真空／压缩空气成型模具设计

出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《模具工实用技术手册第2版》第387页（2816字）

(一)真空成型分类(表2．2－94)

表2．2－94 真空成型分类

(二)真空成型塑件设计要求(表2．2－95)

表2．2－95 真空成型塑件设计

(三)真空成型设备

用于真空成型的塑料板可分两大类。一类是不超过1．5mm的薄板，另一类是1．5mm～6mm的硬厚板，超过6mm的塑料板难以真空成型。真空成型常用塑料板材加热温度与模具温度见表2．2－96。

表2．2－96 真空成型常用塑料板材加热温度与模具温度(℃)

1．1．5mm以下的薄板

大批量用来成型食品、药品、工艺品、仪器仪表、服装等包装盒。

真空成型设备有手动吸塑机、自动吸塑机、高速全自动吸塑机。高速全自动吸塑机不仅将送板、加热、真空成型、气动脱模、冷却定型、移出成品等工艺过程实现了自动化，而且一次能成型几十个至几百个型腔的塑件，生产效率非常高。

2．5～6mm的硬厚板

主要用来成型汽车内饰件、钙塑天花板及洗衣机、电冰箱外壳等大型薄壁件。真空成型设备有各种规格的大型吸塑成型机。

(四)压缩空气成型模具

1．压缩空气成型及特点

压缩空气成型又称气压成型，其原理与吸塑成型相似，区别在于用压缩空气代替抽真空后的大气压力，当塑料板材在高弹状态下以0．6MPa～0．8MPa的压缩空气压力使板材紧贴型面而成型。其优点是成型速度快，周期短，加热时间短，成型时可切边，塑件尺寸精度高。压缩空气成型的板厚一般为1mm～5mm，最大可达8mm以上，但装置复杂，成本高。气压成型工艺过程如图2．2－34所示。

(a)开模装料

(b)通压缩空气

(c)加压成型

(d)切除余料

(e)开模取件

图2．2－34 气压成型工艺过程

典型的压缩空气成型模具如图2．2－35所示。成型时，先把塑料片材放在型刃6上，接着加热板2下降至与塑料片材刚刚接触的位置对塑料片材进行加热，在加热的同时从通气孔9中通入较小压力的压缩空气，使片材贴紧加热板，提高加热效果。当片材达到软化成型温度后，通气孔9停止通入压缩空气，从压缩空气管10中通入压缩空气，使塑料片贴在模具凹模7的型腔表面上。冷却定型后，加热板2再下降一定距离(片材厚度)，型刃将余料切除。最后加热板上升，从通气孔中通入压缩空气将塑件从凹模型腔内脱出。

图2．2－35 凹模压缩空气成型

1－加热棒；2－加热板；3－热空气室；4－面板；5－空气孔；6－切刃；7－凹模；8－底板；9－通气孔；10－压缩空气管

图2．2－36所示的结构是利用凸模进行压缩空气成型的模具。模具带有偏心轮锁模机构，适合于型腔深度较大的复杂塑件。加热坯料后、移走加热器，放下凸模，锁紧模具，通入压缩空气。使坯料紧贴于凸模表面成型为塑件，待塑件冷却定型后，开启模具，取出塑件，最后修剪余料。

图2．2－36 凸模压缩空气成型

1－管接头；2－分散空气装置；3－模框；4－凸模；5－偏心轮；6法兰；7－挤压杠杆；8－上盖(见凸模固定板)；9－排气阀；10杠杆夹持器

2．塑件设计

压缩空气成型时，引伸系数是重要的参数，它等于毛坯面积和塑料侧面积之比，引伸系数越大，塑件平均壁厚越大，如果板材的允许伸长值限值大，则引伸系数可取小。

压缩空气成型件也存在壁厚不均问题，引伸系数大，塑件深，则壁厚不均匀性严重，为此，塑件设计时最好选择脱模斜度大、圆角半径大、引伸系数小(或引伸比大，一般不小于0．6)的方案。

另外成型温度、模具温度、气压对壁厚变薄也有影响，在允许条件下尽量选择较低温度成型。气压随塑件厚度调节，板厚则气压要大，一般选用较低的气压，气压大则对模具强度及密封要求较高，并需配置较大的贮气罐，从而带来一系列的麻烦。

3．压缩空气成型模设计

(1)模具材料一般采用碳素钢、工具钢及铅、铜、锌合金。

(2)凸模脱模斜度每边取2°～3°(最优5°)，凹模每边取0．5°～1°(最优2°)。

(3)模具应设排气孔，当加气压时要迅速将型腔内的空气排出，孔径大小随板材性能及厚度而定，对允许伸长极限大及板材厚的场合孔径取大值。通常板厚小于1．5mm时孔径取0．5mm左右，大于1．5mm时取1mm左右。孔间距为25mm～50mm，对不易成型部位，应取10mm～20mm。另外，为了使板材紧贴于型面，模具上应开设进气孔。

(4)为切去塑件上的余料，模具上应设置切刃。切刃不要太尖锐，也不要太钝。切刃顶面应高出型腔端面，沿型腔四周的切刃必须同加热板有很高的平行度，所以在模具制造时，四周切刃的不平行度不得超过0．02mm。在模具设计时也可考虑在切刃下设置橡胶缓冲垫，以补偿不平行度。切刃形状如图2．2－37所示。

图2．2－37 切刃的形状和尺寸

1－切刃；2－凹模；3－底板