塑料成型模具设计第十三章热成型

第 十 一 章 塑 料 的 热 成型第 一 节 热 成 型 的 基 本 方 法第 二 节 热 成 型 的 设 备第 三 节 模 具 及 工 艺 因 素 分 析 13.1 概 述 热 成 型 的 基 本 方 法 1.热 成 型 :是 将 热 塑 性 塑 料 片 状 管 状 材 料 加 热 至 软 化 ， 在气 体 ， 压 力 ， 液 体 压 力 或 机 械 压 力 下 ， 采 用 适 当 的 模 具 或夹 具 而 使 其 成 为 制 品 的 一 种 方 法 。2.特 点 1) 适 应 性 强 ； 可 以 成 型 特 大 ， 特 小 ， 特 厚 或 特 薄 的 制品 。 2) 应 用 范 围 广 ； 日 常 生 活 中 器 皿 ， 食 品 和 药 品 包 装 ，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 。 4) 模 具 制 造 方 便 ； 压 力 低 ， 除 金 属 外 ， 木 材 ， 塑 料 ，石 膏 等 热 成 型 在 近 十 年 才 有 较 大 的 发 展 。 3.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 ； 2） 加 热 到 热 高 弹 态 ； 3） 成 型 凭 借 施 加 压 力 使 其 贴 近 模 具 的 形 面 ， 从 而 得到 要 求 的 形 状 。 4） 冷 却 5） 脱 模 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 ： PS,PMMA,PVC,ABS,PE,PP,PA,PC,PE 等 。 主 要 介 绍 热 成 型 的 基 本 方 法 ， 设 备 ， 模 具 以 及 工 艺 因素 分 析 一 、 热 成 型 的 基 本 方 法1.差 压 成 型 (真 空 成 型 ） 在 气 体 差 压 的 作 用 下 ， 是 一 加热 至 软 化 的 胚 料 （ 片 或 管 ） 紧 贴 模 具 ， 冷 却 后 得 到 制 品 。由 于 差 压 形 成 的 方 法 不 同 ， 差 压 成 型 可 分 为 真 空 成 型（ 从 模 具 底 部 抽 空 ） 和 加 压 成 型 （ 从 片 裁 顶 部 通 入 压 缩空 气 ） 特 点 ： 1)与 模 具 面 贴 合 的 一 面 ， 结 构 上 比 较 鲜 明 和 精 细 ， 而 且光 洁 度 较 高 。 2） 胚 料 与 模 面 贴 和 得 越 晚 的 部 位 ， 其 后 度 越 小 ， 如 图13-1， 13-2， 是 热 成 型 方 法 中 最 简 单 的 一 种 ， 模 具 都 是单 个 阴 模 。 也 可 完 全 不 用 模 具 ， 如 图 13-3， 13-4。 2.覆 盖 成 型 是 差 压 成 型 的 一 种 特 点 ： 1） 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 。 3） 牵 伸 ， 冷 却 条 纹 贴 和 时 间 先 后 造 成 的 。3 柱 塞 助 压 成 型 如 图 13-6， 13-7 也 是 差 压 成 型 的 一 种 1） 柱 塞 助 压 真 空 成 型 2） 柱 塞 助 压 加 压 成 型 3） 气 胀 助 压 真 空 成 型 特 点 ： 能 精 确 控 制 制 品 断 面 厚 度 ， 片 材 能 够 均 匀 牵 伸 ， 制 品的 壁 厚 小 ， 且 重 复 性 好 ， 制 品 的 力 学 性 能 由 方 向 性 。 4 回 吸 成 型 也 是 差 压 成 型 的 一 种1） 真 空 回 吸 成 型 如 图 13-9 片 材 夹 持 真 空 系 （ 底 部 ） 到 预 定 深 度 将 模 具 从 上 部 向已 经 弯 曲 的 片 材 中 伸 进 (至 沿 边 模 具 沿 完 全 将 片 材 封 死 )打 开 底 部（ 抽 空 气 ） 气 门 顶 模 具 部 抽 气 片 材 回 吸 在 模 具 上 贴 合 冷 却 脱 模 和 修 整 2） 气 胀 真 空 成 型 如 图 13-10 靠 压 缩 空 气 （ 从 底 吹 入 ） 上 凸 泡 状 物 模 具 压 入 压 箱 内 （ 一定 压 强 ） 片 材 包 住 （ 模 具 反 压 力 ） 封 死 打 开 底 模 具 部 抽 气 孔 抽气 回 吸 而 贴 合 成 型 冷 却 脱 模 修 整 制 品3） 推 气 真 空 成 型 如 图 13-11 5 模 压 成 型 单 阳 模 法 、 单 阴 模 法 、 对 模 成 型 多 和 模 压 成 型 使 用 也 所 有 热 塑 性 塑 料6 双 片 成 型 这 是 成 型 中 空 制 品 的 一 种 方 法 如 图 13-13 两 块 已 加 热 到 足 够 温 度 塑 料 片 材 ， 放 在 半 合 模 具 模 框 上 夹紧 吹 针 插 入 两 片 材 之 间 ， 吹 入 压 缩 空 气 ， 同 时 两 半 合 模 抽 气 抽空 贴 合 在 两 半 合 模 内 腔 ， 经 脱 模 修 模 得 到 制 品 。7 其 他 成 型 板 材 的 弯 曲 ， 法 兰 的 弯 制 ， 管 材 的 弯 制 等 ， 此 外 ， 有 板 材卷 成 筒 ， 容 器 的 口 部 或 底 部 的 卷 边 和 管 材 的 扩 口 等 ， 都 属 于 热成 型 的 范 畴 。 第 二 节 热 成 型 的 设 备 热 成 型 的 基 本 工 序 ： 片 材 夹 持 、 加 热 、 成 型 、 冷 却 、 脱 模供 料 方 式 ： 1、 分 抵 进 料 ， 三 段 轮 转 机 . m . m， 大 制 件 ， 厚 型片 材 原 料 2、 连 续 进 料 ， 如 图 薄 壁 小 型 制 品 ， 杯 盘 ， 大 批 量 多段 ， 每 段 一 个 工 序 一 、 加 热 器 常 见 的 加 热 方 法 有 ： 热 辐 射 加 热 、 气 体 传 导 加 热 、 固 体 传 导加 热 、 组 合 加 热 法 、 高 频 电 加 热 法 几 种 ， 其 中 热 辐 射 法 是 加 工 中常 见 的 ， 如 远 红 外 加 热 器 和 电 加 热 器 ， 加 热 器 的 功 率 约 为 总 功 率的 。 1、 电 加 热 器 ： 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 cm cm（ 度 ） 2、 远 红 外 加 热 器 特 点 ： ） 加 热 速 度 快 ） 远 红 外 线 具 有 光 的 一 切 性 质 ）具 有 穿 透 能 力 ， 内 部 和 外 部 同 时 加 热 ） 通 过 发 射 元 件 的 选择 和 组 合 ， 对 形 状 复 杂 、 体 积 庞 大 、 死 角 多 立 体 加 热 ）设 备 费 用 底 （ 与 高 频 加 热 和 微 波 加 热 相 比 ） 对 人 体 伤 害 小 ， ）向 周 围 环 境 散 射 的 能 量 多 要 求 ： ） 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 ） 加 热 器 和 片 材 之 间 要 有 适 当 距 离 ： 高 温 薄板 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 ） 对 厚 度 大 于 的 片 材 要 双 面 加 热 ） 加 热 器 的 加 热 面 要 略 大 于 夹 持 框 的 夹 持 面积 大 1050mm冷 却 ： 内 冷 ： 模 具 冷 却 金 属 模 具 外 冷 ： 风 冷 却 喷 水 （ 少 用 ， 冷 疤 ） 二 夹 持 设 备 板 坯 在 成 型 时 板 坯 被 固 定 在 夹 持 装 置 上 夹 持 框 架 由上 下 两 个 机 架 组 成 上 机 架 ： 由 压 缩 空 操 纵 均 衡 压 在 下 机 架 上 ， 但 压 力 可调 均 匀 下 机 架 ： 压 力 ： 吨 框 架 上 有 自 动 补 偿 压 力 的装 置 压 力 均 匀 要 求 ： 夹 持 要 均 衡 要 有 可 靠 的 气 密 性 能 实 现 自 动化 动 作 迅 速 灵 活 夹 持 框 大 多 数 呈 垂 直 或 水 平 放 置 它 的 设 计 应 考 虑 便 其 工作 温 度 保 持 低 于 板 坯 的 玻 璃 化 温 度 三 气 动 下 真 空 系 统 真 空 系 统 由 真 空 泵 贮 存 罐 阀 门 管 路 以 及 真 空 表 组成 在 真 空 成 型 中 常 采 用 （ ） 低 真 空 泵 此 泵 在 流 量 为 时 能 在 进 气 管 路 中 产 生 a的 压 力 （ ） 真 空 贮 罐 的 容 量 max（ 成 型 室 容 易 ） （ ） 真 空 泵 的 传 动 功 率 一 般 在 气 动 系 统 可 由 成 型 机 自 动 带 有 压 缩 机 和 贮 气 罐 成 型 机需 压 力 为 a的 压 缩 空 气 额 定 排 气 量 为 m/min四 传 动 装 置 是 成 型 机 建 立 工 作 压 力 和 完 成 主 要 运 动 机 构 成 型 机 中 广泛 采 用 气 动 缸 和 液 压 缸 以 完 成 各 种 机 构 的 往 复 运 动 片 材 的 牵 引速 度 一 般 m/s 第 三 节 模 具 及 工 艺 因 素 分 析一 模 具1 工 作 压 力 不 高 时 ， 可 采 用 强 度 底 的 材 料 制 造 模 具 。 材 料 的 选 择要 根 据 成 型 的 数 量 和 质 量 要 求 而 定 ， 如 木 制 模 具 合 承 受 500次 成 型 ，石 膏 模 具 可 承 受 50次 ， 型 砂 模 具 和 树 脂 砂 模 可 承 受 500次 以 上 。2 模 具 上 的 通 风 孔 制 作 也 是 在 浇 注 型 砂 前 插 上 表 面 涂 有 隔 离 剂 的钢 丝 ， 浇 注 14小 时 后 抽 出 钢 丝 。3 外 形 简 单 的 制 品 用 阴 模 成 型 。 因 制 品 收 缩 ， 易 取 出 ， 若 结 构 复杂 ， 要 施 加 顶 出 力 ； 对 用 阳 模 成 型 小 型 拉 伸 制 品 时 ， 阳 模 的 高 度 尤为 重 要 。 阳 模 侧 圆 半 径 不 应 小 于 板 厚 的 3-5倍 。 二 工 艺 因 素 分 析 1.加 热 占 整 个 成 型 周 期 的 50%-60%。1） 片 材 厚 度 均 匀 （ T不 均 ， 内 应 力 ） 不 大 于 4%-8%2） 厚 的 片 材 采 用 双 面 加 热 （ 大 加 热 器 功 率 ， 定 管 易 烧 伤 ）3） 温 度 上 限 为 不 降 解 ， 下 限 为 拉 伸 最 大 不 发 白4 为 提 高 使 用 寿 命 ， 模 具 可 用 铝 、 铜 、 锌 或 钢 制 造 。 铝 制 模 具 表面 质 量 高 ， 导 热 好 ， 大 量 使 用 ， 与 制 品 接 触 的 表 面 应 精 加 工 ，Ra=0.16um 2.成 型 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1） 内 冷 却 可 单 独 使 用 ， 也 可 组 合 使 用 。2） 外 冷 却 脱 模