塑料成型模具设计热成型.ppt

塑料工艺塑料工艺第十一章第十一章 塑料的热成型塑料的热成型第一节第一节热成型的基本方法热成型的基本方法第二节第二节热成型的设备热成型的设备第三节第三节模具及工艺因素分析模具及工艺因素分析1塑料工艺塑料工艺13.1 13.1 概述概述热成型的基本方法热成型的基本方法 1.热热成成型型:是是将将热热塑塑性性塑塑料料片片状状管管状状材材料料加加热热至至软软化化，在在气气体体，压压力力，液液体体压压力力或或机机械械压压力力下下，采采用用适适当当的的模模具具或或夹具而使其成为制品的一种方法。夹具而使其成为制品的一种方法。2.特点特点1)适适应应性性强强；可可以以成成型型特特大大，特特小小，特特厚厚或或特特薄薄的的制制品。品。2)应应用用范范围围广广；日日常常生生活活中中器器皿皿，食食品品和和药药品品包包装装，汽车部件等。汽车部件等。3)设备投资少；热成型压力不高，对设备要求不高。设备投资少；热成型压力不高，对设备要求不高。4)模模具具制制造造方方便便；压压力力低低，除除金金属属外外，木木材材，塑塑料料，石膏等石膏等热成型在近十年才有较大的发展。热成型在近十年才有较大的发展。2塑料工艺塑料工艺3.成型基本过程成型基本过程 1）先将裁诚一定尺寸和固定形样的片材夹在框架上；先将裁诚一定尺寸和固定形样的片材夹在框架上；2）加热到热高弹态；加热到热高弹态；3）成成型型凭凭借借施施加加压压力力使使其其贴贴近近模模具具的的形形面面，从从而而得得到要求的形状。到要求的形状。4）冷却冷却5）脱模脱模压缩空气吹出压缩空气吹出大多数热塑性塑料片材都可作为热成型所用的原料如：大多数热塑性塑料片材都可作为热成型所用的原料如：PS,PMMA,PVC,ABS,PE,PP,PA,PC,PE 等。等。主主要要介介绍绍热热成成型型的的基基本本方方法法，设设备备，模模具具以以及及工工艺艺因因素分析素分析3塑料工艺塑料工艺一、热成型的基本方法一、热成型的基本方法1.差差压压成成型型(真真空空成成型型）在在气气体体差差压压的的作作用用下下，是是一一加加热热至至软软化化的的胚胚料料（片片或或管管）紧紧贴贴模模具具，冷冷却却后后得得到到制制品品。由由于于差差压压形形成成的的方方法法不不同同，差差压压成成型型可可分分为为真真空空成成型型（从从模模具具底底部部抽抽空空）和和加加压压成成型型（从从片片裁裁顶顶部部通通入入压压缩缩空气）空气）特点特点：1)与与模模具具面面贴贴合合的的一一面面，结结构构上上比比较较鲜鲜明明和和精精细细，而而且且光洁度较高。光洁度较高。2）胚胚料料与与模模面面贴贴和和得得越越晚晚的的部部位位，其其后后度度越越小小，如如图图13-1，13-2，是是热热成成型型方方法法中中最最简简单单的的一一种种，模模具具都都是是单个阴模。也可完全不用模具，如图单个阴模。也可完全不用模具，如图13-3，13-44塑料工艺塑料工艺5塑料工艺塑料工艺2.覆盖成型覆盖成型是差压成型的一种是差压成型的一种特点：特点：1）胚覆盖后有一个拉伸的过程，制品厚度均匀性好。）胚覆盖后有一个拉伸的过程，制品厚度均匀性好。2）壁厚最大部位在顶部，最薄的部位在测和底面交界线。）壁厚最大部位在顶部，最薄的部位在测和底面交界线。3）牵伸，冷却条纹贴和时间先后造成的）牵伸，冷却条纹贴和时间先后造成的。3柱塞助压成型柱塞助压成型如图如图13-6，13-7也是差压成型的一种也是差压成型的一种1）柱塞助压真空成型柱塞助压真空成型2）柱塞助压加压成型柱塞助压加压成型3）气胀助压真空成型气胀助压真空成型特特点点：能能精精确确控控制制制制品品断断面面厚厚度度，片片材材能能够够均均匀匀牵牵伸伸，制制品品的壁厚小，且重复性好，制品的力学性能由方向性。的壁厚小，且重复性好，制品的力学性能由方向性。6塑料工艺塑料工艺7塑料工艺塑料工艺8塑料工艺塑料工艺4回吸成型回吸成型也是差压成型的一种也是差压成型的一种1）真空回吸成型）真空回吸成型如图如图13-9片片材材夹夹持持真真空空系系（底底部部）到到预预定定深深度度将将模模具具从从上上部部向向已已经经弯弯曲曲的的片片材材中中伸伸进进(至至沿沿边边模模具具沿沿完完全全将将片片材材封封死死)打打开开底底部部（抽抽空空气气）气气门门顶顶模模具具部部抽抽气气片片材材回回吸吸在在模模具具上上贴贴合合冷冷却却脱模和修整脱模和修整2）气胀真空成型）气胀真空成型如图如图13-10靠靠压压缩缩空空气气（从从底底吹吹入入）上上凸凸泡泡状状物物模模具具压压入入压压箱箱内内（一一定定压压强强）片片材材包包住住（模模具具反反压压力力）封封死死打打开开底底模模具具部部抽抽气气孔孔抽抽气气回吸而贴合回吸而贴合成型成型冷却脱模冷却脱模修整修整制品制品3）推气真空成型）推气真空成型如图如图13-119塑料工艺塑料工艺10塑料工艺塑料工艺5模压成型模压成型单阳模法、单阳模法、单阴模法、单阴模法、对模成型对模成型多和模压成型多和模压成型使用也所有热塑性塑料使用也所有热塑性塑料6双片成型双片成型这是成型中空制品的一种方法这是成型中空制品的一种方法如图如图13-13两两块块已已加加热热到到足足够够温温度度塑塑料料片片材材，放放在在半半合合模模具具模模框框上上夹夹紧紧吹吹针针插插入入两两片片材材之之间间，吹吹入入压压缩缩空空气气，同同时时两两半半合合模模抽抽气气抽抽空贴合在两半合模内腔，经脱模修模得到制品。空贴合在两半合模内腔，经脱模修模得到制品。7其他成型其他成型板板材材的的弯弯曲曲，法法兰兰的的弯弯制制，管管材材的的弯弯制制等等，此此外外，有有板板材材卷卷成成筒筒，容容器器的的口口部部或或底底部部的的卷卷边边和和管管材材的的扩扩口口等等，都都属属于于热热成型的范畴。成型的范畴。11塑料工艺塑料工艺第二节第二节热成型的设备热成型的设备热成型的基本工序：热成型的基本工序：片材夹持、加热、成型、冷却、脱模片材夹持、加热、成型、冷却、脱模供料方式：供料方式：1、分分抵抵进进料料，三三段段轮轮转转机机.m.m，大大制制件件，厚厚型型片材原料片材原料 2 2、连续进料，、连续进料，如图薄壁小型制品，杯盘，大批量多如图薄壁小型制品，杯盘，大批量多段，每段一个工序段，每段一个工序一、加热器一、加热器常常见见的的加加热热方方法法有有：热热辐辐射射加加热热、气气体体传传导导加加热热、固固体体传传导导加加热热、组组合合加加热热法法、高高频频电电加加热热法法几几种种，其其中中热热辐辐射射法法是是加加工工中中常常见见的的如如远远红红外外加加热热器器和和电电加加热热器器，加加热热器器的的功功率率约约为为总总功功率率的。的。12塑料工艺塑料工艺13塑料工艺塑料工艺1、电加热器：、电加热器：通道式管状板材加热器，其工作温度可达度，条带通道式管状板材加热器，其工作温度可达度，条带式芯棒式加热器的单位功率最大可达式芯棒式加热器的单位功率最大可达cmcmcmcm（度）度）2、远红外加热器、远红外加热器特特点点：）加加热热速速度度快快）远远红红外外线线具具有有光光的的一一切切性性质质）具具有有穿穿透透能能力力，内内部部和和外外部部同同时时加加热热）通通过过发发射射元元件件的的选选择择和和组组合合，对对形形状状复复杂杂、体体积积庞庞大大、死死角角多多立立体体加加热热）设设备备费费用用底底（与与高高频频加加热热和和微微波波加加热热相相比比）对对人人体体伤伤害害小小，）向周围环境散射的能量多向周围环境散射的能量多14塑料工艺塑料工艺要求：要求：）远红外线的波长与塑料材料的吸收带相配合）远红外线的波长与塑料材料的吸收带相配合）提高加热器的表面输出功率）提高加热器的表面输出功率）加加热热器器和和片片材材之之间间要要有有适适当当距距离离：高高温温薄薄板材低温厚板材（板材低温厚板材（d=10-30cm）加热器要设置反耐板反耐罩等以集中能量加热器要设置反耐板反耐罩等以集中能量）对厚度大于的片材要双面加热）对厚度大于的片材要双面加热）加加热热器器的的加加热热面面要要略略大大于于夹夹持持框框的的夹夹持持面面积积大大1050mm冷却：冷却：内冷：模具冷却金属模具内冷：模具冷却金属模具外冷：风冷却喷水（少用，冷疤）外冷：风冷却喷水（少用，冷疤）15塑料工艺塑料工艺二夹持设备二夹持设备板板坯坯在在成成型型时时板板坯坯被被固固定定在在夹夹持持装装置置上上夹夹持持框框架架由由上下两个机架组成上下两个机架组成上上机机架架：由由压压缩缩空空操操纵纵均均衡衡压压在在下下机机架架上上，但但压压力力可可调调均匀均匀下下机机架架：压压力力：吨吨框框架架上上有有自自动动补补偿偿压压力力的的装置装置压力均匀压力均匀要要求求：夹夹持持要要均均衡衡要要有有可可靠靠的的气气密密性性能能实实现现自自动动化化动作迅速灵活动作迅速灵活夹夹持持框框大大多多数数呈呈垂垂直直或或水水平平放放置置它它的的设设计计应应考考虑虑便便其其工工作温度保持低于板坯的玻璃化温度作温度保持低于板坯的玻璃化温度16塑料工艺塑料工艺三气动下真空系统三气动下真空系统真真空空系系统统由由真真空空泵泵贮贮存存罐罐阀阀门门管管路路以以及及真真空空表表组组成成在真空成型中常采用在真空成型中常采用（）低低真真空空泵泵此此泵泵在在流流量量为为时时能能在在进进气气管管路路中中产产生生a的压力的压力（）（）真空贮罐的容量真空贮罐的容量max（成型室容易）成型室容易）（）真空泵的传动功率一般在（）真空泵的传动功率一般在气气动动系系统统可可由由成成型型机机自自动动带带有有压压缩缩机机和和贮贮气气罐罐成成型型机机需需压压力力为为a的的压压缩缩空空气气额额定定排排气气量量为为m/min四传动装置四传动装置是是成成型型机机建建立立工工作作压压力力和和完完成成主主要要运运动动机机构构成成型型机机中中广广泛泛采采用用气气动动缸缸和和液液压压缸缸以以完完成成各各种种机机构构的的往往复复运运动动片片材材的的牵牵引引速度一般速度一般m/s17塑料工艺塑料工艺第三节第三节模具及工艺因素分析模具及工艺因素分析一模具一模具1工工作作压压力力不不高高时时，可可采采用用强强度度底底的的材材料料制制造造模模具具。材材料料的的选选择择要要根根据据成成型型的的数数量量和和质质量量要要求求而而定定，如如木木制制模模具具合合承承受受500次次成成型型，石膏模具可承受石膏模具可承受50次，型砂模具和树脂砂模可承受次，型砂模具和树脂砂模可承受500次以上。次以上。2模模具具上上的的通通风风孔孔制制作作也也是是在在浇浇注注型型砂砂前前插插上上表表面面涂涂有有隔隔离离剂剂的的钢丝，浇注钢丝，浇注14小时后抽出钢丝。小时后抽出钢丝。3外外形形简简单单的的制制品品用用阴阴模模成成型型。因因制制品品收收缩缩，易易取取出出，若若结结构构复复杂杂，要要施施加加顶顶出出力力；对对用用阳阳模模成成型型小小型型拉拉伸伸制制品品时时，阳阳模模的的高高度度尤尤为重要。为重要。阳模侧圆半径不应小于板厚的阳模侧圆半径不应小于板厚的3-5倍。倍。18塑料工艺塑料工艺二工艺因素分析二工艺因素分析1.加热加热占整个成型周期的占整个成型周期的50%-60%。1）片材厚度均匀片材厚度均匀（T不均，内应力）不大于不均，内应力）不大于4%-8%2）厚的片材厚的片材采用双面加热采用双面加热（大加热器功率，定管易烧伤）（大加热器功率，定管易烧伤）3）温度温度上限为不降解，下限为拉伸最大不发白上限为不降解，下限为拉伸最大不发白4为为提提高高使使用用寿寿命命，模模具具可可用用铝铝、铜铜、锌锌或或钢钢制制造造。铝铝制制模模具具表表面面质质量量高高，导导热热好好，大大量量使使用用，与与制制品品接接触触的的表表面面应应精精加加工工，Ra=0.16um2.成型成型缺点：制品厚度不均。受牵伸不同，牵伸速度的快慢。缺点：制品厚度不均。受牵伸不同，牵伸速度的快慢。3.冷却脱模冷却脱模1）内冷却）内冷却可单独使用，也可组合使用。可单独使用，也可组合使用。2）外冷却）外冷却脱模脱模19