塑料成型模具設(shè)計(jì)第十三章熱成型

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1、 第 十 一 章 塑 料 的 熱 成型第 一 節(jié) 熱 成 型 的 基 本 方 法第 二 節(jié) 熱 成 型 的 設(shè) 備第 三 節(jié) 模 具 及 工 藝 因 素 分 析 13.1 概 述 熱 成 型 的 基 本 方 法 1.熱 成 型 :是 將 熱 塑 性 塑 料 片 狀 管 狀 材 料 加 熱 至 軟 化 ， 在氣 體 ， 壓 力 ， 液 體 壓 力 或 機(jī) 械 壓 力 下 ， 采 用 適 當(dāng) 的 模 具 或夾 具 而 使 其 成 為 制 品 的 一 種 方 法 。2.特 點(diǎn) 1) 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ； 可 以 成 型 特 大 ， 特 小 ， 特 厚 或 特 薄 的 制品 。 2) 應(yīng) 用 范 圍 廣

2、 ； 日 常 生 活 中 器 皿 ， 食 品 和 藥 品 包 裝 ，汽 車 部 件 等 。 3) 設(shè) 備 投 資 少 ； 熱 成 型 壓 力 不 高 ， 對(duì) 設(shè) 備 要 求 不 高 。 4) 模 具 制 造 方 便 ； 壓 力 低 ， 除 金 屬 外 ， 木 材 ， 塑 料 ，石 膏 等 熱 成 型 在 近 十 年 才 有 較 大 的 發(fā) 展 。 3.成 型 基 本 過 程 1） 先 將 裁 誠(chéng) 一 定 尺 寸 和 固 定 形 樣 的 片 材 夾 在 框 架 上 ； 2） 加 熱 到 熱 高 彈 態(tài) ； 3） 成 型 憑 借 施 加 壓 力 使 其 貼 近 模 具 的 形 面 ， 從 而 得到

3、 要 求 的 形 狀 。 4） 冷 卻 5） 脫 模 壓 縮 空 氣 吹 出大 多 數(shù) 熱 塑 性 塑 料 片 材 都 可 作 為 熱 成 型 所 用 的 原 料 如 ： PS,PMMA,PVC,ABS,PE,PP,PA,PC,PE 等 。 主 要 介 紹 熱 成 型 的 基 本 方 法 ， 設(shè) 備 ， 模 具 以 及 工 藝 因素 分 析 一 、 熱 成 型 的 基 本 方 法1.差 壓 成 型 (真 空 成 型 ） 在 氣 體 差 壓 的 作 用 下 ， 是 一 加熱 至 軟 化 的 胚 料 （ 片 或 管 ） 緊 貼 模 具 ， 冷 卻 后 得 到 制 品 。由 于 差 壓 形 成 的

4、方 法 不 同 ， 差 壓 成 型 可 分 為 真 空 成 型（ 從 模 具 底 部 抽 空 ） 和 加 壓 成 型 （ 從 片 裁 頂 部 通 入 壓 縮空 氣 ） 特 點(diǎn) ： 1)與 模 具 面 貼 合 的 一 面 ， 結(jié) 構(gòu) 上 比 較 鮮 明 和 精 細(xì) ， 而 且光 潔 度 較 高 。 2） 胚 料 與 模 面 貼 和 得 越 晚 的 部 位 ， 其 后 度 越 小 ， 如 圖13-1， 13-2， 是 熱 成 型 方 法 中 最 簡(jiǎn) 單 的 一 種 ， 模 具 都 是單 個(gè) 陰 模 。 也 可 完 全 不 用 模 具 ， 如 圖 13-3， 13-4。 2.覆 蓋 成 型 是 差

5、壓 成 型 的 一 種 特 點(diǎn) ： 1） 胚 覆 蓋 后 有 一 個(gè) 拉 伸 的 過 程 ， 制 品 厚 度 均 勻 性 好 。 2） 壁 厚 最 大 部 位 在 頂 部 ， 最 薄 的 部 位 在 測(cè) 和 底 面 交 界 線 。 3） 牽 伸 ， 冷 卻 條 紋 貼 和 時(shí) 間 先 后 造 成 的 。3 柱 塞 助 壓 成 型 如 圖 13-6， 13-7 也 是 差 壓 成 型 的 一 種 1） 柱 塞 助 壓 真 空 成 型 2） 柱 塞 助 壓 加 壓 成 型 3） 氣 脹 助 壓 真 空 成 型 特 點(diǎn) ： 能 精 確 控 制 制 品 斷 面 厚 度 ， 片 材 能 夠 均 勻 牽

6、伸 ， 制 品的 壁 厚 小 ， 且 重 復(fù) 性 好 ， 制 品 的 力 學(xué) 性 能 由 方 向 性 。 4 回 吸 成 型 也 是 差 壓 成 型 的 一 種1） 真 空 回 吸 成 型 如 圖 13-9 片 材 夾 持 真 空 系 （ 底 部 ） 到 預(yù) 定 深 度 將 模 具 從 上 部 向已 經(jīng) 彎 曲 的 片 材 中 伸 進(jìn) (至 沿 邊 模 具 沿 完 全 將 片 材 封 死 )打 開 底 部（ 抽 空 氣 ） 氣 門 頂 模 具 部 抽 氣 片 材 回 吸 在 模 具 上 貼 合 冷 卻 脫 模 和 修 整 2） 氣 脹 真 空 成 型 如 圖 13-10 靠 壓 縮 空 氣 （

7、 從 底 吹 入 ） 上 凸 泡 狀 物 模 具 壓 入 壓 箱 內(nèi) （ 一定 壓 強(qiáng) ） 片 材 包 住 （ 模 具 反 壓 力 ） 封 死 打 開 底 模 具 部 抽 氣 孔 抽氣 回 吸 而 貼 合 成 型 冷 卻 脫 模 修 整 制 品3） 推 氣 真 空 成 型 如 圖 13-11 5 模 壓 成 型 單 陽 模 法 、 單 陰 模 法 、 對(duì) 模 成 型 多 和 模 壓 成 型 使 用 也 所 有 熱 塑 性 塑 料6 雙 片 成 型 這 是 成 型 中 空 制 品 的 一 種 方 法 如 圖 13-13 兩 塊 已 加 熱 到 足 夠 溫 度 塑 料 片 材 ， 放 在 半 合

8、模 具 模 框 上 夾緊 吹 針 插 入 兩 片 材 之 間 ， 吹 入 壓 縮 空 氣 ， 同 時(shí) 兩 半 合 模 抽 氣 抽空 貼 合 在 兩 半 合 模 內(nèi) 腔 ， 經(jīng) 脫 模 修 模 得 到 制 品 。7 其 他 成 型 板 材 的 彎 曲 ， 法 蘭 的 彎 制 ， 管 材 的 彎 制 等 ， 此 外 ， 有 板 材卷 成 筒 ， 容 器 的 口 部 或 底 部 的 卷 邊 和 管 材 的 擴(kuò) 口 等 ， 都 屬 于 熱成 型 的 范 疇 。 第 二 節(jié) 熱 成 型 的 設(shè) 備 熱 成 型 的 基 本 工 序 ： 片 材 夾 持 、 加 熱 、 成 型 、 冷 卻 、 脫 模供 料

9、方 式 ： 1、 分 抵 進(jìn) 料 ， 三 段 輪 轉(zhuǎn) 機(jī) . m . m， 大 制 件 ， 厚 型片 材 原 料 2、 連 續(xù) 進(jìn) 料 ， 如 圖 薄 壁 小 型 制 品 ， 杯 盤 ， 大 批 量 多段 ， 每 段 一 個(gè) 工 序 一 、 加 熱 器 常 見 的 加 熱 方 法 有 ： 熱 輻 射 加 熱 、 氣 體 傳 導(dǎo) 加 熱 、 固 體 傳 導(dǎo)加 熱 、 組 合 加 熱 法 、 高 頻 電 加 熱 法 幾 種 ， 其 中 熱 輻 射 法 是 加 工 中常 見 的 ， 如 遠(yuǎn) 紅 外 加 熱 器 和 電 加 熱 器 ， 加 熱 器 的 功 率 約 為 總 功 率的 。 1、 電 加 熱

10、 器 ： 通 道 式 管 狀 板 材 加 熱 器 ， 其 工 作 溫 度 可 達(dá) 度 ， 條 帶式 芯 棒 式 加 熱 器 的 單 位 功 率 最 大 可 達(dá) cm cm（ 度 ） 2、 遠(yuǎn) 紅 外 加 熱 器 特 點(diǎn) ： ） 加 熱 速 度 快 ） 遠(yuǎn) 紅 外 線 具 有 光 的 一 切 性 質(zhì) ）具 有 穿 透 能 力 ， 內(nèi) 部 和 外 部 同 時(shí) 加 熱 ） 通 過 發(fā) 射 元 件 的 選擇 和 組 合 ， 對(duì) 形 狀 復(fù) 雜 、 體 積 龐 大 、 死 角 多 立 體 加 熱 ）設(shè) 備 費(fèi) 用 底 （ 與 高 頻 加 熱 和 微 波 加 熱 相 比 ） 對(duì) 人 體 傷 害 小 ， ）

11、向 周 圍 環(huán) 境 散 射 的 能 量 多 要 求 ： ） 遠(yuǎn) 紅 外 線 的 波 長(zhǎng) 與 塑 料 材 料 的 吸 收 帶 相 配 合 ） 提 高 加 熱 器 的 表 面 輸 出 功 率 ） 加 熱 器 和 片 材 之 間 要 有 適 當(dāng) 距 離 ： 高 溫 薄板 材 低 溫 厚 板 材 （ d=10-30cm） ） 加 熱 器 要 設(shè) 置 反 耐 板 反 耐 罩 等 以 集 中 能 量 ） 對(duì) 厚 度 大 于 的 片 材 要 雙 面 加 熱 ） 加 熱 器 的 加 熱 面 要 略 大 于 夾 持 框 的 夾 持 面積 大 1050mm冷 卻 ： 內(nèi) 冷 ： 模 具 冷 卻 金 屬 模 具 外

12、 冷 ： 風(fēng) 冷 卻 噴 水 （ 少 用 ， 冷 疤 ） 二 夾 持 設(shè) 備 板 坯 在 成 型 時(shí) 板 坯 被 固 定 在 夾 持 裝 置 上 夾 持 框 架 由上 下 兩 個(gè) 機(jī) 架 組 成 上 機(jī) 架 ： 由 壓 縮 空 操 縱 均 衡 壓 在 下 機(jī) 架 上 ， 但 壓 力 可調(diào) 均 勻 下 機(jī) 架 ： 壓 力 ： 噸 框 架 上 有 自 動(dòng) 補(bǔ) 償 壓 力 的裝 置 壓 力 均 勻 要 求 ： 夾 持 要 均 衡 要 有 可 靠 的 氣 密 性 能 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng)化 動(dòng) 作 迅 速 靈 活 夾 持 框 大 多 數(shù) 呈 垂 直 或 水 平 放 置 它 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 考 慮 便 其 工

13、作 溫 度 保 持 低 于 板 坯 的 玻 璃 化 溫 度 三 氣 動(dòng) 下 真 空 系 統(tǒng) 真 空 系 統(tǒng) 由 真 空 泵 貯 存 罐 閥 門 管 路 以 及 真 空 表 組成 在 真 空 成 型 中 常 采 用 （ ） 低 真 空 泵 此 泵 在 流 量 為 時(shí) 能 在 進(jìn) 氣 管 路 中 產(chǎn) 生 a的 壓 力 （ ） 真 空 貯 罐 的 容 量 max（ 成 型 室 容 易 ） （ ） 真 空 泵 的 傳 動(dòng) 功 率 一 般 在 氣 動(dòng) 系 統(tǒng) 可 由 成 型 機(jī) 自 動(dòng) 帶 有 壓 縮 機(jī) 和 貯 氣 罐 成 型 機(jī)需 壓 力 為 a的 壓 縮 空 氣 額 定 排 氣 量 為 m/min

14、四 傳 動(dòng) 裝 置 是 成 型 機(jī) 建 立 工 作 壓 力 和 完 成 主 要 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 成 型 機(jī) 中 廣泛 采 用 氣 動(dòng) 缸 和 液 壓 缸 以 完 成 各 種 機(jī) 構(gòu) 的 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 片 材 的 牽 引速 度 一 般 m/s 第 三 節(jié) 模 具 及 工 藝 因 素 分 析一 模 具1 工 作 壓 力 不 高 時(shí) ， 可 采 用 強(qiáng) 度 底 的 材 料 制 造 模 具 。 材 料 的 選 擇要 根 據(jù) 成 型 的 數(shù) 量 和 質(zhì) 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 樹 脂 砂 模

15、 可 承 受 500次 以 上 。2 模 具 上 的 通 風(fēng) 孔 制 作 也 是 在 澆 注 型 砂 前 插 上 表 面 涂 有 隔 離 劑 的鋼 絲 ， 澆 注 14小 時(shí) 后 抽 出 鋼 絲 。3 外 形 簡(jiǎn) 單 的 制 品 用 陰 模 成 型 。 因 制 品 收 縮 ， 易 取 出 ， 若 結(jié) 構(gòu) 復(fù)雜 ， 要 施 加 頂 出 力 ； 對(duì) 用 陽 模 成 型 小 型 拉 伸 制 品 時(shí) ， 陽 模 的 高 度 尤為 重 要 。 陽 模 側(cè) 圓 半 徑 不 應(yīng) 小 于 板 厚 的 3-5倍 。 二 工 藝 因 素 分 析 1.加 熱 占 整 個(gè) 成 型 周 期 的 50%-60%。1） 片

16、 材 厚 度 均 勻 （ T不 均 ， 內(nèi) 應(yīng) 力 ） 不 大 于 4%-8%2） 厚 的 片 材 采 用 雙 面 加 熱 （ 大 加 熱 器 功 率 ， 定 管 易 燒 傷 ）3） 溫 度 上 限 為 不 降 解 ， 下 限 為 拉 伸 最 大 不 發(fā) 白4 為 提 高 使 用 壽 命 ， 模 具 可 用 鋁 、 銅 、 鋅 或 鋼 制 造 。 鋁 制 模 具 表面 質(zhì) 量 高 ， 導(dǎo) 熱 好 ， 大 量 使 用 ， 與 制 品 接 觸 的 表 面 應(yīng) 精 加 工 ，Ra=0.16um 2.成 型 缺 點(diǎn) ： 制 品 厚 度 不 均 。 受 牽 伸 不 同 ， 牽 伸 速 度 的 快 慢 。 3.冷 卻 脫 模1） 內(nèi) 冷 卻 可 單 獨(dú) 使 用 ， 也 可 組 合 使 用 。2） 外 冷 卻 脫 模