一次性塑料杯的塑料熱成型模具設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、一次性塑料杯的塑料熱成型模具設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要： 熱成型加工是把熱塑性塑料片加工成各種制品的加工方法之一。此文以一次性塑料杯的熱成型加工過程為例，具體介紹了差壓成型之真空成型模具的結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞： 塑料熱成型加工 設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu) 塑料熱成型方法都是以真空、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，一般可分為模壓成型、差壓成型。模壓成型是利用外加機(jī)械壓力或自重，將片材制成各種制品的成型方法；差壓成型是在氣體差壓的作用下，使加熱至軟的塑料片材緊貼模面，冷卻后制成各種制品的成型方法。差壓成型又可分為真空成型和氣壓成型，這里著重介紹差壓成型之真空成型模具的結(jié)構(gòu)。 下面是某企業(yè)需要大批量生產(chǎn)一次性

2、塑料杯，要求設(shè)計(jì)一套該塑件的成型模具，使制得的塑件具有足夠的強(qiáng)度，外表美觀，表面無瑕疵，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。通過本項(xiàng)目，完成熱塑性材料熱成型工藝性能的分析。其中一款產(chǎn)品如圖所示： 技術(shù)要求： 1.材料：聚丙烯（PP）；2.杯壁厚0.30.6MM；3.未注圓角半徑0.51MM；4.塑件外觀透明、光滑。 圖1 一次性塑料杯 案例分析：該產(chǎn)品是一款薄壁塑料制品，使用的材料聚丙烯（PP）具有良好的透明性，熔融流動(dòng)性好，且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，壁厚無嚴(yán)格要求，因此適宜用中空吹塑或真空成型等熱成型方法生產(chǎn)。 一、真空成型工藝特點(diǎn) 真空成型也常稱為吸塑成型，廣泛用于塑料包裝、燈飾、裝飾等行業(yè)。主要原理是將平展的熱塑

3、性塑料板材或片材夾持在模具上，采用輻射加熱器加熱變軟后，采用真空泵把板（片）材和模具間的空氣抽走，從而使板材吸附于模具表面，冷卻后成型，最后借助壓縮空氣使塑件從模具中脫出。真空成型的優(yōu)點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)簡單，只需制作凸模或凹模中一個(gè)即可，制造成本低，制品形狀清晰；所用的設(shè)備不復(fù)雜，能生產(chǎn)大、薄、深的塑件；生產(chǎn)效率高，并可觀察塑件的成形過程。不足之處是：制成的塑件壁厚不均勻，特別是模具上的凸凹部位；如果模具的凹凸形狀變化較大且相距較近，以及凸模拐角處為銳角時(shí)，在制品上易出現(xiàn)皺褶；由于真空成型壓力較小，因而不能成形厚壁塑件；真空成型后，塑件在周邊要進(jìn)行修整。 二、真空成型的分類 真空成型的方法主要有凹

4、模真空成型、凸模真空成型、凹凸模先后抽真空成型、吹泡真空成型、柱塞推下真空成型等方法。 1.凹模真空成型 凹模真空成型的塑件外表面尺寸精度較高，一般用于成型深度不大的塑件。如果塑件深度很大，特別是小型塑件，其底部轉(zhuǎn)角處就會(huì)明顯變薄。多型腔的凹模真空成型比同個(gè)數(shù)的凸模真空成型節(jié)省原料，因?yàn)榘寄ＤＧ婚g距離可以較小，使用相同面積的塑料板，可以加工出更多的塑件。 2.凸模真空成型 某些要求底部厚度較厚的吸塑件，可采用凸模真空成型。被夾緊的塑料板被加熱器加熱軟化；接著軟化的板料下移，加熱后的板料首先接觸凸模的部位，即被冷卻而失去減薄能力。夾持的材料繼續(xù)下移，一直到與凸模完全接觸；再開始抽真空，邊緣及四周

5、都由減薄而成型。 凸模真空成型多用于有凸起形狀的薄壁塑件，成形塑件的內(nèi)表面尺寸精度較高。 3.凹凸模先后抽真空成型 首先把塑料板夾緊固定在凹模上加熱；板料軟化后將加熱器移開，然后經(jīng)凸模吹入壓縮空氣，而凹模抽真空使塑料板鼓起；最后凸模向下插入鼓起的塑料板中并且從中抽真空，同時(shí)凹模通入壓縮空氣，使塑料板貼附在凸模的外表面而成型。 這種成型方法，由于將軟化的塑料板吹鼓，使板材延伸后再成型，因此壁厚比較均勻，可用于成型深型腔塑件。 4.吹泡真空成型 有些要求壁厚大致均勻的吸塑件，也可用吹泡真空成型。使用置于密閉箱中的凸模成型。首先將塑料板（片）緊固在?？蛏希⒂眉訜崞鲗?duì)其加熱；待塑料加熱軟化后移開加熱

6、器，向密閉箱內(nèi)吹入壓縮空氣，將塑料板（片）吹脹后升起凸模，與板（片）材間形成密閉狀態(tài)；停止吹氣，由凸模上的氣孔抽真空，塑料板貼附在凸模上成型。 這種成型方法用空氣吹脹片材，使其各部同時(shí)減薄，因而成型的塑件厚度大體一致。 三、塑料熱成型模具設(shè)計(jì) 1.模具的材料 熱成型成型壓力較小，制件形狀簡單，對(duì)模具剛度要求不大，因此模具可由各種材料制成，如木材、環(huán)氧樹脂、鋼和鋁合金等。凹模成型通常有模塞將片材推進(jìn)模具，模塞可由木材、毛氈、環(huán)氧樹脂等制成，在形狀上類似于制件，但更小，有間隙而沒有制件的特征細(xì)節(jié)等等。2.模具類型的選擇 當(dāng)采用單模成型時(shí)，制品表面質(zhì)量較高的部位是接觸模具的那一面，而且在結(jié)構(gòu)上也比較

7、清晰。因此選擇凸模成型還是凹模成型取決與制品的精度要求。 采用一模出多件制品時(shí)，最好選用凹模成型，因?yàn)槟Ｇ恢g間隔既可以緊湊些，同時(shí)又能避免板材在模塑過程中與模面接觸起皺的缺點(diǎn)。此外，凹模成型脫模也容易些，但是凹模成型存在制品底部斷面較薄的缺點(diǎn)。一般的規(guī)律是：如果制品的深度不超過制品最窄處寬度的一半，最好選用凹模成型；而高度與最窄處寬度相等的制品，采用凸模成型比較適宜。 當(dāng)制件的形狀較復(fù)雜時(shí)，最好采用真空或氣壓成型。機(jī)械助壓可消除制件厚度的不一致，增加制件的精確性。 3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) （1）型腔表面粗糙度 型腔表面粗糙度直接影響制品的光澤度，成型面高度拋光的模具將得到表面光亮的制品，烏光的

8、模具則制得無光澤的制品。多模腔陰模如果表面粗糙度值太大，塑料板黏附在型腔表面不易脫模，因此真空成型模具的表面粗糙度值應(yīng)較小。 （2）引伸比 塑件的深度H與寬度（或直徑）D之比稱為引伸比，引伸比反映了塑件成型的難易程度，引伸比越大，成型越難。引伸比和塑料的品種、成型方法有關(guān)。一般采用的引伸比為0.51，最大不超過1.5。 （3）模具圓角 為避免應(yīng)力集中，提高沖擊強(qiáng)度，模具型腔面的棱角和邊角都應(yīng)采用圓角，圓角半徑應(yīng)等于或大于板（片）材的厚度，但不能小于1.5mm。 （4）斜度 為便于脫模，模的斜度一般為0.5°3°，而凸模為2°7°。 （5）抽氣孔的設(shè)計(jì) 無

9、論是包覆于凸?；蚴沁M(jìn)入凹模，在片材與模具之間所有角落和凹陷處的空氣都必須通過真空、氣壓或二者結(jié)合迅速排除。最常見的是通過小孔真空排氣。抽氣孔的大小、數(shù)量要適應(yīng)成型塑件的需要，一般對(duì)于流動(dòng)性好、厚度薄、成型溫度低的塑料，抽氣孔要小些；板材較厚，抽氣孔可大些?？傊?，抽氣孔的設(shè)計(jì)必須滿足在很短的時(shí)間內(nèi)將型腔空氣抽出，制品表面又不留下任何痕跡的要求。一般常用的抽氣孔直徑是0.51mm，最大不超過板材厚度的50%。四、結(jié)語 熱成型方法基本上都是以真空、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。模具結(jié)構(gòu)比較簡單，主要是凸模和凹模。熱成型的過程一般將塑料片材加熱到一定溫度，然后快速將軟化了的材料送進(jìn)特定模具里成型。塑件一般用壓縮空氣脫模。 參考文獻(xiàn)： 1北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999. 2北京：高等教育出版社，2006. 3北京：高等教育出版社，2004. 4北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. 5北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20