吸塑理论知识培训

1、吸塑理论知识培训一、 技术现状随着全球市场一体化的形成，中国逐步参与全球化产业分工与合作的局面已经形成。家电产业在最近十几年有了蓬勃发展。然而，面对原材料成本增加和市场竞争的白热化，如何保证即提高了产品质量，又不增加成本或一定意义上降低成本，成为众多企业追求的目标。真空吸塑成型因其成本低、生产效率高和能够制造表面积较大等优点得到了快速发展，但是目前国内外学者研究还很少，大多是有关模具结构设计和工艺的经验分析与介绍。二、真空成型的应用技术 （1）吸塑成形在冰箱(柜制造中的应用冰箱吸塑模是真空成型模的一种，它是把热塑性塑料板或片材（如ABS、HIPS等）进行固定，并用辐射加热的方法进行加热，当加热

2、到塑料软化的温度后，对塑料中心位置进行吹气，使之形成一个中空的气泡，然后模具套入塑料气泡内，再用真空泵通过抽真空的方法将板材和模具之间的空气抽掉，借大气的压力，使板材紧贴在模具上而成型，经过冷却保压，最后借助吹人压缩空气使模具从内胆中脱出。（2）但目前在吸塑零件的设计制造中存在几个难点需要克服：a）产品结构设计师无法确认什么样的设计具有良好的成形性能，b）模具设计师也只能根据以往的经验进行定性评判，在模具制作完成后，逐步修改设计和模具，有时最终的零件可能与设计师当初的思路相差较远。c）无法对板材成形中的缺陷（如：起皱、开裂）进行预判，延长新产品研制周期。d）模具温度控制系统（冷却水路）的设计和

3、真空孔的分布及孔的大小无合理依据，根据经验开设，与实际成形结果有偏差，无法保证优化效果。e）侧凹形状的实现，采用气缸带动滑块结构，如何做到气缸反推力的精确计算。由于成型过程影响因素很多，如板材的厚度、温度、模具的温度、抽真空气压的大小、真空孔的位置大小、冷却时间的长短等都影响着产品质量。整个过程主要依赖经验（3）吸塑成型在客车行业的应用随着交通网络的迅速发展，客车的需求量不断增长，同时对客车的安全、舒适性的要求也不断提高。内饰件的美观、豪华也就成了高档豪华客车的重要标志之一。内饰件主要是指塑料件，其成型工艺有注塑、吸塑、吹塑、挤塑等。注塑成型生产效率高、成型的产品精度高、可成型复杂的零件，但模

4、具投入费用大、产品更新慢、零件尺寸受到成型机的规格限制，因此，注塑成型在客车上的应用主要是仪表板、空调出风口等复杂零件以及要求有精确配合的零件。吸塑成型则模具投入费用小、适合大尺寸零件生产、适合更新换代快的产品，但尺寸精度不高，生产效率低。由于客车内饰是以大的覆盖件为主，精度要求不高，且客车本身的产量就不高，一个车型一般年产几百台左右，加上客户经常对车内部配置提出各种要求，零件尺寸和外观或多或少发生变更，因此吸塑工艺在客车的内饰件上用得比较多。吸塑成型按工艺可分为板材吸塑和软质表皮吸塑两种。吸塑用的材料主要是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）板材，有小部分零件用有机玻璃（PMMA）板材。客车的驾

5、驶室左右两侧的内板、顶部内板、后部内板以及一些电器箱盖板及其他盖板用的都是ABS板材成型。现在还有一种趋势就是用复合ABS板材代替一般ABS板材，复合ABS板材就是在板材上加一层发泡的聚丙烯或聚氯乙烯材料，一起滚压成带皮纹或手感像真皮的板材。要求透明的仪表台的音响盖板，要求防老化的车身外的透气格栅，一般用的是都有机玻璃成型。软质表皮吸塑工艺主要用在客车仪表台上，基体一般是玻璃钢件（FRP），在玻璃钢件上开吸气孔吸表皮，表皮的材料主要有聚氯乙烯加发泡聚丙烯（PVC/PPF）复合材料。（3）真空吸塑在包装上应用真空吸塑包装被称为无容器包装，可大量节省包装的原辅材料，减少包装废弃物，符合全球大力倡导

6、的适度和减量包装的要求。真空吸塑包装是 20 世纪 80 年代发展起来的包装新技术和新材料，这种新技术和新材料，开始用于对药片、药丸、卫生丸、糖块等固体小件进行包装。随着塑料软包装逐渐兴起，真空吸塑包装的应用更加广泛。近年来，在我国真空吸塑包装开始用于对小型电器产品的包装。很多大型家电的包装都是将包装的上下部分用硬包装支撑固定，外部则使用高强度的透明塑料膜。许多小型家电如刻录机、DVD、EVD 等产品的包装都开始采用真空吸塑包装，它针对的是只需护其棱角，不必整体包装的商品，并以纸制型材作为其护边、护角、护顶、护底等防护包装材料，从而使其环保、成本、商业促销等都得以综合体现，开辟了包装减量化的新

7、途径。真空吸塑包装的主要优点是，节省原辅材料、重量轻、运输方便、密封性能好，符合环保绿色包装的要求；能包装任何异形产品，装箱无需另加缓冲材料；被包装产品透明可见，外形美观，便于销售，并适合机械化、自动化包装，便于现代化管理、节省人力、提高效率。三真空成型方法及其特点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、辅助凸模真空成形和带有气体缓冲装置的真空成形等方法。1）凹模真空成形：首先将塑料板材置于模具上方将其四周固定，并进行加热软化，然后在模具下方抽真空，抽出板材与模具之间空隙中的空气，使软化的板材紧密地粘合在模具上，当逐渐冷却后，在从模具下方冲入空气，取出

8、塑件，如图1所示。凹模成形法成形的塑件外表面尺寸精度较高，一般用于成形深度不大的塑件。如果塑件深度很大时，特别是小型塑件，其底部会明显变薄。多型腔的凹模真空成形比相同个数的凸模真空成形节省原料，因为凹模模腔间距较近，同样面积的塑料板，可以加工出很多的塑件。2）凸模真空成形 ：对于要求底部厚度不减薄的吸塑件，可以用凸模真空成形。其原理是首先将被加紧的塑料板材在加热器下加热软化，当加热后的片材首先接触凸模时，即被冷却而失去减薄能力，当材料继续向下移动，一直到完全与凸模接触；然后抽真空开始，边缘及四周都由减薄而成形，如图2所示。凸模真空成形多用于有凸起形状的薄壁塑件，成型塑件的内表面尺寸精度较高。3

9、）凹凸模先后抽真空成形 其原理是首先将塑料板材紧固在凹模上加热，软化后将加热器移开，然后通过凸模吹入压缩空气，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从中抽真空，同时凹模通入压缩空气，使塑料板贴附在凸模的外表面而成形，如图3所示。该方法由于将软化了的塑料板吹鼓，使板材延伸后再成形，故壁厚比较均匀，可用于成形深型腔塑件。 图1凹模真空成形 图2凸模真空成形 图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匀的吸塑件，也可以用吹泡真空成形，模具结构如图4所示，用置于密闭相中的凸模成形。首先将板材加热，然后向密闭箱内送压缩空气，把片材向上吹涨，再将凸模升起，与片材之

10、间形成密闭状态；最后由凸模上的真空孔抽真空，利用外面的大气压力使它成形。该成形法是预先把片材各部同时减薄，使最后成形时塑件的厚度大体一致。5）辅助凸模真空成形 首先将固定于凹模的塑料板加热至软化状态，接着移开加热器，用辅助凸模将塑料板材推下，这凹模里的空气被压缩，软化的塑料板由于辅助凸模的推力和行抢内封闭的空气移动而延伸，然后凹模抽真空成形，如图5所示。6）压缩空气成形法 将板材加热后，将其张紧在模具上，从上压板通入压缩空气（6-8kg/cm2）,使软化的片材紧贴在模具上冷却定型，如图6所示。该方法一般用于形状复杂的容器，其优点是成形速度快，在成形过程中还能完成制品的切边工作。 图4吹泡真空成

11、形 图5辅助凸模真空成形 图6压缩空气成形法目前，我公司针对冰箱内胆箱体和门体，采用吹泡真空成形方法，该方法优点是板材吹胀的过程中得到拉伸，延展性好，成型壁厚相对均匀，另外便于成形拉伸比相对较大的冷藏室和冷冻室内胆。冰箱的箱体内壳是冰箱的主要零部件，它是用ABS、H1PS等塑料板材在真空成型机上吸塑成型的。箱体内壳的生产是冰箱生产的一道关键工序，其质量的好坏严重影响冰箱的外观质量与内部附件的装配。箱体内壳的成型方式分为凸模(型芯成型与凹模(型腔成型，凸模(型芯成型就是工件包覆在模具外边成型，凹模(型腔成型就是工件贴覆在模具的内侧成型。在国际上，欧美的冰箱企业大多数采用凸模(型芯成型，而日本的企

12、业则多采用凹模(型腔成型 。我国冰箱厂家起步时大多引进的是欧洲技术，所以绝大多数采用凸模(型芯成型。凸、凹模成型优缺点如下所述：（1）凸模成型优点：1）模具由加工中心整体加工，尺寸精度容易保证，发泡模易配修；2）箱体内壳的功能表面贴覆模具，功能尺寸稳定。缺点：1）外观表面直接贴覆模具，模具表面粗糙度要求局；2）成烈厚度差距大，需用板材较厚，工件成本高；3）不易成烈较复杂形状。（2）凹模成型优点：1）模具分片加工，设备要求低，加工成本低；2）模具不直接接触外观表面，光洁度要求低；3）厚薄比较均匀，需用板材较薄，工件成本低；4）成型有辅助凸模帮忙，易于成型复杂形状。缺点：1）功能尺寸与成型后的厚度

13、有关，受成型参数的影响大；2）发泡模不易修配；3）模具板式拼接，配合要求高。4真空吸塑成型常见质量缺陷内衬主要有壁厚分布不均匀所形成的局部偏薄的缺陷，另外热成型制品还有折皱或折叠、局部不清晰、变形、翘曲、收缩不均匀等常见缺陷。 局部偏薄 ：板材厚薄不均匀；加热百分数设定不平衡；吹泡高度不适当；成型动作不配合；模具温度太低；产品结构设计不合理及模具问题。 折皱或折叠：温度太高；吹泡太高；真空上模压柱塞动作不协调；模具设计不合理；产品设计不合理。 细部小清晰 ：板材温度太低；模具温度太低；真空不足。 变形翘曲 ： 脱模时机掌握不好；模温太高；脱模力太大。 收缩不均匀：模温太高；冷却不充分；各部位厚

14、度分布不均。冰箱吸塑模作为冰箱行业产品开发周期中的重要一环， 对新产品投放市场的速度影响很大，另外，自身质量的好坏也严重影响着冰箱的质量。四、成型材料特性材料包括材料性能和板材尺寸，有关材料性能的评价共有十多项，包括:相对密度、熔体流动速率、冲击强度(常温、低温、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、剪切强度、硬度、热变形温度、软化点、线膨胀系数、导热率、流变性能、耐化学性、耐环境应力开裂及老化性能(光老化、热老化等。板材尺寸分为厚度和宽度两方而。板材厚度增加，一般来说，制品平均厚度要厚一些，制品最大厚度也增加，但制品壁厚均匀性则与板材温度均匀性有关，板材温度均匀性又与加热区域设置及加热速度有关。宽

15、度尺寸影响制品侧面厚度，一般地说，适当增加边宽，可以有效地提高制品侧面厚度分布均匀性，但是增加了边料回收比例。另外，真空成型材料不仅有国产和进口之间的差异，还有不同批次之间的差异，对比分析这些差异可能对成形质量造成的影响和生产前需要调节的工艺设备参数。五、成型过程几何约束研究制件设计1）适当增加拔模斜度 ：由于箱胆在真空成型过程中，自身产生一种抱紧力，致使脱模困难，所以内胆和模具设计时必须要有拔模斜度。拔模斜度过小，不易脱模，废品率高，生产效率低；拔模斜度过大，不但影响美观，而且附件与内胆装配时，配合不好。2）适当增加R圆角或将楞边倒角：箱胆各主要棱边R圆角愈大，愈有利于成型。其成型效率和成品

16、率大大提高。3）内胆筋槽形状的优化设计 ：内胆筋槽宽度过窄，深度过深，都不利于成型。其宽深比有一个设计原则，即宽/深2:1,所以设计产品时，应尽量增大筋槽宽度，减小筋槽深度。一般情况下，我们要是将筋槽深度定为5-6，则其宽度应为10-15比较合适。另外如果将筋的底部平面改为斜面，会利于成型，同时支撑强度亦会大大改善。4）拉深比的确定：拉深比是指箱胆成型后总表面积比上参与成型的板材表面之和，通常情况下，此值在3-3.5范围内，成型后产品厚薄差异不会太大，有利于保证产品质量。5）内胆边缘尺寸：胆边是指基本上不参与拉深变形的四周平面，成型前后厚度变化不大。但其宽度尺寸对成型过程及其装配效果有一定影响

17、。胆边宽度尺寸过小，不利于成型，会导致平面拉斜;胆边宽度尺寸过大，装配发泡后会变形，出现凹凸不平现象。所以内胆边缘平面的宽度尺寸定为25-30mm比较合适。6）内胆后背面壁厚要求：内胆后背面要粘贴蒸发器或蒸发板，其厚度有严格的要求，必须保证在0.5-1.3mm范围内。壁厚太厚，影响蒸发器与箱内空间冷量交换速度，容易造成不停机现象；壁厚太薄，发泡后后背波浪不平，内藏管道印痕明显，不但影响外观，同时也影响到蒸发器与内胆的贴附质量。内胆后背面壁厚只有保证在规定的范围内，才能使箱内空间处于最佳的制冷运行状态。7）关于内胆冲孔 ：内胆成型后，大多还要进行一系列必要的冲孔工序，才能投人使用。而冲孔的大小、

18、形状和位置是否合理，对成品率、模具寿命等有一定的影响。8）收缩比的确定：塑料真空成型后都有一定量的收缩，所以在模具设计时就应当考虑到这一点。对模具尺寸进行补偿。9）真空孔 ：箱内胆真空成型模具都有一定数量的真空孔，真空的大小及合理布置有利于产品的成型和脱模。内胆壁厚时，孔径可作大一些；内胆壁薄时，孔径可作小一些；排气孔径不能大于壁厚的1/2，目前该方面的工作还主要依赖经验。六、成型过程约束力冰箱类产品在真空成型过程中有吹鼓、拉深和抽真空三个阶段。吹鼓阶段是指塑料板材在高温状态下，受从模具真空孔内吹出气体压力的作用下上鼓，它主要是为了使板材在等气压压力下做均匀延伸，有利于保证壁厚均匀；涉及该阶段

19、的约束力主要有吹鼓气压大小、吹鼓时间，以及压边框对板材的压紧力，另外还有塑料板材温度。拉深阶段是指当板材吹鼓高度到达设定值以后，模具以一定速度上移，模具与板材接触后对吹鼓的板材有一个往上拉深的过程，涉及该过程的约束力主要是拉深速度，另外还要考虑模具温度以及板料和模具接触过程中摩擦问题。抽真空阶段是指当模具上移到极限位置后，真空泵以较快的速度将密闭模具型腔内气体抽真空，板材与模具表面间气体通过真空孔被抽出，形成负压，从而使板材紧贴模具表面。该过程约束力有抽真空气压大小、抽真空时间，大气压力，以及该阶段模具温度。当三个阶段完成以后，产品开始进入冷却阶段，冷却主要包括模体内冷却水冷（维持模温）和外部

20、风冷，当冷却到一定程度后，往模具内吹气，使产品脱离模具取出产品。由于该阶段对产品质量影响较微，不予考虑。七、温度场对成型质量的影响规律在真空成型过程中，温度场分布对最终制件的厚度分布有显著的影响，实际加工中常利用这个特点进行局部区域加热来使在等温条件下难成形的部分成形。因此对真空成形过程的温度场进行准确的分析,对优化塑料板材热成形工艺、获得壁厚较均匀的制件有着指导意义。八、工艺参数对成型质量的影响规律影响塑料板材成型的主要因素包括板材温度、模具温度、吹胀用气压的大小、预拉伸的高度、模具的移动速度、抽真空气压大小及时间、板材与模具接触时的摩擦条件、冷却时间及各因素的相互影响都会对制品厚度分布产生影响。具体参数介绍如下：1）模具温度 ：模温是影响厚度分布的主要因素。一般地说，板材拉伸以后最先接触到模具的部位最先冷却下来，在上模及抽真空时该部位拉伸最小，因而厚度较高。其相邻的部位则往往拉伸要大一些，厚度较低。模温对成型的影响表现在很多方而:模温高，制品光泽高、清晰度高，可以控制折皱，但周期延长;适当的模温还可以减少制品应力，减少制品拉伸皱痕;模温还对成型品的收缩有一定影响。复杂的模具可以采用不同的部位控制不同的模温，以适应产品结构和成