吸塑设计及其制造注意点

吸塑设计一.真空吸塑成型原理03二、无模成型04三.阳模（凸模）和阴模（凹模）成型06四，机器基本装置12五、有效成型压力18六、成型面积、切入面积、夹持边缘20七、废料（边料）面积和废料比率21八、排气面、排气孔、排气槽、槽口24九、脱模斜度25十、成型比和牵引比26十一、壁厚计算、吸塑成型制件30十二、吸塑成型制件的收缩和变形33十三、痕迹、冷却痕迹、条纹、皱褶352023/5/21Page1

一.真空吸塑成型原理真空吸塑成型工艺（图1）是一种热成型加工方法。利用热塑性塑料片材，制造开口壳体制品的一种方法。将塑料片材裁成一定尺寸加热软化，借助片材两面的气压差或机械压力，使其变形后覆贴在特定的模具轮廓面上，经过冷却定型，并切边修整。真空吸塑成型这种成型方法是依靠真空力使片材拉伸变形。真空力容易实现、掌握与控制，因此简单真空成型是出现最早，也是目前应用最广的一种热成型方法2023/5/21Page2图1：基本原理示意图

二、无模成型真空无模成型过程如图2所示，将片材加热到所需温度后，置于夹持环上，用压环压紧，打开真空泵阀门抽真空，通过光电管控制真空阀调节真空度，直到片材达到所需的成型深度为止。由于自由真空成型法中制件不接触任何模具表面，制件表面光泽度高，不带任何瑕疵。如果塑料本自身是透明的，制件可以具有最小的光吸收率和透明性，故可用于制造飞机部件如仪器罩和天窗等。

2023/5/21Page3图2：无模真空吸塑成型装置

无模成型

真空无模成型法在成型过程中只能改变制件的拉伸程度和外廓形状，因此不能成型外型复杂的制件。另外，成型过程中，随着拉伸程度的增大，最大变形区（即片材中心）的厚度不断减小，因此实际生产中拉伸比（H/D）一般应小于75%。

在运用此法进行加工时，操作员必须有熟练的技巧，调节好真空度，以得到符合设计要求的轮廓和尺寸一致的产品。2023/5/21Page4图3：无模真空吸塑成型壁厚分布

三.阳模（凸模）和阴模（凹模）成型对于真空吸塑成型，受热的材料仅有一面与成型工具相接触。这样，材料与模具相接的面就具有与成型模具完全相同表面轮廓。而成型制件的未接触面的轮廓和尺寸就只有取决于材料的厚度。根据成型材料与成型模具的接触面的不同，成型过程可分为阳模和阴模成型。2023/5/21Page5阳模成型

真空吸塑阳模成型工艺过程如图4所示。

本法对于制造壁厚和深度较大的制品比较有利。

制品的主要特点是：与真空阴模成型法一样，模腔壁贴合的一面质量较高，结构上也比较鲜明细致。壁厚的最大部位在阳模的顶部，而最薄部位在阳模侧面与底面的交界区，该部位也是最后成型的部位，制品侧面常会出现牵伸和冷却的条纹，造成条纹的原因在于片材各部分贴合模面的时候有先后之分。先与模面接触的部分先被模具冷却，而在后继的相关过程中，其牵伸行为较未冷却的部位弱。这种条纹通常在接近模面顶部的侧面处最高。2023/5/21Page6图4：阳模成型

阴模成型真空吸塑阴模成型工艺过程如图（图5）所示。

真空阴成型法生产的制品与模腔壁贴合的一面质量较高，结构上也比较鲜明细致，壁厚的最大部位在模腔底部，最薄部位在模腔侧面与底面的交界处，而且随模腔深度的增大制品底部转角处的壁就变得更薄。因此真空阴模成型法不适于生产深度很大的制品。2023/5/21Page7图5：阴模成型

阳模和阴膜的对比对于阴模成型，制件的内尺寸是很精确的，因为它是与真空吸塑成型工具相接的一面。相反，对于阳模成型，制品的外尺寸是很精确的，因为其外部与真空吸塑成型模具相接触如2023/5/21Page81-厚部位；2-薄部位；3-成品的内尺寸；4-外尺寸图6：a阳模成型（简图）和b阴模成型（简图）

对于阳模制件注意如下问题①在使用高的角式模具进行加工时，特别是当模具与夹持框架间的距离很大时，容易产生皱褶（图7)②在角落处容易产生冷却条纹（图7)；③在凸缘处壁厚不均匀（图7)；④由于侧壁斜度不够而使脱模困难；⑤在成型区（夹持模框）多腔模具的嵌件和下夹持器之间会产生小的缝隙；⑥阳模成型模具通常比阴模价格低廉。2023/5/21Page91-冷却痕迹；2-皱褶；3-薄部位；4-厚部位

图7：阳模制件中的缺陷及其典型特征对于阴模制件注意如下问题厚的边缘；均匀的边缘厚度；薄的角隅；单阴模有很好的脱模性；阴模模具通常比阳模价格高。但是，对于每一种情况之中的不利影响都可以通过采用适当的加工方法来降低。2023/5/21Page10图8：阴模制件中的缺陷及其典型特征1-均匀的边缘；2-薄的角隅

四，机器基本装置（1）1．夹紧设备塑料片材成型时，片材被固定在夹紧装置上。在真空吸塑成型的通用型机和复合型的热成型机上多采用便于固定各种尺寸片材的夹紧装置。有的是整个成型机配一套夹紧框架。

夹紧装置可分为两类：一类是框架式，另一类是分瓣式。框架式夹紧装置由上、下两个框架组成。片材夹在两个框架之间。框架打开时，下框架一般保持固定状态。各种类型单工位成型机上框架的下部直接固定在成型室上。用手装型坯和成品取出的手动和半自动成型机上，当框架尺寸很大时，都装有在框架打开范围内的安全操作装置。对成型滑移性较大的型坯，要求夹紧力能在比较宽的范围内调节，为此，采用两个包胶辊，用弹簧相互压紧，并配有压力调节装置。连续拉片成型机的夹紧是两边拉链与前后闸的共同作用。

夹紧装置最好采用自动控制，以期动作迅速，可有助于提高制件质量和效率。2023/5/21Page11机器基本装置（2）2．加热设备热塑性塑料片材和薄膜的真空吸塑成型过程，主要工序之一就是片材加热，让片材软化成可塑性的设备。电加热的持续时间和质量取决于加热器的结构，辐射表面后温度传热的热惯性，片材与加热器间的距离，辐射能吸收系数，加热器表面的特性以及材料的热物理性能。常用的加热器有电加热器、晶体辐射器和红外线加热器。2023/5/21Page12机器基本装置（3）3．真空设备

真空系统由真空泵、储气罐、阀门、管路以及真空表等组成，在真空成型中常采用单独机型真空泵，此种泵的真空度应达到0.07~0.09Mpa（520mmHg）以上。储气罐一般是用薄钢板焊接的圆柱形箱体，底是椭圆形的。蓄气罐的容量至少应比最大成型室的容量大一半。真空管路上，必须装有适当的阀门，以控制真空窄容量。真空泵的转动功率由成型设备的大小和成型速度决定，较大或成型速度较快的设备常用大至2~4KW的。真空中央系统的大小视工厂具体生产和发展的要求而定。2023/5/21Page13机器基本装置（4）

4．压缩空气设备

气动系统可由成型机自身带有压缩机、储气罐、车间主管路集、阀门等组成。成型机需要压力为0.6~0.7MPa的压缩空气,各种真空吸塑成型机广泛采用活塞式空气压缩机。也可以用大型的螺旋式空气压缩机整厂供给。压缩空气除大量应于成型外，还有当一部分用于脱模、初制品的外冷却和操纵模具框架和运转片材等机件动作的动力。2023/5/21Page14机器基本装置（5）5．冷却设备

为了提高生产效率，真空吸塑成型制品脱模前常需进行冷却。理想的情况是制件与模具接触的内表面和外表面都冷却，而且最好采用内装冷却盘管的模具。对于非金属模具，如木材、石膏、玻璃纤维增强塑料、环氧树脂等模具，因无法用水冷，可改用风冷，并可另加水雾来冷却真空吸塑成型制件的外表面。

生产中若采用自然冷却可以获得退火制件，有利于提高制件的耐冲击性。用水冷却虽然生产效率高，但制件内应力较大。2023/5/21Page15机器岗基本圾装置克（6）6．脱蚁模设绑备脱模煎是将唯制品饥移出股模外并，通兴常无黎论是仔凹模粥还是奴凸模织，多初数场边合是王由于摔制品香冷却利收缩离而贴辨紧模破具，芽所以贯通过尿真空凯吸引刻孔或色向相痛反方岛向吹第风使盒之脱融模。尤其告对于写脱模寺斜度把小的肥或有喉凹模摄的模矩具，异同时被使用森脱模颤机构婶顶撞圈或震疼荡脱酷模。7．控称制设泥备控制蜡系统初一般祖包括肆对真朱空吸瞎塑成姥型成太型、奔整饰醉等过波程中续包括蛇仪器饶、仪号表、恋管道潜、阀坑门各污个参舞数和螺动作登进行冬控制锁。控拥制方萝式有高手动传、电缓气-机械克自动笨控制倍、电逝脑控莲制等蛙，具誉体选拥用要恭根据剖最初第投资趁人工勿费、平技术伪要求垂、原痒料费保用、乱生产疏和维干修设抚备费爷用等饭因素想综合衣考虑打。20给23倦/5兔/1玻8Pa塔ge16五、坡有效摸成型逃压力软（1）除了已成型幅温度姥、模图具温葱度和掩牵伸射作用搂的影摘响外驴，真仆空吸佩塑成遮型制羽件的餐成型站精度飘还主乞要依践赖于承热制树件与沿模具演之间秘的有吹效接睬触压享力。劝模强具在狼预牵旦伸的访过程担中会掀产生赖一定斤的接绩触压王力（叛图9a）。你而制体品成衣型时循，若誉在接倒触处稼抽真嫌空或缠者使型用柱版塞的寸机械您压力跪，又士就会扇产生踏一定松的成歉型压锅力。特这也遗就是榨说接炮触处冰的有旁效压伤力是村牵伸外产生歌的接歌触压逝力和广由真阿空或繁柱塞且的机惕械压队力产历生的槐成型哥压力凶之和铜。对财于其稼他的婶区域惕，成雷型材订料在践预成凤型之区后未停与模历具相吓接触歪，有画的甚递至阻拳碍牵低伸。柱这些猪区域毯其有臂效接疮触压喇力等臂于成视型压傻力和嗽成型摔材料煤成型纯时产龙生的坊反向耗压力禾之差袜（图2-齐9）。20堵23违/5寺/1最8Pa氏ge17图9：由材砖料的弯成型犯压力味和反示向压暑力之柏和得晨出有姻效成从型压近力的磨简图有效什成型顷压力止（2）a和b阳模血；c和d阴模(+）模递具面不积，继在该阀面积袜区域榴材料偿的有赶效成悦型压含力因炭接触座压力鼻而增套加；迟（-）模稳具面狼积，迅在该磁面积如区域唉有效脏成型垃压力枯因成某型材牺料的侵反向异压力环而降变低.对于转模压厅成型需（阳邮模）太通常哪的成绣型压寺力：欠大面介积模怎制件0.破2～0.律3M践Pa扁(钓2～3b险ar苹)；小芳的制止件高蚊达0.盏7M牲Pa渔(甲7子ba然r）。宝对于圈真空期成型呢，成毕型压响力较蜜低，仅且主期要取夏决于诵的大漠气压币力。剩当使泰用高犹质量密的真蝴空泵双时，桃模塑暂压力布可达作到约0.耻O9写8M小Pa搂(卖0荣.笼9尘8b窗ar）。辜由于窑真空焰产生云的压源力等茅于成慨型材宰料一糠侧所独受到治的大办气压御与另骑一侧供产生告的真宿空的秤压差奶，所格以接涛触压接力就西取决殊于空间气压恨力和窑密封结度。呀因此思，即掩使使折用最仓好的火真空报泵，王随海勉拔高线度的答增大锅，成才型压梦力也亚会不剂断降束低（酱图2-透10）。20贤23倍/5迅/1男8Pa验ge18图10：成型栗机器衔的海绒拔高屡度对摧真空唐成型股中的古空气爪压力宾的影胳响六、脱成型否面积持、切山入面棵积、粪夹持看边缘夹持材框表倍面内益部宽辟度大纽奉小范动围区狭域的梁面积渔被称用为成片型面溪积.切人庆面积喉就是矮指在画成型择过程慨中发服生牵成伸的雷区域剃的面赔积。召它依法赖于洽制件闪的规拉格，傲而与提夹持哥边缘露是否启需要晋加热择无关赢。20廉23柄/5邮/1些8Pa粘ge19图11：龄成型某面积喉和切炎人面郊积图11成型察面积额和切疼人面呜积:a对于甩阳模心成型编，成皱型面咽积等箱于切述人面继积；b在阳篇模成潜型中牧由于昌附加浅的保阶护物骆的作盏用而馋使切球人面克积减铜小；c在阴垄模成哭型中怕规定叫的加侄工切缝人面呼积L略·遍B-成型暑区域惕；Ll至·骗B牲1-切人盟面积磁；f-夹持岭边缘超；E-阳模径成型莲中牵堂伸起牌始处赵（壁副厚发灰生变当化）应用接如下羡：成汇型材绳料未翼受热缎的区情域（鸽如未卸受热鱼的夹俘持边锁缘）某不收雹缩，唱而成份型的踏部分茶则在国成型啦后收两缩；舟但是磨不同步收缩兔的区界域会锻造成身模塑袋物的忆变形荷。对于壶实际者应用帮的意练义：痕若制嚷件的践夹持棕边缘主在脱侨模后牲立即姿就被张切断论，那极么它忽就不待必进陶行加更热；卫若夹众持边山缘留笋在制爆件上,夹持疲边就坚必须皂加热始到材类料的碎软化斥温度危。20柿23验/5成/1挂8Pa轰ge20七、痒废料语（边授料）安面积锣和废碎料比独率冒（1）掌握喝废料千分寸吗，对拜成本木核算畅有着均重要偶意义施。成其型制食品四践周的挽切边松余量具是没倘有精拒确数泉据的质，因独为它战会由苹拉伸芽情况纲影响逼。我堂们利帆用以熊下个僻案例非来分心析：例：应计算镇成型愿矩形灶盒(如图2-听12橡)高20即0m轨m，模悔具底哨面积奸（43剧0x英95西0)扛m两m2，制挽品在侄模具候底平皂面四王周延亡伸10茫mm边位播剪切险（即跪产品其尺寸44米0x区96脖0m胞m2），冈若用倾料片塔坯面尼积（61现0x肤12怨00外)雷mm灯2，夹刃持边旷缘四罚边各20杀mm，求傲此种刊情况躁时的扇废料革比。20策23摇/5尚/1暑8Pa顶ge21废料匆（边蜂料）莲面积任和废惭料比箱率（2）图12矩形鲁盒用虏料制省品简困图（忍右边都为裁戴边后络的成指品图以）AB境-模具歉底面怕，C-高度买，L1和L2浑-模具栗延伸版到片欠坯边毛缘的统长度睡，D-夹持机边缘.片材骑的废肢料由踢夹持助边缘湾面积萄和经预成型限拉伸掩裁出佩制品形后的爸片坯姻面积牲组成倘，最械主要炎是计抛算经围过拉熄伸后绣，出盖制品订后还躁剩余扣多少傲份量伤的边闷料。注：捉裁边项面积—制品螺的剪陷口面鲁积20粱23仆/5烟/1天8Pa做ge22图12矩形突盒用誉料制睁品简法图废料昼（边框料）缺面积皇和废庸料比赌率（3）成型/型腔绘面积=估[(油61样0-额20巧x2撇)(是12蒙00东-2粗0x俊2)太]/砖{(缺43讯0x局95洽0+餐43乌0x抵20括0x梦2+译95铅0x仆20位0x乔2)隙+锄[(抵61翻0-疗20四x2脆)(波12取00醋-2劫0x喝2)缸-朝43半0x刻95府0]唐}敬=疾66牌12茫0/荷11涛74滔72调0迟=狂0.绝05尼6废料负面积=录0.堡05做6x船[(蹲61茂0-帜20追x2区)(姑12桂00凡-2颜0x拿2)储-4环40疑x9护60珠]+蹦[6喝10掠x1苹20肝0-奶(6蒸10择-2盈0x况2)的(1疼20笋0-题20柏x2串)]=给14柳23演53纤.2绩m蜘m2废料滩比率=弄14趟23勾53娱.2幻玉/(哭61面0x领12坟00春)鸣=喘0.感19校4或19培.4％20仔23汗/5邮/1瞧8Pa诸ge23成型缘瑞面积裁边忽面积夹持效边缘刺面积八、惕排气释面、竟排气给孔、怖排气免槽、尖槽口在真词空吸叛塑成亮型加龟工过北程中战，为众了除茂去塑霉料材牲料与瘦模具挽之间士所存闷留的押气体码，模瘦具必博须是手能排宁气的向或有掀足够殃的排搜气孔输或排愁气槽绢；这伸可以悲使空伤气通缓过抽斗气装虾置（铃或转政移）见快速新的除干去。20冒23词/5纳/1怠8Pa疾ge24九、滑脱模之斜度对于焦阳模垒成型仿，制嫩品会泽收缩蛛而紧五贴在跳模具腊上，吨而对勿于单虹腔阴申模成枣型，企制品借收缩宝后可稠以脱炼离模丽具表汉面。干为了舰能够哨脱模炉，模平具侧裙面必退须具年有一船定的学倾斜科度。建在脱派模方笨向上内，模绣具侧鞋面的耗倾角制被称垒为脱摧模斜丸度（趋图13）。歉脱模辅斜度绳应该啦取得蒙尽可居能大斜。脱再模斜稼度越淹大，画脱模菌越快童，成归型周坝期越暴短，迹而且鸭在脱咳模的丽过程薯中制聋品变遵形的浩可能廉性小脱。单屯阳模奥和单忆阴模乐的脱宿模斜致度一下般为且：a=墙3o～5o；对墙于收崭缩率张＜0.拣5％的哗和慢潜速脱啦模a凶>渔0.准50。20兄23盯/5纵/1盐8Pa眯ge25图13脱模法斜度a单阳坏模；b单阴袖模十、类成型史比和钓牵引异比（1）成型斧比（木图14）是方指制丸品的竞最大楼抽拔澡深度H与成缠型面B之比涉，或刺与成纲型面任直径D之比浅。成赏型比完并不浮能准牵确反氧映出决牵伸拨比。素成型旧比可中根据油图2-歼14得到悬。20腊23述/5然/1喉8Pa怨ge26图14成型医比a和b不同秆几何翅体的国成型甲比H：B隶;c圆形谊几何戏体的敢成型置比十、恋成型劳比和删牵引智比（2）成型境面积挨：L峡·术B，当L目>句B（长碧方形朴模制招品）悠成释型比阁：H：B（长啦方形林）或H：D（圆琴形模假制品摇）泉牵伸跑比是轿指模饰件修呜边前节的表网面（构不含改夹持亿边）躁，与春成型祸面积墙之比茫，其怠结果裂根据捷图15。20溉23壤/5置/1加8Pa摆ge27图15用于融计算秧壁厚寻的制灰件尺剩寸十、梅成型稿比和催牵引告比（3）牵伸仙比S娃=屋F2叫/F呼1式中F1想―不含哲夹持鼠边的番最初拐成型咐材料华面积目；F2报―制品忽的模傍塑面畏积测定映实际超牵伸翁比的烈技巧哈：对刚于几哥何形幸状非踩常复华杂的逢模制屈品，晒牵伸搜比可醉以在超最大饲牵伸百处用遥一个仙软尺肯很容增易地踩进行宁测定英（见迷图16）。塌宽度B方向泛的牵搬伸比=卷尺软测量诵尺寸腔／宽盯度B20丛23据/5贡/1挪8Pa酸ge28图16某塑烫件宽柜度B方向善的牵隶伸比十、谜成型殃比和慢牵引箩比（4）成型核的牵稻伸比辨不宜籍过大册，实交际生告产中总选用把牵伸晃比时贪不超掉过1/列3为宜展，否凑则转封角、丙底部丙的部践位将总急剧纽奉变薄括，甚绘至成度型不废了。成型区时，胆造成踪蝶制品晋厚薄宝不均厅的主蹈要原视因是眨片材生各部膏分所哭受的册拉伸慎情况置不同顺，一裕般来戴说，使阳模勤成型掩时，幕易造坊成顶芦部过歪厚，肿两侧脉逐渐俘变薄政；阴较模成角型时打，口仙径部虾位过婚厚两寒侧延描至底柿部变等薄，雁特别壮侧面志与底晨部的贩转角起部位凭最薄速。牵伸舍比应搅控制拜在一已个极突限范签围内葬。如及果采练用单厉阴模止成型材时牵扇伸比泪通常朴不超乓过0.术5；采努用单娃阳模钻成型弃时拉幼伸比剥可以街适当搁增大碎，如唇果采稿取柱韵塞协缝助成拴型，脂牵伸李比可遥以更统大些域。20厦23政/5舟/1清8Pa陵ge29十一债、壁习厚计本算、昂吸塑坑成型盯制件捷（1）当未罩成型腰材料浮的厚裳度已交知时匙，我厘们可发以粗民略地水估计绍出吸尼塑成驴型制镰件的桌厚度眠。由珠于制留件的旁设计凤壁厚损和最够终成风型壁格厚的讽不规覆则分朋布，宅最终梅的计仔算结背果要肆考虑±3脊0％的驰壁厚疮分布校。对孤于这熔种计神算，麻必须纳假定招材料姓的体规积在渔整个勺成型福的过丝式程中寒保持减不变粱。因而允有如裳下成匹立：V1架=会V砌2这样才：F1灵·s缓1启=摊F2垦·s乌2从而驼：s2值=维F倚1/婶F2季·s布1式中V1典―不含旋夹持害边缘轨的材从料体跟积；V2妇―热成阻型制注件的横体积交；F1庆―不含腊夹持令边缘页的材下料面眯积；F2葬―制件扮表面姓积；s1农―原材位料厚陡度；s2贼―制件市壁厚健。20拨23往/5社/1郊8Pa袄ge30十一蝴、壁末厚计喂算、嗽吸塑茫成型昆制件鞠（2）壁厚趁计算绑示例咱：①长方压形成添型制夏件的板壁厚守的确脆定根据樱图，昼有如锄下尺姥寸：a=从80拒0m遥m,税b茧=5股00位mm绳,沃c=翁40相0m播m,香L师=8杀80蝴mm见,次B=那58植0m棒m用这春些数泛据计汤算面池积和苗面积置比得漆：F1否=鞭L迷·窄B窑=贸5先10所40研0m箭m2F2订=雅L骄·敢B私+增2导bc赔+孝2州ac榆=林1塔55何04趣00浴m睬m2F1盗/F漠2堵=吩0.栽32腐92，F2输/F廉1繁=缘瑞3.斯03芝76对于叛原材透料厚简度s1虏=4发mm匹,且厚播度均鼻匀分艳布的旬成型孙制件尼，其畏壁厚梅：s2红=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