第8章 气辅成型模具

真空成型模具在强度上不受大的外力，所以可以采用容易加 工的材料。 （1）木材 （2）硬石膏 （3）陶瓷烧结物 （4）环氧树脂 （5）铝合金 （6）低碳钢
8.2.3 真空吸塑模的主要部件设计




1.凹模 绝大多数吸塑都是用凹模成型的。现代的吸塑机工作面积 可达700mm×1000mm，可以一次成型几十个同样的塑件。 凹模是由多个单腔模排列组合成的。为了保证各个凹模之间 的相对位置精度(因为在下一步切边时必须尺寸准确)，其外 形尺寸精度及形位精度要求较高，同时高度的偏差也必须很 小。用石膏或木材制造时往往达不到要求。 凹模的表面是成型塑件外形的，用于成型聚氯乙烯片材时， 表面粗糙度应不大于Ra0.8μm。而用于聚苯乙烯片材时，表 面粗糙度应不小于Ra0.8μm，最好用喷砂处理。因为聚苯乙 烯容易粘附在凹模表面不易脱出。 凹模上的气孔直径依所加工的材料而异，用于聚氯乙烯吸 塑成型时，直径取1.2mm，而用于其他材料时，为了避免在 塑件上留下吸气孔痕迹，以0.8mm以下为宜。孔的位置，一 般设在凹模底部、突出部、凹陷部；孔的数目不宜过多，发 现吸胀不足时，可以再增加。
2.凸模 凸模形状简单的可用木材，外部涂以清漆。比较 大的可以用铝，外表面贴以法兰绒隔热。用凸模成 型时，凸模可以用环氧树脂浇铸，或用铝合金表面 涂以环氧树脂漆。 3.切边模 吸塑机的切边工序是在吸塑成型之后将塑件移位切 断。切断余料时，所用模具为简单冲裁模。大形吸 塑件也可以在吸塑的同时切边。模具结构如图8-18 所示。图(a)为拉伸位置，图(b)为吸塑成型位置，图 (c)为切边工作位置，图(d)为脱模位置。
4.注射吹塑的芯杆


注射吹塑时，瓶坯模的凸模即为芯杆，芯杆同时又是吹胀时 的吹管。芯杆的长度、直径，与瓶坯设计有关系。而瓶坯的 尺寸又与瓶体的直径、容积、吹胀比有关系。 典型的芯杆如图8-13所示。
图8-13 芯杆
8.2 真空成型模具


8.2.1 真空成型的特点及成型工艺 真空成型是将塑料板材加热至软化温度，再用真空泵把板 材与模具型面所构成之封闭空腔内的空气抽取干净后，借助 大气压力使板材发生塑性胀形变形(表面积增大、厚度减薄)， 并贴靠在模具型面上，变形成为塑件的加工方法。成型冷却 后借助压缩空气从模具内脱出塑件。 真空成型的主要优点就是设备简单，生产效率高，能加工 大尺寸薄壁塑件，尤其是吸塑字在牌匾广告制作方面应用越 来越广泛。其成型方法有很多种，下面简单介绍型腔真空成 型，型芯真空成型，采用凹、凸模先后抽真空成型等三种主 要的真空成型方法。
图8-15 型芯真空成型


3．采用凹、凸模先后抽真空成型 采用凹、凸模先后抽真空成型如图8-16所示。
图8-16 采用凹、凸模先后抽真空成型
8.2.2 真空成型模具设计要点


1.模具的结构设计 (1)型腔尺寸 真空成型型腔尺寸的计算方法与注射模相同， 但不必像注射模那样精确。真空成型塑件的收缩量，大约有 50%是塑件从模具中取出时产生的，25%是取出后保持在室 温下1h内产生的，其余25%是在以后8～24h内产生的。一 般来说，在型腔上成型的塑件比型芯上成型的塑件收缩量大 25%～50%，这是因为在型腔上成型的塑件在取出前就产生 了收缩，而在型芯上成型的塑件取出以前无法产生收缩。 影响塑件尺寸变化的因素很多，如成型温度、模具温度、 冷却时间等。
(5)边缘密封结构 为使型腔外面的空气不进入真空 室，在塑料板材与模具接触的边缘处应设置密封装 置。 (6)加热冷却装置 对于板材的加热通常采用电阻丝 和红外线。电阻丝温度较高，通常采用调节加热器 和塑料板材之间距离的方法来控制成型温度。在生 产中一般由试验确定其具体值。
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2.模具材料

（2）无螺纹瓶颈 不采用螺纹瓶盖的一次性用瓶，多做成无螺纹的瓶 颈。瓶颈嵌件的做法与有螺纹瓶颈基本相同，不过 由于没有螺纹，分型面上的余料痕要求可以放宽。 （3）大口径瓶颈 瓶颈直径与瓶体直径之差很少。这种瓶颈需要和瓶 体同时吹成，在模具上另设吹口板。吹口板到瓶口 的一部分，在开模前被切掉。
(2)型腔表面粗糙度 一般真空成型模具都没有推出 装置，依靠压缩空气脱模。如果表面粗糙度值太大， 塑料会粘附在型腔表面上不易脱模。因此，型腔表 面粗糙度值不能太大，一般取Ra=1.6μm。真空成 型的成型表面最好用磨料打毛或进行喷砂处理，因 为在成型时型腔表面可以储存一部分空气从而避免 真空吸附现象。 (3)脱模斜度 真空成型的凹凸模都应该有一定斜 度，型腔的脱模斜度约为0.5°～1.0°；型芯的斜 度一般为2°～3°，同时模具的圆角半径应大于或 等于板料厚度值以避免弯角处应力集中。
2.瓶底

塑料瓶的瓶底均为凹入式，目的是为了能在平面上直立放置， 如图8-2所示。也是为了自动灌装液体，在瓶底上做出止转 槽的形式。
图8-2 瓶底的形式
3.瓶体


图8-3 吹塑模具（压入式） 1-模口嵌件 2-模体 3-排气槽 4-导销 5-模底嵌件 6-堵头
瓶体部分为瓶的造型主要部 位，依用途不同而设计成各 种形状。但无论截面为何种 形状，必须能顺利脱模。因 为瓶体是制品中最薄的部分， 如略有阻碍，则制品脱模后 必然变形而成为废品。 吹塑模的典型结构如图8-3和 图8-4所示。图8-3为用压入 法嵌入瓶颈和瓶底嵌件的典 型结构；图8-4为用螺钉固定 法嵌入瓶颈和瓶底嵌件的典 型结构。
图8-6 循环水路方式 1-水堵 2-阻挡件 3-模体
4-螺旋板
②铸造水路方式(如图8-7)
图8-7 铸造水路
③喷淋冷却方式(如图8-8)
图8-8 喷淋冷却方式
2.瓶颈部的设计


瓶颈部是吹塑模的入料和送气吹胀的部位。其类型大致可分 为：有螺纹瓶颈、无螺纹瓶颈、大口径瓶颈、自灌注密封瓶 颈四类。 （1）有螺纹瓶颈 吹塑瓶螺纹的成型有两种方法。一是实体螺纹，螺纹截面全 部由塑料实体做成，可以用挤出吹塑或注射吹塑成型，制造 螺纹阴模时须注意螺纹的起始端和终止端必须设在半模的中 央。为了使螺纹能正确连续，两个半模上的瓶颈嵌件必须同 时加工。二是薄膜螺纹，一般用于螺距较大，螺纹截面大的 瓶，在不需要密封的条件下，可以吹成螺纹，这种螺纹很少 采用。


1．型腔真空成型 如图8-14所示，板材被固定在型腔上方，为了防止空气从板 材外面进入到型腔中间，在板材固定处要安放密封圈。
图8-14 型腔真空成型

2．型芯真空成型 型芯真空成型如图8-15所示，图（a）所示为被夹紧的塑料 板材在加热器下软化；图（b）所示为板材加热后随框架一 起下降(或型芯上升)并使板材包在型芯上的情况；图（c）所 示为抽真空后塑料板材覆盖在型芯上成型时的情况。
图8-4 吹塑模具（螺钉固定式） 1，2-模口嵌件 3-导销 4-排气槽 5-模体 6-盖板 7-冷却水路 8，9-模底嵌件
8.2.3 吹塑模具的设计

1.瓶体部的设计 （1）分型面 一般常见的瓶体截面形状如图8-5。
图8-5 瓶体截面几何形状与分型


（2）排气槽和排气孔 瓶体部分在闭模时有大量空气，在吹胀时应尽快地把空气 排出，以使瓶体能完整地成型，紧贴于模腔壁上。如果某一 局部有空气滞留，外形即不完整而成为废品。 最有效的排气法是在分型面上设排气槽，而瓶颈的肩部及瓶 底的转角处为容易滞留空气的死角，应设漏斗形排气孔，所 有突出部位以及截面突然改变处也应设排气孔。排气槽槽深 小于O.1mm，一般用平面磨床精磨而成，槽宽10～25mm, 依模具大小而定。每一副模具在分型面上的槽数也依型腔的 容积而定，在型腔的两边各开三条以上的排气槽。排气孔的 形式依具体情况而异排气孔径为0.6～1.2mm，深25～ 35mm。

中空零件以瓶类制品最为典型， 其规格和形状也十分繁多。所以， 本节将以瓶类制品为例，介绍吹 塑成型模具。无论采用何种吹塑 方法，所使用的模具结构均为由 两个半模组成，图8-1为吹塑模 的外观。两个半模各由三部分组 成，即：瓶颈部、瓶体部和瓶底 部，每个半模都有单独的冷却水 通路。
吹塑模具外观
1.瓶颈



抽气孔的位置
(4)抽气孔的设计 真空成型时，模内气 体必须快速从抽气孔中排出。对于流动 性好、成型温度低的塑料，抽气孔直径 可设计得小一些。既保证在短时间内将 空气抽出，又不要留下抽气孔痕迹。一 般常用抽气孔直径是0.5～1mm，最大 不超过板料厚度的5%。 抽气孔的位置应位于板材最后贴靠模具 的地方，如图8-17所示。孔间距视塑件 大小而定，对于小型塑件，孔间距可在 20～30mm之间选取，大型塑件可适当 增加距离。
（3）型腔表面 塑料瓶一般有比较高的外观要求。其表面大致有光 泽表面、不反光表面和花纹表面等几种。 （4）冷却系统 吹塑模的冷却效果直接影响到瓶子的表面质量， 所以冷却系统的设计在吹塑中很重要。如果冷却不 均匀，吹出的成品表面光泽便有明显的差异。

常用的冷却水通道的形式有以下几种。 ①循环水路的方式(如图8-6)

图8-18 同时切边的吸塑模
8.3 压缩空气成型模具

8．3．1 成型工艺及其特点 塑件成型过程是将塑料板材置于加热板和凹模之间，固定加 热板，如图8-19a所示；这时，塑料板材只被轻轻地压在模 具刃口上，然后，在加热板抽出空气的同时，从位于型腔底 部的空气口向型腔中送入空气，使被加工板材紧贴加热板， 如图8-19b所示；这样塑料板很快被软化，达到适合于成形 的温度。这时加强从加热板送出的空气，使塑料板材逐渐贴 紧模具。与此同时，型腔内的空气通过其底部的通气孔迅速 排出，最后使塑料板紧贴模具，如图8-19c所示；待板材冷 却后，停止从加热板喷出压缩空气，再使加热板下降，对塑 件进行切边，如图8-19d所示；在加热板回升的同时，从型 腔底部送人空气使塑件脱模后，取出塑件，如图8-19e所示。



吹塑模瓶颈部是与吹管配合的部位，同时又是形成不同形状 瓶颈的部位。瓶颈部的形状依设计方案而异，大致可分为有 螺纹瓶颈与无螺纹瓶颈两类。 （1）有螺纹瓶颈 用于旋上瓶盖的瓶颈。瓶盖可以是塑料的， 也可以是金属的。由于普通螺纹在两半模分开时易产生干涉 现象，损坏螺纹，所以吹塑瓶颈的螺纹设计成特殊截面形状。 塑料瓶螺纹截面形状分为两种。 ①通用螺纹 用于各种塑料瓶口，截面为梯形，螺纹有一圈、 一圈半和两圈三种； ②修正螺纹 用于瓶盖旋紧后有一定内压的瓶口，截面为斜 梯形。 （2）无螺纹瓶颈 用于一次性使用的瓶，瓶口有多种形式。

瓶底切口设计的适当与否，直接影响到瓶底部的融合质量。 如图8-12(a)切口角度合适，瓶底缝融合良好，图8-12(b)切 口角度不合适，瓶底缝融合不够好。
图8-12 瓶底缝的融合情况
（2）注射吹塑时瓶底的成型
注射吹塑时，瓶坯是由瓶底部进料注射成的。
塑料熔体由瓶坯模的瓶底部注入，在瓶口部 成型螺纹。瓶坯模也是由两个半模合成，其 底部为注射瓶坯时的浇口。有些特殊形状的 瓶底，在做成瓶坯时已经将它预制而成。注 射吹塑的瓶底不存在切除余料问题，所以无 须做出切口。


（4）自灌注密封瓶颈 这种特殊瓶子是用来装某些药品用的(如杀虫剂等)，在吹塑 成型后，即由吹管中的注入管把液体灌入瓶内，然后在瓶颈 部加温并挤压，使它完全密封起来。图8-10瓶颈板结构的两 种形式。
图8-10 瓶口的校正与切断
3.瓶底部的设计


入式瓶底模
瓶底部的形状依瓶的用途及灌装方法的 不同而异，大致有：浅凹人式瓶底、深 凹入式瓶底、有止转沟的瓶底。 挤出吹塑瓶底成型方法与注射吹塑瓶 底成型方法不同。 （1）挤出吹塑时瓶底的成型 挤出吹塑的瓶坯为管形，在吹胀前要将 管形瓶坯夹在两个半模之间。底部的成 型是先由瓶底的切口处剪断。瓶底切口 由两个半模各构成其一半。可以用两块 整瓶底板做成，也可以用嵌件。在产量 大时，以用嵌件为好，便于更换，如图 8-11所示。

图8-9 螺纹切口
成型螺纹时，由于瓶坯直径大 于瓶口直径，所以在两个半模 合模后要夹住瓶坯而把无用的 多余料切断。这就要求螺纹阴 模具有能切断余断的作用，称 为切口。切口的截面形状如图 8-9所示。切口有一段平面b， 其后做成能容纳余料的空间， 空间与切口的连接处成角θ。 为了使螺纹的分型面上少留余 料，b的尺寸应尽量小，根据 瓶颈直径的大小，可以做成 b=0.08～O.12mm,θ角为20°。
第8章 气辅成型模具
8.1 吹塑成型模具
8.1.1 概述

塑料吹塑成型是指用模具和压缩空气吹成塑料中空 容器的成型方法。主要用于制造薄壁塑料瓶、桶以 及玩具类塑件。用于吹塑成型的模具种类有：挤出 吹塑成型模具、注射吹塑成型模具、拉伸吹塑成型 模具、共挤出吹塑和共注塑吹塑模具。
8.1.2 吹塑模具基本结构