熱成型工藝PPT課件

1、前言熱成型工藝的定義熱成型類型熱成型模具設(shè)計(jì)PVC包裝盒成型模具設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共40頁(yè)u在市場(chǎng)上，熱成型產(chǎn)品越來(lái)越多，例如杯、碟、食品盤、玩具、帽盔，以及汽車部件、建筑裝飾件、化工設(shè)備等。u熱成型與注射成型比較，具有生產(chǎn)效率高、設(shè)備投資少和能制造表面積較大的產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。u用于熱成型的塑料主要有PS、PVC、PE、PP、PET和纖維素（如硝酸纖維素、醋酸纖維素等）塑料，也用于工程塑料（如ABS樹(shù)脂、PC）。u熱成型方法有多種,但基本上都是以真空、氣壓或機(jī)械壓力三種方法為基礎(chǔ)加以組合或改進(jìn)而成的。u近年來(lái)，熱成型已取得新的進(jìn)展，例如從擠出片材到熱成型的連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)。前言第2頁(yè)/共40頁(yè)第3頁(yè)/共40

2、頁(yè) 將熱塑性塑料片材加工成各種制品的一種較特殊的塑料加工方法。片材夾在框架上加熱到軟化狀態(tài)，在外力作用下，使其緊貼模具的型面，以取得與型面相仿的形狀。冷卻定型后，經(jīng)修整即成制品。第4頁(yè)/共40頁(yè) 采用真空是受熱軟的片材緊貼模具表面而成型。但抽真空所造成的差壓不大，只用于外形簡(jiǎn)單的制品。真空熱成型 采用壓縮空氣或蒸汽壓力，迫使受熱軟化的片材，緊貼于磨具表面而成型。由于差壓比真空成型打，可制造外形較復(fù)雜的制品。氣壓成型 用柱塞或陽(yáng)模將受熱片才進(jìn)行部分預(yù)拉伸，再用真空或氣壓進(jìn)行成型，可制的深度大、壁厚分布均勻的制品。柱塞輔助真空成型常見(jiàn)熱成型類型第5頁(yè)/共40頁(yè) 將受熱軟化的片材放在配對(duì)的陰、陽(yáng)模之

3、間，借助接寫的壓力成型。成型壓力更大，可用于指導(dǎo)外形復(fù)雜的制品，但模具費(fèi)用較高。凹凸模對(duì)壓成型 片材加熱至溫度不超過(guò)樹(shù)脂熔點(diǎn)，是材料保持在固體狀態(tài)下成型。用于ABS、PP、高分子量HDPE。制件剛性、強(qiáng)度等高于一般熱成型產(chǎn)品。固相成型 涼片材疊合在一起，中間吹氣，可制大型中控制件。雙片材熱成型第6頁(yè)/共40頁(yè)第7頁(yè)/共40頁(yè)第8頁(yè)/共40頁(yè)第9頁(yè)/共40頁(yè)第10頁(yè)/共40頁(yè)第11頁(yè)/共40頁(yè)熱成型的模具設(shè)計(jì)1.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.1抽氣孔的大小和位置 1.2型腔尺寸 1.3模具圓角、內(nèi)凹角的斜度 1.4型腔粗糙度 1.5壓縮空氣成型密封孔 1.6邊緣密封結(jié)構(gòu) 1.7加熱冷卻裝置2.模具材料的選擇

4、 2.1非金屬模 2.2金屬模第12頁(yè)/共40頁(yè)1.1 抽氣孔的大小和位置 真空成型模具必須設(shè)計(jì)抽氣孔,抽氣孔的大小應(yīng)適合成型容器的需要。對(duì)流動(dòng)性好的塑料,抽氣孔要小一些;對(duì)流動(dòng)性差的塑料,抽氣孔應(yīng)大些。抽氣孔的尺寸與片材及其厚度有關(guān)。表1列出了一些典型片材所需的抽氣孔尺寸。抽氣孔的數(shù)目通常為每100 cm2表面開(kāi)設(shè)1165個(gè)孔。第13頁(yè)/共40頁(yè)抽氣孔可以是許多孔, ,也可以由模具裝配時(shí)構(gòu)成的縫隙來(lái)充當(dāng)( (見(jiàn)圖1 1、圖2)2)。形狀復(fù)雜的容器, ,孔數(shù)應(yīng)當(dāng)增加?？组g距可取2530 mm,2530 mm,內(nèi)凹處孔間距為312 mm312 mm?？傊? ,必須保證在很短的時(shí)間內(nèi)將空氣抽空。抽

5、氣孔的位置一般布置在板材最后與模具接觸部分, ,即模具型腔的最低點(diǎn)及角隅處。 第14頁(yè)/共40頁(yè)1.2.型腔尺寸 （1）拉引深度 對(duì)于直接真空成形而言，深度對(duì)寬度之比不可超過(guò)0.5：1。若是包模真空成形，則深度對(duì)寬度比不應(yīng)超過(guò)1：1。對(duì)于有柱塞輔助、滑動(dòng)環(huán)或逆拉式之成形法，則其比率可超過(guò)1：1，甚至達(dá)2：1。然而，一般來(lái)說(shuō)，淺深度的還是比高深度的較易成形并且較佳之均勻肉厚，如下圖所示。 第15頁(yè)/共40頁(yè) 直接真空成形：Dmax0.5W。包模真空成形：Dmax1W。柱塞輔助，滑動(dòng)環(huán)或逆拉式法Dmax1W到將近2W。第16頁(yè)/共40頁(yè)（2）塑料的收縮率 真空成型模具必須考慮塑料的收縮率,收縮量的

6、50%是塑件從模具中取出時(shí)產(chǎn)生的, 25%是取出后在室溫下1 h內(nèi)產(chǎn)生的,其余的25%是在取出后的24 h內(nèi)產(chǎn)生的。影響收縮率的因素很多,精確計(jì)算比較困難。最好先用石膏模型試出產(chǎn)品,測(cè)得其準(zhǔn)確收縮率,然后以此作為設(shè)計(jì)型腔的依據(jù)。常見(jiàn)塑件的收縮率見(jiàn)表2。 第17頁(yè)/共40頁(yè)1.3.模具圓角、內(nèi)凹角和斜度 模具應(yīng)避免銳角。在多數(shù)情況下,圓角半徑的最小值應(yīng)等于板材厚度,但不得小于153 mm。為了使制品能方便地取出,模具邊壁上應(yīng)具傾斜角以利塑件的取出。母模內(nèi)的塑件只須要較小的傾斜角即可取出，這是因?yàn)樗芗诶鋮s時(shí)會(huì)收縮較易脫模。第18頁(yè)/共40頁(yè) 對(duì)大部份之材料而言，用母模成形之塑品，其邊壁傾斜角至少

7、要有1/4；若是公模，則至少須要1以上（如下圖所示）。 第19頁(yè)/共40頁(yè) 熱成形品容許有內(nèi)凹槽，但不可太復(fù)雜，否則脫模不易且加工工具成本極高，如下圖所示。 但有個(gè)例外，那就是當(dāng)塑件仍具微溫時(shí)，小的內(nèi)凹槽極易從母模內(nèi)彈出而脫模，如圖6(c)6(c)，最典型的材料為PEPE或軟質(zhì)PVCPVC。 第20頁(yè)/共40頁(yè)1.4.型腔粗糙度 真空成型模具表面粗糙度太高對(duì)脫模有不利影響,因?yàn)檎婵粘尚湍＞咭话銢](méi)有頂出裝置,而只靠壓縮空氣脫模。若表面粗糙度太高,容器容易粘附在模具上,造成脫模困難。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,用磨料來(lái)打砂或進(jìn)行噴砂處理。 第21頁(yè)/共40頁(yè)1.

8、5.壓縮空氣成型模型腔 壓縮空氣成型模具的型腔與真空成型模具的型腔基本相同,其特點(diǎn)是在模具邊緣上設(shè)置型刃,其形狀和尺寸見(jiàn)圖7。第22頁(yè)/共40頁(yè) 刀尖應(yīng)比模具平面高,高出部分的高度h為片板厚度加上0.1 mm,即h=+0.1 mm。切刀與模具之間應(yīng)該有02505 mm的間隙,以利于排除型腔中的空氣。 由于大多數(shù)之熱成形品為鑲板狀，缺乏剛性，所以常須做成波浪形或浮花型以補(bǔ)強(qiáng)之，如透明之PS盛肉盤（下圖所示）。第23頁(yè)/共40頁(yè) 有時(shí)對(duì)于在只是小量的生產(chǎn)時(shí)，用較厚的板材以增加剛性會(huì)比加工成波浪形所須的工具費(fèi)，來(lái)的更具經(jīng)濟(jì)效益。如果產(chǎn)品之功能上允許的話，些微的曲線，做成盤狀，或做成拱狀之表面可用以增

9、加平坦斷面之挺性及剛性。 第24頁(yè)/共40頁(yè)1.6.邊緣密封結(jié)構(gòu) 為了阻止外面的空氣進(jìn)入真空室,在塑料板片與模具接觸部分的邊緣應(yīng)設(shè)置密封裝置。 第25頁(yè)/共40頁(yè)1.7.加熱、冷卻裝置 目前塑料板片的加熱多采用電阻絲加熱、紅外線燈加熱和石英管加熱器加熱。對(duì)于不同塑料板材的成型溫度,一般是通過(guò)調(diào)節(jié)加熱器和板材之間的距離來(lái)達(dá)到,距離可以在80120 mm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 第26頁(yè)/共40頁(yè) 加熱器的功率計(jì)算如下:N=KF 式中：N為加熱功率, W; K為加熱系數(shù), W/cm2; F被加熱片材的面積, cm2。 不同片材的加熱系數(shù)K值列于表3。第27頁(yè)/共40頁(yè)2.1.非金屬模 常見(jiàn)的非金屬模有木模、石

10、膏模和塑料模。 木模:凡組織緊密、不易變形、不易斷裂的木料,均可選作模具材料。但這種模具的生產(chǎn)批量以不超過(guò)1000個(gè)為宜。 第28頁(yè)/共40頁(yè) 石膏模:石膏模制作方便,價(jià)格便宜,但其強(qiáng)度較差。為了增加石膏模的強(qiáng)度,可在石膏中加入10%30%的水泥,并放置一些縱橫交叉的鐵絲,以延長(zhǎng)其使用壽命。石膏模的生產(chǎn)批量一般不超過(guò)5萬(wàn)個(gè)。 塑料模:塑料模容易加工,生產(chǎn)周期短,修正和修理都很方便,且耐腐蝕、質(zhì)量輕。因此適合于批量較大的容器生產(chǎn)。常用的塑料模材料有環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和聚脂。第29頁(yè)/共40頁(yè)2.2.金屬模 適合于長(zhǎng)期、高速生產(chǎn)的模具材料無(wú)疑是金屬。銅因其造價(jià)高而很少采用;鋁容易加工、質(zhì)量輕、耐腐

11、蝕性好且耐用,因而大批量生產(chǎn)時(shí)大多選用鋁模。在鋁模表面鍍一層銅或鉻,可大大增加其耐磨性。在生產(chǎn)50萬(wàn)個(gè)制品后,其表面還不會(huì)出現(xiàn)明顯被磨損的痕跡。第30頁(yè)/共40頁(yè)第31頁(yè)/共40頁(yè)P(yáng)VC包裝盒的形狀和基本尺寸材料為PVC壓延片材,厚度為1.0mm。盒左端深20mm,右端深12mm,為了合蓋方便,在2個(gè)盒之間有1個(gè)R=5mm、深2mm的圓弧連接。脫模斜度為10,盒長(zhǎng)180mm,寬155mm。制品要求外表面光滑,無(wú)成型氣孔痕跡。第32頁(yè)/共40頁(yè)模具采用兩部分的結(jié)構(gòu)形式;上部分是成型部分,模具的型腔布置在這里;下部分為冷卻部分,冷卻水道布置在其中,兩部分之間是抽真空的空氣通道。模具設(shè)計(jì)思路第33頁(yè)

12、/共40頁(yè)模具結(jié)構(gòu)1.上模體（凹模） 2.通氣孔 3.排氣通道 4.密封隔板 5.螺釘 6.O型密封圈 7.O型密封圈 8.冷卻水道 9.下模體 10.制品加強(qiáng)筋 11、冷卻水接頭螺紋 12.抽真空通道 13.固定螺釘?shù)?4頁(yè)/共40頁(yè) 模具成型部分就是模具成型制品外形的型腔即上模體(凹模)1 材料：易加工，導(dǎo)熱性好。一般有木材、硬石膏、陶瓷燒結(jié)物、環(huán)氧樹(shù)脂、鋁合金、低碳鋼等。本模具選用材料為鋁合金。 在型腔設(shè)計(jì)過(guò)程中,主要考慮通氣孔2的位置、數(shù)量和模具的表面粗糙度。上模體第35頁(yè)/共40頁(yè) 聚氯乙稀(PVC)片材成型時(shí),模具表面粗糙度應(yīng)不大于Ra=0.8m。凹模上通氣孔的直徑要根據(jù)加工的材料而定,對(duì)于PVC(聚氯乙稀),一般直徑取1.01.2mm,過(guò)大會(huì)在制品表面留下吸氣孔的痕跡?？椎奈恢靡话汩_(kāi)設(shè)在底部、隅角部、凹陷處和制件表面花紋較復(fù)雜處,孔的間距一般為1012mm,如果發(fā)現(xiàn)吸脹不足時(shí),孔的數(shù)目可以增加。第36頁(yè)/共40頁(yè)對(duì)于排氣通道3的設(shè)計(jì),主要就是將所有的通氣孔在凹模的背面開(kāi)槽連接起來(lái),使在抽真空時(shí)凹模內(nèi)的氣體能夠很快地吸掉,其形式如下圖所示。注意,不能將模具的邊緣開(kāi)通,否則會(huì)漏氣,影響成型效果。第37頁(yè)/共40頁(yè) 密封隔板4的作用就是將上模體與下模體分開(kāi),防止下模體的冷卻水溢出進(jìn)入上模體,影響成型。所以在用O型密封圈密封的同時(shí),最好在接觸面上涂上一層防水膠水,使密封的