吸塑理論知識(shí)培訓(xùn)

1、吸塑理論知識(shí)培訓(xùn)一、 技術(shù)現(xiàn)狀隨著全球市場(chǎng)一體化的形成，中國(guó)逐步參與全球化產(chǎn)業(yè)分工與合作的局面已經(jīng)形成。家電產(chǎn)業(yè)在最近十幾年有了蓬勃發(fā)展。然而，面對(duì)原材料成本增加和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的白熱化，如何保證即提高了產(chǎn)品質(zhì)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(biāo)。真空吸塑成型因其成本低、生產(chǎn)效率高和能夠制造表面積較大等優(yōu)點(diǎn)得到了快速發(fā)展，但是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究還很少，大多是有關(guān)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝的經(jīng)驗(yàn)分析與介紹。二、真空成型的應(yīng)用技術(shù) （1）吸塑成形在冰箱(柜制造中的應(yīng)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(jìn)行固定，并用輻射加熱的方法進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱

2、到塑料軟化的溫度后，對(duì)塑料中心位置進(jìn)行吹氣，使之形成一個(gè)中空的氣泡，然后模具套入塑料氣泡內(nèi)，再用真空泵通過(guò)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(jīng)過(guò)冷卻保壓，最后借助吹人壓縮空氣使模具從內(nèi)膽中脫出。（2）但目前在吸塑零件的設(shè)計(jì)制造中存在幾個(gè)難點(diǎn)需要克服：a）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師無(wú)法確認(rèn)什么樣的設(shè)計(jì)具有良好的成形性能，b）模具設(shè)計(jì)師也只能根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定性評(píng)判，在模具制作完成后，逐步修改設(shè)計(jì)和模具，有時(shí)最終的零件可能與設(shè)計(jì)師當(dāng)初的思路相差較遠(yuǎn)。c）無(wú)法對(duì)板材成形中的缺陷（如：起皺、開(kāi)裂）進(jìn)行預(yù)判，延長(zhǎng)新產(chǎn)品研制周期。d）模具溫度控制系統(tǒng)（冷卻水路）的設(shè)計(jì)和

3、真空孔的分布及孔的大小無(wú)合理依據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)開(kāi)設(shè)，與實(shí)際成形結(jié)果有偏差，無(wú)法保證優(yōu)化效果。e）側(cè)凹形狀的實(shí)現(xiàn)，采用氣缸帶動(dòng)滑塊結(jié)構(gòu)，如何做到氣缸反推力的精確計(jì)算。由于成型過(guò)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(shí)間的長(zhǎng)短等都影響著產(chǎn)品質(zhì)量。整個(gè)過(guò)程主要依賴經(jīng)驗(yàn)（3）吸塑成型在客車行業(yè)的應(yīng)用隨著交通網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，客車的需求量不斷增長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)客車的安全、舒適性的要求也不斷提高。內(nèi)飾件的美觀、豪華也就成了高檔豪華客車的重要標(biāo)志之一。內(nèi)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(chǎn)效率高、成型的產(chǎn)品精度高、可成型復(fù)雜的零件，但模

4、具投入費(fèi)用大、產(chǎn)品更新慢、零件尺寸受到成型機(jī)的規(guī)格限制，因此，注塑成型在客車上的應(yīng)用主要是儀表板、空調(diào)出風(fēng)口等復(fù)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(fèi)用小、適合大尺寸零件生產(chǎn)、適合更新?lián)Q代快的產(chǎn)品，但尺寸精度不高，生產(chǎn)效率低。由于客車內(nèi)飾是以大的覆蓋件為主，精度要求不高，且客車本身的產(chǎn)量就不高，一個(gè)車型一般年產(chǎn)幾百臺(tái)左右，加上客戶經(jīng)常對(duì)車內(nèi)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(nèi)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(zhì)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(jī)玻璃（PMMA）板材?？蛙嚨鸟{

5、駛室左右兩側(cè)的內(nèi)板、頂部?jī)?nèi)板、后部?jī)?nèi)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(shì)就是用復(fù)合ABS板材代替一般ABS板材，復(fù)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(tái)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(jī)玻璃成型。軟質(zhì)表皮吸塑工藝主要用在客車儀表臺(tái)上，基體一般是玻璃鋼件（FRP），在玻璃鋼件上開(kāi)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(fù)合材料。（3）真空吸塑在包裝上應(yīng)用真空吸塑包裝被稱為無(wú)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(dǎo)

6、的適度和減量包裝的要求。真空吸塑包裝是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來(lái)的包裝新技術(shù)和新材料，這種新技術(shù)和新材料，開(kāi)始用于對(duì)藥片、藥丸、衛(wèi)生丸、糖塊等固體小件進(jìn)行包裝。隨著塑料軟包裝逐漸興起，真空吸塑包裝的應(yīng)用更加廣泛。近年來(lái)，在我國(guó)真空吸塑包裝開(kāi)始用于對(duì)小型電器產(chǎn)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(qiáng)度的透明塑料膜。許多小型家電如刻錄機(jī)、DVD、EVD 等產(chǎn)品的包裝都開(kāi)始采用真空吸塑包裝，它針對(duì)的是只需護(hù)其棱角，不必整體包裝的商品，并以紙制型材作為其護(hù)邊、護(hù)角、護(hù)頂、護(hù)底等防護(hù)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(kāi)辟了包裝減量化的新

7、途徑。真空吸塑包裝的主要優(yōu)點(diǎn)是，節(jié)省原輔材料、重量輕、運(yùn)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(chǎn)品，裝箱無(wú)需另加緩沖材料；被包裝產(chǎn)品透明可見(jiàn)，外形美觀，便于銷售，并適合機(jī)械化、自動(dòng)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(diǎn)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(jìn)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(dāng)逐漸冷卻后，在從模具下方?jīng)_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(shí)，特別是小型塑件，其底部會(huì)明顯變薄。多型腔的凹模真空成形比相同個(gè)數(shù)的凸模真空成形節(jié)省原料，因?yàn)榘寄ＤＧ婚g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(duì)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(dāng)加熱后的片材首先接觸凸模時(shí)，即被冷卻而失去減薄能力，當(dāng)材料繼續(xù)向下移動(dòng)，一直到完全與凸模接觸；然后抽真空開(kāi)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(nèi)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(kāi)，然后通過(guò)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(shí)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(yù)先把片材各部同時(shí)減薄，使最后成形時(shí)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(kāi)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(nèi)封閉的空氣移動(dòng)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(fù)雜的容器，其優(yōu)點(diǎn)是成形速度快，在成形過(guò)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(duì)冰箱內(nèi)膽箱體和門體，采用吹泡真空成形方法，該方法優(yōu)點(diǎn)是板材吹脹的過(guò)程中得到拉伸，延展性好，成型壁厚相對(duì)均勻，另外便于成形拉伸比相對(duì)較大的冷藏室和冷凍室內(nèi)膽。冰箱的箱體內(nèi)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(jī)上吸塑成型的。箱體內(nèi)殼的生產(chǎn)是冰箱生產(chǎn)的一道關(guān)鍵工序，其質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響冰箱的外觀質(zhì)量與內(nèi)部附件的裝配。箱體內(nèi)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(nèi)側(cè)成型。在國(guó)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(guó)冰箱廠家起步時(shí)大多引進(jìn)的是歐洲技術(shù)，所以絕大多數(shù)采用凸模(型芯成型。凸、凹模成型優(yōu)缺點(diǎn)如下所述：（1）凸模成型優(yōu)點(diǎn)：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(nèi)殼的功能表面貼覆模具，功能尺寸穩(wěn)定。缺點(diǎn)：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(fù)雜形狀。（2）凹模成型優(yōu)點(diǎn)：1）模具分片加工，設(shè)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(fù)雜形狀。缺點(diǎn)：1）功能尺寸與成型后的厚度

13、有關(guān)，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(jiàn)質(zhì)量缺陷內(nèi)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(jiàn)缺陷。 局部偏薄 ：板材厚薄不均勻；加熱百分?jǐn)?shù)設(shè)定不平衡；吹泡高度不適當(dāng)；成型動(dòng)作不配合；模具溫度太低；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理及模具問(wèn)題。 折皺或折疊：溫度太高；吹泡太高；真空上模壓柱塞動(dòng)作不協(xié)調(diào)；模具設(shè)計(jì)不合理；產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理。 細(xì)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(shí)機(jī)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(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中的重要一環(huán)， 對(duì)新產(chǎn)品投放市場(chǎng)的速度影響很大，另外，自身質(zhì)量的好壞也嚴(yán)重影響著冰箱的質(zhì)量。四、成型材料特性材料包括材料性能和板材尺寸，有關(guān)材料性能的評(píng)價(jià)共有十多項(xiàng)，包括:相對(duì)密度、熔體流動(dòng)速率、沖擊強(qiáng)度(常溫、低溫、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、硬度、熱變形溫度、軟化點(diǎn)、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱率、流變性能、耐化學(xué)性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)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(lái)說(shuō)，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(guān)，板材溫度均勻性又與加熱區(qū)域設(shè)置及加熱速度有關(guān)。寬

15、度尺寸影響制品側(cè)面厚度，一般地說(shuō)，適當(dāng)增加邊寬，可以有效地提高制品側(cè)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(guó)產(chǎn)和進(jìn)口之間的差異，還有不同批次之間的差異，對(duì)比分析這些差異可能對(duì)成形質(zhì)量造成的影響和生產(chǎn)前需要調(diào)節(jié)的工藝設(shè)備參數(shù)。五、成型過(guò)程幾何約束研究制件設(shè)計(jì)1）適當(dāng)增加拔模斜度 ：由于箱膽在真空成型過(guò)程中，自身產(chǎn)生一種抱緊力，致使脫模困難，所以內(nèi)膽和模具設(shè)計(jì)時(shí)必須要有拔模斜度。拔模斜度過(guò)小，不易脫模，廢品率高，生產(chǎn)效率低；拔模斜度過(guò)大，不但影響美觀，而且附件與內(nèi)膽裝配時(shí)，配合不好。2）適當(dāng)增加R圓角或?qū)⒗氵叺菇牵合淠懜髦饕膺匯圓角愈大，愈有利于成型。其成型效率和成品

16、率大大提高。3）內(nèi)膽筋槽形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì) ：內(nèi)膽筋槽寬度過(guò)窄，深度過(guò)深，都不利于成型。其寬深比有一個(gè)設(shè)計(jì)原則，即寬/深2:1,所以設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)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(yīng)為10-15比較合適。另外如果將筋的底部平面改為斜面，會(huì)利于成型，同時(shí)支撐強(qiáng)度亦會(huì)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(nèi)，成型后產(chǎn)品厚薄差異不會(huì)太大，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。5）內(nèi)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(duì)成型過(guò)程及其裝配效果有一定影響

17、。膽邊寬度尺寸過(guò)小，不利于成型，會(huì)導(dǎo)致平面拉斜;膽邊寬度尺寸過(guò)大，裝配發(fā)泡后會(huì)變形，出現(xiàn)凹凸不平現(xiàn)象。所以內(nèi)膽邊緣平面的寬度尺寸定為25-30mm比較合適。6）內(nèi)膽后背面壁厚要求：內(nèi)膽后背面要粘貼蒸發(fā)器或蒸發(fā)板，其厚度有嚴(yán)格的要求，必須保證在0.5-1.3mm范圍內(nèi)。壁厚太厚，影響蒸發(fā)器與箱內(nèi)空間冷量交換速度，容易造成不停機(jī)現(xiàn)象；壁厚太薄，發(fā)泡后后背波浪不平，內(nèi)藏管道印痕明顯，不但影響外觀，同時(shí)也影響到蒸發(fā)器與內(nèi)膽的貼附質(zhì)量。內(nèi)膽后背面壁厚只有保證在規(guī)定的范圍內(nèi)，才能使箱內(nèi)空間處于最佳的制冷運(yùn)行狀態(tài)。7）關(guān)于內(nèi)膽沖孔 ：內(nèi)膽成型后，大多還要進(jìn)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(duì)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(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮到這一點(diǎn)。對(duì)模具尺寸進(jìn)行補(bǔ)償。9）真空孔 ：箱內(nèi)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(chǎn)品的成型和脫模。內(nèi)膽壁厚時(shí)，孔徑可作大一些；內(nèi)膽壁薄時(shí)，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(jīng)驗(yàn)。六、成型過(guò)程約束力冰箱類產(chǎn)品在真空成型過(guò)程中有吹鼓、拉深和抽真空三個(gè)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(nèi)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(shí)間，以及壓邊框?qū)Π宀牡膲壕o力，另外還有塑料板材溫度。拉深階段是指當(dāng)板材吹鼓高度到達(dá)設(shè)定值以后，模具以一定速度上移，模具與板材接觸后對(duì)吹鼓的板材有一個(gè)往上拉深的過(guò)程，涉及該過(guò)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(guò)程中摩擦問(wèn)題。抽真空階段是指當(dāng)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(nèi)氣體抽真空，板材與模具表面間氣體通過(guò)真空孔被抽出，形成負(fù)壓，從而使板材緊貼模具表面。該過(guò)程約束力有抽真空氣壓大小、抽真空時(shí)間，大氣壓力，以及該階段模具溫度。當(dāng)三個(gè)階段完成以后，產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入冷卻階段，冷卻主要包括模體內(nèi)冷卻水冷（維持模溫）和外部

20、風(fēng)冷，當(dāng)冷卻到一定程度后，往模具內(nèi)吹氣，使產(chǎn)品脫離模具取出產(chǎn)品。由于該階段對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較微，不予考慮。七、溫度場(chǎng)對(duì)成型質(zhì)量的影響規(guī)律在真空成型過(guò)程中，溫度場(chǎng)分布對(duì)最終制件的厚度分布有顯著的影響，實(shí)際加工中常利用這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行局部區(qū)域加熱來(lái)使在等溫條件下難成形的部分成形。因此對(duì)真空成形過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析,對(duì)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(dǎo)意義。八、工藝參數(shù)對(duì)成型質(zhì)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(yù)拉伸的高度、模具的移動(dòng)速度、抽真空氣壓大小及時(shí)間、板材與模具接觸時(shí)的摩擦條件、冷卻時(shí)間及各因素的相互影響都會(huì)對(duì)制品厚度分布產(chǎn)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(shuō)，板材拉伸以后最先接觸到模具的部位最先冷卻下來(lái)，在上模及抽真空時(shí)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(duì)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(zhǎng);適當(dāng)?shù)哪剡€可以減少制品應(yīng)力，減少制品拉伸皺痕;模溫還對(duì)成型品的收縮有一定影響。復(fù)雜的模具可以采用不同的部位控制不同的模溫，以適應(yīng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和成