第十章-其它塑料成形工藝及模具

1、模具設(shè)計與制造,1,第十章 其它塑料成形工藝及模具,2,壓縮成形又稱為模壓成形或壓制成形。壓縮成形所用設(shè)備為壓力機。壓縮成形是成形熱固性塑料的一種主要方法，用于壓縮成形的塑料有： 酚醛塑料、 氨基塑料、 不飽和聚酯塑料、 聚酰亞胺等。 壓縮成形原理及特點,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,3,壓縮成形動作模擬,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,4,2.壓縮成形特點 （1）塑料直接加入型腔內(nèi)，壓力機的壓力是通過凸模直接傳遞給塑料。 （2）模具結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有澆注系統(tǒng)，也不需復(fù)雜的推出裝置。 （3）料耗少，由于沒有澆注系統(tǒng)，減少了澆道凝料。 （4）使用的設(shè)備為一般的壓力機。 （5）壓力損失小。 （6

2、）生產(chǎn)周期長，效率低。 （7）塑件受到的限制多。 （8）模具的磨損比較大。,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,5,壓縮成形工藝過程,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,6,壓縮模的工作過程 壓縮模的上模板和下模板分別安裝在液壓機的上、下壓板上。上、下模閉合使裝在加料室和型腔中的塑料受熱、受壓，變?yōu)槿廴趹B(tài)并充滿型腔。當(dāng)制品固化成型后，上、下模分開，推出機構(gòu)將制品推出。,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,壓縮模結(jié)構(gòu)組成,成型零件、加料腔、導(dǎo)向機構(gòu)、側(cè)向分型抽芯機構(gòu)、脫模機構(gòu)、加熱系統(tǒng)、支撐零件,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,8,壓縮模的分類 1.按壓縮模的固定方式分類 （1）移動式 （2）半固定式 （3

3、）固定式,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,9,2.按壓縮模加料室的形式分類 （1）溢料（敞開）式壓縮模,壓縮模分類,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,10,（2）不溢（封閉）式壓縮模,壓縮模分類,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,11,（3）半溢式壓縮模,壓縮模分類,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,12,壓縮模選用原則 （1）塑件批量大，選用固定式模具；批量中等，選用半固定式或固定式模具；小批量或試生產(chǎn)時選用移動式模具。 （2）水平分型面模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可優(yōu)先選用，只要塑件結(jié)構(gòu)許可，應(yīng)盡量避免選用垂直分型面模具。 （3）對流動性差的塑料，且塑件形狀復(fù)雜時可選不溢（封閉）式模具；當(dāng)塑件高度尺

4、寸要求高，且?guī)в行⌒颓都r，可選用半封閉式模具；當(dāng)外形簡單，且大而扁平的盤形塑件可選用溢料（敞開）式模具。,5.3 壓縮模分類及選用原則,10.1 壓縮成形工藝與壓縮模,13,壓縮模動作模擬,5.6 壓縮模設(shè)計結(jié)構(gòu)圖例,14,壓縮模動作模擬,5.6 壓縮模設(shè)計結(jié)構(gòu)圖例,15,壓縮模動作模擬,5.6 壓縮模設(shè)計結(jié)構(gòu)圖例,16,壓縮模動作模擬,5.6 壓縮模設(shè)計結(jié)構(gòu)圖例,17,壓縮模動作模擬,5.6 壓縮模設(shè)計結(jié)構(gòu)圖例,壓注成形原理與工藝 壓注成形原理和特點 1. 壓注成形原理,10.2 壓注成形工藝與壓注模,壓注成型,19,2. 壓注成形的特點 (1) 外加料腔和型腔分開，外加料腔使加入的的物料

5、受熱熔融，而熔融狀態(tài)的物料在壓力作用下進(jìn)入型腔中，在高壓高溫中，完成交聯(lián)固化反應(yīng)而成型。由于物料受熱均勻，交聯(lián)固化充分，成型制品強度高，力學(xué)電學(xué)性能好。 (2) 壓注成型適合成型形狀復(fù)雜、尺寸精度高、密度要求均勻、帶有細(xì)小金屬嵌件或深孔、小孔的制品。 (3) 壓注成型時間短、效率高，成型后的制品無溢料飛邊，容易修飾。 (4) 壓注成形收縮率大于壓縮成形壓縮率。 (5) 壓注模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工藝條件要求嚴(yán)格。,10.2 壓注成形工藝與壓注模,壓注成形的工藝過程和工藝條件 1. 壓注成型的工藝過程,10.2 壓注成形工藝與壓注模,1、組成 成形零部件 加料裝置 澆注系統(tǒng) 導(dǎo)向機構(gòu) 側(cè)分型與抽芯機

6、構(gòu) 脫模機構(gòu) 加熱系統(tǒng),壓注模結(jié)構(gòu)及分類,10.2 壓注成形工藝與壓注模,壓注模的分類,罐式壓注模 柱塞式壓注模,移動式 固定式,上加料室柱塞式壓注模 下加料室柱塞式壓注模,10.2 壓注成形工藝與壓注模,1）罐式壓注模,10.2 壓注成形工藝與壓注模,2）柱塞式壓注模,10.2 壓注成形工藝與壓注模,3）柱塞式壓注模,10.2 壓注成形工藝與壓注模,27,擠出成形原理,擠出過程是將塑料加熱，使之呈黏流狀態(tài)，在螺桿的推動下，通過具有一定形狀的口模而成為截面與口模形狀相仿的連續(xù)體，然后通過冷卻，使其成為具有一定幾何形狀和尺寸的塑料制品。,10.3 擠出成形工藝與模具,2020/10/7,28,模

7、具設(shè)計與制造,29,10.3 擠出成形工藝與模具,擠出成形特點,生產(chǎn)過程連續(xù)，可以擠出任意長度的塑件，生產(chǎn)效率高。適宜于制造管材、纖維、絕緣電線和電纜護(hù)套等。 塑件內(nèi)部組織均衡緊密，尺寸比較穩(wěn)定、準(zhǔn)確。 模具結(jié)構(gòu)也比較簡單，制造維修方便，投資少、收益快。 適應(yīng)性強，除氟塑料外，所有熱塑性塑料都可采用擠出成形，部分熱固性塑料也可采用擠出成形。,擠出成型工藝與過程,原料的準(zhǔn)備和預(yù)處理 擠出成型 定型與冷卻 牽引和卷取(切割） 熱處理 后處理,10.3 擠出成形工藝與模具,原料干燥,(1)原料中的水分 (2)從外界吸收的水分 影響擠出過程的正常進(jìn)行和制品的質(zhì)量 (1) 制品出現(xiàn)氣泡 (2)表面晦暗等

8、缺陷 (3)物理機械性能降低 (4)擠出無法進(jìn)行 通?？刂扑趾吭?.5以下,10.3 擠出成形工藝與模具,擠出成型,1). 擠出機各部分工藝條件是不同的 2). 擠出機工藝條件與聚合物有關(guān) 如同是管材, 聚合物不同,擠出條件就不同.同是生產(chǎn)3mm厚,內(nèi)徑25mm的管材, 軟PVC的生產(chǎn)工藝和ABS就不相同.,10.3 擠出成形工藝與模具,軟PVC ABS 加料段溫度 90-100 160-165 壓縮段 120-130 170-175 均化段 130-140 175-180 機頭溫度 150-160 175-180 口模溫度 170-180 190-195 螺桿: 長徑比 16-21 15

9、-20 壓縮比 1.5:1 23:1 轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分) 20 10,3). 擠出工藝還與產(chǎn)品的形狀有關(guān) 如同是ABS、管材和棒材就不是相同 管材 棒材 加料段溫度 160165 160170 壓縮段溫度 170175 170175 均化段溫度 175180 175180 機頭溫度 175180 150160 口模溫度 190195 170180,4). 擠出工藝條件對產(chǎn)品質(zhì)量的影響 主要是溫度和剪切作用 料溫高，小，利于塑化，出料速度大 但機頭口模溫度高，則形狀穩(wěn)定性下降，制品收縮率上升，制品發(fā)黃、氣泡，擠出不正常 料溫下降，則高，機頭壓力大，擠出物密實，形狀穩(wěn)定性好, 但離模膨脹變大; 料溫過

10、低，則粘度過大，功率消耗變大。 口模和模芯溫度不能相差太大，擠出物就會出現(xiàn)內(nèi)翻或外翻,4). 擠出工藝條件對產(chǎn)品質(zhì)量的影響 轉(zhuǎn)速N上升，剪切力上升，有利于塑化、混合，且粘度下降，混合效果好。 但由于壓力也相應(yīng)增大，后期流量反而減小。,定型和冷卻不及時，制品在自身重力作用下，就會發(fā)生形變。大多數(shù)情況下定型與冷卻往往是同時進(jìn)行的； 管材和異形型材有定型過程 薄膜、單絲、線纜包復(fù)物等則不需定型 板材和片材，通過一對壓輥壓平來定型和冷卻,3.制品的成型與冷卻,10.3 擠出成形工藝與模具,管子的定型方法可用定徑套、定徑環(huán)和定 徑板等也有采用水冷卻定徑的。 冷卻速度低及定型慢，由于自重下垂，質(zhì)量下降 冷

11、卻速度高及定型快，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)不同，質(zhì)量可能也不能滿足要求 如PS、LDPE和UPVC等， 冷卻過快時，制品有內(nèi)應(yīng)力等，并降低外觀質(zhì)量； 對軟質(zhì)或結(jié)晶的塑料，則應(yīng)較快冷卻，否則制品極易變形。,牽引的目的： A 消除離模膨脹效應(yīng) B 避免堵塞口模，破壞擠出的連續(xù)性 C 解決擠出物發(fā)生的形變 型式：滾輪式和履帶式 牽引速度：一般應(yīng)稍大于擠出速度，對制品進(jìn)行適度拉伸，牽引速度均勻,4.牽引和熱處理,10.3 擠出成形工藝與模具,5. 熱處理 在TgTf(或Tm)間進(jìn)行熱處理(熱定型) 目的：提高薄膜 的尺寸穩(wěn)定性 減少使用中的熱收縮率,模具設(shè)計與制造,41,10.3 擠出成形工藝與模具,擠出成型模具的

12、結(jié)構(gòu)可分為以下幾個主要部分：1，口模和芯棒；2，過濾網(wǎng)和過濾板；3，分流器和分流器支架；,模具設(shè)計與制造,42,4，機頭體；5，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；6，調(diào)節(jié)螺釘；7，定型模；,10.3 擠出成形工藝與模具,10.4 中空吹塑成形,中空吹塑是將擠出或注射成型所得的管坯置于模具中，在管坯中通入壓縮空氣將其吹脹，使之緊貼于模腔壁上，再經(jīng)冷卻脫模得到中空制品的成型方法。這種成型方法可生產(chǎn)瓶、壺、桶等各種包裝容器，日常用品和兒童玩具等。 中空吹塑（又稱為吹塑模塑）是生產(chǎn)中空塑料制品最重要的成型技術(shù)。用這種成型技術(shù)，不僅可以生產(chǎn)數(shù)毫升的小容積瓶，也可以生產(chǎn)數(shù)千升的大容積桶和貯罐，還可以制造出浮球、汽車油箱和塑料

13、小船。,中空吹塑產(chǎn)品,模具設(shè)計與制造,45,吹塑原理,10.4 中空吹塑成形,中空吹塑分類及特點,根據(jù)管坯成型方法不同分類： (1) 擠出吹塑Extrusion blow moulding(EBM) ：生產(chǎn)方法簡單，產(chǎn)量高，精度低，應(yīng)用較多 系用擠出法先將塑料制成管狀型坯，接著再將型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。,10.4 中空吹塑成形,(2) 注射吹塑Injection Blow Moulding (IBM )：精度高，質(zhì)量好，價高，適于批量大產(chǎn)品。 系用注射法先將塑料制成有底型坯，接著再將型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。,2. 根據(jù)成型工藝不同分類： 擠出吹塑 注射吹塑 拉伸吹塑 ：產(chǎn)品經(jīng)

14、拉伸，強度高，氣密性好。 拉伸吹塑成型是雙軸定向拉伸的一種吹塑成型，其方法是先將型還進(jìn)行縱向拉伸，然后用壓縮空氣進(jìn)行吹脹達(dá)到橫向拉伸。,中空吹塑分類及特點,10.4 中空吹塑成形,四、中空吹塑分類及特點,拉伸吹塑成型可使制品的透明性、沖擊強度、表面硬度和剛性有很大的提高，適用于聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。 拉伸吹塑成型包括： 擠出型坯定向拉伸吹塑 (簡稱擠拉吹) 注射型坯定向拉伸吹塑(簡稱注拉吹) 多層定向拉伸吹塑 壓縮成型定向拉伸吹塑等。 拉伸吹塑不能獨立成為一種加工方法，必須與注射吹塑或擠出吹塑結(jié)合起來形成注射拉伸吹塑或擠出拉伸吹塑。,中空吹塑分類及特點,3.根據(jù)管

15、坯層數(shù)不同分類： 單層吹塑 多層吹塑：綜合性能好，生產(chǎn)復(fù)雜，適于包裝要求高的產(chǎn)品包裝。 四、中空吹塑的工藝過程與原理 盡管在形式上有差異，但吹塑過程的基本步驟是相同的，即:盡管在形式上有差異，但吹塑過程的基本步驟是相同的，即： 熔化材料將熔融材料制成管狀物或型坯將型坯置于吹塑模具中熔封利用壓縮空氣將模具內(nèi)型坯吹脹冷卻取出制品修整,10.4 中空吹塑成形,10.5 真空成形,成型過程及原理 a.將塑料板材夾持固定在真空成型上； b.將塑料板材加熱到軟化溫度； c.在真空成型模內(nèi)抽真空使塑料板材緊貼在真空成型模型內(nèi)而成型； d.充分冷卻； e.脫模,成型特點 a.適宜制造壁厚小尺寸大的制品； b.

16、塑料制品與模具貼合的一面，結(jié)構(gòu)上比較鮮明，而且，光潔度也較高； c.在成型時間上，凡板材與模具貼合得愈晚的部位，其厚度愈??； d.生產(chǎn)效率高； e.設(shè)備簡單，成本低廉，操作簡單，對操作工人無過高技術(shù)要求； f.不宜加工制品本身壁厚不均勻和帶嵌件的制品,10.5 真空成形,真空吸塑成型包括凹模和凸模吸塑兩大類,1 凹模真空成型模具,圖a是把加熱器移動到夾緊的塑料板的上方。為防止空氣進(jìn)入板材和型腔中間，固定部分要加密封圈. 圖b是當(dāng)塑料板材軟化后將加熱器移去，抽去型腔內(nèi)的空氣，使塑料板材緊貼在型腔面上 圖c是冷卻后用壓縮空氣吹出塑料,10.5 真空成形,2 凸模真空成型模具,圖a所示是被夾緊的塑件

17、板超出模面一定高度； 圖b為加熱后蓋后陽模上； 圖c為抽真空，塑料板材緊貼在陽模上而成型 用途:多用于有凸起形狀的薄壁塑件，可以避免收縮，所成型的塑件內(nèi)表面尺寸較為精確,10.5 真空成形,塑料板在模腔內(nèi)已經(jīng)彎曲時，陽模插入并通過陽模吹入少量壓縮空氣，使塑料板在模腔內(nèi)呈圖b狀態(tài)，陽模抽真空，使塑料板緊貼陽模的外表面，如圖c所示,3 采用凹、凸模先后抽真空成型,10.5 真空成形,采用壓縮空氣成型，壓縮空氣成型速度快，約為真空成型的3倍以上 方法:借助壓縮空氣的壓力，將加熱后軟化的塑料板引伸而成型的方法 特點:增加了模具型刃，因此制品成型后，在模具上就可將余料切除; 加熱板作為模具結(jié)構(gòu)的一部分，

18、塑料板加熱時可直接接觸加熱板，因此加熱速度快,10.6 壓縮空氣成形,成型工藝及其特點 塑件成型過程是將塑料板材置于加熱板和凹模之間，固定加熱板，如圖a所示；這時，塑料板材只被輕輕地壓在模具刃口上，然后，在加熱板抽出空氣的同時，從位于型腔底部的空氣口向型腔中送入空氣，使被加工板材緊貼加熱板，如圖b所示；這樣塑料板很快被軟化，達(dá)到適合于成形的溫度。這時加強從加熱板送出的空氣，使塑料板材逐漸貼緊模具。與此同時，型腔內(nèi)的空氣通過其底部的通氣孔迅速排出，最后使塑料板緊貼模具，如圖c所示；待板材冷卻后，停止從加熱板噴出壓縮空氣，再使加熱板下降，對塑件進(jìn)行切邊，如圖d所示；在加熱板回升的同時，從型腔底部送

19、人空氣使塑件脫模后，取出塑件，如圖e所示。,10.6 壓縮空氣成形,10.6 壓縮空氣成形,10.7 泡沫塑料成形,泡沫塑料是整體內(nèi)含有無數(shù)微孔的塑料，它是以塑料構(gòu)成連續(xù)相并以氣體作為分散相的兩相體系。采用不同的樹脂和發(fā)泡方法，可制得性能各異的泡沫塑料。泡沫塑料由于氣相的存在，因而具有密度低、隔熱保溫、吸音、防震等優(yōu)點。大部分熱塑性和熱固性塑料都能制成泡沫塑料。目前工業(yè)廣泛應(yīng)用的是聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等做基材的熱塑性樹脂泡沫塑料，熱固性樹脂泡沫塑料亦有一定產(chǎn)量，但柔軟性差，主要用作要求強度較高和阻燃性好的泡沫塑料制品。,10.7 泡沫塑料成形,泡沫塑料一般具有以下特性： 1、密度很小，一般

20、在0.02o.2g/cm3之間，因此重量很輕，原 料消耗少，既減少包裝重量，降低運輸費用，成本也不高。 2、具有極好的沖擊吸收性能，防震效果極好，能有效地保護(hù)被包裝物品。 3、機械性能好，有較好的抗壓強度和回彈性能，特別是它可根據(jù)被包裝物品的重量等要求來選擇性能不同的泡沫塑料。 4、化學(xué)穩(wěn)定性好，對酸、堿，鹽等化學(xué)藥品均有較強的抗力，自身pH值處于中性，不會腐蝕包裝物品。,10.7 泡沫塑料成形,泡沫塑料一般具有以下特性： 5、加工性能優(yōu)良，既可以制成不同密度的軟質(zhì)和硬質(zhì)泡沫塑料，又可以按包裝物品的外形、尺寸模壓成各種包裝容器，還可以把泡沫板（塊）材用多種粘合劑粘接，制成各種緩沖結(jié)構(gòu)材料。 6

21、、有很好的耐水性和很低的吸濕性，即使在較濕的情況下也不會出現(xiàn)變形和毀體，影響其吸收外力的能力。 7、對溫度的變化有相當(dāng)好的穩(wěn)定性，完全可以滿足一般正常包裝的要求. 8、由于泡沫塑料中含有大量微小氣泡，故絕熱性能優(yōu)良，可作絕熱材料，也可用于絕熱包裝。,10.7 泡沫塑料成形,(一)物理發(fā)泡法 是指利用物理原理發(fā)泡的方法，包括以下三種： 在加壓下把惰性氣體壓入熔融聚合物或糊狀復(fù)合物中，然后降低壓力，升高溫度，使溶解的氣體釋放膨脹而發(fā)泡。目前聚氯乙烤和聚乙烯泡沫塑科等有用這種方法生產(chǎn)的。優(yōu)點是氣體在發(fā)泡后不會留下殘渣，不影響泡沫塑料的性能和使用。缺點是需要高的壓力和比較復(fù)雜的高壓設(shè)備。 利用低沸點液體蒸發(fā)氣化而發(fā)泡。把低沸點液體壓入聚合物中或在一定的壓力、溫度下，使液體溶入聚合物顆粒中，然后將聚合物加熱軟化，液體也隨之蒸發(fā)氣化而發(fā)泡，此法又稱為可發(fā)性珠粒法。,發(fā)泡方法和發(fā)泡原理,10.7 泡沫塑料成形