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在熱成型中,模具是影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品成本的關(guān)鍵,所以合理的設(shè)計(jì)模只是很重要的。
熱成型工藝發(fā)展較快的原因之一是模具簡(jiǎn)單,模具制造速度快,成本較低。此外模具受到的成型壓力低,制品形狀簡(jiǎn)單。因此,模具的選材、設(shè)計(jì)和制造都大大簡(jiǎn)化。常用制模具的材料有硬木、石膏、鋁材、鋼材以及某些特殊塑料等。選用制模材料的依據(jù)主要是制品的生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量。一般用硬木或者石膏做模具,產(chǎn)量不大的用塑料,高產(chǎn)量或高質(zhì)量的可以用鋁或鋼。模具有三種基本形式:陰模、陽(yáng)模和對(duì)模。每種模具形式都具有截然不同的賦予成型制件的特性,這種特性能成為成品的一種優(yōu)點(diǎn)或者一種缺點(diǎn)。模具在熱成型過(guò)程中有兩項(xiàng)功能:結(jié)受熱熱塑性塑料片材提供一個(gè)接受其形狀的基礎(chǔ),以及冷卻并從成型塑料中除去熱量。在兩種情況下,熱成型機(jī)的最終日標(biāo)是實(shí)現(xiàn)與模具的最大表面接觸。有最大的表面接觸即確保成型中的大部分細(xì)節(jié)轉(zhuǎn)移以及冷卻的最高效率。模具可包含一組不同模具結(jié)構(gòu)稱(chēng)為“群模”。為了將幾種不同結(jié)構(gòu)的模具配合成一群模。其要點(diǎn)是在熱成型方法要求相同條件的情況下,模具尺寸或結(jié)構(gòu)要有某些相似性。 塑料熱成型模具設(shè)計(jì)包括:適當(dāng)?shù)剡x擇成型方法,確定模具的形狀和尺寸,了解成型塑料的性能和生產(chǎn)批量,選擇合適的模具材料。對(duì)模具的基本要求如下:
①制品的拉伸比。制品的拉伸比即制品的深度和寬度(或直徑)之比。它在很大程度上反映了制品在成型過(guò)程的難易程度。拉伸比大,成型較難,反之則易。拉伸比有一極限,以不超過(guò)2:1為原則。極限拉伸比同原料品種、片材厚度以及模具的形狀等有關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)中,很少采用極限拉伸比,一般用的拉伸比為0.5:1~1:1。
?、诮怯?。為了防止制品的角隅部分發(fā)生厚度減薄和應(yīng)力集中,影響強(qiáng)度,制品的角隅部分不允許有銳角,角的弧度應(yīng)大些,無(wú)論如何不能小于片材的厚度。
?、坌倍取V萍?yīng)有一定的斜度,以利于制品的脫模,其角度稱(chēng)脫模角。為了便于制品的脫模,模具的四壁應(yīng)考慮有足夠的斜度,斜度范圍約為0.5°~4.0°。陰模的斜度可小一些,陽(yáng)模則要大一些。以abs為例,陰模的脫模角可為0.5°~1.0°,陽(yáng)模為2°~3°。若制品表面有花紋,脫模角應(yīng)適當(dāng)增大。
?、芗訌?qiáng)筋。由于熱成型制品通常厚度薄而面積大,為了保證其剛性,制品的適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋。在制品較薄部位,最好設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋,借以增加剛性,在設(shè)計(jì)大型平面制品時(shí),更應(yīng)如此。
?、莩闅饪字睆胶臀恢?。抽氣孔的位置要均勻分布在制品的各部分,在片材與模型最后接觸的地方,如在角隅或輪廓部位,抽氣孔可適當(dāng)多些。抽氣孔的直徑要適中。如果太小,將影響抽氣速率,如果太大,則制品表面會(huì)殘留抽氣孔的痕跡。抽氣孔的大小,一般不超過(guò)片材厚度的1/2,以免在制件上留下孔疽。常用直徑是0.5~1.0mm。
?、弈>咴O(shè)計(jì)還要考慮到各種塑料的收縮串。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮板(片)材的收縮率,以期獲得尺寸準(zhǔn)確的制品。一般熱成型制品的收縮率在0.001~0.04。
?、卟捎枚嗄3尚蜁r(shí),要考慮到模型間距。為取得材料的最大利用率,應(yīng)盡可能采用“多模腔”模具,甚至“多品種”合并生產(chǎn)。
⑧至于選擇陽(yáng)模還是陰模,則要考慮制品的各部分對(duì)厚度的要求。如制造邊緣較厚而中間部分較薄的制品,則選擇陰模;反過(guò)來(lái),若制造邊緣較薄而中央部分較厚的制品,則選擇陽(yáng)模。這是因?yàn)橄扰c模具接觸的材料首先冷卻,故較厚,反之則較薄。根據(jù)對(duì)制品各部位厚度及粗糙度的要求,選用不同類(lèi)型的模具。材料與模具接觸的部位,粗糙度較低,外形也比較鮮明和細(xì)致,因此可以根據(jù)表面質(zhì)量的要求,分別選擇陽(yáng)模和陰模。
⑨在選用兩個(gè)以上的陽(yáng)模成型時(shí),各陽(yáng)模間要有一定的距離,否則制品邊緣容易產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象。陰模無(wú)此現(xiàn)象,不必考慮。