第十章其它塑料成形工艺及模具

1、模具设计与制造1第十章 其它塑料成形工艺及模具2 压缩压缩成形又称为模压成形或压制成形。压缩成形所用设成形又称为模压成形或压制成形。压缩成形所用设备为压力机。压缩成形是成形热固性塑料的一种主要方法，备为压力机。压缩成形是成形热固性塑料的一种主要方法，用于压缩成形的塑料有：用于压缩成形的塑料有： 酚醛塑料、酚醛塑料、 氨基塑料、氨基塑料、 不饱和聚不饱和聚酯塑料、酯塑料、 聚酰亚胺等。聚酰亚胺等。压缩成形原理及特点压缩成形原理及特点10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 3 压缩成形动作模拟压缩成形动作模拟10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 4 2

2、.压缩成形特点压缩成形特点（1）塑料直接加入型腔内，压力机的压力是通过凸模）塑料直接加入型腔内，压力机的压力是通过凸模直接传递给塑料。直接传递给塑料。（2）模具结构比较简单，没有浇注系统，也不需复杂）模具结构比较简单，没有浇注系统，也不需复杂的推出装置。的推出装置。（3）料耗少，由于没有浇注系统，减少了浇道凝料。）料耗少，由于没有浇注系统，减少了浇道凝料。（4）使用的设备为一般的压力机。）使用的设备为一般的压力机。（5）压力损失小。）压力损失小。（6）生产周期长，效率低。）生产周期长，效率低。（7）塑件受到的限制多。）塑件受到的限制多。（8）模具的磨损比较大。）模具的磨损比较大。10.1 10

3、.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 5 压缩成形工艺过程压缩成形工艺过程10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 6 压缩模的工作过程压缩模的工作过程 压缩模的上模板压缩模的上模板和下模板分别安装在和下模板分别安装在液压机的上、下压板液压机的上、下压板上。上、下模闭合使上。上、下模闭合使装在加料室和型腔中装在加料室和型腔中的塑料受热、受压，的塑料受热、受压，变为熔融态并充满型变为熔融态并充满型腔。当制品固化成型腔。当制品固化成型后，上、下模分开，后，上、下模分开，推出机构将制品推出。推出机构将制品推出。10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模

4、 压缩模结构组成成型零件、加料腔、导向机构、侧向分型抽芯成型零件、加料腔、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统、支撑零件机构、脱模机构、加热系统、支撑零件10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 8 压缩模的分类压缩模的分类1.按压缩模的固定方式分类按压缩模的固定方式分类（1）移动式）移动式 （2）半固定式）半固定式 （3）固定式）固定式 10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 9 2.按按压缩模加料室的形式分类压缩模加料室的形式分类 （1）溢料（敞开）式压缩模）溢料（敞开）式压缩模 压缩模分类10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形

5、工艺与压缩模 10 （2）不溢（封闭）式压缩模）不溢（封闭）式压缩模 压缩模分类10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 11 （3）半溢式压缩模）半溢式压缩模 压缩模分类10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 12 压缩模选用原则压缩模选用原则（1）塑件批量大，选用固定式模具；批量中等，）塑件批量大，选用固定式模具；批量中等，选用半固定式或固定式模具；小批量或试生产时选用半固定式或固定式模具；小批量或试生产时选用移动式模具。选用移动式模具。（2）水平分型面模具结构简单，操作方便，可）水平分型面模具结构简单，操作方便，可优先选用，只要塑件结构许可，应尽

6、量避免选用优先选用，只要塑件结构许可，应尽量避免选用垂直分型面模具。垂直分型面模具。（3）对流动性差的塑料，且塑件形状复杂时可）对流动性差的塑料，且塑件形状复杂时可选不溢（封闭）式模具；当塑件高度尺寸要求高，选不溢（封闭）式模具；当塑件高度尺寸要求高，且带有小型嵌件时，可选用半封闭式模具；当外且带有小型嵌件时，可选用半封闭式模具；当外形简单，且大而扁平的盘形塑件可选用溢料（敞形简单，且大而扁平的盘形塑件可选用溢料（敞开）式模具。开）式模具。 5.3 压缩模分类及选用原则 10.1 10.1 压缩成形工艺与压缩模压缩成形工艺与压缩模 13压缩模动作模拟压缩模动作模拟5.6 压缩模设计结构图例14

7、压缩模动作模拟压缩模动作模拟5.6 压缩模设计结构图例15压缩模动作模拟压缩模动作模拟5.6 压缩模设计结构图例16压缩模动作模拟压缩模动作模拟5.6 压缩模设计结构图例17压缩模动作模拟压缩模动作模拟5.6 压缩模设计结构图例压注成形原理与工艺压注成形原理与工艺压注成形原理和特点压注成形原理和特点1. 压注成形原理10.2 10.2 压注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 压注成型压注成型192. 2. 压注成形的特点压注成形的特点(1) 外加料腔和型腔分开，外加料腔使加入的的物料受热熔融，而熔融状态的物料在压力作用下进入型腔中，在高压高温中，完成交联固化反应而成型。由于物料受热均匀，交联

8、固化充分，成型制品强度高，力学电学性能好。(2) 压注成型适合成型形状复杂、尺寸精度高、密度要求均匀、带有细小金属嵌件或深孔、小孔的制品。(3) 压注成型时间短、效率高，成型后的制品无溢料飞边，容易修饰。(4) 压注成形收缩率大于压缩成形压缩率。(5) 压注模的结构比较复杂，工艺条件要求严格。10.2 10.2 压注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 压注成形的工艺过程和工艺条件压注成形的工艺过程和工艺条件1. 压注成型的工艺过程10.2 10.2 压注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 1、组成、组成成形零部件成形零部件加料装置加料装置浇注系统浇注系统导向机构导向机构侧分型与抽芯机构侧分

9、型与抽芯机构脱模机构脱模机构加热系统加热系统压注模结构及分类10.2 10.2 压注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 压注模的分类压注模的分类罐式压注模罐式压注模柱塞式压注模柱塞式压注模移动式移动式固定式固定式上加料室柱塞式压注模上加料室柱塞式压注模下加料室柱塞式压注模下加料室柱塞式压注模10.2 10.2 压注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 1 1）罐式压注模）罐式压注模10.2 10.2 压注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 2 2）柱塞式压注模）柱塞式压注模10.2 10.2 压注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 3 3）柱塞式压注模）柱塞式压注模10.2 10.2 压

10、注成形工艺与压注模压注成形工艺与压注模 27 挤出成形原理10.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 2021-12-1128模具设计与制造2910.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 挤出成形特点(1)生产过程连续，可以挤出任意长度的塑件，生产效率高。适宜于制造管材、纤维、绝缘电线和电缆护套等。(2) 塑件内部组织均衡紧密，尺寸比较稳定、准确。(3)模具结构也比较简单，制造维修方便，投资少、收益快。(4)适应性强，除氟塑料外，所有热塑性塑料都可采用挤出成形，部分热固性塑料也可采用挤出成形。挤出挤出成型工艺与过程成型工艺与过程 原料的准备和预处理 挤出成型 定型与

11、冷却 牵引和卷取(切割） 热处理 后处理10.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 原料干燥 (1)原料中的水分 (2)从外界吸收的水分影响挤出过程的正常进行和制品的质量(1) 制品出现气泡 (2)表面晦暗等缺陷(3)物理机械性能降低 (4)挤出无法进行通常控制水分含量在0.5以下10.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 挤出成型1). 挤出机各部分工艺条件是不同的2). 挤出机工艺条件与聚合物有关 如同是管材, 聚合物不同,挤出条件就不同.同是生产3mm厚,内径25mm的管材, 软PVC的生产工艺和ABS就不相同. 10.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形

12、工艺与模具 软PVC ABS加料段温度 90-100 160-165压缩段 120-130 170-175均化段 130-140 175-180机头温度 150-160 175-180 口模温度 170-180 190-195螺杆:长径比 16-21 15-20压缩比 1.5:1 23:1转速(转/分) 20 103). 挤出工艺还与产品的形状有关 如同是ABS、管材和棒材就不是相同 管材 棒材加料段温度 160165 160170 压缩段温度 170175 170175 均化段温度 175180 175180机头温度 175180 150160口模温度 190195 1701804). 挤出

13、工艺条件对产品质量的影响主要是温度和剪切作用料温高，小，利于塑化，出料速度大但机头口模温度高，则形状稳定性下降，制品收缩率上升，制品发黄、气泡，挤出不正常料温下降，则高，机头压力大，挤出物密实，形状稳定性好, 但离模膨胀变大;料温过低，则粘度过大，功率消耗变大。口模和模芯温度不能相差太大，挤出物就会出现内翻或外翻4). 挤出工艺条件对产品质量的影响转速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。但由于压力也相应增大，后期流量反而减小。 定型和冷却不及时，制品在自身重力作用下，就会发生形变。大多数情况下定型与冷却往往是同时进行的； 管材和异形型材有定型过程 薄膜、单丝、线缆包复

14、物等则不需定型 板材和片材，通过一对压辊压平来定型和冷却3.制品的成型与冷却10.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 管子的定型方法可用定径套、定径环和定径板等也有采用水冷却定径的。冷却速度低及定型慢，由于自重下垂，质量下降冷却速度高及定型快，聚集态结构不同，质量可能也不能满足要求如PS、LDPE和UPVC等， 冷却过快时，制品有内应力等，并降低外观质量；对软质或结晶的塑料，则应较快冷却，否则制品极易变形。牵引的目的：A 消除离模膨胀效应 B 避免堵塞口模，破坏挤出的连续性C 解决挤出物发生的形变型式：滚轮式和履带式牵引速度：一般应稍大于挤出速度，对制品进行适度拉伸，牵引速度均

15、匀4.牵引和热处理10.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 5. 热处理在TgTf(或Tm)间进行热处理(热定型)目的：提高薄膜 的尺寸稳定性 减少使用中的热收缩率模具设计与制造4110.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 挤出成型模具的结挤出成型模具的结构可分为以下几个构可分为以下几个主要部分：主要部分：1，口模和芯棒；2，过滤网和过滤板；3，分流器和分流器支架；模具设计与制造424，机头体；，机头体；5，温度调节系统；，温度调节系统；6，调节螺钉；，调节螺钉；7，定型模；，定型模；10.3 10.3 挤出成形工艺与模具挤出成形工艺与模具 10.4 10.4

16、中空吹塑成形中空吹塑成形 中空吹塑是将挤出或注射成型所得的管坯置于模具中空吹塑是将挤出或注射成型所得的管坯置于模具中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成型方法。这腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成型方法。这种成型方法可生产瓶、壶、桶等各种包装容器，日常种成型方法可生产瓶、壶、桶等各种包装容器，日常用品和儿童玩具等。用品和儿童玩具等。中空吹塑（又称为吹塑模塑）是生产中空塑料制品最重要的成型技术。用这种成型技术，不仅可以生产数毫升的小容积瓶，也可以生产数千升的大容积桶和贮罐，还可以制造出浮球、汽车油箱和塑料

17、小船。中空吹塑产品模具设计与制造45吹塑原理吹塑原理 10.4 10.4 中空吹塑成形中空吹塑成形中空吹塑分类及特点1.根据管坯成型方法不同分类：(1) 挤出吹塑Extrusion blow moulding(EBM) ：生产方法简单，产量高，精度低，应用较多 系用挤出法先将塑料制成管状型坯，接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。 10.4 10.4 中空吹塑成形中空吹塑成形(2) 注射吹塑注射吹塑Injection Blow Moulding (IBM )：精度精度高，质量好，价高，适于批量大产品。高，质量好，价高，适于批量大产品。 系用注射法先将塑料制成有底型坯，接着再将型坯移到吹塑模中

18、吹制成中空制品。 2. 根据成型工艺不同分类：n挤出吹塑挤出吹塑n注射吹塑注射吹塑n拉伸吹塑拉伸吹塑 ：产品经拉伸，强度高，气密性好。产品经拉伸，强度高，气密性好。 拉伸吹塑成型是双轴定向拉伸的一种吹塑成型，其方法是先将型还进行纵向拉伸，然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。中空吹塑分类及特点中空吹塑分类及特点10.4 10.4 中空吹塑成形中空吹塑成形四、中空吹塑分类及特点 拉伸吹塑成型可使制品的透明性、冲击强度、表面硬度和刚性有很大的提高，适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。 拉伸吹塑成型包括：挤出型坯定向拉伸吹塑 (简称挤拉吹) 注射型坯定向拉伸吹塑(简称注拉吹)多层

19、定向拉伸吹塑压缩成型定向拉伸吹塑等。 拉伸吹塑不能独立成为一种加工方法，必须与注射吹塑或挤出吹塑结合起来形成注射拉伸吹塑或挤出拉伸吹塑。中空吹塑分类及特点3.根据管坯层数不同分类：n单层吹塑n多层吹塑：综合性能好，生产复杂，适于包装要求高的产品包装。四、中空吹塑的工艺过程与原理 尽管在形式上有差异，但吹塑过程的基本步骤是相同的，即:尽管在形式上有差异，但吹塑过程的基本步骤是相同的，即： 熔化材料将熔融材料制成管状物或型坯将型坯置于吹塑模具中熔封利用压缩空气将模具内型坯吹胀冷却取出制品修整10.4 10.4 中空吹塑成形中空吹塑成形10.5 10.5 真空成形真空成形成型过程及原理成型过程及原理

20、a.将塑料板材夹持固定在真空成型上；b.将塑料板材加热到软化温度；c.在真空成型模内抽真空使塑料板材紧贴在真空成型模型内而成型；d.充分冷却； e.脱模成型特点成型特点a.适宜制造壁厚小尺寸大的制品；b.塑料制品与模具贴合的一面，结构上比较鲜明，而且，光洁度也较高；c.在成型时间上，凡板材与模具贴合得愈晚的部位，其厚度愈小；d.生产效率高；e.设备简单，成本低廉，操作简单，对操作工人无过高技术要求；f.不宜加工制品本身壁厚不均匀和带嵌件的制品10.5 10.5 真空成形真空成形真空吸塑成型包括凹模和凸模吸塑两大类1 凹模真空成型模具图a是把加热器移动到夹紧的塑料板的上方。为防止空气进入板材和型

21、腔中间，固定部分要加密封圈. 图b是当塑料板材软化后将加热器移去，抽去型腔内的空气，使塑料板材紧贴在型腔面上 图c是冷却后用压缩空气吹出塑料10.5 10.5 真空成形真空成形2 凸模真空成型模具 图a所示是被夹紧的塑件板超出模面一定高度； 图b为加热后盖后阳模上； 图c为抽真空，塑料板材紧贴在阳模上而成型 用途:多用于有凸起形状的薄壁塑件，可以避免收缩，所成型的塑件内表面尺寸较为精确10.5 10.5 真空成形真空成形塑料板在模腔内已经弯曲时，阳模插入并通过阳模吹入少量压缩空气，使塑料板在模腔内呈图b状态，阳模抽真空，使塑料板紧贴阳模的外表面，如图c所示3 采用凹、凸模先后抽真空成型10.5

22、 10.5 真空成形真空成形采用压缩空气成型，压缩空气成型速度快，约为真空成型的3倍以上 方法:借助压缩空气的压力，将加热后软化的塑料板引伸而成型的方法 特点:增加了模具型刃，因此制品成型后，在模具上就可将余料切除; 加热板作为模具结构的一部分，塑料板加热时可直接接触加热板，因此加热速度快10.6 10.6 压缩空气成形压缩空气成形成型工艺及其特点成型工艺及其特点塑件成型过程是将塑料板材置于加热板和凹模之间，固定加热板，如图a所示；这时，塑料板材只被轻轻地压在模具刃口上，然后，在加热板抽出空气的同时，从位于型腔底部的空气口向型腔中送入空气，使被加工板材紧贴加热板，如图b所示；这样塑料板很快被软

23、化，达到适合于成形的温度。这时加强从加热板送出的空气，使塑料板材逐渐贴紧模具。与此同时，型腔内的空气通过其底部的通气孔迅速排出，最后使塑料板紧贴模具，如图c所示；待板材冷却后，停止从加热板喷出压缩空气，再使加热板下降，对塑件进行切边，如图d所示；在加热板回升的同时，从型腔底部送人空气使塑件脱模后，取出塑件，如图e所示。10.6 10.6 压缩空气成形压缩空气成形10.6 10.6 压缩空气成形压缩空气成形10.7 10.7 泡沫塑料成形泡沫塑料成形 泡沫塑料是整体内含有无数微孔的塑料，它是以塑料构成连续相并以气体作为分散相的两相体系。采用不同的树脂和发泡方法，可制得性能各异的泡沫塑料。泡沫塑料

24、由于气相的存在，因而具有密度低、隔热保温、吸音、防震等优点。大部分热塑性和热固性塑料都能制成泡沫塑料。目前工业广泛应用的是聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等做基材的热塑性树脂泡沫塑料，热固性树脂泡沫塑料亦有一定产量，但柔软性差，主要用作要求强度较高和阻燃性好的泡沫塑料制品。 10.7 10.7 泡沫塑料成形泡沫塑料成形 泡沫塑料一般具有以下特性： 1、密度很小，一般在0.02o.2g/cm3之间，因此重量很轻，原 料消耗少，既减少包装重量，降低运输费用，成本也不高。 2、具有极好的冲击吸收性能，防震效果极好，能有效地保护被包装物品。 3、机械性能好，有较好的抗压强度和回弹性能，特别是它可根据被包装物品

25、的重量等要求来选择性能不同的泡沫塑料。 4、化学稳定性好，对酸、碱，盐等化学药品均有较强的抗力，自身pH值处于中性，不会腐蚀包装物品。 10.7 10.7 泡沫塑料成形泡沫塑料成形 泡沫塑料一般具有以下特性： 5、加工性能优良，既可以制成不同密度的软质和硬质泡沫塑料，又可以按包装物品的外形、尺寸模压成各种包装容器，还可以把泡沫板（块）材用多种粘合剂粘接，制成各种缓冲结构材料。 6、有很好的耐水性和很低的吸湿性，即使在较湿的情况下也不会出现变形和毁体，影响其吸收外力的能力。 7、对温度的变化有相当好的稳定性，完全可以满足一般正常包装的要求. 8、由于泡沫塑料中含有大量微小气泡，故绝热性能优良，可作绝热材料，也可用于绝热包装。10.7 10.7 泡沫塑料成形泡沫塑料成形 (一)物理发泡法 是指利用物理原理发泡的方法，包括以下三种： 在加压下把惰性气体压入熔融聚合物或糊状复合物中，然后降低压力，升高温度，使溶解的气体释放膨胀而发泡。目前聚氯乙烤和聚乙烯泡沫塑科等有用这种方法生产的。优点是气体在发泡后不会留下残渣，不影响泡沫塑料的性能和使用。缺点是需要高的压力和比较复杂的高压设备。 利用低沸点液体蒸发气化而发泡。把低沸点液体压入聚合物中或在一定的压力、温