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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。一次性塑料杯的塑料热成型模具设计与实现摘 要: 热成型加工是把热塑性塑料片加工成各种制品的加工方法之一。此文以一次性塑料杯的热成型加工过程为例, 具体介绍了差压成型之真空成型模具的结构。 关键词: 塑料热成型加工 设计 模具结构 塑料热成型方法都是以真空、 气压或机械压力三种方法为基础加以组合或改进而成的, 一般可分为模压成型、 差压成型。模压成型是利用外加机械压力或自重, 将片材制成各种制品的成型方法; 差压成型是在气体差压的作用下, 使加热至软的塑料片材紧贴模面, 冷却后制成各种制品的成型方法。差压成型又可分为真空成型和气压成型
2、, 这里着重介绍差压成型之真空成型模具的结构。 下面是某企业需要大批量生产一次性塑料杯, 要求设计一套该塑件的成型模具, 使制得的塑件具有足够的强度, 外表美观, 表面无瑕疵, 性能稳定, 质量可靠。经过本项目, 完成热塑性材料热成型工艺性能的分析。其中一款产品如图所示: 技术要求: 1.材料: 聚丙烯( PP) ; 2.杯壁厚0.30.6MM; 3.未注圆角半径0.51MM; 4.塑件外观透明、 光滑。 图1 一次性塑料杯 案例分析: 该产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, 熔融流动性好, 且产品结构简单, 壁厚无严格要求, 因此适宜用中空吹塑或真空成型等
3、热成型方法生产。 一、 真空成型工艺特点 真空成型也常称为吸塑成型, 广泛用于塑料包装、 灯饰、 装饰等行业。主要原理是将平展的热塑性塑料板材或片材夹持在模具上, 采用辐射加热器加热变软后, 采用真空泵把板( 片) 材和模具间的空气抽走, 从而使板材吸附于模具表面, 冷却后成型, 最后借助压缩空气使塑件从模具中脱出。真空成型的优点是: 模具结构简单, 只需制作凸模或凹模中一个即可, 制造成本低, 制品形状清晰; 所用的设备不复杂, 能生产大、 薄、 深的塑件; 生产效率高, 并可观察塑件的成形过程。不足之处是: 制成的塑件壁厚不均匀, 特别是模具上的凸凹部位; 如果模具的凹凸形状变化较大且相距
4、较近, 以及凸模拐角处为锐角时, 在制品上易出现皱褶; 由于真空成型压力较小, 因而不能成形厚壁塑件; 真空成型后, 塑件在周边要进行修整。 二、 真空成型的分类 真空成型的方法主要有凹模真空成型、 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较高, 一般用于成型深度不大的塑件。如果塑件深度很大, 特别是小型塑件, 其底部转角处就会明显变薄。多型腔的凹模真空成型比同个数的凸模真空成型节省原料, 因为凹模模腔间距离能够较小, 使用相同面积的塑料板, 能够加工出更多的塑件。 2.凸模真空成型 某些要求底部厚度较
5、厚的吸塑件, 可采用凸模真空成型。被夹紧的塑料板被加热器加热软化; 接着软化的板料下移, 加热后的板料首先接触凸模的部位, 即被冷却而失去减薄能力。夹持的材料继续下移, 一直到与凸模完全接触; 再开始抽真空, 边缘及四周都由减薄而成型。 凸模真空成型多用于有凸起形状的薄壁塑件, 成形塑件的内表面尺寸精度较高。 3.凹凸模先后抽真空成型 首先把塑料板夹紧固定在凹模上加热; 板料软化后将加热器移开, 然后经凸模吹入压缩空气, 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而且从中抽真空, 同时凹模通入压缩空气, 使塑料板贴附在凸模的外表面而成型。 这种成型方法, 由于将软化的塑料板吹鼓
6、, 使板材延伸后再成型, 因此壁厚比较均匀, 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匀的吸塑件, 也可用吹泡真空成型。使用置于密闭箱中的凸模成型。首先将塑料板( 片) 紧固在模框上, 并用加热器对其加热; 待塑料加热软化后移开加热器, 向密闭箱内吹入压缩空气, 将塑料板( 片) 吹胀后升起凸模, 与板( 片) 材间形成密闭状态; 停止吹气, 由凸模上的气孔抽真空, 塑料板贴附在凸模上成型。 这种成型方法用空气吹胀片材, 使其各部同时减薄, 因而成型的塑件厚度大致一致。 三、 塑料热成型模具设计 1.模具的材料 热成型成型压力较小, 制件形状简单, 对模具刚度要求不大, 因
7、此模具可由各种材料制成, 如木材、 环氧树脂、 钢和铝合金等。凹模成型一般有模塞将片材推进模具, 模塞可由木材、 毛毡、 环氧树脂等制成, 在形状上类似于制件, 但更小, 有间隙而没有制件的特征细节等等。2.模具类型的选择 当采用单模成型时, 制品表面质量较高的部位是接触模具的那一面, 而且在结构上也比较清晰。因此选择凸模成型还是凹模成型取决与制品的精度要求。 采用一模出多件制品时, 最好选用凹模成型, 因为模腔之间间隔既能够紧凑些, 同时又能避免板材在模塑过程中与模面接触起皱的缺点。另外, 凹模成型脱模也容易些, 可是凹模成型存在制品底部断面较薄的缺点。一般的规律是: 如果制品的深度不超过制
8、品最窄处宽度的一半, 最好选用凹模成型; 而高度与最窄处宽度相等的制品, 采用凸模成型比较适宜。 当制件的形状较复杂时, 最好采用真空或气压成型。机械助压可消除制件厚度的不一致, 增加制件的精确性。 3.模具结构设计要点 ( 1) 型腔表面粗糙度 型腔表面粗糙度直接影响制品的光泽度, 成型面高度抛光的模具将得到表面光亮的制品, 乌光的模具则制得无光泽的制品。多模腔阴模如果表面粗糙度值太大, 塑料板黏附在型腔表面不易脱模, 因此真空成型模具的表面粗糙度值应较小。 ( 2) 引伸比 塑件的深度H与宽度( 或直径) D之比称为引伸比, 引伸比反映了塑件成型的难易程度, 引伸比越大, 成型越难。引伸比
9、和塑料的品种、 成型方法有关。一般采用的引伸比为0.51, 最大不超过1.5。 ( 3) 模具圆角 为避免应力集中, 提高冲击强度, 模具型腔面的棱角和边角都应采用圆角, 圆角半径应等于或大于板( 片) 材的厚度, 但不能小于1.5mm。 ( 4) 斜度 为便于脱模, 模的斜度一般为0.53, 而凸模为27。 ( 5) 抽气孔的设计 无论是包覆于凸模或是进入凹模, 在片材与模具之间所有角落和凹陷处的空气都必须经过真空、 气压或二者结合迅速排除。最常见的是经过小孔真空排气。抽气孔的大小、 数量要适应成型塑件的需要, 一般对于流动性好、 厚度薄、 成型温度低的塑料, 抽气孔要小些; 板材较厚, 抽
10、气孔可大些。总之, 抽气孔的设计必须满足在很短的时间内将型腔空气抽出, 制品表面又不留下任何痕迹的要求。一般常见的抽气孔直径是0.51mm, 最大不超过板材厚度的50%。四、 结语 热成型方法基本上都是以真空、 气压或机械压力三种方法为基础加以组合或改进而成的。模具结构比较简单, 主要是凸模和凹模。热成型的过程一般将塑料片材加热到一定温度, 然后快速将软化了的材料送进特定模具里成型。塑件一般用压缩空气脱模。 参考文献: 1北京: 机械工业出版社, 1999. 2北京: 高等教育出版社, . 3北京: 高等教育出版社, . 4北京: 化学工业出版社, . 5北京: 机械工业出版社, . 6北京: 机械工业出版社, 1994. 7北京: 机械工业出版社, . 毕业设计( 论文) 发证学校: 题目名称: 系 别: 专 业: 班 级: 技师模制0602 姓 名: 刘健 学 号: 28 指导教师: 交稿时间: 年 月 日
