產品設計研發中的成型及表面工藝分析

朱淵琳

摘 ? 要：文章首先詳細分析了塑膠材料選型的影響因素，主要包括4個方面：材料的密度、流動性、收縮率以及模具成本;其次介紹了塑膠的加工方法：吹塑成形、擠出成型、注塑成型以及吸塑成型;接著分析了塑膠的表面工藝：燙印、印刷、噴涂以及真空鍍;最后探討了模具的處理，主要包括咬花和拋光。通過以上幾個方面的分析、介紹和探討，希望能夠為以后產品研發設計人員的工作提供一些參考，從而確保研發，設計出來的產品能夠與時代發展的要求以及人民群眾的真實需求相符合。

關鍵詞：塑膠材料;表面工藝;成型

在設計產品的過程中，塑膠和五金發揮著非常重要的作用，其中所占比例最大的是塑膠件。對于一名產品研發人員來說，要能夠對塑膠材料進行合理、有效的利用，同時還要能夠對塑膠件的設計進行深刻理解。塑膠材質的制品之所以應用廣泛，主要是因為塑膠材料具有韌性強、易成型以及材料輕等獨特的優勢。不過，目前經常使用的塑膠材料非常多，不同種類的塑膠材料性能指標以及成型工藝存在著較大的差異。本文主要就這個方面的問題進行分析和探討。

1 ? ?塑膠材料的選型

在選用材料的過程中，除了有特殊要求的之外，選用范圍比較固定，通常都是選擇經常使用的幾種材料，然后從中挑選出最符合要求的。影響材料選用的因素主要有以下幾個方面：材料的密度、流動性、收縮率以及模具成本等。比如ABS和PC兩種材料，在伸縮率方面ABS為0.3%～0.8%，而PC則為0.6%～0.8%，因此，在使用ABS和PC進行加工制作時能夠有效地控制其尺寸和變形，從而能夠使尺寸更加穩定。另外，這兩種材料還具有較好的流動性，在材料成型過程中沒有嚴格的最小壁厚限制，因此在多種精密產品的成型中都可以被廣泛地應用[1]。

2 ? ?塑膠的加工方法

在平時的生產加工中比較常見的塑膠成型方法有4種，分別是吹塑成形、擠出成型、注塑成型以及吸塑成型。

2.1 ?注塑成型

注塑成型主要是利用高壓向模腔中射入受熱融化的材料，之后使其冷卻固化從而得到相應的成型品，市場上的注塑機有很多種，圖1為一種常用的注塑機。如果要批量生產一些具有復雜形狀的部件，往往采用注塑成型方法，在所有加工方法中注塑成型占有非常重要的地位。人們生活中見到的一些數碼產品的塑膠外殼以及工業儀器產品外面的塑膠外殼基本都是采用該方法生產制作出來的。

2.2 ?吹塑成形

吹塑成形主要是利用氣體壓力將閉合在模具中的熱熔型坯吹脹，從而形成空中制品。凹模是吹塑過程中唯一能夠用到的模具，相比于注塑成型等方法，吹塑成型有著更低的設備造價，并且具有較強的適應性，成型性也更好，因此，一些具有比較復雜起伏曲線形狀的制品大多采用吹塑成形。人們日常生活中經常見到的洗發水瓶、礦泉水瓶等都是利用吹塑成形方法制作出來的。

2.3 ?吸塑成型

吸塑成型是熱成型加工方法中的一種，在生產加工中主要用來制造一些開口殼體制品，使用的材料主要為熱塑性塑料片材。首先要按照要求的尺寸裁剪塑料片材，之后加熱使其軟化，接著利用片材兩面的機械壓力或者氣壓差，使片材發生變形并且在特定的模具輪廓面上進行覆貼，冷卻之后定型并修整其邊緣。日常生活中常見的廣告、塑料包裝、燈飾等都是采用吸塑成型方法制作出來的[2]。

2.4 ?擠出成型

在塑料加工行業中，擠出成型也可以被稱為擠塑。其中，利用模具本身和液壓機的壓力進行的非橡膠擠出機加工被稱為壓出，主要是指利用擠出機料筒與螺桿間的作用使物料的邊受熱，能夠使物料塑化，然后被螺桿不斷向前推送的邊在機頭處被連續加工制作成不同種類的截面制品和半制品。另外，在纖維化學工業中向噴絲頭供料也經常使用到擠出機。目前，在橡膠加工和熱塑性塑料加工中已經廣泛地應用了擠出成型方法，通常應用在膠料過濾、造粒以及配料等工作中，能夠生產制造薄膜、管材、橡膠輪胎內胎胎筒、片材、電線電纜包裹以及型材等各種連續性制品。

3 ? ?塑膠的表面工藝

3.1 ?燙印

在對塑膠件進行表面裝飾的過程中，燙印工藝非常重要，并且經常被用于消費類電子產品以及各種家用電器中。燙印就是利用高溫下的燙印頭在被加工工件的表面壓燙燙印膜上的金屬或者涂料層，從而起到標志或者裝飾的作用。加熱器、壓力傳送機構以及燙印模板是其主要的組成部分。

3.2 ?印刷

在塑膠的表面工藝中有兩種印刷方式，即移印和網印。在塑膠制品上通過這兩種方式附著文字或者圖形等形式的油墨，起到標志或者裝飾的作用。移印主要是指機械傳動利用膠頭將油墨圖案從鋼板上印到被加工工件上;而網印則是通過有圖案的網板將油墨滲透到被加工工件上。這兩種方法雖然在方式上存在差別，但是具有相同的目的。在進行加工的過程中要根據被加工工件的特點和要求選用合適的印刷方法。

3.3 ?噴涂

噴涂大致上可以分為兩種，即噴粉和涂裝。噴粉是粉末涂裝，是一種新型的涂裝工藝，在最近幾十年中得到了非常廣泛的應用，塑料粉末是其主要原料，通常應用在手柄等器件上。而涂裝中所用的漆大多為人造漆，制作材料主要有顏料、硝酸纖維素、溶劑以及樹脂等[3]。

3.4 ?真空鍍

真空鍍主要有3種類型，即離子鍍、真空蒸鍍以及濺射鍍，共同特點是需要在真空環境中進行相應的加工，將各種金屬和非金屬薄膜通過蒸餾或者濺射的方法沉積在塑件的表面。利用這種方法所得到的表面鍍層非常薄，與此同時還具有較好的附著力，并且加工速度較快。由此可以看出，真空鍍各個方面的優勢非常突出，但是其缺點也比較明顯，一方面利用其進行工件的加工制作需要花費較多的資金，并且到目前為止由于技術原因只有很少的幾種金屬能夠進行操作。通常情況下一些高檔產品的功能性鍍層才會應用真空鍍，在日常生活中，一部分手機外殼的處理可能會應用到。

4 ? ?模具的處理

模具的處理主要有兩種工藝，即咬花和拋光。咬花是指塑膠產品上存在的一些比較粗糙的紋理;而拋光是對塑膠殼表面利用機械、化學等方法加以處理使其變得非常光滑。咬花和拋光是在模具的型腔或者型芯中直接進行相應的表面處理，之后采用注塑成型的工藝直接制造出成品，而不再需要使用其他的工藝再次對其進行加工。其中，咬花是在鋼材的表面通過濃硫酸等化學藥品腐蝕出相應的紋路，比如梨地、蛇皮以及蝕紋等。拋光就是通過化學、電化學或者機械等方法有效降低模具表面的粗糙度，使模具的表面更加平整和光亮。

5 ? ?結語

綜上所述，隨著現代社會的不斷發展，科學技術日新月異，特別是在博大精深的塑膠材料領域，未來必將涌現出更多的新型材料和新型加工工藝，對于產品研發人員來說是一個巨大的挑戰，因此產品研發人員必須不斷地充實自己，要對各種先進材料和先進工藝方面的知識進行充分學習，只有這樣才能夠緊跟時代的步伐，研發、設計出符合時代要求的產品，從而使社會大眾的實際需求能夠得到充分的滿足。

[參考文獻]

[1]祝璐琨，廖秋慧，常凈芳，等.注塑成型工藝對包塑成型嵌件變形的影響[J].工程塑料應用，2016（9）：57-61.

[2]劉飛.淺談材料成型及焊接的控制工藝[J].科技致富向導，2015（9）：135.

[3]劉美悅.論述材料成型及焊接的控制工藝[J].科學技術創新，2015（15）：23-24.

Abstract：The article first analyzes the influence factors of plastic material selection in detail， including four aspects： density， fluidity， shrinkage rate and mold cost of the material; then introduces the processing methods of plastic： blow molding， extrusion molding， injection molding and plastic molding; and then analyzes the surface technology of plastic： hot stamping， printing， spraying and vacuum plating. Through the analysis， introduction and discussion of the above aspects， we hope to provide some reference for the future work of product research and development designers， so as to ensure that the products developed and designed can be developed with the times and the requirements of the exhibition and the real needs of the people are in line with each other.

Key words：plastic material; surface technology; molding