熱成型實用指南(原著第3版)（簡體書）

本書主要介紹了熱成型工藝所使用的塑料原料、工藝步驟以及製造工具和模具的基本類型和基本原理，並用實例加以說明。包括熱成型基本原理和術語、熱塑性材料、熱成型中的加熱技術、加熱彩色和預印刷材料、熱成型工藝、特殊工藝、透明件和預印製片料熱成型、冷卻成型、脫模、堆垛、精加工、沖裁、修飾、製品變形、熱成型模具及其溫度控制、能源消耗、熱成型故障。
本書不僅適合作為高校相關專業的教材，而且還可以為具有實際現場經驗的工程技術人員深入處理具體問題提供基礎知識。

Illig Maschinenbau GmbH & Co.KG，德國Illig公司提供高性能的塑料熱成型機器、模具，以及包裝工業的創新技術，擁有60多年的歷史，不短於世界一流的研發機構一起投入研發、設計。該公司組織編寫的《熱成型實用指南》於1997年在德國首次出版，詳細介紹了熱成型的熱塑性塑料、全部加工工藝、比較重要 的機械和模具，還以實例詳解了成型和模具製造的原理。成書與ILLIG公司的50年歷史密切相關，結合了公司大量的創意和經驗。目前，本選題引進的為該書第3版。

1緒論 1

2熱成型基本原理和術語 4
2.1工藝過程 4
2.2陽模成型和陰模成型 5
2.3真空成型和氣壓成型 6
2.3.1真空成型與氣壓成型的差異 6
2.3.2氣壓成型應用 7
2.4成型壓力、塑型壓力和塑型精度 8
2.5預吹塑、預抽氣、壓力平衡、噴氣 9
2.6冷卻痕跡 9
2.6.1陽模製品上的冷卻痕跡 10
2.6.2陰模製品上的冷卻痕跡 12
2.6.3冷卻痕跡形成原因 13
2.6.4減少冷卻痕跡的方法 13
2.6.5形成冷卻痕跡造成的後果 14
2.6.6折疊式包裝盒的閉合點冷卻痕跡採用典型壁厚分佈 14
2.6.7關於冷卻痕跡的結論 15
2.6.8痕跡 15
2.7熱成型時形成褶皺 16
2.7.1陽模成型過程中的褶皺形成過程 16
2.7.2陰模成型過程中的褶皺形成過程 18
2.7.3表面形成褶皺 18
2.8模具套件 18
2.9成型面、拉伸面和夾持邊 19
2.10向下夾持器和向上夾持器 20
2.11成型比和拉伸比 21
2.12脫模斜度 21
2.13排氣截面 22
2.14壁厚計算 22

3熱塑性片料 24
3.1熱塑性塑料的構造和結構 24
3.2吸收片料中的濕氣 25
3.3加熱操作 26
3.4膨脹和垂料 27
3.5成型溫度範圍 28
3.6熱成型時的摩擦特性 29
3.7塑型精度 30
3.8熱成型加工收縮 31
3.9片料自由收縮 35
3.10擠出成型片料中的應力影響 37
3.11靜電荷 40
3.12熱成型時熱塑性塑料的黏彈屬性 40
3.13冷卻特性 41
3.14片料公差 42
3.15熱塑性片料製作工藝 42
3.16熱成型機表格 44
3.17用於熱成型的熱塑性塑料 50
3.17.1聚苯乙烯（PS） 50
3.17.2高抗沖聚苯乙烯（HIPS） 50
3.17.3苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS） 51
3.17.4取向聚苯乙烯（OPS） 52
3.17.5丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 53
3.17.6丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA） 54
3.17.7苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN） 54
3.17.8聚氯乙烯（PVC-U） 55
3.17.9高密度聚乙烯（HDPE） 55
3.17.10聚丙烯（PP） 56
3.17.11擠出成型的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ex） 67
3.17.12澆鑄成型的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA g） 68
3.17.13聚碳酸酯（PC） 69
3.17.14聚醯胺（PA） 70
3.17.15聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET） 71
3.17.16聚碸（PSU） 76
3.17.17EPE和EPP發泡片材 76
3.17.18熱成型中的生物塑料 77
3.17.19多層片料、阻隔片料和複合片料 83
3.17.20其他片料 88
3.17.21品牌名 89

4熱成型中的加熱技術 90
4.1輻射加熱 90
4.1.1紅外線輻射熱傳導原理 90
4.1.2輻射傳熱 91
4.1.3使用輻射加熱裝置均勻加熱 95
4.1.4陶瓷加熱器、石英輻射加熱器和光輻射加熱器對比 99
4.2輻射加熱裝置的加熱效果再現性 102
4.2.1再現性評估 102
4.2.2平衡加熱過程受到的不可改變的外界影響 104
4.2.3加熱裝置的功率調整和溫度調整 104
4.3接觸加熱裝置 105
4.4傳導加熱 106
4.5最短加熱時間、有效加熱時間和停留時間 106
4.5.1加熱時間對熱成型特性的影響 107
4.5.2停留時間的正面影響 107
4.5.3停留時間的負面影響 107

5板材成型機加熱裝置 109
5.1等溫線可調式加熱裝置基本情況 109
5.1.1專業術語 110
5.1.2陶瓷加熱器調溫詳細信息 111
5.1.3主控輻射器調控加熱裝置的優勢 111
5.2加熱圖的操縱杆劃分 112
5.3多位電路 113
5.4通過疊加百分比調整進行輻射器溫度調整 114
5.5使用紅外線檢測裝置測溫或者控制加熱裝置 115

6全自動輥式成型機中的加熱裝置 116
6.1概述 116
6.2全自動輥式成型機的主控輻射器可調式加熱裝置 116
6.2.1具備縱列調溫功能的加熱裝置 116
6.2.2具備整場調溫功能的加熱裝置 117
6.2.3具備橫排調溫功能的加熱裝置 118

7使用紅外線加熱裝置加熱彩色片料和預印刷片料 119
7.1概述 119
7.2選擇紅外線輻射器 119

8板材成型機熱成型工藝 121
8.1陽模成型 122
8.1.1通過機械預拉伸進行陽模成型 122
8.1.2帶預吹塑的陽模成型 122
8.1.3帶對板預吹塑的陽模成型 125
8.1.4帶預抽氣的陽模成型和泡罩在成型模具上滾動 126
8.1.5帶壓力箱內預抽氣的陽模成型 127
8.1.6陽模成型時使用角噴氣嘴 127
8.2陰模成型 128
8.2.1無預拉伸柱塞陰模成型 128
8.2.2有預拉伸柱塞陰模成型 129
8.3陽模-陰模成型 130
8.4雙腔工藝（3K工藝） 131
8.5雙片成型 132
8.5.1標準型熱成型機雙片成型一般規則 132
8.5.2雙片成型過程，UA機器配手動送料裝置 133
8.5.3雙片成型機器款型 134
8.6層合 135
8.6.1概述 135
8.6.2層合工藝 136

9全自動輥式成型機熱成型工藝，沖裁站配切斷刀 138
9.1成型站基本流程 138
9.2能夠影響成型工藝的機器裝備 141
9.3正確選擇成型工藝和模具構造 142
9.4壁厚分佈影響因素提示 143

10全自動輥式成型機熱成型工藝，成型沖裁複合模帶剪切刀 148
10.1成型和沖裁站運動特性 148
10.2機械曲線控制系統特性 149
10.3配備成型沖裁複合模的成型站陰模成型流程圖 150
10.3.1成型空氣減少 150
10.3.2向下夾持器控制系統 151
10.4配備帶剪切刀的成型沖裁複合模的成型站陽模成型流程圖 152

11全自動輥式成型機成型沖裁複合模特殊工藝 153
11.1給形狀穩定的容器加襯裡 153
11.2模內貼標（in-mould-labeling，IML） 154
11.3用於無邊製品的成型沖裁複合模 156
11.4空腔底杯子熱成型 156
11.5使用陽模和陰模進行熱成型 157

12透明件熱成型 158
12.1透明件成型一般原則 158
12.2板材成型機成型特點 159
12.3全自動輥式成型機成型特點 160
12.4工藝示例―製作透明件 162
12.5透明件特殊製造工藝 166

13預印製片料熱成型 167
13.1概述 167
13.2扭曲印刷確定工序 169

14冷卻製品 172
14.1脫模溫度 172
14.2冷卻時間影響因素 173
14.3使用成型模具冷卻 173
14.4空氣冷卻 174
14.4.1板材成型機當前空氣冷卻技術水平 175
14.4.2通過使用溫度更低的冷卻空氣來降低模具溫度 176

15脫模 179

16製造堆垛 182
16.1概述 182
16.2使用交錯式堆垛榫舌堆垛製品 185

17熱成型部件後加工 187
17.1分離與切割 187
17.2去毛刺 189
17.3連接 190
17.4回收利用 191

18沖裁熱成型製品 192
18.1切斷 192
18.2剪切 197
18.3切斷刀和剪切刀對比 203
18.4沖裁影響因素 204
18.5形成絨毛 205
18.5.1切斷時減少形成絨毛 208
18.5.2在成型沖裁複合模中剪切時減少形成絨毛 208
18.6切口不乾淨――形成鬚髮 210
18.7沖裁力 210
18.8結論 212
18.8.1單獨沖裁站的切斷沖裁複合模 212
18.8.2單獨沖裁站的剪切沖裁複合模 213
18.8.3帶切斷刀的成型沖裁複合模 213
18.8.4帶剪切刀的成型沖裁複合模 214
18.9類似的切割工藝 214

19熱成型中的修飾工藝 216

20熱成型製品變形 225
20.1變形影響因素檢測 225
20.2厚部位影響 226
20.3片料內應力的影響 226
20.4貼標製品變形 227
20.5矩形製品的夾持邊變形 227
20.6非等性收縮變形 228
20.7結論與變形原因 229
20.8變形提示與注意事項 229

21熱成型模具 231
21.1概念和定義 231
21.2成型分段材料 232
21.3模具材料和款型選擇幫助信息 235
21.4陽模成型或陰模成型 235
21.5成型面設計 236
21.6加工收縮率 238
21.7確定片料規格 239
21.8底座 240
21.8.1模具結構原理圖 242
21.8.2板材成型機可調式底座 245
21.8.3固定格式底座與可調式底座差異 245
21.9熱成型模具構造細節 246
21.9.1側壁斜度 246
21.9.2表面粗糙度 247
21.9.3半徑 249
21.9.4模具排氣與排氣截面 250
21.9.5空腔 253
21.9.6預拉伸柱塞材質 253
21.9.7陰模成型的預拉伸柱塞結構 254
21.9.8陽模模具的預拉伸柱塞 257
21.10帶凹槽的模具 258
21.10.1無活動件凹槽脫模 258
21.10.2凹槽脫模活動件（滑塊） 258
21.11扁平製品低拉伸度模具構造 259
21.12透明件成型模具 259
21.13雙片成型模具 260
21.14薄膜鉸鏈和卡扣模具 265
21.15全自動輥式成型機中帶切斷刀的成型沖裁複合模 268
21.16全自動輥式成型機中帶剪切刀的成型沖裁複合模 270
21.17成型模具預防性檢修 279

22熱成型模具調溫 281
22.1概述 281
22.1.1調溫相關概念 281
22.1.2模具溫度的影響 281
22.1.3 省略模具調溫的條件 282
22.2調溫介質 282
22.3製作調溫型熱成型模具的材料 283
22.4冷卻回路類型 283
22.5冷卻工藝 285
22.6熱成型製品的冷卻需求 286
22.6.1焓值圖表 286
22.6.2焓值表 286
22.6.3所需模具冷卻性能 286
22.7成型模具調溫裝置佈局 287
22.7.1待冷卻材料量（材料吞吐量） 287
22.7.2生產過程中所需冷卻性能 288
22.7.3模具冷卻水需求 288
22.7.4冷卻水所需接觸面積 289
22.7.5冷卻通道總長度 290
22.7.6水速 290
22.7.7模具中形成壓降 291
22.7.8成型模具接入機器時形成壓降 292
22.8機器管路中的壓降 294
22.9整個調溫回路中的壓降 294
22.10檢查所連接的溫度控制裝置或冷卻設備的輸送功率 295
22.11評估檢查結果 296
22.12熱傳導結構佈局方式 296
22.13空氣冷卻對模具冷卻的影響 297
22.14預防性檢修 297

23熱成型能耗 299
23.1概述 299
23.2熱成型中的比能耗 300
23.3能源成本在拉伸件生產成本中所占比例 302
23.4比能耗降低方式 304
23.4.1通過電氣驅動節能 305
23.4.2降低氣壓成型能耗 306
23.4.3減小壓縮空氣填充體積，減少成型空氣 307
23.4.4壓力水平的影響 307
23.4.5降低加熱時的能耗 310
23.4.6使用新真空泵節省成本 312
23.4.7 短冷卻時間降低能源成本 312
23.4.8管路絕熱 313
23.4.9露天冷卻器取代製冷機和壓縮機組合 313
23.4.10錯峰啟動加熱降低電價 313
23.4.11長時間停機時使用節能模式 313
23.4.12使用機器基礎設置 314
23.4.13定期維護 314
23.4.14動態過程優化 314
23.4.15能耗顯示 314
23.4.16在生產中測量能耗 314

24熱成型中的故障 315
24.1製品設計故障 315
24.2片料出現故障 319
24.3正確選擇熱成型機 320
24.4放置熱成型機時出現故障 320
24.5熱成型模具出現故障 320
24.6駛入新的熱成型模具時出現故障 321
24.7樣品檢驗時出現故障 322
24.8使用紅外線輻射器加熱時出現故障 322
24.9空氣和真空管道截面 323
24.10避免褶皺 323
24.11熱成型故障查找 324

25參考文獻 335