吸塑设计及制造

Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 4
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%。
夹紧装置最好采用自动控制，以期动作迅速，可有助ຫໍສະໝຸດ Baidu提高制件质量和效率。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 12
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-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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 11
四，机器基本装置 （1）
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 2
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、
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 16
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
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 6
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。
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 5
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。
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 10
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
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 15
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 17
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
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）。
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 13
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 14
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 9
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
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)；
图4：阳模成型
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 7
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。
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
2020/4/6
Design. Build. Ship. Service.
Page
3
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。
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 18
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 .
吸塑设计
Prepare: Jesse Zhang
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 1
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-----------------------------------35
图5：阴模成型
Design. Build. Ship. Service.
Page
2020/4/6 8
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）
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