吸塑理論知識培訓

1、吸塑理論知識培訓一、 技術現(xiàn)狀隨著全球市場一體化的形成，中國逐步參與全球化產業(yè)分工與合作的局面已經形成。家電產業(yè)在最近十幾年有了蓬勃發(fā)展。然而，面對原材料成本增加和市場競爭的白熱化，如何保證即提高了產品質量，又不增加成本或一定意義上降低成本，成為眾多企業(yè)追求的目標。真空吸塑成型因其成本低、生產效率高和能夠制造表面積較大等優(yōu)點得到了快速發(fā)展，但是目前國內外學者研究還很少，大多是有關模具結構設計和工藝的經驗分析與介紹。二、真空成型的應用技術 （1）吸塑成形在冰箱(柜制造中的應用冰箱吸塑模是真空成型模的一種，它是把熱塑性塑料板或片材（如ABS、HIPS等）進行固定，并用輻射加熱的方法進行加熱，當加熱

2、到塑料軟化的溫度后，對塑料中心位置進行吹氣，使之形成一個中空的氣泡，然后模具套入塑料氣泡內，再用真空泵通過抽真空的方法將板材和模具之間的空氣抽掉，借大氣的壓力，使板材緊貼在模具上而成型，經過冷卻保壓，最后借助吹人壓縮空氣使模具從內膽中脫出。（2）但目前在吸塑零件的設計制造中存在幾個難點需要克服：a）產品結構設計師無法確認什么樣的設計具有良好的成形性能，b）模具設計師也只能根據(jù)以往的經驗進行定性評判，在模具制作完成后，逐步修改設計和模具，有時最終的零件可能與設計師當初的思路相差較遠。c）無法對板材成形中的缺陷（如：起皺、開裂）進行預判，延長新產品研制周期。d）模具溫度控制系統(tǒng)（冷卻水路）的設計和

3、真空孔的分布及孔的大小無合理依據(jù)，根據(jù)經驗開設，與實際成形結果有偏差，無法保證優(yōu)化效果。e）側凹形狀的實現(xiàn)，采用氣缸帶動滑塊結構，如何做到氣缸反推力的精確計算。由于成型過程影響因素很多，如板材的厚度、溫度、模具的溫度、抽真空氣壓的大小、真空孔的位置大小、冷卻時間的長短等都影響著產品質量。整個過程主要依賴經驗（3）吸塑成型在客車行業(yè)的應用隨著交通網絡的迅速發(fā)展，客車的需求量不斷增長，同時對客車的安全、舒適性的要求也不斷提高。內飾件的美觀、豪華也就成了高檔豪華客車的重要標志之一。內飾件主要是指塑料件，其成型工藝有注塑、吸塑、吹塑、擠塑等。注塑成型生產效率高、成型的產品精度高、可成型復雜的零件，但模

4、具投入費用大、產品更新慢、零件尺寸受到成型機的規(guī)格限制，因此，注塑成型在客車上的應用主要是儀表板、空調出風口等復雜零件以及要求有精確配合的零件。吸塑成型則模具投入費用小、適合大尺寸零件生產、適合更新?lián)Q代快的產品，但尺寸精度不高，生產效率低。由于客車內飾是以大的覆蓋件為主，精度要求不高，且客車本身的產量就不高，一個車型一般年產幾百臺左右，加上客戶經常對車內部配置提出各種要求，零件尺寸和外觀或多或少發(fā)生變更，因此吸塑工藝在客車的內飾件上用得比較多。吸塑成型按工藝可分為板材吸塑和軟質表皮吸塑兩種。吸塑用的材料主要是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）板材，有小部分零件用有機玻璃（PMMA）板材?？蛙嚨鸟{

5、駛室左右兩側的內板、頂部內板、后部內板以及一些電器箱蓋板及其他蓋板用的都是ABS板材成型?，F(xiàn)在還有一種趨勢就是用復合ABS板材代替一般ABS板材，復合ABS板材就是在板材上加一層發(fā)泡的聚丙烯或聚氯乙烯材料，一起滾壓成帶皮紋或手感像真皮的板材。要求透明的儀表臺的音響蓋板，要求防老化的車身外的透氣格柵，一般用的是都有機玻璃成型。軟質表皮吸塑工藝主要用在客車儀表臺上，基體一般是玻璃鋼件（FRP），在玻璃鋼件上開吸氣孔吸表皮，表皮的材料主要有聚氯乙烯加發(fā)泡聚丙烯（PVC/PPF）復合材料。（3）真空吸塑在包裝上應用真空吸塑包裝被稱為無容器包裝，可大量節(jié)省包裝的原輔材料，減少包裝廢棄物，符合全球大力倡導

6、的適度和減量包裝的要求。真空吸塑包裝是 20 世紀 80 年代發(fā)展起來的包裝新技術和新材料，這種新技術和新材料，開始用于對藥片、藥丸、衛(wèi)生丸、糖塊等固體小件進行包裝。隨著塑料軟包裝逐漸興起，真空吸塑包裝的應用更加廣泛。近年來，在我國真空吸塑包裝開始用于對小型電器產品的包裝。很多大型家電的包裝都是將包裝的上下部分用硬包裝支撐固定，外部則使用高強度的透明塑料膜。許多小型家電如刻錄機、DVD、EVD 等產品的包裝都開始采用真空吸塑包裝，它針對的是只需護其棱角，不必整體包裝的商品，并以紙制型材作為其護邊、護角、護頂、護底等防護包裝材料，從而使其環(huán)保、成本、商業(yè)促銷等都得以綜合體現(xiàn)，開辟了包裝減量化的新

7、途徑。真空吸塑包裝的主要優(yōu)點是，節(jié)省原輔材料、重量輕、運輸方便、密封性能好，符合環(huán)保綠色包裝的要求；能包裝任何異形產品，裝箱無需另加緩沖材料；被包裝產品透明可見，外形美觀，便于銷售，并適合機械化、自動化包裝，便于現(xiàn)代化管理、節(jié)省人力、提高效率。三真空成型方法及其特點真空成型方法主要有凹模真空成形、凸模真空成形、凹凸模先后抽真空成形、吹泡真空成形、輔助凸模真空成形和帶有氣體緩沖裝置的真空成形等方法。1）凹模真空成形：首先將塑料板材置于模具上方將其四周固定，并進行加熱軟化，然后在模具下方抽真空，抽出板材與模具之間空隙中的空氣，使軟化的板材緊密地粘合在模具上，當逐漸冷卻后，在從模具下方沖入空氣，取出

8、塑件，如圖1所示。凹模成形法成形的塑件外表面尺寸精度較高，一般用于成形深度不大的塑件。如果塑件深度很大時，特別是小型塑件，其底部會明顯變薄。多型腔的凹模真空成形比相同個數(shù)的凸模真空成形節(jié)省原料，因為凹模模腔間距較近，同樣面積的塑料板，可以加工出很多的塑件。2）凸模真空成形 ：對于要求底部厚度不減薄的吸塑件，可以用凸模真空成形。其原理是首先將被加緊的塑料板材在加熱器下加熱軟化，當加熱后的片材首先接觸凸模時，即被冷卻而失去減薄能力，當材料繼續(xù)向下移動，一直到完全與凸模接觸；然后抽真空開始，邊緣及四周都由減薄而成形，如圖2所示。凸模真空成形多用于有凸起形狀的薄壁塑件，成型塑件的內表面尺寸精度較高。3

9、）凹凸模先后抽真空成形 其原理是首先將塑料板材緊固在凹模上加熱，軟化后將加熱器移開，然后通過凸模吹入壓縮空氣，而凹模抽真空使塑料板鼓起，最后凸模向下插入鼓起的塑料板中并且從中抽真空，同時凹模通入壓縮空氣，使塑料板貼附在凸模的外表面而成形，如圖3所示。該方法由于將軟化了的塑料板吹鼓，使板材延伸后再成形，故壁厚比較均勻，可用于成形深型腔塑件。 圖1凹模真空成形 圖2凸模真空成形 圖3 凹凸模先后抽真空成形4）吹泡真空成形 有些要求壁厚大致均勻的吸塑件，也可以用吹泡真空成形，模具結構如圖4所示，用置于密閉相中的凸模成形。首先將板材加熱，然后向密閉箱內送壓縮空氣，把片材向上吹漲，再將凸模升起，與片材之

10、間形成密閉狀態(tài)；最后由凸模上的真空孔抽真空，利用外面的大氣壓力使它成形。該成形法是預先把片材各部同時減薄，使最后成形時塑件的厚度大體一致。5）輔助凸模真空成形 首先將固定于凹模的塑料板加熱至軟化狀態(tài)，接著移開加熱器，用輔助凸模將塑料板材推下，這凹模里的空氣被壓縮，軟化的塑料板由于輔助凸模的推力和行搶內封閉的空氣移動而延伸，然后凹模抽真空成形，如圖5所示。6）壓縮空氣成形法 將板材加熱后，將其張緊在模具上，從上壓板通入壓縮空氣（6-8kg/cm2）,使軟化的片材緊貼在模具上冷卻定型，如圖6所示。該方法一般用于形狀復雜的容器，其優(yōu)點是成形速度快，在成形過程中還能完成制品的切邊工作。 圖4吹泡真空成

11、形 圖5輔助凸模真空成形 圖6壓縮空氣成形法目前，我公司針對冰箱內膽箱體和門體，采用吹泡真空成形方法，該方法優(yōu)點是板材吹脹的過程中得到拉伸，延展性好，成型壁厚相對均勻，另外便于成形拉伸比相對較大的冷藏室和冷凍室內膽。冰箱的箱體內殼是冰箱的主要零部件，它是用ABS、H1PS等塑料板材在真空成型機上吸塑成型的。箱體內殼的生產是冰箱生產的一道關鍵工序，其質量的好壞嚴重影響冰箱的外觀質量與內部附件的裝配。箱體內殼的成型方式分為凸模(型芯成型與凹模(型腔成型，凸模(型芯成型就是工件包覆在模具外邊成型，凹模(型腔成型就是工件貼覆在模具的內側成型。在國際上，歐美的冰箱企業(yè)大多數(shù)采用凸模(型芯成型，而日本的企

12、業(yè)則多采用凹模(型腔成型 。我國冰箱廠家起步時大多引進的是歐洲技術，所以絕大多數(shù)采用凸模(型芯成型。凸、凹模成型優(yōu)缺點如下所述：（1）凸模成型優(yōu)點：1）模具由加工中心整體加工，尺寸精度容易保證，發(fā)泡模易配修；2）箱體內殼的功能表面貼覆模具，功能尺寸穩(wěn)定。缺點：1）外觀表面直接貼覆模具，模具表面粗糙度要求局；2）成烈厚度差距大，需用板材較厚，工件成本高；3）不易成烈較復雜形狀。（2）凹模成型優(yōu)點：1）模具分片加工，設備要求低，加工成本低；2）模具不直接接觸外觀表面，光潔度要求低；3）厚薄比較均勻，需用板材較薄，工件成本低；4）成型有輔助凸模幫忙，易于成型復雜形狀。缺點：1）功能尺寸與成型后的厚度

13、有關，受成型參數(shù)的影響大；2）發(fā)泡模不易修配；3）模具板式拼接，配合要求高。4真空吸塑成型常見質量缺陷內襯主要有壁厚分布不均勻所形成的局部偏薄的缺陷，另外熱成型制品還有折皺或折疊、局部不清晰、變形、翹曲、收縮不均勻等常見缺陷。 局部偏薄 ：板材厚薄不均勻；加熱百分數(shù)設定不平衡；吹泡高度不適當；成型動作不配合；模具溫度太低；產品結構設計不合理及模具問題。 折皺或折疊：溫度太高；吹泡太高；真空上模壓柱塞動作不協(xié)調；模具設計不合理；產品設計不合理。 細部小清晰 ：板材溫度太低；模具溫度太低；真空不足。 變形翹曲 ： 脫模時機掌握不好；模溫太高；脫模力太大。 收縮不均勻：模溫太高；冷卻不充分；各部位厚

14、度分布不均。冰箱吸塑模作為冰箱行業(yè)產品開發(fā)周期中的重要一環(huán)， 對新產品投放市場的速度影響很大，另外，自身質量的好壞也嚴重影響著冰箱的質量。四、成型材料特性材料包括材料性能和板材尺寸，有關材料性能的評價共有十多項，包括:相對密度、熔體流動速率、沖擊強度(常溫、低溫、拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、剪切強度、硬度、熱變形溫度、軟化點、線膨脹系數(shù)、導熱率、流變性能、耐化學性、耐環(huán)境應力開裂及老化性能(光老化、熱老化等。板材尺寸分為厚度和寬度兩方而。板材厚度增加，一般來說，制品平均厚度要厚一些，制品最大厚度也增加，但制品壁厚均勻性則與板材溫度均勻性有關，板材溫度均勻性又與加熱區(qū)域設置及加熱速度有關。寬

15、度尺寸影響制品側面厚度，一般地說，適當增加邊寬，可以有效地提高制品側面厚度分布均勻性，但是增加了邊料回收比例。另外，真空成型材料不僅有國產和進口之間的差異，還有不同批次之間的差異，對比分析這些差異可能對成形質量造成的影響和生產前需要調節(jié)的工藝設備參數(shù)。五、成型過程幾何約束研究制件設計1）適當增加拔模斜度 ：由于箱膽在真空成型過程中，自身產生一種抱緊力，致使脫模困難，所以內膽和模具設計時必須要有拔模斜度。拔模斜度過小，不易脫模，廢品率高，生產效率低；拔模斜度過大，不但影響美觀，而且附件與內膽裝配時，配合不好。2）適當增加R圓角或將楞邊倒角：箱膽各主要棱邊R圓角愈大，愈有利于成型。其成型效率和成品

16、率大大提高。3）內膽筋槽形狀的優(yōu)化設計 ：內膽筋槽寬度過窄，深度過深，都不利于成型。其寬深比有一個設計原則，即寬/深2:1,所以設計產品時，應盡量增大筋槽寬度，減小筋槽深度。一般情況下，我們要是將筋槽深度定為5-6，則其寬度應為10-15比較合適。另外如果將筋的底部平面改為斜面，會利于成型，同時支撐強度亦會大大改善。4）拉深比的確定：拉深比是指箱膽成型后總表面積比上參與成型的板材表面之和，通常情況下，此值在3-3.5范圍內，成型后產品厚薄差異不會太大，有利于保證產品質量。5）內膽邊緣尺寸：膽邊是指基本上不參與拉深變形的四周平面，成型前后厚度變化不大。但其寬度尺寸對成型過程及其裝配效果有一定影響

17、。膽邊寬度尺寸過小，不利于成型，會導致平面拉斜;膽邊寬度尺寸過大，裝配發(fā)泡后會變形，出現(xiàn)凹凸不平現(xiàn)象。所以內膽邊緣平面的寬度尺寸定為25-30mm比較合適。6）內膽后背面壁厚要求：內膽后背面要粘貼蒸發(fā)器或蒸發(fā)板，其厚度有嚴格的要求，必須保證在0.5-1.3mm范圍內。壁厚太厚，影響蒸發(fā)器與箱內空間冷量交換速度，容易造成不停機現(xiàn)象；壁厚太薄，發(fā)泡后后背波浪不平，內藏管道印痕明顯，不但影響外觀，同時也影響到蒸發(fā)器與內膽的貼附質量。內膽后背面壁厚只有保證在規(guī)定的范圍內，才能使箱內空間處于最佳的制冷運行狀態(tài)。7）關于內膽沖孔 ：內膽成型后，大多還要進行一系列必要的沖孔工序，才能投人使用。而沖孔的大小、

18、形狀和位置是否合理，對成品率、模具壽命等有一定的影響。8）收縮比的確定：塑料真空成型后都有一定量的收縮，所以在模具設計時就應當考慮到這一點。對模具尺寸進行補償。9）真空孔 ：箱內膽真空成型模具都有一定數(shù)量的真空孔，真空的大小及合理布置有利于產品的成型和脫模。內膽壁厚時，孔徑可作大一些；內膽壁薄時，孔徑可作小一些；排氣孔徑不能大于壁厚的1/2，目前該方面的工作還主要依賴經驗。六、成型過程約束力冰箱類產品在真空成型過程中有吹鼓、拉深和抽真空三個階段。吹鼓階段是指塑料板材在高溫狀態(tài)下，受從模具真空孔內吹出氣體壓力的作用下上鼓，它主要是為了使板材在等氣壓壓力下做均勻延伸，有利于保證壁厚均勻；涉及該階段

19、的約束力主要有吹鼓氣壓大小、吹鼓時間，以及壓邊框對板材的壓緊力，另外還有塑料板材溫度。拉深階段是指當板材吹鼓高度到達設定值以后，模具以一定速度上移，模具與板材接觸后對吹鼓的板材有一個往上拉深的過程，涉及該過程的約束力主要是拉深速度，另外還要考慮模具溫度以及板料和模具接觸過程中摩擦問題。抽真空階段是指當模具上移到極限位置后，真空泵以較快的速度將密閉模具型腔內氣體抽真空，板材與模具表面間氣體通過真空孔被抽出，形成負壓，從而使板材緊貼模具表面。該過程約束力有抽真空氣壓大小、抽真空時間，大氣壓力，以及該階段模具溫度。當三個階段完成以后，產品開始進入冷卻階段，冷卻主要包括模體內冷卻水冷（維持模溫）和外部

20、風冷，當冷卻到一定程度后，往模具內吹氣，使產品脫離模具取出產品。由于該階段對產品質量影響較微，不予考慮。七、溫度場對成型質量的影響規(guī)律在真空成型過程中，溫度場分布對最終制件的厚度分布有顯著的影響，實際加工中常利用這個特點進行局部區(qū)域加熱來使在等溫條件下難成形的部分成形。因此對真空成形過程的溫度場進行準確的分析,對優(yōu)化塑料板材熱成形工藝、獲得壁厚較均勻的制件有著指導意義。八、工藝參數(shù)對成型質量的影響規(guī)律影響塑料板材成型的主要因素包括板材溫度、模具溫度、吹脹用氣壓的大小、預拉伸的高度、模具的移動速度、抽真空氣壓大小及時間、板材與模具接觸時的摩擦條件、冷卻時間及各因素的相互影響都會對制品厚度分布產生影響。具體參數(shù)介紹如下：1）模具溫度 ：模溫是影響厚度分布的主要因素。一般地說，板材拉伸以后最先接觸到模具的部位最先冷卻下來，在上模及抽真空時該部位拉伸最小，因而厚度較高。其相鄰的部位則往往拉伸要大一些，厚度較低。模溫對成型的影響表現(xiàn)在很多方而:模溫高，制品光澤高、清晰度高，可以控制折皺，但周期延長;適當?shù)哪剡€可以減少制品應力，減少制品拉伸皺痕;模溫還對成型品的收縮有一定影響。復雜的模具可以采用不同的部位控制不同的模溫，以適應產品結構和成