直線式冰箱（柜）箱體發泡夾具影響箱體品質的幾個因素

沈志紅 段宗軍

（1、滁州科創模具有限公司 安徽滁州 239000；2、美的冰箱事業部工藝學院設備中心 安徽合肥 230601）

1 概述

冰箱（柜）箱體生產過程包括預裝、輸送、預熱、注料、發泡固化等工序，在這個過程中決定箱體質量的主要工序是發泡固化。其中發泡固化時的溫度、夾具的精度、強度及其穩定性、夾具結構形式等，是影響箱體品質的幾個因素。下面以直線式箱體發泡夾具為例逐一介紹。

2 內、外模溫度對品質的影響

2.1 內模電加熱，環境風冷卻

2.1.1 加熱

內模電加熱方式如圖1所示，包括送風風機、帶電加熱管的加熱箱、送風管道。加熱時加熱箱內的電加熱管通電加熱，風機把加熱箱內的熱風通過送風管道吹送到模具內腔，間接加熱發泡模具，提供發泡工藝所要求的溫度。這種方式加熱時間長、能耗高。

2.1.2 冷卻

當發泡模具溫度達到發泡工藝要求的溫度時，加熱管斷電。因為加熱慣性和發泡料在乳白固化過程中釋放熱量，即使加熱管停止加熱，發泡模具溫度也會持續上升，當發泡模具溫度升高到一定溫度時（一般到50℃），發泡模具就需要冷卻。現有狀況下冷卻唯一的方式是送風風機繼續吹風，而此時送風溫度與設備周邊當溫度基本相同，冷卻效果非常不理想。致使短時間內內模溫度繼續上升，一方面影響箱體發泡層質量，另一方面可能會導致箱體內膽局部受到破壞。

2.2 外模水加熱，自然冷卻

外模水加熱采用以水為介質的模溫機做加熱源，包括模溫機、主水管道、發泡夾具上集成塊、從集成塊到發泡夾具各模板之間的循環水管等。加熱時，模溫機內的熱水通過主水管道輸送到發泡夾具的集成塊上，再由集成塊和各模板之間的循環水管實現各模板與模溫機內的水形成內循環，給模板加熱。在循環水管與模板入水口接口處設置手動調節球閥，用于調整模板內水的流量和溫度。加熱原理圖如圖2。

該溫度控制方式采用檢測模溫機回水口溫度，一旦回水溫度達到設定溫度，模溫機停止加熱，所有模板都會自然降溫；當回水溫度低于設定溫度，模溫機再次啟動加熱。這種加熱方式通常采用一臺模溫機給若干臺（一般4~6臺）發泡夾具模板加熱，受各種因素影響，幾臺發泡夾具各模板的溫度會有一定差異，無論模溫機處于加熱狀態還是停止加熱，均會有夾具模板溫度不均現象，不可避免地影響箱體發泡層質量。

箱體發泡時需要的溫度以45℃為宜，一般要求模夾具的溫度控制在45±5℃。這樣既能有效確保發泡料有良好的流動性，又不會產生漏料，且有利于控制發泡層密度均勻。一旦溫度低于45±5℃范圍時，會出現：①發泡反應速度變慢，發生后發泡現象，即發泡箱體脫離模夾具時會繼續發泡。②漏料嚴重。③發泡料與內膽和殼體粘接不足，出現脫殼現象。④發泡后的泡孔狀態不穩定，產生收縮現象。⑤發泡料不能充分乳白，產生空殼現象。當溫度超過45±5℃范圍時，會出現：①發泡反應速度變快，瞬間局部發生料空現象。②內膽發生變形及氣泡。③箱體外觀產生變形現象。④發泡料流動性能差，密度分布不均勻。⑤局部漏料嚴重。

所以，有效控制發泡溫度是確保箱體品質的關鍵因素。推薦控溫方式如下所述。

2.3 內、外模水加熱與冷卻

內、外模水加熱采用以水為介質的模溫機做加熱源，給發泡模具和外夾具加熱；內、外模水冷卻采用以水為介質的冷水機做冷卻源，給發泡模具和外夾具降溫。工作原理圖如圖3。

2.3.1 加熱

模溫機水加熱系統包括：模溫機、主水管道、從模溫機到發泡夾具上集成塊（與冷水共用）、角座閥、從集成塊到內模及發泡夾具各模板之間的循環水管（與冷水共用）、溫度檢測探頭（共用）等。加熱時模溫機內的熱水通過主水管道輸送到發泡夾具的集成塊上，再由集成塊到內模及發泡夾具各模板之間的循環水管將集成塊與內模、發泡夾具各模板對接，使發泡模具、發泡夾具各模板內的水與模溫機內的水形成內循環，溫度在模溫機上設定和調整，內模和模板的溫度通過安裝在其上的溫度檢測探頭檢測，熱水的通斷通過角座閥控制實現。

2.3.2 冷卻

冷水機冷卻系統包括：冷水機、主水管道、從冷水機到發泡夾具上集成塊（與熱水共用）、角座閥、從集成塊到內模及發泡夾具各模板之間的循環水管（與熱水共用）等。冷卻時冷水機內的冷卻水通過主水管道輸送冷水到發泡夾具上的集成塊上（熱水角座閥關閉、冷水角座閥打開），再由集成塊到內模及發泡夾具各模板之間的循環水管將集成塊與內模、發泡夾具各模板對接，使發泡模具、發泡夾具各模板內的水與冷水機內的水形成內循環。冷水的通斷通過角座閥控制實現。當溫度低于發泡工藝要求溫度時，冷水角座閥關閉、熱水角座閥打開，內模或發泡夾具各模板通入熱水，進行加熱。

工作過程中的冷、熱水閥通斷或切換，通過程序自動控制實現。這種冷、熱水快速切換有效保證內模和發泡夾具各外模板溫度相對穩定，有利于保障箱體發泡質量。

3 側模板的強度及其限位裝置對品質的影響

3.1 側模板強

在實際生產中我們對設備做了跟蹤和調查：圖4是同一個工廠從不同設備供應商采購的冰箱箱體發泡夾具，它們生產的冰箱箱體長、寬、高，最大尺寸均相同，側模板厚度也相同。左邊是國產設備，右邊是進口設備，但兩者側模板肋板分布確有較大差異。通過實際檢測發現，左邊這種肋板密度較小的側模板，發泡時變形量較大，中間部位外鼓最大2.5mm；右面肋板密度較大的側模板，發泡時變形量較小，中間部位外鼓最大1.55mm。

3.2 側模板限位裝置

在對發泡夾具側模板檢測時，發現其變形不僅受自身強度的影響，還與側模板外側限位裝置有很大關系。圖5是同一公司兩個工廠使用不同設備供應商提供的不同結構的冰箱箱體發泡夾具，左邊夾具側模板采用三個限位支撐臂，右邊夾具側模板采用兩個限位支撐臂。帶有三個限位支撐臂的側模板發泡時變形量≤0.15mm，而采用兩個限位支撐臂的側模板發泡時變形量最大達2.5mm。

通過在實際生產過程中檢測發現：無論是哪種模板變形均會導致發泡后的冰箱箱體兩側外鼓，嚴重影響冰箱的品位品質。我們在設計或選用發泡夾具時，即使不能掌握發泡時側模板實際所受張力，但通過類比的方式可以判斷，側模板具有足夠的強度和必要的限位裝置是確保冰箱（柜）箱體發泡質量的又一因素。

4 底模板結構對品質的影響

圖6是兩種結構的發泡夾具底模板，左邊發泡夾具的底模板是按箱體寬度尺寸最小規格設計、制作，當生產箱體寬度尺寸增大時通過在底模板兩側增加拼塊方式實現，這樣會導致非金屬材料背板的箱體在發泡時后背產生壓痕等現象。另外其底模板中間安裝但定位鑲條，同樣非金屬材料背板的箱體發泡時后背產生鼓包。如圖7；右邊夾具的底模板也是按箱體寬度尺寸最小規格設計、制作，但無論生產哪種產品時，底模板上方就根據箱體規格，安裝一塊與箱體長度和寬度相等的后背板。這樣無論箱體后背板使用何種材料，發泡后箱體后背即不會產生壓痕，也不會有鼓包出現，有效保障箱體品質。

5 結束語

從以上案例和實際使用對比及檢測的數據來看，發泡模具、發泡夾具各模板加熱方式及其溫度控制；發泡夾具各模板強度及限位裝置數量和分布情況；發泡夾具底模板結構等對產品品質均有較大影響，所以，在設備的設計階段，一方面要有充分的理論依據并借助這些理論依據進行大量的計算，得到足夠的數據支撐；另一方面還要緊密結合上產實踐對比分析，并加以完善。這樣才能從根本上保障冰箱（柜）箱體發泡質量。