陰模吸塑模具制造方法的研究

黃智杰 楊帆 徐少龍

摘? ?要：目前國內(nèi)使用的陰模吸塑模具均是依靠國外進口，國外進口的模具不但制造周期長、費用高，而且維修起來也非常麻煩。為了解決上述問題，我們自主開發(fā)陰模吸塑模具，其核心在于母模側(cè)殼體制造。本研究采用機加工的方法制造出5～8mm厚度的不銹金屬殼體，然后用腐蝕或打印的方法做皮紋，最后使用激光穿孔的方法加工出0.1～0.2mm的微孔。結(jié)果表明：這種方法做出來的殼體生產(chǎn)出來的產(chǎn)品紋理清晰、質(zhì)量較好，滿足公司標準，可批量生產(chǎn)。這種方法制造出來的陰模吸塑模具不但周期短、價格低廉，而且維修方便，在打破國外的技術(shù)壟斷的同時，還可以提高公司的市場競爭力。

關(guān)鍵詞：陰模吸塑? 金屬殼體? 微孔制造? IMG? 儀表板表皮? 車門內(nèi)飾

目前國內(nèi)使用的陰模吸塑模具均是依靠國外進口，包括日本、美國、德國、韓國等，其中日本的陰模吸塑模具使用壽命較長、質(zhì)量較好，但模具價格比較高。采購國外的模具在前期技術(shù)交流的過程中較為麻煩，期間模具制造的周期較長，運輸和后期的維修也是十分不方便，在維修的過程中不論是他們的工程師過來還是我們把模具運過去，都需要花費較長的時間和高昂的費用。為了縮短制造周期、降低成本、方便維護，同時也是為了打破國外壟斷，避開國外的技術(shù)保護。因此我們必須自主研發(fā)全新的制造工藝，為國內(nèi)填補這一空缺，同時還可以提高公司的市場競爭力。

1? 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

陰模吸塑是一種模內(nèi)成型皮紋的生產(chǎn)工藝，目前被國外壟斷，國外的基礎(chǔ)工業(yè)較發(fā)達，設(shè)備較精密，技術(shù)也較先進，陰模吸塑技術(shù)在日本、德國及美國等國家已相當成熟且廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)少數(shù)的企業(yè)也開始研發(fā)陰模吸塑模具，但并沒有公司研發(fā)出可以量產(chǎn)的模具。因此，國內(nèi)企業(yè)研發(fā)這種模具還有很長的路要走。

2? 理論分析及技術(shù)研究

2.1 技術(shù)難點分析

陰模吸塑模具的核心技術(shù)最重要就是母模側(cè)殼體上的微孔設(shè)計及加工，微孔的作用是至關(guān)重要的，首先是要保證抽真空時順利;其次還要保證在生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中不會被堵掉;最后還要保證表皮在負壓及合模的時候不會影響表皮的質(zhì)量。另外就是電氣系統(tǒng)的設(shè)計，涉及到感溫、位置、模號、吸氣、吹氣等。

2.2 金屬殼體及電氣系統(tǒng)

首先，需要采購不銹金屬毛坯，經(jīng)過機加工及拋光，將其加工成5～8mm厚度的毛坯殼體，然后用腐蝕或打印的方法做皮紋，最后使用激光穿孔的方法加工出0.1～0.2mm的微孔，最終的金屬殼體如圖1所示。

陰模吸塑模具包含智能感應(yīng)系統(tǒng)、吹吸氣系統(tǒng)及溫控系統(tǒng)等，如圖1、2所示。

智能感應(yīng)系統(tǒng)包含了很多的電子元件，主要有感溫器（其作用是檢測模溫）、位置感應(yīng)器（其作用是檢測骨架是否裝到位）、24針（其作用是讓設(shè)備感應(yīng)模具和模溫）等。吸氣和吹氣系統(tǒng)包含吹氣管道、吸氣管道、單向閥、氣壓表以及氣道等。吸氣系統(tǒng)的主要作用是在生產(chǎn)表皮的過程中使母模側(cè)氣壓控制在 -0.1MPa，使表皮在模內(nèi)壓制成型皮紋的過程中不會產(chǎn)生困氣，含有一定的負壓更容易使表皮成型清晰的皮紋，當然負壓不宜過大，否則會吸爛表皮。吹氣系統(tǒng)的作用是在開模之前讓表皮更容易與母模分離以及頂出系統(tǒng)頂出成品。溫度控制系統(tǒng)包含普通水路、異形水路、傳熱優(yōu)良的金屬珠（直徑為3～6mm），水路的作用自然是為了更好地控制模溫在50℃～70℃之間，金屬珠的作用是為了升降模溫的時候傳熱，以控制模溫在合理的溫度范圍之內(nèi)。

2.3 產(chǎn)品生產(chǎn)流程及實物

待所有零部件加工好之后，就開始裝模，同時安裝所有的電氣件。為了使讀者能一目了然了解產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，特畫出生產(chǎn)流程圖，如圖3所示。做出來的實物產(chǎn)品紋理清晰，表面質(zhì)量較好，達到量產(chǎn)要求，如圖4所示。

3? 結(jié)語

陰模吸塑模具在開發(fā)過程中要注意以下幾點：（1）金屬殼體，其材質(zhì)可以是不銹鋼、不銹鐵以及鎳殼等，其殼體的合理厚度為5～8mm，為保證殼體的強度，其周邊輪廓可適當加厚。（2）金屬殼體上微孔合理的直徑為0.1mm-0.2mm，孔徑過小會導(dǎo)致排氣不良以及殘物堵塞，孔徑過大可能會吸破表皮或微孔處表皮凸起。（3）母模側(cè)異形水路其材質(zhì)可以使用不銹金屬材質(zhì)，要保證有一定的強度，可以使用導(dǎo)熱性較好的金屬珠最為傳熱的媒介，其直徑最好為3～6mm。（4）吸氣系統(tǒng)要注意設(shè)計密封圈避免相關(guān)連接處漏氣，放置鋼絲網(wǎng)避免金屬珠吸進設(shè)備，負壓保持0.1MPa;吹氣系統(tǒng)要注意單向閥的開啟以及頂出機構(gòu)的順暢運行。（5）感應(yīng)系統(tǒng)要根據(jù)模具腔數(shù)以及產(chǎn)品大小放置一定數(shù)量的感溫器和位置感應(yīng)器，注意24針及相關(guān)線路的設(shè)計。（6）模腔拔模角度最好設(shè)計10°以上，側(cè)面深度不易過深，同時上下模要設(shè)計足夠的排氣孔;模腔邊緣處較中間處薄，設(shè)計時要均勻過渡。

參考文獻

[1] 鄭超.塑料片材真空陰模吸塑成型模擬及實驗研究[D]. 華中科技大學(xué)，2011.