塑料模具设计论文塑料模具设计毕业论文

1、 塑料模具设计论文塑料模具设计毕业论文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。 本文以一次性塑料杯的热成型加工过程为例,着重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 真空成型模具 模具结构塑料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,就是 将板(片材加热到软化状态,在外力作用下,使其紧贴模具型面,冷却定型 后即得制品。此法也可用于橡胶加工。与注射成型比较,具有生产效率高,设 备投资少等优点,特别适用于制造壁薄、表面积大的制品。常用的塑料材料有 聚苯乙烯、有机玻璃、聚氯乙烯等。塑料热成型方法都是以真空

2、、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, 这里着重介绍差压成型之真空成型模具的结构。 【案例】: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。通过本项目,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

3、 0.3 0.6MM ; 3. 未注圆角半径 0.5 1MM ; 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,

4、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

5、,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可以较 小,使用相同面积的塑料板,可以加工出更多的塑件。2. 凸模真空成型某些要求底部厚度较厚的吸塑件,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

6、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 料板中并且从中抽真空,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,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,

7、使其各部同时减薄,因而成型的塑件厚度 大体一致。三、塑料热成型模具设计1. 模具材料热成型与其它成型方法相比,成型压力较小,制件形状简单,对模具刚度 要求不高,因此模具可由各种材料制成,如木材、环氧树脂、钢和铝合金等。 凹模成型通常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。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可以紧 凑些,同时又能避免板

8、材在模塑过程中与模面接触起皱的缺点。此外,凹模成 型脱模也容易些, 但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

9、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。引伸比和塑料的品种、成型方法有关。 一般采用的引伸比为 0.5 1,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 0.5° 3°,而凸模为 2° 7°。(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 空气都必须通过真空、气压或二者结合迅速排除。最常见的是通过小

10、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。一般常用的抽气孔直径是 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翁其金.塑料模塑工艺与塑料模设计M.北京：机械工业出版社， 1999. 2屈华昌.塑料成型工艺与模具设计（第二版）M.北京：高等教育 出版社，2006. 3齐卫东.