第9章发泡成型模具
《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。
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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
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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。
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发泡模具设计详解
发泡模具设计详解 The latest revision on November 22, 2020一、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模具总体结构根据机型的种类来设计模具，与机台配套。
1、一体模：台湾机、方圆机、等机台没有标准水箱，必须根据产品排模来定水箱（蒸汽室），又叫一体模。
2、三片式模具：都具有三片板：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EPS模具材料的缩水为0.3%，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/KANEKA原料等，缩水又不同7、气眼：∮4、∮6、∮8、∮10、∮12等规格，有条型式和针式两种类型。
EPS原材料模具，采用针式气眼比较多，EPP、EPE等原材料模具采用条型式（平面）比较多、侧面一般用针式；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。
发泡成型工艺的方法过程
发泡成型工艺的方法过程
发泡成型工艺是一种将泡沫塑料显著扩大并形成所需形状的方法。
有许多不同类型的发泡成型工艺，其中一些步骤可能有所不同，但基本方法过程如下：
1. 准备模具：准备一个具有所需形状的模具，通常由金属制成，可以根据产品的设计来制作。
模具可以是单一的，也可以是多个组件的。
2. 准备发泡材料：选择合适的发泡材料，如聚苯乙烯（EPS）、聚氨酯（PU）或聚乙烯（PE）。
根据产品要求，将发泡材料切割成适当的大小和形状，以适应模具。
3. 材料预热：将发泡材料放入发泡机中，通过加热和融化，使其达到适当的粘度和流动性。
加热温度和时间会根据材料的类型和厚度而有所不同。
4. 注入模具：将预热好的发泡材料迅速注入到准备好的模具中。
在注入过程中，可以通过调整注射速度、注射压力和加热温度来控制发泡材料的扩散和填充。
5. 发泡和成型：一旦发泡材料进入模具，它会开始发生发泡反应，并填满模具的空腔。
发泡过程中，温度和压力的控制非常重要，以确保发泡材料可以完全填充模具，并形成所需的形状。
6. 冷却和固化：发泡材料在模具中冷却和固化，通常需要一段时间。
固化过程
中，材料会变得更加稳定和坚固。
7. 模具开启和取出成品：一旦发泡材料完全冷却和固化，模具会被打开，成品从模具中取出。
如果产品需要后续加工或修整，可以采取相应措施。
以上是发泡成型工艺的基本步骤，每个具体的工艺可能会有所不同。
同时，一些工艺可能还涉及附加的步骤，如气体注入、真空处理等，以实现更高的精度和质量。
发泡模具工艺流程
发泡模具工艺流程
1.原材料选择：根据产品需求要求选择合适的发泡材料，如EPS、EPP、EPE等。
2.设计模具：根据产品工艺要求，设计合适的模具结构和尺寸，并制作模具。
3.预处理：将原材料进行预处理，主要是切割成适当的大小，并进行膨胀处理，使其在模具内得到充分发泡。
4.注入模具：将预处理好的材料注入到模具中，注意控制注入的速度和压力。
5.发泡：在模具内进行发泡处理，控制发泡温度和时间，使材料能够充分发泡，达到产品要求的密度和硬度。
6.冷却：发泡结束后，将模具放置在冷却室内进行冷却处理，让材料快速降温固化。
7.开模：在冷却后，将模具开启，取出成品，进行后续的加工和整理。
发泡成型模具
1.3.2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。
（3）加强冷却水流量。
2、模具设计
2.1模具制造材料
2.2模具分型面选择
分型面尽量选用平面、避用曲面 结构力求简单、易于制模和操作方便 便于设置加料口 便于取模 尽量不影响模样形状和尺寸精度
分模线：根据产品的最大外形做分模线，再做压 料，分出凹凸模腔，分析加工工艺，方便加工，打
气芯、 抛光等；不好做到位的地方做拼块，拼块最好 能做限位，方便安装；产品有倒扣的、侧面有穿孔的 ，做滑块抽芯；根据凹、凸模腔，做模具壁厚，根据 客户要求的壁厚来做，把型腔背面多余的料去掉，尽 量做到壁厚均匀，背面尽量做脱模斜度，方便木样在 翻砂时好脱模，做好造型后，考虑顶杆、料枪位置、 背面的加强筋、支柱位置，可以先做2D排模图，设计
2.3加料口
料枪孔，比料枪嘴大0.2~0.5mm之间
2.4模具壁厚
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。
2.5泡沫塑料收缩率与尺寸精 度
缩水： 一般EPS模具材料的缩水为0.3%，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/KANEKA原料等，4、∮6、∮8、∮10、∮12等规格，有条 型式和针式两种类型。
第9章发泡成型模具
（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
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。
（3）图9-5为包装盒机 动发泡模，使用卧式泡 沫塑料成型机。
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.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 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。
发泡模具设计详解
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模具总体结构根据机型的种类来设计模具，与机台配套。
1、一体模：台湾机、方圆机、等机台没有标准水箱，必须根据产品排模来定水箱（蒸汽室），又叫一体模。
2、三片式模具：都具有三片板：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EPS模具材料的缩水为0.3%，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/KANEKA原料等，缩水又不同7、气眼：∮4、∮6、∮8、∮10、∮12等规格，有条型式和针式两种类型。
EPS原材料模具，采用针式气眼比较多，EPP、EPE等原材料模具采用条型式（平面）比较多、侧面一般用针式；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。
(完整)《塑料成型工艺及模具设计》课程
《塑料成型工艺及模具设计》课程标准一、课程基本情况开课单位:华天学院机电系课程编码:1103B101总学时:60总学分:3修课方式：必修考核方式：考试先修课程:《机械制图》、《机械设计基础》、《公差配合与测量技术》、《机械制造技术》、《模具数控加工及编程》适合专业:模具设计与制造专业教材：《塑料成型工艺与模具设计》高汉华、廖月莹主编，大连理工大学出版社参考书:《塑料成型工艺与模具设计》陈志刚主编，机械工业出版社《塑料成型工艺与模具设计》屈华昌主编,机械工业出版社二、课程简述本课程是模具设计与制造专业的主要专业课之一，也是模具设计与制造专业的核心课程之一。
本课程是在前序机械类课程:机械制图、公差配合与技术测量、机械基础学习基础上，以塑料模具为典型对象，为完成在实际岗位中对塑料模具设计的真实应用为目的的综合性、应用性的复合型课程。
为学生后续职业生存合发展奠定职业基础，是养成良好职业素养合严谨工作作风的整体能力的必须环节。
三、学习成果（1）能力目标①总体目标：通过本课程的学习，使学生能运用课程的基本原理和方法，具备设计中等复杂程度的注塑模具的能力.②具体目标：●模具工艺编制人员,具备分析塑料产品的工艺性，并能找出工艺难点，提出解决方法的能力；能编制常用的注塑成型工艺条件。
●模具设备维修人员，能选择合适的成型设备。
●模具设计人员，掌握塑料模具常用的几种分类和典型塑料模具结构,具备读图能力；能根据产品确定塑料模具的结构方案；能独立设计中等程度的注塑模具。
●模具钳工,能独立拆装简单的注射模具（2）知识目标●了解塑料的物理性能、流动特性，成型过程中的物理、化学变化情况.●掌握塑料的组成、分类以及常用塑料的特性。
●了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求.●掌握注塑成型设备对注射模具的要求●掌握常用注射模具的结构特点及相关零件的设计计算方法.●掌握注射模具拆装的基本常识。
掌握注射模具基本零件的英文专业词汇。
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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。
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
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。
（3）图9-5为包装盒机 动发泡模，使用卧式泡 沫塑料成型机。
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
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 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.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 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。
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 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。
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
（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
精品课件！
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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。 （3）加强冷却水流量。