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文檔簡(jiǎn)介

1、塑料熱成型工藝及模具,本章主要內(nèi)容,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 熱成型的基本方法 第三節(jié) 熱成型制品的工藝設(shè)計(jì) 第四節(jié) 熱成型的設(shè)備及模具設(shè)計(jì) 第五節(jié) 工藝影響因素及制品的用途,第一節(jié) 概述,一、 熱成型的方法,原料為熱塑性塑料片材種類(lèi)繁多 熱成型工藝 和設(shè)備的不斷改進(jìn) 制品的應(yīng)用范圍越來(lái)越大,壁溥:片材一般厚度35mm 面積可以很大:?jiǎn)蝹€(gè)制品所用片材面積可達(dá)39m 外形為半殼形,深度有一定限制,用途: 杯、碟、等日用器皿和醫(yī)用器皿 電子儀表附件、電器外殼等 汽車(chē)部件、建筑構(gòu)件、化工設(shè)備、雷達(dá)罩和飛機(jī)艙罩,PS、PMMA、PVC、苯乙烯丁二烯丙烯晴共聚物、高密度聚乙烯、PP、聚酰胺等片材,二、 快速

2、發(fā)展的原因,三、制品的特點(diǎn),四、原料及其制品的用途,奔馳公司使用塑料車(chē)身,2002年,戴姆勒克萊斯勒公司展示了塑料車(chē)體的概念車(chē)“Jeep Willy”。戴姆勒克萊斯勒表示該車(chē)“回到原點(diǎn),在尊重吉普的傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上融進(jìn)了21世紀(jì)的設(shè)計(jì)和技術(shù)”。該車(chē)的特征是車(chē)身采用碳素纖維塑料制作,與原有材料相比最大可減輕50%的重量和制造成本。車(chē)輛重1315kg,使用的材料幾乎可以100%回收使用。引擎為1.6升直列4氣缸式。,熱成型的優(yōu)缺點(diǎn),與注射成型相比較 優(yōu)點(diǎn):設(shè)備投資少、能夠制造表面積大的制品 缺點(diǎn):原料(片材)的成本高、制品的后加工多 目前熱成型與注射模塑發(fā)展都很快,當(dāng)某種制品用這兩種方法都可生產(chǎn)時(shí),選

3、擇標(biāo)準(zhǔn)是制品的成本。,第二節(jié) 熱成型的基本方法,利用熱塑料的片材作為制造塑料制品的一種方法,吸塑熱成型高速全自動(dòng)真空包裝機(jī)型號(hào)ZXBZ 中國(guó)廣東(港惠)振興塑膠機(jī)械有限公司,SE600450型塑料氣壓熱成型機(jī),系根據(jù)Q/NK02.0193塑料氣壓熱成型機(jī)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)制造的。用于各種熱塑料片材的熱成型加工,特別適用于新穎環(huán)保材料BOPS片材的熱成型,廣泛用于食品、醫(yī)藥、器皿、工藝美術(shù)、五金電器等的襯墊、內(nèi)外包裝和日用裝飾及其他日用塑料制品的生產(chǎn)。,熱成型機(jī)圖片,本機(jī)主要用于連續(xù)高效生產(chǎn)一次性塑料餐飲具,既可用塑料硬片成型也可用塑料降解片材成型,制品有冷飲杯,酸奶杯杯,冰淇淋杯、快餐盒,豆腐盒,方便

4、面碗等,同時(shí)也可以生產(chǎn)醫(yī)藥、輕工、紡織、旅游、玩具等行業(yè)有關(guān)塑料包裝制品。 北京盛安機(jī)電設(shè)備開(kāi)發(fā)公司,基本方法,一、 差壓成型 真空成型(陰模真空成型、陽(yáng)模 覆蓋成型) 氣壓成型 二、 柱塞助壓成型 三、 回吸成型 四、 凹凸模對(duì)壓成型(對(duì)模成型) 五、 雙片熱成型,一、 差壓成型,夾持框?qū)A片夾緊加熱移開(kāi)加熱器差壓使片材下垂貼合冷卻吹出修整制品,1、 產(chǎn)生差壓的方法 真空成型0.070.09MPa 加壓成型(氣壓成型)0.35MPa,2、陰模差壓成型的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)比較鮮明,精細(xì)的部位是與模面貼合的一面,光潔程度較高 成型時(shí),凡片材與模面在貼合時(shí)間上愈后的部位,其厚度愈小,3、不用模型的差壓成型

5、,4 、陽(yáng)模真空成型(覆蓋成型),陽(yáng)模頂入片材或片材扣覆在模具上扣緊在模底抽氣片材與模面完全貼合冷卻、修整制品 特點(diǎn) 與模面貼合的一面表面質(zhì)量高,結(jié)構(gòu)鮮明細(xì)致 壁厚的最大部位模具的頂部 最薄的部位模具側(cè)面與底面的交界區(qū) 側(cè)面常出現(xiàn)牽伸和冷拉的條紋 制品的質(zhì)量依賴(lài)于模具的溫度、覆蓋的速度和抽氣的速率,二、 柱塞助壓成型(凹模),1、柱塞助壓真空成型、 柱塞助壓氣壓成型、氣脹柱塞助壓真空成型,2、 制品特點(diǎn) 厚度分布較均勻 制品質(zhì)量取決于柱塞和片材的溫度及柱塞的下降速度,三、回吸成型(凸模成型),1、回吸成型 真空回吸成型 氣脹真空回吸成型 推氣真空回吸成型,2、制品特點(diǎn) 厚度較均勻 結(jié)構(gòu)可以較復(fù)

6、雜,四、凸凹模對(duì)壓成型(對(duì)模成型),采用兩個(gè)彼此扣合的單模來(lái)成型,特點(diǎn) 復(fù)制性和尺寸準(zhǔn)確性較好 結(jié)構(gòu)可以復(fù)雜些,甚至可以刻花、刻字 厚度的分布依賴(lài)于制品的樣式,五、雙片熱成型,兩片材在半合模的框架上夾緊、加熱 吹針插入兩片材之間送氣 打開(kāi)兩半合模的抽氣門(mén)進(jìn)行抽氣,使片材貼合于兩半合模內(nèi) 特點(diǎn):成型快、壁厚均勻、可以制作雙色和厚度不同的制品,抽氣門(mén),第三節(jié) 熱成型制品的工藝設(shè)計(jì),一、幾何形狀設(shè)計(jì) 開(kāi)口寬闊、深度淺、流線(xiàn)型外廓、形狀簡(jiǎn)單的半殼形制品,一般不應(yīng)有側(cè)孔、側(cè)凹,當(dāng)側(cè)凹深度超過(guò)10mm 需考慮采用瓣合式模具結(jié)構(gòu),為了增強(qiáng)薄壁件的剛強(qiáng)度,側(cè)壁可采用凹凸條紋,但起伏不宜太大,數(shù)量不應(yīng)太密,以防

7、成型時(shí)壁被拉得太薄,脫模斜度:0.5040 陰模成型脫模斜度取1/1201/60 陽(yáng)模成型取1/301/20,制件圓角半徑不小于壁厚的35倍,二、高徑比、引伸比和展開(kāi)倍率,高徑比:深度和直徑的比值 展開(kāi)倍率(面積引伸比) 線(xiàn)性引伸比,三、廢料比率的計(jì)算,成型圓筒件的片坯廢料比率計(jì)算 已知:被成型的圓筒深315mm,圓底直徑440mm,若側(cè)邊須留剪切余量50mm,計(jì)算片坯廢料比率,(1)選用正方形片坯:邊長(zhǎng)440+250 正方形片坯面積 (440+250)2=291600mm2 圓筒的底面積 4402/4=152053 mm2 被剪切的廢料比率 (291600-152053)/291600=48

8、% (2)選用圓形片坯:直徑440+250 圓形片坯面積(440+250)2/4=229022 mm2 被剪切的廢料比率 (229022-152053)/229022=33%,四、成型件的壁厚計(jì)算,圓錐殼體上壁厚分布計(jì)算 已知:片材厚t0=2.5mm,成型花盆R=35mm,底r=22.5mm,盆高L=67mm 面積引伸比 制品平均壁厚t= t0/Ra=0.69 壁厚沿深度L的分布為 H圓錐的錐頂高度(H=Rtan ) R敞口半徑 r圓臺(tái)底半徑,壁厚沿深度L的分布,盆底L=67mm t=0.2mm,第四節(jié) 熱成型的設(shè)備及模具,一、 熱成型設(shè)備 夾持、加熱、成型、冷卻、脫模,1、設(shè)備分類(lèi),(1)

9、按自動(dòng)化程度分 手動(dòng)設(shè)備:全部人工操作 半自動(dòng)設(shè)備:夾持和脫模由人工完成,其余由設(shè)備自動(dòng)完成 全自動(dòng)設(shè)備:全部由設(shè)備自動(dòng)完成 (2) 按供料方式分 分批進(jìn)料:多用于生產(chǎn)大型制件、原料為不易成卷的厚型片材 連續(xù)進(jìn)料:通常用于生產(chǎn)薄壁小型的制件,2、設(shè)備的加熱系統(tǒng),(1) 片材的加熱方法 熱板的傳導(dǎo):用油、電、過(guò)熱水和蒸汽等供熱 紅外線(xiàn)的輻照 烘箱預(yù)熱:較厚的片材 (2) 初制品的冷卻方法 內(nèi)冷:通過(guò)金屬模具的冷卻使初制品冷卻 外冷:風(fēng)冷或空氣水霧法,3、設(shè)備的夾持系統(tǒng),上、下兩個(gè)機(jī)架 上機(jī)架受壓縮空氣操縱,均衡地將片材壓在下機(jī)架上,壓力可調(diào),0.55噸。 夾持的片材應(yīng)有可靠的氣密性,且?jiàn)A持框架大

10、多能在垂直或水平方向移動(dòng)。,4、 真空系統(tǒng),壓機(jī)上附有自給的抽空設(shè)備520mmHg 設(shè)備數(shù)量較多的工廠(chǎng)采用集中抽空系統(tǒng),5、 壓縮空氣系統(tǒng),用于成型、脫模、初制品的冷卻、操縱模具和框架的運(yùn)動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)片材 分:自給式和集中兩種形式,二、 模具,1、 模具材料:木材、石膏、塑料、鋁、鋼,試制產(chǎn)品:硬木或石膏 產(chǎn)量不大:塑料 高產(chǎn)量或高質(zhì)量:鋁、鋼、鋅合金,2、 陰、陽(yáng)模的選擇,單模成型:制品表面質(zhì)量較好的是與模面接觸的一面 采用多槽模成型:最好用陰模,結(jié)構(gòu)緊湊、脫模容易、可防塑件起皺,成型尺寸計(jì)算,成型尺寸計(jì)算 Lm=(L+LScp)z Lm凸?;虬寄5膹较虺叽?,mm L制品名義尺寸,mm Scp塑

11、料凸?;虬寄3尚褪湛s率 z模具制造公差,凹模取正,凸模取負(fù),制件成型收縮率/ % (教材P424表8-3-2),模具表面的粗糙度,高度拋光的模具制品表面光潔 悶光的模具無(wú)光澤的制品,4、 牽伸比,模槽深度與寬度的比值 (1) 單個(gè)陽(yáng)模成型時(shí)牽伸比1 (2) 陰模成型牽伸比0.5 (3) 柱塞成型 1,5、 圓弧、斜度及氣孔,(1)模面上用圓弧代替棱角和隅角 (2)模壁上設(shè)置斜度以便脫模 凹模0.5010 凸模2030 (3)模具中開(kāi)設(shè)氣孔以進(jìn)、出氣 0.31.5mm,抽氣孔最大直徑不得超過(guò)片材厚度 (4)布置在片材最后與型面接觸的部位,即型面的最低點(diǎn)及角隅處 (5)同一模具抽氣孔直徑應(yīng)相同 抽

12、氣孔的數(shù)目 N=Q/vA Q氣體體積流量 v抽氣孔的氣體流速,理性抽氣流速v=300m/s A抽氣孔截面積,計(jì)算抽氣孔例子,需抽吸真空的圓柱型腔2.810-2m3,抽氣孔直徑D=0.8 mm,要在10s內(nèi)完成吸塑成型,求抽氣孔的數(shù)目。 抽氣孔面積:A=D2/4=(0.810-3)2/4=0.510-6m2 型腔體積流量Q=V/t=2.810-2/10=2.810-3m3/s N=Q/(vA)=18.7=19孔,6、型刃設(shè)計(jì)及安裝,刃口端面寬0.10.15mm 以R0.05mm的圓弧與兩側(cè)面圓滑過(guò)渡 材料:彈簧鋼 硬度HRC4552 比對(duì)壓的金屬面板硬度低10%20% 型刃頂端凸出的高度比型板的

13、厚度高出0.1mm,第五節(jié) 工藝影響因素及制品的用途一、 工藝過(guò)程及影響因素,1、 加熱:將片材加熱到成型溫度(50%80%成型時(shí)間) (1)力求片材厚薄均勻,以防溫度不均造成內(nèi)應(yīng)力 (2)加熱厚片材最好采用雙面加熱、預(yù)熱或高頻加熱 (3)片材在夾持架上出現(xiàn)下垂是因?yàn)闊崤蛎浐腿廴诹鲃?dòng),2、成型,(1)厚度均勻性 各部分的牽伸比(用花板遮蔽、模具上通氣孔的合理分布) 牽伸的快慢、抽氣或鼓氣的速率、模具、框架、柱塞的移動(dòng)速率(盡量快) (2)各向上的性能 各向的牽伸不同會(huì)造成各向異性,3、 冷卻脫模,冷卻不足:制品脫模后變形 過(guò)分冷卻:制品收縮包緊在模具上,脫模困難,二、 熱成型常用的幾種塑料及其

14、用途,1、氯乙烯類(lèi) (1)硬聚氯乙烯:較高的穩(wěn)定性和抗沖性能,優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性能、低吸水性,防燃性能好,但易發(fā)黑 應(yīng)用:浮凸地圖、帽盔、小型容器、化工設(shè)備 (2)軟聚氯乙烯:成型溫度較低 應(yīng)用:墊子 、皮夾 2、烯烴類(lèi):成型溫度高,制品因次穩(wěn)定性較好、韌性高、無(wú)毒、能抗御多種化學(xué)藥品的腐蝕 應(yīng)用:耐沸水的廚房用具、玩具、小型建筑構(gòu)件和包裝容器,3、苯乙烯:非定向的PS成型后切邊比較困難,不宜用于熱成型。雙軸定向的PS用于熱成型時(shí)所用框架必須結(jié)實(shí)以防片材熱收縮而發(fā)生意外。 應(yīng)用:透明的小型包裝容器、文件保存盒、護(hù)罩 PS泡沫塑料:短時(shí)保溫容器 ABS:飛機(jī)、汽車(chē)和某些設(shè)備的部件、冷藏貨車(chē)的襯材、機(jī)器的掩護(hù)罩、貨運(yùn)箱 4、丙烯酸酯類(lèi)

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