35气动成型.ppt

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1、第15章 气动成型模具,吹塑成型压机,吹塑原理,第15章 气动成型模具,吹塑成型压机,第15章 气动成型模具,真空成型模具,真空成型产品,第15章 气动成型模具,概述:,气动成型：是指借助于压缩空气或抽真空的方法成型瓶类、桶类、罐类、盒类等塑料制件的方法。也称为气压（正压或负压）成型。,第15章 气动成型模具,概述:,气动成型过程：把塑料坯材加热至高弹状态(聚合物的物理状态分为玻璃态结晶态、高弹态和粘流态）,即达到成型塑料的软化点以上，使塑坯材处于略低于粘流温度的状态，然后将塑料坯材固定在模具上，再在塑料坯的一侧通入压缩空气提高压力（吹塑）或抽真空降低压力（吸塑），使塑料坯材紧贴模具成型表面而

2、成为塑件，待冷却固化之后，除去压差，开模取出塑件。,第15章 气动成型模具,概述:,气动成型压力大小：,吹塑成型及压缩空气成型，成型压力为0.30.6MPa,真空成型时，成型压力为一个大气压,气动成型的优点：,能利用较简单的成型设备成型大尺寸的塑料制件，生产费用低、生产效率高，是一种比较经济的二次成型方法。,气动成型的特点：,利用气体的作用代替部分模具的成型零件（凸模或凹模）来成型塑件，与注射、压缩、压注相比，气动成型压力低，对模具材料要求不高，结构比较简单，模具成本较低，寿命比较长。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,中空吹塑成型主要用于吹制罐类、瓶料的中空塑料容器，如加仑

3、桶、化工容器、钦料瓶等,吹塑原理,适用：,适用于吹塑高压聚乙烯、低压聚乙烯、硬聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、聚碳酸酯等塑料，应用最多的主要是聚乙烯（日常用品），其次是聚氯乙烯（化工容器），聚酯塑料（钦料瓶等）。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,吹塑原理,真空吹塑成型：是将处于高弹态（接近于粘流态）的塑料型坯置于模具的型腔中，通入压缩空气在型坯中吹塑，使之紧贴于模具型腔壁上，经冷却定型后得到一定形状的中空塑件的一种加工方法。,一、中空吹塑成型的分类,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,分类：根据成型过程与挤出方法的不同，中空吹塑成型主要分为挤出吹

4、塑和注射吹塑。,一、中空吹塑成型的分类,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）挤出吹塑成型：首先由挤出机通过挤出机头挤出吹塑用的坯料，然后在已固定吹塑模的吹塑机上吹塑成型。,一、中空吹塑成型的分类,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）挤出吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,常用的挤出机头分为：芯棒式机头和直接供料式机头,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）挤出吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,芯棒式机头通常用于聚烯烃塑料的挤出直接供料式机头常用于聚氯乙烯塑料的挤出。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）挤出

5、吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,机头的压缩比一般为2.54；口模定型段长度L可参考表15.1。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：先用注射机将塑料在注射模中注射成型坯，然后 将热塑料型坯移入中空吹塑模具中吹塑成型。,一、中空吹塑成型的分类,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,优点：壁厚均匀 无飞边 塑件底部无拼合缝：,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,优点：塑件底部无拼合缝：由于注射的型坯有底面,因此,中空吹塑的塑件的底部不会产

6、生拼合缝,而任何挤出吹塑的成型塑件的底部都会有拼合缝,所以注射吹塑的成型塑件不仅外形美观,而且强度高。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,缺点：所用的设备和模具的价格高,适用：小型中空塑件的大批量的生产，如聚酯饮料瓶。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,分类：按照注射成型后的型坯是否趁热立即进行吹塑，注射吹塑 成型可分为冷坯法和热坯法两种。,冷坯法：是指注射机先将型坯注射好，再把冷却固化的型坯放在 专用多工位吹塑设备上进行加热（至高弹态）后吹塑成型，吹塑成型过程是自动

7、化生产。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,分类：,热坯法：注射机将熔融塑料注入注射模内形成型坯，型坯成型在 周壁带有微孔的空心凸模（吹管）上，接着趁热将带型坯的 空心凸模移至吹塑模内，从凸模内孔通入压缩空气吹塑成型。,热坯法的优点是不需将型坯进行第二次加热，节约能源。缺点是温度控制不如冷坯法稳定。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,分类：按照型坯在吹塑之前是否先拉伸后再进行吹塑，注射吹塑成 分为一般注射吹塑成型和注射拉伸吹塑成型。上述介绍的为一 般注射吹塑成型。,第

8、15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）注射吹塑成型：,一、中空吹塑成型的分类,分类：,注射拉伸吹塑成型：是指在吹塑成型工位增加一道拉伸工序，在热的状态下先用拉伸棒（吹塑用的吹管）自动将热的型坯向下拉伸一定长度，然后再进行吹塑。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）吹胀比Br：是指塑件最大直径D与型坯直径d之比。,二、中空吹塑件的设计,吹塑件的设计要求主要有吹胀比、延伸比、螺纹、圆角、支承面等。,吹胀比Br通常取24，多用2,吹胀比过大会使塑件壁厚不均，加工 工艺条件难控制。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（1）吹胀比Br,二、中空吹

9、塑件的设计,吹胀比Br也表示了塑件最大尺寸和挤出机机头口模尺寸之间的关系。,机头口模与芯棒的间隙可用下式确定：=.t.Br P323式（15.1)式中口模与芯棒之间的单边间隙；t塑件壁厚；Br吹胀比，一般24；修正系数，一般取11.5，与塑料粘度有关系，粘度大时取下限。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（2）延伸比：在注射吹塑成型中，塑件的长度与型坯的有效长度之比 为延伸比，即下图中c与b之比。,二、中空吹塑件的设计,有螺纹的瓶口部分在注射吹塑成型时作为夹持口，不参与吹塑变形，在吹塑过程中，其形状与尺寸保持不变。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,（3）螺

10、纹：注射吹塑成型的螺纹可按注射成型塑件设计要求进行设计。,二、中空吹塑件的设计,挤出吹塑成型的螺纹通常采用梯形或半圆形截面，而不采用 细牙或粗牙螺纹，因为细牙螺纹、粗牙螺纹难以成型。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,吹塑模通常为对开式。,三、吹塑模的设计,冷却：大型的挤出吹塑模或连续自动生产的注射模一般要设冷却水道 进行冷却。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的设计,切口（夹坯口）：挤出吹塑模上需要将多余型坯切除的部位（如 加仑桶的底部、上部、手把，塑料药瓶的底部及上部螺纹处 等），要在吹塑模上做出切口，将多余型坯切除。,注射吹塑模由于吹塑时型

11、坯完全置于吹塑模的模腔内，不需要做出切口，只需制出型坯的固定装置。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的设计,按模具结构及工艺方法的不同，吹塑模可分为上吹口和下吹口两类。,图15.5为上吹口挤出吹塑模，压缩空气由模具上端吹入模腔。,图15.6为下吹口挤出吹塑模，压缩空气由模具下部的芯轴吹入模腔。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的设计,模具设计要点：,（1）夹坯口：夹坯口也称切口，用于挤出吹塑模，作用是模具闭合时 将型坯封口并将余料切除。,切口深度h为型坯壁厚的23倍。,切口宽度b：小型挤出吹塑模取12mm；中、大型吹塑模取24mm。如

12、果b值太小，会削弱对型坯的夹持 能力；b值太大，又可能无法切断。,切口斜角取1545。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的设计,模具设计要点：,（2）余料槽：用于挤出吹塑模，作用是储存被切口切除的余料，以免 余料被夹在分型面上影响塑件的尺寸和形状。,余料槽通常设置在切口（夹坯口）的两侧。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的设计,模具设计要点：,（3）排气孔、排气槽：在吹胀型坯时，如果排气不良会使塑件表面出现斑纹、麻坑或缺料等缺陷，因此，应排除模具内的气体，在吹塑模内设置一定数量的排气孔或排气槽。,排气孔一般开设在型腔的凹处和尖角处以及

13、试模时发现的型坯难以贴模的地方，排气孔的直径常取0.51mm；,排气槽一般开设在分型面上，宽度为1020mm、深度为0.030.05mm。,吹塑原理,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的设计,模具设计要点：,（4）模具的冷却：中空吹塑成型时，模具温度一般应控制在2050，因此，通常要在吹塑模上设置冷却水道。,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的设计,模具设计要点：,（5）模具的表面粗糙度：中空吹塑成型时气压不大，而且是二次成型，因此，对型腔的粗糙度要求比注射模低。,吹塑原理,第15章 气动成型模具,15.1 中空吹塑成型模具,三、吹塑模的

14、设计,模具设计要点：,（6）模具材料：由于吹塑成型的模腔压力不大，通常为0.20.7MPa，而铝合金具有良好的热传导性能，因此，吹塑模的型腔部分一般用铝合金制造。,吹塑原理,吹口及切口（夹坯口）处选用钢材。,大批量生产，吹塑模采用合金钢制造。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,真空成型：先将热塑性塑料板固定在模具上加热至软化温度(高弹态),然后抽掉型腔内的空气,借助大气的压力使软化的塑料紧贴在型腔内并按型腔的形状而成型,冷却后借助于压缩空气从型腔内将塑件脱出。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,真空成型的优点：（1）不需要整副模具,仅需制作凸模或凹模中的一个；（2）

15、真空成型的设备简单，能生产大、薄、深的塑件；（3）生产成本低，生产效率高；（4）可以观察塑件的成型过程。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,真空成型的缺点：（1）成型的塑件往往厚薄不均匀；（2）当模具的凹凸形状变化较大且相距较近时以及凸模拐角处为 锐角时，在成型的塑件上容易出现邹折；（3）由于真空成型压力低（不超过一个大气压），不能成型厚壁塑件。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,真空成型按其成型的特点可分为普通抽真空成型和延伸抽真空成型两大类。,15.2.1 真空成型的分类,（1）普通抽真空成型：是指仅采用凹模或凸模中的任何一个模具进行抽真空成型的工艺方法，又可分

16、为凹模抽真空成型和凸模抽真空成型。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.1 真空成型的分类,（1）普通抽真空成型,凹模抽真空成型：将凹模抽真空。,特点：塑件外表面精度较高；,塑件的壁厚均匀性差（固定 部分厚，而弯曲部分薄）；,适用：适于深度不大 的塑件成型。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.1 真空成型的分类,（1）普通抽真空成型,凸模抽真空成型：将凸模抽真空。,特点：塑件内表面精度较高；,塑件的壁厚均匀性差比用凹模抽真空的好一些；,适用：适于底部有凸起 及型腔较深的塑件。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.1 真空成型的

17、分类,（1）普通抽真空成型,采用多型腔的凹模抽真空成型比用同样个数的凸模抽真空成型更经济，因为凹模型腔之间的距离可以近一些，用同样面积的片材可以加工更多的塑件。,凹模抽真空成型操作简单且比凸模抽真空成型经济，所以尽量选择凹模抽真空成。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.1 真空成型的分类,（2）延伸抽真空成型,对于采用普通抽真空方法成型困难且要求壁厚比较均匀的塑件，可以采用延伸抽真空成型，即在片材加热后的成型过程中使其先延伸，然后再成型。,延伸方法有凸模延伸法（凸模抽真空成型）、柱塞延伸法（凹模抽真空成型）和压缩空气延伸法。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模

18、具,15.2.1 真空成型的分类,（2）延伸抽真空成型,凸模延伸法抽真空成型：夹紧框1把塑料片材2固定在模具上，用橡胶垫3密封，加热器11在把塑料片材2加热至软化温度后移开，同时活动凸模5上升使片材延伸并包在凸模上，然后通过管接头7抽真空成型。塑件冷却后，停止抽真空，并使活动凸模下降，凸模与塑件脱离，从模具上取下塑件。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.2 真空成型塑件设计,真空成型对于塑件的几何形状、尺寸精度、引伸比等都有具体的工艺要求。,（1）塑件的几何形状与尺寸精度：采用真空成型的塑件形状不应有过多的凸起和深的沟槽，否则，将难以成型或造成该处塑件太薄而影响强度；塑

19、料在处于高弹态时进行抽真空成型，成型压力小，收缩率大，因此，真空成型很难得到较高的尺寸精度。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.2 真空成型塑件设计,（2）引伸比：塑件深度与宽度之比。引伸比反映了塑件真空成型的难易程度，引伸比越大，成型越困难。引伸比一般为0.51，最大也不应超过1.5。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.2 真空成型塑件设计,（3）圆角：由于塑件在角落处容易发生壁变薄及应力集中现象，应 圆角过渡，并且圆弧半径尺可能大，最小不应小于片材的厚度。,（4）脱模斜度：真空成型的脱模斜度主应略大一些，一般为14,斜度大脱模容易，而且也能改

20、善塑件壁厚不均状况。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.2 真空成型塑件设计,（5）塑件坯材大小：为了把塑料片材夹持到模具上，片材应在所有方向上留有余量。片材的某一方向上的线性尺寸为：L=A/(1-s)+2B P327 式(15.2)式中L片材某一方向所需的尺寸；A塑件某一方向上的线性尺寸；s成型塑料的收缩率；B塑件的夹持余量。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.3 真空成型模具设计,设计真空成型模具：要合理地选择真空成型的方法与设备；确定模具的形状与尺寸；根据塑料的成型性能和生产批量选择合适的模具材料。,（1）模具的结构设计：包括型腔尺寸的确定

21、、抽气孔的位置与大小、型腔的表面粗糙度、边缘密封结构及加热、冷却等。,真空成型的型腔尺寸：要考虑塑料的收缩率，计算方法与注射模型腔尺寸计算方法相同。,真空成型的抽气孔设计：是模具设计的关键，抽气孔的位置应位于片材最后贴模的地方，如凹模成型时的底部四周及有凹陷的地方，凸模成型时的底部四周等。抽气孔直径一般为0.5 1mm，最大抽气孔直径不超过片材厚度的50。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.3 真空成型模具设计,（1）模具的结构设计,真空成型模具的表面粗糙度：与吹塑成型模具粗糙度要求相类似，一般也是表面加工好以后进行喷砂处理。,真空成型模具的密封：为了使型腔内的空气不进

22、入真空室，要在塑料片材与模具接触的边缘设置密封装置。,加热：塑料片材通常采用电阻丝或红外线加热。模具温度一般为50左右（需冷却）。,塑件冷却：依靠与模具接触后的自然冷却或风冷。,第15章 气动成型模具,15.2 真空成型模具,15.2.3 真空成型模具设计,（2）模具材料,真空成型由于成型压力低，模具材料选择的余地大，既可用金属材料，也可作非金属材料，材料的选择主要取决于塑件的形状和生产批量。,非金属材料主要用于试制或小批量生产，可选用木材或石膏作为模具材料。,对于大批量、高效率生产的真空成型塑件，选用金属材料，主要有铝、铜、锌合金等，其中铝合金的导热性好，加工容易，不易生锈和被腐蚀，最常用。

23、,第15章 气动成型模具,15.3 压缩空气成型模具,压缩空气成型：是借助于压缩空气的压力，将加热软化后的塑料片材压入模具型腔并贴合在其表面进行成型的方法。,压缩空气成型的特点：成型塑件的周期短，通常比真空成型快3倍以上；用加热板直接与塑料片材接触加热，加热效果好，可把加热器作为模具的一个组成部分进行设计；可在模具上装上切边装置（型刃），在成型过程中切除余边；用压缩空气成型的塑件比真空成型的塑件尺寸精度高，但压缩空气成型的装置费用较高。,第15章 气动成型模具,15.3 压缩空气成型模具,压缩空气成型分类：也分为凹模成型和凸模成型两大类。凸模成型耗费片材多且不易安装切边装置，采用较少，因此，压

24、缩空气成型主要采用凹模成型。,15.3.1 压缩空气成型的分类与塑件设计,压缩空气成型的塑件设计：与真空成型塑件设计类似，塑件的壁厚不宜太厚。通常塑料片材厚度不超过8mm，一般为15mm。,第15章 气动成型模具,15.3 压缩空气成型模具,压缩空气成型模具与真空成型模具的主要不同点：压缩空气成型在模具上增加了型刃，塑料成型后可在模具上将余料切断；压缩空气成型模具的加热板是模具的组成部分，可与塑料片材接触加热，加热效果好，加热时间短。,15.3.2 压缩空气成型模具设计,第15章 气动成型模具,15.3 压缩空气成型模具,凹模压缩空气成型模具：先把塑料片材放在型刃6上，接着加热板2下降至与塑料片材刚刚接触的位置对塑料片材进行加热，在加热的同时从通气孔9中通入较小压力（微压）的压缩空气，使片材紧贴加热板，提高加热效果。当片材达到软化成型温度后，通气孔9停止通入压缩空气，从压缩空气管10中通入压缩空气，使塑料片紧贴在凹模7的型腔表面上。冷却定型后，加热板2再下降一定距离（片材厚度），型刃将余料切除。最后，加热板上升，从通气孔9中通入压缩空气将塑件从凹模7中脱出。,15.3.2 压缩空气成型模具设计,第15章 气动成型模具,15.3 压缩空气成型模具,15.3.2 压缩空气成型模具设计,凸模压缩空气成型模具：从1中通入压缩空气,