热成型工艺.pptx

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1、前言热成型工艺的定义热成型类型热成型模具设计PVC包装盒成型模具设计目录目录u在市场上，热成型产品越来越多，例如杯、碟、食品盘、在市场上，热成型产品越来越多，例如杯、碟、食品盘、玩具、帽盔，以及汽车部件、建筑装饰件、化工设备等。玩具、帽盔，以及汽车部件、建筑装饰件、化工设备等。u热成型与注射成型比较，具有生产效率高、设备投资少热成型与注射成型比较，具有生产效率高、设备投资少和能制造表面积较大的产品等优点。和能制造表面积较大的产品等优点。u用于热成型的塑料主要有用于热成型的塑料主要有PS、PVC、PE、PP、PET和纤和纤维素（如硝酸纤维素、醋酸纤维素等）塑料，也用于工维素（如硝酸纤维素、醋酸纤

2、维素等）塑料，也用于工程塑料（如程塑料（如ABS树脂、树脂、PC）。）。u热成型方法有多种热成型方法有多种,但基本上都是以真空、气压或机械但基本上都是以真空、气压或机械压力三种方法为基础加以组合或改进而成的。压力三种方法为基础加以组合或改进而成的。u近年来，热成型已取得新的进展，例如从挤出片材到热近年来，热成型已取得新的进展，例如从挤出片材到热成型的连续生产技术。成型的连续生产技术。前言前言将热塑性塑料片材加工成各种制品的将热塑性塑料片材加工成各种制品的一种较特殊的塑料加工方法。片材夹一种较特殊的塑料加工方法。片材夹在框架上加热到软化状态，在外力作在框架上加热到软化状态，在外力作用下，使其紧贴

3、模具的型面，以取得用下，使其紧贴模具的型面，以取得与型面相仿的形状。冷却定型后，经与型面相仿的形状。冷却定型后，经修整即成制品。修整即成制品。采用真空是受采用真空是受热软的片材的片材紧贴模具表面而成型。但抽真空所模具表面而成型。但抽真空所造成的差造成的差压不大，只用于外形不大，只用于外形简单的制品。的制品。真空热成型采用采用压缩空气或蒸汽空气或蒸汽压力，迫使受力，迫使受热软化的片材，化的片材，紧贴于磨于磨具表面而成型。由于差具表面而成型。由于差压比真空成型打，可制造外形比真空成型打，可制造外形较复复杂的制品。的制品。气压成型用柱塞或阳模将受用柱塞或阳模将受热片才片才进行部分行部分预拉伸，再用真

4、空或气拉伸，再用真空或气压进行成型，可制的深度大、壁厚分布均匀的制品。行成型，可制的深度大、壁厚分布均匀的制品。柱塞辅助真空成型常见热成型类型常见热成型类型将受将受热软化的片材放在配化的片材放在配对的阴、阳模之的阴、阳模之间，借助接写的，借助接写的压力成型。成型力成型。成型压力更大，可用于指力更大，可用于指导外形复外形复杂的制品，但模的制品，但模具具费用用较高。高。凹凸模对压成型片材加片材加热至温度不超至温度不超过树脂熔点，是材料保持在固体状脂熔点，是材料保持在固体状态下下成型。用于成型。用于ABS、PP、高分子量、高分子量HDPE。制件。制件刚性、性、强度等高度等高于一般于一般热成型成型产品

5、。品。固相成型凉片材叠合在一起，中凉片材叠合在一起，中间吹气，可制大型中控制件。吹气，可制大型中控制件。双片材热成型热成型的模具设计热成型的模具设计1.模具模具结构构设计1.1抽气孔的大小和位置抽气孔的大小和位置1.2型腔尺寸型腔尺寸1.3模具模具圆角、内凹角的斜度角、内凹角的斜度1.4型腔粗糙度型腔粗糙度1.5压缩空气成型密封孔空气成型密封孔1.6边缘密封密封结构构1.7加加热冷却装置冷却装置2.模具材料的模具材料的选择2.1非金属模非金属模2.2金属模金属模1.1 抽抽气孔的大小和位置气孔的大小和位置 真空成型模具必须设计抽气孔,抽气孔的大小应适合成型容器的需要。对流动性好的塑料,抽气孔要

6、小一些;对流动性差的塑料,抽气孔应大些。抽气孔的尺寸与片材及其厚度有关。表1列出了一些典型片材所需的抽气孔尺寸。抽气孔的数目通常为每100 cm2表面开设1165个孔。抽气孔可以是许多孔抽气孔可以是许多孔抽气孔可以是许多孔抽气孔可以是许多孔,也可以由模具装配时构成的缝隙也可以由模具装配时构成的缝隙也可以由模具装配时构成的缝隙也可以由模具装配时构成的缝隙来充当来充当来充当来充当(见图见图见图见图1 1 1 1、图、图、图、图2)2)2)2)。形状复杂的容器。形状复杂的容器。形状复杂的容器。形状复杂的容器,孔数应当增加。孔数应当增加。孔数应当增加。孔数应当增加。孔间距可取孔间距可取孔间距可取孔间距

7、可取2530 mm,2530 mm,2530 mm,2530 mm,内凹处孔间距为内凹处孔间距为内凹处孔间距为内凹处孔间距为312 mm312 mm312 mm312 mm。总之。总之。总之。总之,必须保证在很短的时间内将空气抽空。抽气孔的位置必须保证在很短的时间内将空气抽空。抽气孔的位置必须保证在很短的时间内将空气抽空。抽气孔的位置必须保证在很短的时间内将空气抽空。抽气孔的位置一般布置在板材最后与模具接触部分一般布置在板材最后与模具接触部分一般布置在板材最后与模具接触部分一般布置在板材最后与模具接触部分,即模具型腔的最即模具型腔的最即模具型腔的最即模具型腔的最低点及角隅处。低点及角隅处。低点

8、及角隅处。低点及角隅处。1.2.型腔尺寸型腔尺寸 （1）拉引深度 对于直接真空成形而言，深度对宽度之比不可超过0.5：1。若是包模真空成形，则深度对宽度比不应超过1：1。对于有柱塞辅助、滑动环或逆拉式之成形法，则其比率可超过1：1，甚至达2：1。然而，一般来说，浅深度的还是比高深度的较易成形并且较佳之均匀肉厚，如下图所示。直接真空成形：Dmax0.5W。包模真空成形：Dmax1W。柱塞辅助，滑动环或逆拉式法Dmax1W到将近2W。（2）塑料的收缩率 真空成型模具必须考虑塑料的收缩率,收缩量的50%是塑件从模具中取出时产生的,25%是取出后在室温下1 h内产生的,其余的25%是在取出后的24 h

9、内产生的。影响收缩率的因素很多,精确计算比较困难。最好先用石膏模型试出产品,测得其准确收缩率,然后以此作为设计型腔的依据。常见塑件的收缩率见表2。1.3.模具圆角、内凹角和斜度模具圆角、内凹角和斜度 模具应避免锐角。在多数情况下,圆角半径的最小值应等于板材厚度,但不得小于153 mm。为了使制品能方便地取出,模具边壁上应具倾斜角以利塑件的取出。母模内的塑件只须要较小的倾斜角即可取出，这是因为塑件在冷却时会收缩较易脱模。对大部份之材料而言，用母模成形之塑品，其边壁倾斜角至少要有1/4；若是公模，则至少须要1以上（如下图所示）。热成形品容许有内凹槽，但不可太复杂，热成形品容许有内凹槽，但不可太复杂

10、，否则脱模不易且加工工具成本极高，如下图否则脱模不易且加工工具成本极高，如下图所示。所示。但有个例外，那就是当塑件仍具微温时，但有个例外，那就是当塑件仍具微温时，小的内凹槽极易从母模内弹出而脱模，如图小的内凹槽极易从母模内弹出而脱模，如图6(c)6(c)，最典型的材料为，最典型的材料为PEPE或软质或软质PVCPVC。1.4.型腔粗糙度型腔粗糙度 真空成型模具表面粗糙度太高对脱模有不利影响,因为真空成型模具一般没有顶出装置,而只靠压缩空气脱模。若表面粗糙度太高,容器容易粘附在模具上,造成脱模困难。因此,真空成型模具的表面粗糙度要求不能太高,最好在表面加工之后,用磨料来打砂或进行喷砂处理。1.5

11、.压缩空气成型模型腔压缩空气成型模型腔 压缩空气成型模具的型腔与真空成型模具的型腔基本相同,其特点是在模具边缘上设置型刃,其形状和尺寸见图7。刀尖应比模具平面高,高出部分的高度h为片板厚度加上0.1 mm,即h=+0.1 mm。切刀与模具之间应该有02505 mm的间隙,以利于排除型腔中的空气。由于大多数之热成形品为镶板状，缺乏刚性，所以常须做成波浪形或浮花型以补强之，如透明之PS盛肉盘（下图所示）。有时对于在只是小量的生产时，用较厚的板材以增加刚性会比加工成波浪形所须的工具费，来的更具经济效益。如果产品之功能上允许的话，些微的曲线，做成盘状，或做成拱状之表面可用以增加平坦断面之挺性及刚性。1

12、.6.边缘密封结构边缘密封结构 为了阻止外面的空气进入真空室,在塑料板片与模具接触部分的边缘应设置密封装置。1.7.加热、冷却装置加热、冷却装置 目前塑料板片的加热多采用电阻丝加热、红外线灯加热和石英管加热器加热。对于不同塑料板材的成型温度,一般是通过调节加热器和板材之间的距离来达到,距离可以在80120 mm范围内调节。加热器的功率计算如下:N=KF 式中：N为加热功率,W;K为加热系数,W/cm2;F被加热片材的面积,cm2。不同片材的加热系数K值列于表3。2.1.非金属模非金属模 常见的非金属模有木模、石膏模和塑料模。木模:凡组织紧密、不易变形、不易断裂的木料,均可选作模具材料。但这种模

13、具的生产批量以不超过1000个为宜。石膏模:石膏模制作方便,价格便宜,但其强度较差。为了增加石膏模的强度,可在石膏中加入10%30%的水泥,并放置一些纵横交叉的铁丝,以延长其使用寿命。石膏模的生产批量一般不超过5万个。塑料模:塑料模容易加工,生产周期短,修正和修理都很方便,且耐腐蚀、质量轻。因此适合于批量较大的容器生产。常用的塑料模材料有环氧树脂、酚醛树脂和聚脂。2.2.金属模金属模 适合于长期、高速生产的模具材料无疑是金属。铜因其造价高而很少采用;铝容易加工、质量轻、耐腐蚀性好且耐用,因而大批量生产时大多选用铝模。在铝模表面镀一层铜或铬,可大大增加其耐磨性。在生产50万个制品后,其表面还不会

14、出现明显被磨损的痕迹。PVC包装盒的形状和基本尺寸包装盒的形状和基本尺寸材料为材料为PVC压延片材压延片材,厚度为厚度为1.0mm。盒左端深。盒左端深20mm,右端深右端深12mm,为了合盖方便为了合盖方便,在在2个盒之间有个盒之间有1个个R=5mm、深深2mm的圆弧连接。脱模斜度为的圆弧连接。脱模斜度为10,盒长盒长180mm,宽宽155mm。制品要求外表面光滑。制品要求外表面光滑,无成型气孔痕迹。无成型气孔痕迹。模具采用两部分的结构形式模具采用两部分的结构形式;上部上部分是成型部分分是成型部分,模具的型腔布置在模具的型腔布置在这里这里;下部分为冷却部分下部分为冷却部分,冷却水道冷却水道布置

15、在其中布置在其中,两部分之间是抽真空两部分之间是抽真空的空气通道。的空气通道。模具设计思路模具设计思路模具结构1.上模体（凹模）2.通气孔 3.排气通道 4.密封隔板 5.螺钉 6.O型密封圈 7.O型密封圈 8.冷却水道 9.下模体 10.制品加强筋 11、冷却水接头螺纹 12.抽真空通道 13.固定螺钉模具成型部分就是模具成模具成型部分就是模具成型制品外形的型腔即上模型制品外形的型腔即上模体体(凹模凹模)1材料：易加工，导热性好。材料：易加工，导热性好。一般有木材、硬石膏、陶一般有木材、硬石膏、陶瓷烧结物、环氧树脂、铝瓷烧结物、环氧树脂、铝合金、低碳钢等。本模具合金、低碳钢等。本模具选用材

16、料为铝合金。选用材料为铝合金。在型腔设计过程中在型腔设计过程中,主要考主要考虑通气孔虑通气孔2的位置、数量的位置、数量和模具的表面粗糙度。和模具的表面粗糙度。上模体上模体聚氯乙稀聚氯乙稀(PVC)片材成型时片材成型时,模具表面粗糙度应不大于模具表面粗糙度应不大于Ra=0.8m。凹。凹模上通气孔的直径要根据加工的材料而定模上通气孔的直径要根据加工的材料而定,对于对于PVC(聚氯乙稀聚氯乙稀),一般一般直径取直径取1.01.2mm,过大会在制品表面留下吸气孔的痕迹。孔的位置过大会在制品表面留下吸气孔的痕迹。孔的位置一般开设在底部、隅角部、凹陷处和制件表面花纹较复杂处一般开设在底部、隅角部、凹陷处和

17、制件表面花纹较复杂处,孔的间孔的间距一般为距一般为1012mm,如果发现吸胀不足时如果发现吸胀不足时,孔的数目可以增加。孔的数目可以增加。对于排气通道对于排气通道3的设计的设计,主要就是将所有的通气孔在凹模的背面开槽连接主要就是将所有的通气孔在凹模的背面开槽连接起来起来,使在抽真空时凹模内的气体能够很快地吸掉使在抽真空时凹模内的气体能够很快地吸掉,其形式如下图所示。其形式如下图所示。注意注意,不能将模具的边缘开通不能将模具的边缘开通,否则会漏气否则会漏气,影响成型效果。影响成型效果。密封隔板密封隔板4的作用就是将上模体与下模体分开的作用就是将上模体与下模体分开,防止下模体的冷却水溢防止下模体的

18、冷却水溢出进入上模体出进入上模体,影响成型。所以在用影响成型。所以在用O型密封圈密封的同时型密封圈密封的同时,最好在接最好在接触面上涂上一层防水胶水触面上涂上一层防水胶水,使密封的效果更好。密封隔板材料为铝板。使密封的效果更好。密封隔板材料为铝板。密封隔板的设计密封隔板的设计下模体下模体9的作用就是冷却上模体的作用就是冷却上模体,并且将模具内的空气尽快排出并且将模具内的空气尽快排出,使制品使制品的形状准确的形状准确,定型快速定型快速,并且尽可能减少制件脱模收缩。其设计要点是并且尽可能减少制件脱模收缩。其设计要点是冷却水腔内部尽可能光滑冷却水腔内部尽可能光滑,使冷却水尽可能快地流出。一般冷却水可以使冷却水尽可能快地流出。一般冷却水可以接普通自来水接普通自来水,也可以用处理的冷水也可以用处理的冷水(410),这样可以使模具冷却效这样可以使模具冷却效果更好果更好,水压一般为水压一般为0.40.6MPa。下模体下模体