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王工讲解中空模具产品设计的{1.中空成形亦称吹压成形，顾名思意就是制成中空形状的热塑品。2.若是将中空成形与射出成形相比，则中空成形适合：3.若再欲深入之比较，则有以下几点：4.中空模具设计；5.冷却系统；6.模穴与分模线；7.接合刃与夹断料；8.收缩与尺寸公差；更多中空知识进入；舜龙余姚模具设计培训； 舜龙余姚模具培训开设：PROE，UG，Mastercam，CATIA，SolidWorks，Pormill，AutoCAD，Cimatron，CAXA等，其他课程请咨询188.8866.8006王工； 其主要制程可分为下列之步骤。 1.中空成形亦称吹压成形，顾名思意就是制成中空形状的热塑品。 其主要制程可分为下列之步骤。 (a) 将塑料熔融，经螺杆挤压成中空之型胚(parison)。 (b) 型胚垂落于分成两半之模具中，再将模具闭合。 (c) 将压缩空气注入于型胚中，充胀型胚而与模具贴合。 (d) 吹胀之产品冷却后脱模。 (e) 修整毛边，即得成品。余姚中空模具设计培训 上述之制法亦称押出中空成形(extrusion-blow-molding)，另外一种常见的为射出中空成形(injection-blow-molding)，其法为利用射出成形在心蕊吹针上形成型胚且瓶颈也一起成形，然后型胚连同吹针传送到吹模模具内，再经由吹针贯入空气将型胚胀满整个模穴，*转至顶出站而得成品 至于押吹与射吹成形。 2.若是将中空成形与射出成形相比，则中空成形适合： a.大型品，厚肉品。 b.可为双层壁构造。 c.多种少量。 射出成形适合： a.较小型品，薄肉品。 b.精密成形。 c.大量生产。（余姚模具培训） 3.若再欲深入之比较，则有以下几点： (a) 强度上：以同重量或同体积来比较，中空成形品绝对比射出成形品为强。 (b) 加工温度：中空成形之成形加工温度较低，对收缩、翘曲、凹痕及热裂解之倾向较小。 (c) 使用原料：射出成形须使用流动性较佳的原料，若是加了玻纤，则容易产生应力。 (d) 应力集中：中空成形之压力约在4～5kgf/cm2间，为射出成形的1％，所以几乎无应力集中之现象。 (e) 模具设备成本：因射出成形为高压成形，所须之模具际较强且精密，故成本极高。而中空成形为低压成形，所用模具可为铝、锌、或铝合金。 中空成形之成形周期极短，以制造一个175毫升(6-OZ)之容器而言，其成形周期可在12秒内。若有8个模穴的话，则每一小时可制出2400个产品，且可加装自动切离边料设备以省却人工处理成本。 4.中空模具设计 1)制造材料 a.铁与钢材： 属机械功能的，如安装、导引、滑动、夹断、切割、打孔等部位所须之组配件以钢材为主。安装平台与杆可用一般工具钢制造，而导销与衬套等导引装置则*以表面处理过之硬化钢制造。嵌入物因型胚被夹断时须紧闭模具而产生环绕应力，所以*以抗磨耗性钢料制造之。吹压心轴、校正心轴及吹针，可用一般之工具钢来制造。 在正常情况下，钢制中空成形模具之使用寿命为一千万次以上，但对有嵌入物之模具，应定时的整修，以使型胚得以利落的分离。（余姚模具培训） b.铝及铝合金： 其特性为比重低、导热度高、耐候性与抗化学性佳。它们会形成一层保护层膜，以扺抗氧化。高耐热处理之铝合金材料(70/75)，因为机械加工性极佳，所以常被用于中空成形之模具。 c.铍铜合金： 适用于须热传导性和耐侵蚀性佳之模具，其焊接、冷却系统之插销组装极为方便，可惜价格太高约为铝合金之三倍。 d.高等级锌合金： 有好之导电度及与铝和铜制成的合金，尺寸精确度极佳，但较易受侵蚀。与钢模同厚度的锌合金，其使用寿命才为前者的1/10，所以除非有钢质的接合刃，否则必须经常予以整修保养。 5.冷却系统 一个理想的中空成形冷却系统就是能在符合经济效益的时间内，将模具均匀充分地冷却。模具冷却系统中热交换所需之时间，其决定在于热量及热传导度，并且和塑料之收缩率与结晶性有关。冷却过快会使塑品产生内应力及收缩空隙；冷却过慢则会导致结晶粗糙，特别是对厚壁模具，累积之热量会使内部表面氧化而损坏。（余姚模具设计培训） 除了模穴之冷却外，尚须注意要尽快地冷却夹断口部份。通常可用鼓风机助之。冷却媒介之入口及出口的管路，应就生产的观点来适当地安排，对于瓶子的模型，可分别就瓶颈、瓶身及瓶底，以独立可各自调节的冷却线路来冷却。 冷却可用冷却管或冷却室来完成，为了增进冷却用水的乱流而增加导热作用，可将螺旋状之铜条插入冷却室中。模具使用愈久，冷却管愈容易生锈，而使传热作用明显降低，冷却水之需求量增加及加工周期增长。所以，冷却水的接触面积应比理论值设计得大些。 塑料熔料的热量是藉水冷式将模具之热量除去的，但是如果水温低于5～10℃或低于露点时，模具内部会凝结水气，使得模具表面造成不良影响。上述之系统为国内中空业者常用之外部冷却系统，如今较高明的方法为内部冷却系统，就是使用厂内空气、液态CO2、零下温度干燥空气及高压缩空气等，此四种方法约可缩短周期时间15～33％不等。现在有更进步之冷却法为冷冻空气法，就是将水射入零下温度之空气，所生之雾气和冷冻干燥空气经由一个特殊设计之混合喷嘴，在中空产品内产生如雪物，如雪物因遇热融化而吸热来达成快速冷却之效果，据报利用此法可将1/4～6.5 加仑之HDPE瓶之冷却时间缩短43～49％。 （余姚中空模具设计培训） 6.模穴与分模线 在吹胀型胚之过程中，模穴内的空气必须全部排除，方能制出完美之塑品。一般而言，空气可经由分模线流出模穴，所以在距离模穴边缘3～5mm处设排气孔，可促进空气的流出。另外在角隅、边缘或是凹处，则须要设直径0.1～0.2mm之排气孔。 模穴之表面须光滑且无沟痕，但无须磨得特别光，因为此对中空成形品之表面光泽或平滑并无太大之帮助，反而有点粗糙之模穴面，对聚烯烃树脂更为适合。形成粗糙表面*之方法为喷砂处理，或是蚀刻法。喷砂的材料可用石英砂，至于砂粒的大小则依模穴的容积和所需粗糙度而定。当产品需做印刷处理时，使用0.1mm的砂粒较好，若容器较大，则需使用0.2mm或更大之砂粒。 为了使中空成形品具均匀肉厚，于设计模具和产品时须注意到型胚靠在模面的部份只可伸长一些。因此，塑品*形成的角隅和棱线，必须被设计成圆形。为了避免刻痕的产生，所有在螺纹、加强肋、及装饰条之棱边，皆应设计成圆滑状。 模具应中空成形之需要，须在最适当之部位予以分割，一般是以一个平面分成对等的两半，但若是塑品过于复杂，则因凸环所引起之制品脱模困难，会影响分模线之位置。所以，对圆柱状产品，分模线总是贯穿轴心；若为椭圆形，则贯穿主轴；若为方形产品，则分模线可设计成平行于侧面或依对角线而分割。对角式的分模线虽产品取出较易，但因极易在分模线相反的角隅产生高张力，而使产品部份过薄，故较少采用之。（余姚模具设计培训） 7.接合刃与夹断料 模具接合刃和夹断口的设计原则为：模具关闭时，型胚密而不落且易吹压；接合刃的长度及夹断穴的容积，必须使得夹断穴的外面不致形成薄膜，而阻碍模具完全关闭。接合刃不可似刀锋般那样锐利，因为会容易将型胚切断，而应设计成宽而扁的面并与分模线平行。接合刃之宽度决定在于所加工之塑料为何，而其打开之总角度则在30°～45°之间。 目前完全自动分离夹断料之中空成形技术已商业化，极适于大量生产各种尺寸之容器。但对于少量多样化之产品则此系统较不经济。毛边分离夹断之方法包括： a.于关闭的模具内拉断或切断。 b.制品脱模时，挤断或削断。 c.脱模后，利用转运及修剪装置分离之。 8.收缩与尺寸公差 设计模具时，应预先考虑产品之收缩问题。热塑性塑料的收缩与金属随温度升降而呈线性变化的关系不同。塑品的收缩程度不仅与所用塑料种类有关，也和加工之条件有密切关系。 对于塑料之收缩必须同时考虑原料之收缩特性及分子的定向趋势。因为在中空成形之时，由于分子定向而产生的四周收缩，可能会比纵向之收缩来得大。（余姚模具培训） 关于中空成形品之收缩犹如射出成形品，可分为模具收缩及后收缩。模具收缩是指塑品脱模后24小时所测得的收缩，而后收缩是为塑品库存很长一段时间后之收缩。当使用部分结晶的塑料如PE，PP及PVC等时，后收缩持续的时间是由模具冷却的条件来决定之。一般而言，后收缩的程度与模温成反比，此乃因塑料结构上之分子重新排列所致。凡属分子定向收缩之塑料，其在定向方向所产生之收缩较其他方向之收缩来得大。依加工条件而定，HDPE之收缩率为1.5～3％，而LDPE之收缩率为1.2～2％，PP为1.2～2.2％，PS与PVC皆为0.5～0.7％。 由于中空成形为一种具拉伸且低压的加工方式，所以当塑品形状不规则时，常造成肉厚之不均匀及尺寸变异性。因此相对的，中空成形品之尺寸公差较大。*的例外是射吹成形品之瓶颈区域，由于它是由射出成形所决定，故其尺寸公差之设计，理论上与射出成形品相同，约为±0.1mm (0.0014in)。表4-2为建议之中空成形尺寸公差：（余姚模具设计培训）