吸塑设计及其制造(专业)

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阳模成型
图4：阳模成型
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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
过程中包括仪器、仪表、管道、阀门各个参数和动作进行
控制。控制方式有手动、电气-机械自动控制、电脑控制等，
具体选用要根据最初投资人工费、技术要求、原料费用、
生产和维修设备费用等因素综合考虑。
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五、有效成型压力 （1）
图9：由材料的成型压力和反 向压力之和得出有效成型压 力的简图
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。
图5：阴模成型
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阳模和阴膜的对比
图6：a 阳模成型（简图）和b阴模成型（简图）
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
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。
--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-----------------------------------35
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
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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。
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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
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有效成型压力（2）
图10：成型机器的海拔高度对 真空成型中的空气压力的影响
a 和b 阳模；c 和d 阴模 (+）模具面积，在该面积区域材料的有效成型压力因接触压
力而增加；（-）模具面积，在该面积区域有效成型压力因成型材料的反向压力而降低 .
对于模压成型（阳模）通常的成型压力：大面积模制件0.2 ～ 0.3MPa ( 2 ～3bar ) ；
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
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对于阴模制件注意如下问题
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
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。
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吸塑设计与制造
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 ----------------------------------------------------------
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一.真空吸塑成型原理
图1：基本原理示意图
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
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。
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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
a 对于阳模成型，成型面积等于切人面积；
b 在阳模成型中由于附加的保护物的作用而使切人面积减小；
c 在阴模成型中规定的加工切人面积
L · B-成型区域；Ll · B1-切人面积；f-夹持边缘；
E-阳模成型中牵伸起始处（壁厚发生变化）
应用如下：成型材料未受热的区域（如未受热的夹持边缘）不收缩， 而成型的部分则在成型后收缩；但是不同收缩的区域会造成模塑物的 变形。
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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。
除了成型温度、模具温度和牵伸作用的影响外，真空吸塑成型制件的成型精度还主 要依赖于热制件与模具之间的有效接触压力。 模具在预牵伸的过程中会产生一定 的接触压力（图9a ）。而制品成型时，若在接触处抽真空或者使用柱塞的机械压 力，又就会产生一定的成型压力。这也就是说接触处的有效压力是牵伸产生的接触 压力和由真空或柱塞的机械压力产生的成型压力之和。对于其他的区域，成型材料 在预成型之后未与模具相接触，有的甚至阻碍牵伸。这些区域其有效接触压力等于 成型压力和成型材料成型时产生的反向压力之差（图2-9）。
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。
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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。
1-厚部位；2-薄部位；3-成品的内尺寸；4-外尺寸
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
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对于阳模制件注意如下问题
图7：阳模制件中的缺陷及其典型特征 1-冷却痕迹；2-皱褶； 3-薄部位；4-厚部位
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二、无模成型
图2：无模真空吸塑成型装置
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。
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 --------------------------------------------------------------
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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0.07~0.09 Mpa（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
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无模成型
图3：无模真空吸塑成型壁厚分布
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。
高，但制件内应力较大。
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机器基本装置（6）
6．脱模设备
脱模是将制品移出模外，通常无论是凹模还是凸
模，多数场合是由于制品冷却收缩而贴紧模具，所以通过
真空吸引孔或向相反方向吹风使之脱模。
尤其对于脱模斜度小的或有凹模的模具，同时使
用脱模机构顶撞或震荡脱模。
7．控制设备
控制系统一般包括对真空吸塑成型成型、整饰等
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。
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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
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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。
低（图2-10）。
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六、成型面积、切入面积、夹持边缘
图11： 成型面积和切人面积
夹持框表面内部宽度大小范围区域的面积被称为成型面积.
切人面积就是指在成型过程中发生牵伸的区域的面积。它依赖 于制件的规格，而与夹持边缘是否需要加热无关。
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图11 成型面积和切人面积 :
小的制件高达0.7MPa ( 7bar ）。对于真空成型，成型压力较低，且主要取决于的大气压力。
当使用高质量的真空泵时，模塑压力可达到约0.O98MPa ( 0 . 98bar ）。由于真空产生的压
力等于成型材料一侧所受到的大气压与另一侧产生的真空的压差，所以接触压力就取决于空
气压力和密封度。因此，即使使用最好的真空泵，随海拔高度的增大，成型压力也会不断降