发泡成型模具讲解
第9章发泡成型模具
泡沫塑料是以树脂为基础内部含有无数微小气孔的塑料，又 称为多孔性塑料。采用不同的树脂和发泡方法可制成性能各 异的泡沫塑料。它具有质轻、防震、防潮、隔热与吸音等优 点，在塑料工业中占有特殊的地位。 泡沫塑料的发泡方法大致有三种：物理发泡法、化学发泡法、 机械发泡法。三种发泡方法的共同点是：待发泡聚合物或复 合物必须处于液态或粘度在一定范围内的塑性状态；泡孔的 形成是依靠添加能产生泡沫结构的固体、液体或气体发泡剂， 或者几种物质混合的发泡剂。针对某种聚合物，应根据其性 质，选择适宜的发泡法与发泡剂，才能制成合格的泡沫塑料。
Hale Waihona Puke 9.4 低发泡注射成型模1.低发泡注射成型模具基本结构 低发泡注射成型模的基本结构与普通注射成型模具 基本相同，其设计方法也与注射成型模具极为类似。 由于发泡材料的物理性质与非发泡料材有所不同， 因此在个别部位的设计上有其特殊要求： （1）浇注系统 （2）型腔排气 （3）冷却系统 （4）脱模机构 （5）型腔数
图9-1 模压发泡成型模具 1-气孔 2-上气室 3-型芯 4-加料管
5-模框
6-下气室
②液压机直接通蒸汽发泡法适宜生产厚度较大的泡 沫板材。成型时常用气送法将粒料加入液压机上的 模具中。模具开有若干个0.1～O.4mm的通气孔(或 槽)，当模具型腔装满预胀物后，直接通入O.1～ O.2MPa的蒸汽，并使温度升至11O℃左右，此时 模内预胀物膨胀并粘接成整体。关闭蒸汽，保持一 定时间(1～2min)，通水冷却后脱模。此发泡法的优 点是塑化时间短、冷却定型快、塑件内珠粒熔接良 好、质量稳定、生产效率高，能实现机械化与自动 化生产,如图9-1（b）所示。
（2）挤出发泡成型法
挤出发泡成型法适宜生产片材和薄膜。图9-2所示为 可发性聚苯乙烯泡沫塑料纸的挤出吹塑过程。
发泡成型模具
顶出机构的设计
顶出面积应尽量大，以减少单位面积上的顶 出力，否则会使塑件凹入变形。推杆直径要 比普通注塑模的推杆大20%~30%。
冷却系统的设计
为了冷却均匀，应使冷却水先流经浇口附近， 由最终充填处排出，以免产生发泡不均匀的 缺陷。
排气槽的设计
由于发泡剂分解产生较多的气体，如果不及 时排气，会影响塑料熔体流动，造成填充不 足。 排气槽一般设在分型面上。
浇注系统的设计
（1）主流道 ） 由于发泡材料的冷却速度较慢，故在主流道 外部一般要设置冷却水道。
（2）分流道 注射时要尽量使熔融塑料在注入型腔前不发 泡，所以分流道应尽量短，断面尺寸要比普 通注塑模大。断面形状一般为圆形，大型塑 件分流道直径可选6~10mm，小型塑件直径 可选4~6mm。
流道设计
2.2 注塑成型模具
1 发泡注射成型模具基本结构 注塑成型模具主要由凹模，凸模，成型芯， 导柱，导套等组成。其内部结构（浇注系统） 可分为模腔，流道，分流道，浇口，排气 口，冷料井等。
低发泡注射成型模的基本结构与普通注射成型模具 基本相同，其设计方法也与注射成型模具极为类似。 由于发泡材料的物理性质与非发泡料材有所不同， 因此在个别部位的设计上有其特殊要求。 （1）浇注系统 （2）型腔排气 （3）冷却系统 （4）脱模机构 （5）型腔数
发泡塑料的注塑成型模具
1 概述
泡沫塑料的加工方法和普通塑料加工方法基 本相同，所有设备和普通塑料加工设备基本 相同。可以用挤出法，模压法，注塑法，压 延法等。
2.注塑成型
注塑成型为一次性成型方法，生产效率高， 制品质量好，适用于形状复杂，尺寸要求较 严格的泡沫塑料制品。
2.1 注塑成型过程
将物料及发泡剂加入料斗内，通过螺杆的旋 转和外部加热作用，使其受热熔化至流动状 态。熔融塑料通过喷嘴射出，注入一个温度 较低的闭合模具中，经冷却硬化，即可保持 模具型腔所赋予的型样，开启模具即得到制 品。
发泡模具设计详解
发泡模具设计详解发泡成型的模具就是塑料发泡模具。
将发泡性树脂直接填入模具内，使其受热熔融，形成气液饱和溶液，通过成核作用，形成大量微小泡核，泡核增长，制成泡沫塑件。
常用的发泡方法有三种：物理发泡法，化学发泡法和机械发泡法。
下面一起来看看发泡的模具设计原理，希望对大家的学习有所帮助!一、发泡模成型机的原理1、发泡原材料的种类：EPS，EPP，EPE，EPO等。
2、成型原理：合模，加料，利用蒸汽加热成型，再冷却，脱模。
二、 EPS模具总体结构根据客户机型的种类来设计模具，与客户机台配套。
1、水箱(汽室)：三片式模具，客户有标准水箱。
台湾机、方圆机、等机台没有标准水箱，必须根据产品的排模来定水箱，又叫一体模。
2、三片式模具，都具有三片板，分别叫凸模板、凹模板、枪板，凸模板来固定连接凸模型腔，凹模板用来固定连接凹模型腔，枪板也叫做后封板、背板、主要装顶杆套和料枪。
3、压料：为凸模与凹模配合，方便预开加料成型而设计的一种结构，起到预开加料时不跑料。
根据水箱的合模台阶、模板来计算，压料有离空和没有离空两种，没有离空的，凹凸模的压料相同，有离空的，凹模压料加离空等于凸模压料，凹模压料不少于10 mm。
4、法兰边：也就是凹模与凹模板连接处的空间，方便安装螺丝钉，根据水箱合模台阶和模板来定，一般做到15 mm左右为宜，不能少于10mm，还有一种，从模板下面往上面套，叫反托，反托高度根据模板的厚度来定，如库尔特机型，一般采用反托式，日本机型一般采用正面安装，有法兰边。
5、壁厚：EPP模具的壁厚一般在15 mm左右，EPS模具、EPO 模具的壁厚在8~10 mm之间，EPE模具的壁厚一般在15 mm，除客户特别说明要求。
6、缩水：一般的发泡模具EPS材料的缩水为0.3%(国内)国外0.4%,倍率低的客户要求提供0.25%、0.2%等，EPO材料一般在0.9%~1.0%之间;EPP、EPE材料根据倍率的不同，缩水也不同;EPP、EPE材料又分JSP原料、卡内卡原料等，缩水又不同，所以EPP、EPE 等材料的缩水是客户提供，也可以叫生产原材料厂家提供，如国内两家原料公司，JSP、卡内卡;7、气芯：气芯∮4、∮6、∮8、∮10、∮12等规格，有条型和针孔两种类型，还有一种叫无孔气芯，闷气芯;根据要求分一般气芯，特殊气芯，如条型的，条型直缝为0.25mm~0.4mm的为特殊气芯，一般用线切割加工制作;普通的条型直缝为0.8 mm ~0.7mm;EPS原材料模具，采用针孔气芯比较多，EPP、EPE等原材料模具采用条型气芯比较多，指平面、侧面一般用针孔;气芯按材质分，有铝气芯，铜气芯、不锈钢气芯，常用的是铝气芯，其它根据客户要求来定。
发泡模模具结构
发泡模模具结构
发泡模具结构一般包括以下部分：
1.模具底座：用于支撑整个发泡模具结构，并保持其稳定。
2.模具芯：通常为中空圆柱结构，用于形成发泡材料内部的空洞。
3.模具孔：与模具芯对应，用于形成发泡材料的外形。
4.模具壳：位于模具芯和模具孔之间，起到保持发泡材料形状和压缩的作用。
5.模具导向针：用于保持模具芯和模具壳在组装时的位置和固定。
6.模具冷却系统：通过冷却水或其他介质将模具芯和模具壳降温，以便加快发泡材料的固化和降低生产时间。
7.模具排气系统：确保模具中的气体能够顺畅地排出，以避免发泡材料产生气泡或缺陷。
8.模具加热系统：用于加热模具以促进发泡材料的固化和加速生产速度。
发泡成型模具
• 1.2.2 图9-4所示为板材手动蒸箱压模，一次可成型三块 板材，模套由件5和件8组成，并通过件12连接。
图9-4 板材手动蒸箱压模 1-铰链螺栓2-螺母3-上模板4-隔板5-模套6-下模板 7-螺母8-模套组合件9-螺母10-销11-轴12-长螺栓
• 1.2.3 图9-5为包装 盒机动发泡模，使用卧 式泡沫塑料成型机。
• 气眼：∮4、∮6、∮8、∮10、 ∮12等规格，有条型式和针式两种类型 。
• 比较多E，PS原材料模具，采用针式气眼
• 式（平E面P）P、比E较PE多等、原侧材面料一模般具用采针用式条；型
•
气芯按材质分，有铝气芯，铜气 芯、不锈钢气芯，常用的是铝气芯。
•
针孔：一些死角地方，加针孔在 ∮0.6~0.8mm之间
•
打气眼：先用钻头打好孔，一般钻 头选用比气眼小0.3~0.4 mm，气芯分布
2.7气室结构、加强筋板、 压料
• 压料：为凸模与凹模配合，方便预 开加料成型而设计的一种结构，起到预
开加料时不漏料。
•
根据水箱的合模台阶、模板来计
算；
•
压料有离空和没有离空两种。没
有离空的，凹凸模的压料相同；
•
有离空的，凹模压料加离空等于
• 蒸汽加热模压法成型模具 和低发泡注射成型模
• 1.1 蒸汽加热模压法成型模具
• 按加热方式又分为蒸缸发泡和液压机直接通蒸汽发泡两种。
• 1.1.1 蒸缸发泡法适宜生产小型、薄壁与形状复杂的塑件 ，即将预胀物填满模具后放入蒸缸中，然后通蒸汽加热成型 。蒸汽压力与加热时间应视塑件大小与厚度而定，一般为 0.05～0.10MPa，10～50min。模内预胀物受热软化，经膨 胀互相熔接而成整体，冷却脱模即制得泡沫塑料产品。此法 所用模具简单，但工人劳动强度较大，难于实现机械与自动 化生产，如图图9-1（a）所示。
发泡成型工艺—泡沫塑料成型原理(塑料成型加工课件)
二、泡沫塑料
按泡孔类型
开孔泡沫塑料：泡孔相互连通
闭孔泡沫塑料：泡孔互相分隔 软质泡沫塑料
按软硬程度 硬质泡沫塑料
半硬质泡沫塑料
按发泡程度 高发泡
中发泡
低泡沫塑料与纯塑料相比：质轻、比强度高、吸湿性 低、回弹性好，隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好， 优良的电绝缘性能。
三、发泡成型原理
气发性发泡成型原理：将气体溶解在液态聚合物中 或将聚合物加热到熔融态同时产生气体并形成饱和溶液； 当体系中的液体超过其溶解度时，气体就逸出形成无数 微小气泡，泡核增长而形成气泡。气泡稳定后保留在塑 料，形成泡沫塑料。
气泡的形成
气泡的膨胀
气泡的稳定
1.气泡的形成
均匀混合在树脂的发泡剂在受热作用达到一定温度 后产生气体，并且也均匀分散在基体树脂中。气泡的形 成阶段对泡体中泡孔的密度和分布情况起着决定性的作 用，是控制泡沫塑料性能和质量的关键。
若熔体形成大量均匀分布的气泡，将有利于得到泡 空细密而均匀的泡沫材料；若熔体形成少量而不均匀的 气泡，得到的泡沫材料性能也较差。
2.气泡的膨胀
气泡的膨胀阶段紧接在气泡的形成阶段之后。在 该阶段气相已经形成，膨胀的动力来自气泡内压，膨 胀的阻力是聚合物熔体或液体的黏弹性和外压，黏弹 性太大或太小都不利于气泡的膨胀，黏弹性太大会使 气泡膨胀阻力过大，太小又会使气泡膜没有足够的强 度保不住气体。
要控制气泡的膨胀过程，必须了解影响气泡膨胀 动力和阻力的各种因素及它们之间额关系。
3.气泡的稳定
气泡不断生产和膨胀之后，需要形成均匀稳定的 泡空，一般采用两种方法： （1）加压
在熔体中施加压力，使熔体内气派不逸出，固定 在熔体内形成气孔。 （2）交联
加入交联剂，使熔体形成交联网络结构，提高熔 体黏弹性，使气泡稳定。
《发泡成型模具》课件
05
发泡成型模具案例分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
案例一：某品牌汽车座椅发泡模具设计
总结词
汽车座椅发泡模具设计
详细描述
介绍某品牌汽车座椅发泡模具的设计理念、结构特点、材料选择以及制造工艺流程，重点阐述模具设计对座椅性 能和品质的影响。
案例二：某品牌鞋底发泡模具制造工艺
温度控制
根据生产需要，将模具温度调整到适宜范围 ，以获得最佳的发泡效果。
冷却与脱模
确保模具在充分冷却后进行脱模，以避免产 品变形或损坏。
常见问题与解决方案
填充不均
表面粗糙
调整物料填充速度和流量，确保均匀填充 。
检查模具温度和物料温度，确保两者匹配 ，避免表面粗糙。
产品变形
模具损坏
优化冷却系统，使产品均匀冷却，防止变 形。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
04
发泡成型模具的发展趋势与展望
技术创新与进步
01
3D打印技术的应用
02
新型材料的应用
03
智能化技术的引入
通过3D打印技术，实现模具的快 速原型制造，缩短产品开发周期 。
采用高强度、轻质、耐高温的新 型材料，提高模具的使用寿命和 性能。
建筑领域
发泡成型模具可用于生产建筑保温材 料、装饰材料等，具有保温、隔热、 隔音、美观等优点。
包装领域
发泡成型模具可用于生产包装材料、 缓冲材料等，具有轻便、环保、耐用 等优点。
02
发泡成型模具的设计与制造
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
发泡聚苯乙烯成型模具
发泡聚苯乙烯成型模具发泡聚苯乙烯成型模具江西吉安电讯器材厂{肘祯德发泡聚苯乙烯产品适用于仪器、仪表、家电、工艺制品，陶瓷玻璃器皿及各种贵重l是机结构件，l是标准附件 .其它各项={ I )是要设计的模具。
二、模具结构‘易碎易损物品的防震装和冷库的保温等用。
产品的制作是采用经过预发的聚苯乙烯由于1件在蒸气，水和空气中成 .料球为原料，聚苯乙烯在模具内经蒸汽加热发泡成型，用水冷却 .而后由f缩空气睨模、矗件如嚏大于毫米以的还有机械顶料杆顶出工件。
年来，我厂为各种彩电等家电产品产了数十万套防震包装产品.取得了一定经验一具材卡选用是易府蚀的铝合金ZL 0 .顶：} 12杆采用不锈钢或黄铜棒。
图2是L件 .开状较简单. r在S Z≥安装P 1收饥L.该f的名义尺寸为7。
× l j 1一【l毫米，效L作碰积为5 l .l}l lI有5} 3一×7 l米.因此在-内能排列一个 .件。
馍一上、模具工艺要求聚苯乙烯发泡成型机.不象注塑成型机那样技工件重量尺寸大小选用适当的设备.而发泡聚苯乙烯模是按设备给定的组合尺、l设计j‘米的奠l I. I u刘l l2、架3.芯模框l组成一个封闭的宅问。
料3枪口l把料l满后、卡枪口天闭 .由蒸I}进：}气管9进汽加热熔接成型。
腔模6、芯板u和模芯l, I上有气隙 .使蒸气能通过进入2 J1内。
图1中项l、2, ', 5、H、I 5 l 、为l便于加工，省时和不受设备大小的『制.我J采用钉体拼装式模具。
图3中模芯L左右各二件 .模芯1四件，分型板 1 2 l二件均？f芯板l I I l I芯f。
生产时与戊 c !芯艇1连接。
r Iq模芯1,顶出杆7和 .{纠I l .复位蚪簧装在腔模上 .这二个腔模装在:I【为卡、{ 成( !接. .f I II均' j :时腔连l1排污Ⅱ 2腔模框3框架1顶板5进 . . . . .气管6腔模7顶料杆和弹簧8冷却水管 . . .9进气管 . 1 .枪口l .板 1 .芯O料1芯2模訇：{43 U1. 3志稹稚1. 4模芯1. 5原料粒1. 6分型板(具工业1 9‘模9 0. N O.2总1 8 0维普资讯3◇ O一0望、8――:圈圈目囹0 t . 。
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好、质量稳定、生产效率高，能实现机械化与自动 化生产,如图9-1（b）所示。
（2）挤出发泡成型法 ? 挤出发泡成型法适宜生产片材和薄膜。图 9-2所示为
可发性聚苯乙烯泡沫塑料纸的挤出吹塑过程。
图9-2 可发性泡沫塑料纸的生产过程 1-挤出机 2-机头 3-泡沫塑料纸 4-卷筒
图9-5 包装盒机动发泡模 1，4，12，15-螺钉 2-回汽水管 3，5-定模汽室板 6-料塞 7-挡销 8-动模汽室板 9，17-密封环
10-成型套 11-外套 13，14-型芯 16-料套
2.由于模具原因而使制品出现的缺陷
? (1)发泡时胀模 ? (2)填充不足 ? (3)发泡不完全 ? (4)脱模时局部膨胀或变形 ? (5)脱模时有冷却水从型腔中喷出 ? (6)脱模困难
? （2）图9-4所示为板材手动蒸箱压模，一次可成型三块板材， 模套由件5和件8组成，并通过件12连接。
图9-4 板材手动蒸箱压模 1-铰链螺栓2-螺母3-上模板4-隔板5-模套6-下模板 7-螺母8-模套组合件9-螺母10-销11-轴12-长螺栓
? （3）图9-5为包装射成型模
? 1.低发泡注射成型模具基本结构 ? 低发泡注射成型模的基本结构与普通注射成型模具
基本相同，其设计方法也与注射成型模具极为类似。 由于发泡材料的物理性质与非发泡料材有所不同， 因此在个别部位的设计上有其特殊要求： ? （1）浇注系统 ? （2）型腔排气 ? （3）冷却系统 ? （4）脱模机构 ? （5）型腔数
? 2.熟化 ? 预发泡后的珠粒需要贮存一段时间，吸收空气进行熟化，
防止成型后的收缩。通常熟化在大型料仓或开口容器中进行， 熟化温度一般控制在22～26℃，熟化时间根据容量要求、珠 粒形状与空气条件等而定，一般在室温下为8～lOh。 ? 3.成型
? 常用的成型方法是蒸汽加热模压法与挤出法。 ? （1）蒸汽加热模压法 按加热方式又分为蒸缸发泡与液压
? 发泡成型品多用于装饰性外观件，一般要求外观良好，发泡 均匀。浇口位置和数目对其有较大影响，一般地认为使用多 点浇口、短流程、小的浇口截面尺寸效果较好。
3.普通注射机低发泡注射成型
? 在普通注射机上也可以进行低发泡注射成型。一般 有两种方法：一是减量注射法，二是瞬间开模注射 法。两种方法都必须对原有模具进行适当改造。改 造的内容如下：
? （1）增加排气通路 把原来分型面上的排气槽增加， 把通过拼缝和推杆排气的气隙增大。
? （2）增加推杆数量 在试模后观察，发现有推杆处 受力过大的现象时，再适当增加推杆数量，或加大 推杆直径。
气化，从而使珠粒体积膨胀，以保证成型后的产品达到规定 的密度及其均匀性。预发泡分间歇法与连续法两种，其加热 设备可使用红外线灯、水浴或蒸汽加热器。实际在生产上大 都采用连续法，其主要设备为连续蒸汽预发泡机。真空预发 泡法优点是密度的调节与控制简单易行，节省原料，缩短或 去除陈化时间，缩短模塑周期，避免发泡机内结块，塑件密 度小且较均匀。
2.模具设计时的注意事项
? （1）成型收缩率
? 发泡材料由于在成型时体积膨胀，所以其成型收缩率要比同 一种材料的非发泡材小。其实际收缩率随发泡物质的种类不 同、在料筒中停留的时间不同、注射时的料温不同、注射压 力和注射速度的大小不同，以及型腔的复杂程度不同而有所 不同，有时甚至于不收缩。
? （2）浇口的位置和数量与发泡率的关系
9．2可发性聚苯乙烯泡沫塑料的生产过程
? 可发性聚苯乙烯是由聚苯乙烯与发泡剂所组成的半透明珠状 物。发泡剂为正丁烷、戊烷、庚烷、石油醚或二氯二氟甲烷 等，最常用的是戊烷与石油醚。市售的可发性聚苯乙烯，发 泡剂含量约6%，表观密度680g／L，珠粒直径0.25～2mm。
? 应用可发性聚苯乙烯粒料生产泡沫塑件的过程大致如下： ? 1.预发泡 ? 预发泡是将可发性聚苯乙烯珠粒加热，使其中发泡剂受热
9．3 可发性聚苯乙烯泡沫塑料模具
? 1.可发性聚苯乙烯泡沫 塑料典型模具
? （1）图9-3所示为成型 某防震包装用发泡体的 模具，用于水平开模式 的发泡成型设备。
图9-3 水平开模模具结构 1-阴模体 2-进料管 3-阴模腔壁 4-螺钉 5，14-蒸汽进口 6-阳模体 7，12-压缩空气进口 8-阳模底板 9-模座 10，11-冷水出口 13-阴模底板
图9-1 模压发泡成型模具 1-气孔 2-上气室 3-型芯 4-加料管 5-模框 6-下气室
? ②液压机直接通蒸汽发泡法适宜生产厚度较大的泡 沫板材。成型时常用气送法将粒料加入液压机上的 模具中。模具开有若干个 0.1～O.4mm的通气孔(或 槽)，当模具型腔装满预胀物后，直接通入 O.1～
O.2MPa的蒸汽，并使温度升至 11O ℃左右，此时 模内预胀物膨胀并粘接成整体。关闭蒸汽，保持一 定时间 (1～2min) ，通水冷却后脱模。此发泡法的优
第9章 发泡成型模具
9．1 概述
? 泡沫塑料是以树脂为基础内部含有无数微小气孔的塑料，又 称为多孔性塑料。采用不同的树脂和发泡方法可制成性能各 异的泡沫塑料。它具有质轻、防震、防潮、隔热与吸音等优 点，在塑料工业中占有特殊的地位。
? 泡沫塑料的发泡方法大致有三种：物理发泡法、化学发泡法、 机械发泡法。三种发泡方法的共同点是：待发泡聚合物或复 合物必须处于液态或粘度在一定范围内的塑性状态；泡孔的 形成是依靠添加能产生泡沫结构的固体、液体或气体发泡剂， 或者几种物质混合的发泡剂。针对某种聚合物，应根据其性 质，选择适宜的发泡法与发泡剂，才能制成合格的泡沫塑料。
机直接通蒸汽发泡两种。
? ①蒸缸发泡法适宜生产小型、薄壁与形状复杂的塑件，即将 预胀物填满模具后放入蒸缸中，然后通蒸汽加热成型。蒸汽 压力与加热时间应视塑件大小与厚度而定，一般为0.05～ 0.10MPa，10～50min。模内预胀物受热软化，经膨胀互相 熔接而成整体，冷却脱模即制得泡沫塑料产品。此法所用模 具简单，但工人劳动强度较大，难于实现机械与自动化生产， 如图图9-1（a）所示。