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1、福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 一、热成型工艺特点、分类一、热成型工艺特点、分类第四节第四节 塑料热成型模具设计塑料热成型模具设计热成型：热成型：将板、片材热压成半封闭盒形件的成型方法；将板、片材热压成半封闭盒形件的成型方法；成型工艺：成型工艺：先将板、片材先将板、片材加热软化加热软化后，迅速移至成型模，后，迅速移至成型模，利用利用真空（吸塑）真空（吸塑）、或、或压缩空气（气压成型）、压缩空气（气压成型）、或或模具直接模具直接加压加压，使之成型并冷却，切边后即可获得薄壳状敞口制品。，使之成型并冷却，切边后即可获得薄壳状敞口制品。应用范围：应用范围：v材料有材料
2、有PVC、PE、PP、PS、PMMA、PA、PC、PET等；等；v产品有产品有商品包装壳；一次性商品包装壳；一次性杯、碟、盘、碗；冰箱内胆、杯、碟、盘、碗；冰箱内胆、桌面、车船和飞机内衬、建筑桌面、车船和飞机内衬、建筑装饰品等。装饰品等。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 福建工程学院塑料成型工艺及模具设
3、计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 一、热成型工艺特点、分类一、热成型工艺特点、分类6、气压预拉伸凸模真空成型：、气压预拉伸凸模真空成型：也是先将片板吹胀后成型。也是先将片板吹胀后成型。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 一、热成型工艺特点、分类一、热成型工艺特点、分类7、凸凹模对压成型：、凸凹模对压成型：采用凸凹模对压的机械力完成片材采用凸凹模对压的机械力完成片材成型。成型。特点：特点：制品形状和尺寸精度较高；壁厚较均匀；适用于结制品形状和尺寸精度较高；壁厚较均匀；适用于结构较复杂的制品，可在制品表
4、面成型出花纹图案等。构较复杂的制品，可在制品表面成型出花纹图案等。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 一、热成型工艺特点、分类一、热成型工艺特点、分类8、钢模与硅橡胶模对压成型：、钢模与硅橡胶模对压成型：只加工凸模或凹模，另一只加工凸模或凹模，另一部分用硅橡胶代替，也可在钢模上局部嵌入硅胶块，以成部分用硅橡胶代替，也可在钢模上局部嵌入硅胶块，以成型局部的细微形状或花纹。型局部的细微形状或花纹。特点：特点：硅橡胶模可减化模具结构，方便制造。硅橡胶模可减化模具结构，方便制造。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 二、热成型制品结构设计二、热
5、成型制品结构设计1、几何形状设计、几何形状设计制品特征：制品特征：开口宽阔、深度浅、流线形外廓、形状简单的开口宽阔、深度浅、流线形外廓、形状简单的半封闭壳形制品；制品上不能有侧凹、侧孔；当侧凹深度超半封闭壳形制品；制品上不能有侧凹、侧孔；当侧凹深度超过过10mm时需采用瓣合模结构，以便脱模。时需采用瓣合模结构，以便脱模。增强刚度结构：增强刚度结构：v薄壁壳形件应避免大平面设计，尽量改薄壁壳形件应避免大平面设计，尽量改为拱形、凸凹形；为拱形、凸凹形；v在制品上加筋、脊或增加花纹图案；在制品上加筋、脊或增加花纹图案；v增加凸缘结构。增加凸缘结构。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑
6、与热成型模具 二、热成型制品结构设计二、热成型制品结构设计2、脱模斜度和转角、脱模斜度和转角脱模斜度：脱模斜度：一般在一般在0.54范围内选取。阴模成型脱模斜范围内选取。阴模成型脱模斜度取度取1/1201/60，阳模成型脱模斜度应更大，取，阳模成型脱模斜度应更大，取1/301/20。斜度越大，壁厚越均匀。斜度越大，壁厚越均匀。转角：转角：制品上的圆角一般不小于壁厚的制品上的圆角一般不小于壁厚的35倍，过小则不易倍，过小则不易成型，壁厚也不均匀；过大则会削弱制品的刚度。成型，壁厚也不均匀；过大则会削弱制品的刚度。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 二、热成型制品结构
7、设计二、热成型制品结构设计3、引伸比和展开倍率、引伸比和展开倍率热成型板片材的热成型板片材的变形程度变形程度可用引伸比和展开倍率表示；可用引伸比和展开倍率表示；引伸比：引伸比：制品深度和直径之比即制品深度和直径之比即H/D，对于聚烯烃，对于聚烯烃H/D一般一般不大于不大于1.5，而聚氨酯弹性体和熔体强度特别好的塑料可达，而聚氨酯弹性体和熔体强度特别好的塑料可达4以上。以上。展开倍率展开倍率x：指制品的表指制品的表面积与夹持部位内原料片材面积与夹持部位内原料片材的表面积之比。的表面积之比。硬硬PVC： x=3；ABS： x=57；PC： x=35。压缩空气成型比真空成型压缩空气成型比真空成型的展
8、开倍率高的展开倍率高50%。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 二、热成型制品结构设计二、热成型制品结构设计3、引伸比和展开倍率、引伸比和展开倍率已知制品的壁厚和展开倍率，便可推算出坯料片材的厚度；已知制品的壁厚和展开倍率，便可推算出坯料片材的厚度；坯料片材厚度坯料片材厚度一般为一般为15mm，最小，最小0.1mm，最大不超过，最大不超过8 mm，大批量可定制片材，小批量可按表，大批量可定制片材，小批量可按表8-2-1选取。选取。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 二、热成型制品结构设计二、热成型制品结构设计3、引伸比和展开倍率、引伸
9、比和展开倍率表表8-2-2为我国食品包装用硬为我国食品包装用硬PVC片材标准。片材标准。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计1、热成型模具材料、热成型模具材料热成型模不受太大的外力，故模具以选容易加工材料为宜。热成型模不受太大的外力，故模具以选容易加工材料为宜。木材：木材：使用木质比较细、有中等硬度的材质，其优点是质量轻、不传热，使用木质比较细、有中等硬度的材质，其优点是质量轻、不传热，缺点是容易吸湿膨胀，尺寸精度不易保证；缺点是容易吸湿膨胀，尺寸精度不易保证；硬石膏：硬石膏：用铸造法可方便制造凹模，铸成后要经过三天左右
10、才能彻底干用铸造法可方便制造凹模，铸成后要经过三天左右才能彻底干燥，用于容积小的多腔模为宜；燥，用于容积小的多腔模为宜；陶瓷：陶瓷：用于制造形状简单的凹模；用于制造形状简单的凹模；环氧树脂：环氧树脂：可用环氧树脂混以一定比例的铝粉，用浇铸法制造形状比较可用环氧树脂混以一定比例的铝粉，用浇铸法制造形状比较复杂的多腔凹模；复杂的多腔凹模；铝合金：铝合金：一般用铝铜镁合金加工较大尺寸的凹模或用铸造法制造小型凹一般用铝铜镁合金加工较大尺寸的凹模或用铸造法制造小型凹模；模；低碳钢：低碳钢：一般不用钢材，但对形状特别复杂的制品，可用钢材制造。一般不用钢材，但对形状特别复杂的制品，可用钢材制造。福建工程学院
11、塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计2、真空热成型模具设计、真空热成型模具设计（1）抽气孔设计：）抽气孔设计：孔径：孔径：取决于塑料品种及片材的厚度，应能保证迅速抽气取决于塑料品种及片材的厚度，应能保证迅速抽气又不致在制品表面留下抽气孔痕迹；通常取又不致在制品表面留下抽气孔痕迹；通常取0.51.0mm，最，最大不得超过片材厚度大不得超过片材厚度50%。孔位：孔位：位于模具型面的最低点及角隅处，尤其轮廓复杂处，位于模具型面的最低点及角隅处，尤其轮廓复杂处，必须有足够的抽气点。必须有足够的抽气点。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六
12、章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计（1）抽气孔设计）抽气孔设计孔间距：孔间距：抽气孔应均布，大平面间距抽气孔应均布，大平面间距3040mm内，小平面内，小平面（或弧面）间距（或弧面）间距2030mm；孔密度：孔密度：简单型腔为简单型腔为300500个个/m2；复杂型腔；复杂型腔15002500个个/m2；同一副模具所有抽气孔直径应相同。；同一副模具所有抽气孔直径应相同。孔结构：孔结构：一般为阶梯孔，成型面端为小孔，深一般为阶梯孔，成型面端为小孔，深35mm，后，后段则扩成大孔；为快速抽气，还可在型面上开真空缝。段则扩成大孔；为快速抽气，还可在型面上开真空缝。
13、型腔成型尺寸：型腔成型尺寸：应考虑成型收缩率和模具制造误差。应考虑成型收缩率和模具制造误差。（2）型腔成型尺寸计算）型腔成型尺寸计算ZcpMSLL)1 (福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计成型收缩误差：成型收缩误差：模内占模内占50%；脱模后；脱模后1小时内占小时内占25%；其余；其余为脱模后为脱模后24小时后产生的。小时后产生的。（2）型腔成型尺寸计算）型腔成型尺寸计算成型收缩率：成型收缩率：与成型工艺条件关系很大，片材成型温度越与成型工艺条件关系很大，片材成型温度越低，收缩率越大，但过高成型温度收缩率也会增加。收缩
14、率低，收缩率越大，但过高成型温度收缩率也会增加。收缩率可查表可查表8-3-2福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计成型温度与收缩率关系：每种材料均有成型温度与收缩率关系：每种材料均有最佳成型温度最佳成型温度，在，在此区间收缩率最小；如此区间收缩率最小；如PVC为为120130，ABS为为90150等。等。（2）型腔成型尺寸计算）型腔成型尺寸计算福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计引伸比与尺寸收缩的关系：引伸比与尺寸收缩的关系：每种材料均有最佳引伸比，
15、如每种材料均有最佳引伸比，如PVC为为0.5，而，而ABS为为0.30.9。（2）型腔成型尺寸计算）型腔成型尺寸计算福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计真空成型模具表面需保持一定的粗糙度，过于光洁的表面真空成型模具表面需保持一定的粗糙度，过于光洁的表面不利于排气，通常型面加工达不利于排气，通常型面加工达Ra0.8m(或或Ra1.6mRa1.6m）后再后再经经喷砂处理或麻纹化喷砂处理或麻纹化；但高光亮透明制品型面应抛光处理。；但高光亮透明制品型面应抛光处理。（3）型腔表面粗糙度）型腔表面粗糙度为达到较高的真空度，以获得良好
16、的成型效果，为达到较高的真空度，以获得良好的成型效果，应防止空应防止空气沿片材周边泄露进抽气室气沿片材周边泄露进抽气室，需在片材夹持装置或片材边缘，需在片材夹持装置或片材边缘设置密封垫，并保持一定的接触压应力。设置密封垫，并保持一定的接触压应力。（4）边缘密封设计）边缘密封设计片材加热方式：有片材加热方式：有热板直接接触加热热板直接接触加热与与辐射对流加热辐射对流加热。v板厚大于板厚大于2mm的片材应采用双面同时加热；加工厚度大于的片材应采用双面同时加热；加工厚度大于2mm的的PP、PE板和大于板和大于6mm的的ABS、PVC板应在烘箱内预热，以提高成型速度。板应在烘箱内预热，以提高成型速度。
17、（5）加热与冷却）加热与冷却福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计（5）加热与冷却）加热与冷却红外加热：红外加热：单面加热时加热器应放在片材下方，利用热空单面加热时加热器应放在片材下方，利用热空气上升对流提高加热效率；双面加热时下方热源温度应比上气上升对流提高加热效率；双面加热时下方热源温度应比上方低，下方功率约为上方的方低，下方功率约为上方的5080%；远红外加热：远红外加热：加热器能发出加热器能发出5.61000m的电磁波，许多塑的电磁波，许多塑料对此波长有很好的吸收带，如料对此波长有很好的吸收带，如ABS、PVC、P
18、MMA等，其等，其加热效率很高，且对片材有较好的穿透作用，使片材受热均加热效率很高，且对片材有较好的穿透作用，使片材受热均匀。它比高频微波加热投资省、占地小，对人和环境无危害，匀。它比高频微波加热投资省、占地小，对人和环境无危害，节电约节电约3050%。v常用远红外加热器：常用远红外加热器：有电热棒、电热板、陶瓷石英电热器、有电热棒、电热板、陶瓷石英电热器、红外灯及表面涂有红外灯及表面涂有SiC的远红外加热板。的远红外加热板。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计（5）加热与冷却）加热与冷却不同塑料所需加热功率密度：不同塑
19、料所需加热功率密度：见表见表8-3-3冷却：冷却：小型制品多用风冷，大型制品在型腔壁内设冷却水小型制品多用风冷，大型制品在型腔壁内设冷却水道，模温不宜过低，以免制品上产生冷斑。视塑料种类不同，道，模温不宜过低，以免制品上产生冷斑。视塑料种类不同，模具温度可控制在模具温度可控制在5060之间。之间。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计2、压缩空气热成型模具、压缩空气热成型模具（1）排气孔和吹气孔设计）排气孔和吹气孔设计排气孔径：排气孔径：与真空成型一样采用与真空成型一样采用0.51.0mm，厚片和流动，厚片和流动性较差的片
20、材可采用较大孔，但一般不超过性较差的片材可采用较大孔，但一般不超过1/31/2板厚。板厚。吹气孔径：吹气孔径：可比排气孔径大些，但应使气体均匀分布，不可比排气孔径大些，但应使气体均匀分布，不能集中于某处，以免造成温度不匀和受力差异。能集中于某处，以免造成温度不匀和受力差异。（2）型刃设计及其安装）型刃设计及其安装型刃：型刃：在模具型腔的边缘设有型刃，成型过程中可同时在模具型腔的边缘设有型刃，成型过程中可同时切切除余料除余料，并压紧片材密封制品周边。，并压紧片材密封制品周边。尺寸：尺寸：型刃太锋利或太钝均不可；通常型刃应有型刃太锋利或太钝均不可；通常型刃应有0.10.15 mm宽的刃口端面，棱角
21、以宽的刃口端面，棱角以R0.05mm圆弧过渡，其外侧应有圆弧过渡，其外侧应有2030斜面以保证型刃的强度，提高寿命。斜面以保证型刃的强度，提高寿命。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计2、压缩空气热成型模具、压缩空气热成型模具（2）型刃设计及其安装）型刃设计及其安装型刃材料：型刃材料：常用弹簧钢，硬度常用弹簧钢，硬度HRC4552，应比与其对压的金，应比与其对压的金属面板硬度低属面板硬度低1020%，以免损，以免损伤面板。伤面板。间隙：间隙：型刃与型腔间应有型刃与型腔间应有0.250.5mm的间隙，作为空气的间隙，作为空
22、气通路，并有利于模具的安装与调通路，并有利于模具的安装与调整。整。高度：高度：型刃顶端应比成型板表型刃顶端应比成型板表面高出面高出0.1mm，避免片材直接接，避免片材直接接触加热器，造成缺陷。触加热器，造成缺陷。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计（2）型刃设计及其安装）型刃设计及其安装型刃安装精度：型刃安装精度：型刃端面与加热器面板间应有很好的平面型刃端面与加热器面板间应有很好的平面度和平行度，其误差应小于度和平行度，其误差应小于0.02mm。误差补偿：误差补偿：型刃使用后会发生变形，造成平行度误差过大，型刃使用后会发
23、生变形，造成平行度误差过大，可在型刃下可在型刃下设置橡胶缓冲垫，弥补变形产生的误差设置橡胶缓冲垫，弥补变形产生的误差；单位长；单位长度型刃的承受度型刃的承受900N/cm的载荷。的载荷。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 三、热成型模具结构设计三、热成型模具结构设计（2）型刃设计及其安装）型刃设计及其安装压机锁模力计算：压机锁模力计算：由成型面积、压缩空气压力和模具边框由成型面积、压缩空气压力和模具边框所需压力来决定；使用的压缩空气压力一般为所需压力来决定；使用的压缩空气压力一般为0.4MPa。ApF25. 1式中式中 F锁模力，锁模力，N； p压缩空气压力，压缩
24、空气压力，Pa； A热成型制品受压面积，热成型制品受压面积，m2。压缩空气热成型模示例压缩空气热成型模示例流程：流程：夹紧片材夹紧片材型腔吹低压空气，面型腔吹低压空气，面板加热板加热上模通压缩空气成型上模通压缩空气成型冷却冷却上上模下压，切边模下压，切边下模吹气制品脱模。下模吹气制品脱模。福建工程学院塑料成型工艺及模具设计 第六章 塑料吹塑与热成型模具 思考题思考题热成型模与中空成型模的应用范热成型模与中空成型模的应用范围有何不同？围有何不同？采用何手段可使热成型制品壁厚采用何手段可使热成型制品壁厚更加均匀？更加均匀？热成型模具材料如何选用？热成型模具材料如何选用？真空热成型模示例真空热成型模示例流程：流程：夹紧片材夹紧片材加热加热拉伸拉伸真空吸真空吸塑成型塑成型冷却冷却，切边切边下模顶出制品下模顶出制品