气动雕刻机原理(「模具知识」服务机器人外壳成型工艺---吸塑工艺分享)

Posted 2023-05-30

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气动雕刻机原理(「模具知识」服务机器人外壳成型工艺---吸塑工艺分享)

作者：木易小子

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一、吸塑原理
利用吸塑机，通电于吸塑模上的发热片将PVC吸塑罩及吸塑模上的吸塑油加热，在短时间内达到溶化，同时经高压压，保压，冷却而完成吸塑工序。在这工作过程，加热与加压是同步进行。

二、吸塑机工作原理

吸塑机分气动和电动型两类，常用的是气动型，现主要讲解气动型工作原理：
气动型吸塑机，使用压缩空气，利用气缸传动，工作速度快，通过调整输入气压及气流量，可调整压板的上落速度及压力，维护保养方便简单。

吸塑面板上主要控制器的功能。

1.冲压时间（压模时间）
压板由初始状态下降到吸塑模直至回复原来状态的时间。

2.热模时间
压板压到吸塑模后通电加热时间比冲压时间短。
3.电压（电流）选择器

选择输出去吸塑模上发热片的电压，通过调节电压高低（为低压交流安全电压），可控制流经发热片的电流，达到控温加热作用。
4.电流表

指示吸塑模及热片工作电流，同时可作观察发热片是否处于工作状态。

三、吸塑参数
1、吸塑时间分为：压模时间和热模时间。

a. 压模时间分为：时间短，吸塑罩与吸塑咭之间的溶面冷凝不足，容易粘不紧，压模时间长，生产效率就低。正常压模时间比热模时间长。
b. 热模时间：时间太短，熔胶不足，吸塑咭和吸塑罩粘不紧，出现假吸塑现象，掷箱时就产生分离，时间太长，熔胶量就愈多，就容易产生气泡成“烛胶”现象，以及出现烧焦吸塑罩。因此，热模时间要适中。

2、电压（电流）选择
电压（电流）档大，流经吸塑模发热片的电流越大，越容易产生“烛胶”现象。

3、调校吸塑机时，首次试吸塑，可先调到下列参数：

a. 压模时间---3秒；

b. 热模时间---1.5秒；

c. 电压（电流）选择器---旋至3档。

四、吸塑制品不良品问题分析与解决

常用吸塑材料的特性及应用范围

若按照材料的厚度来分类，则可以分为

　　1、普通薄吸塑厚度为0.14～5.0mm―――主要是采用PVC、PP、PS（HIPS）、PET（包括APET和PETG）、PE、BOPS和可回收纸托等各种材质与效果的折边、对折、三折、圆筒、折盒、天地盒、高周波等非热成型吸塑制品，广泛应用于食品、医药、电子、玩具、电脑、日用品、化妆品和机械五金等行业。

　　2、特殊厚吸塑厚度为0.14～8.0mm―――主要是采用PVC、PP、PS（HIPS）、PET（包括APET和PETG）、ABS、PC、PE和PMMA等各种材质与效果的注塑类型吸塑制品，主要产品有冰箱内胆、广告灯箱、商品展示架、宠物笼底盘、背投电视后壳和各种机械面板等，可以替代注塑产品，具有模具费用低（只有注塑模具的1/20），生产周期短，模具开发时间短（一般只要3～5天）等特点。

之所以不就材料的厚度来进行分类，主要是考虑到普通薄吸塑与特种厚吸塑所采用的材料有一些区别，但是PVC、PP、PS和PET却在这两类吸塑制品中都占有一席之地，堪称吸塑制品用材家族的“四大天王”！

若按照材料的种类来分，则包括：

1.PVC片材及其制品介绍

PVC片材是一种用途广泛而深受欢迎的材料，硬片韧性較高，不易燃烧，燃烧时会产生氯气，对环境造成一定影响，PVC易热合，可采用封口机和高频机封边，是生产透明吸塑制品的主要原料。

PVC胶片可以分为环保及不环保两种，可以制成透明、彩色、防静电、镀金、植绒等各种吸塑包装制品，其特点主要透明度高、表面光泽好、晶点少、水纹小、用途广、耐冲击性强、并且易于成型，制成产品符合美国FDA、日本PL食品卫生标准，产品广泛用于玩具、食品、电子产品、医药、电器、礼品、化妆品、文具等产品外包装。

2.PS片材及其制品介绍

　　PS凭着其优良热成型性能，环保性能及卫生性能，广泛应用于医药、食品、玩具、电子和服装。

　　主要特点：

　　1. 产生静电低，适合于要求低静电产品之包装。
　　2. 易于真空成型，且制品具有良好的抗击性能。
　　3. 具有良好卫生性能，可直接与食品接触，不产生有害。
　　4. 易着色处理，可做成颜色各异的材料，生产成不同颜色的真空罩。
　　5. 硬度良好，此种片材料与同等厚度的其它片材料比较其硬度较佳。热成型杯可作为冷热饮杯。
　　6．符合环境保护要求，可回收再利用，焚烧其废弃物时，不产生危害环境的有害物质。

　　主要用途：

　　1. 产生静电低（如电子产品......）
　　2. 食品包装（如：饮料，糖果、及肉类...包装之用）
　　3. 乳类制品（聚苯乙烯片材容器包装的乳类制品可以放入冷藏库中不易变坏；）

　　HIPS性能参数：

　　比重： 1.04g/cm
　　拉伸强度：纵向≥26MPa 横向24≥MPa
　　卫击强度（无切口）： 18KJ/m2　　
　　受热尺寸变（无横向）＜4%
　　维卡变形温度： 90℃
　　卫生性能符合： GB9689标准

　　透明PS性能参数：

　　比重： 1.04/cm
　　拉伸强度：纵向≥26MPa 横向24≥MPa
　　冲击强度(无切口)： 18KJ/m2
　　受热尺寸变（纵横向）＜4%
　　透光率： ≥85%
　　卫生性能符合： GB9689标准

3.PET片材及其制品介绍

PET片材是近年发展起来的新型材料，凭着其优良的韧性、高强度、高透明性，以及可回收再生利用，燃烧不生产有害气体的优异环保性能，属于环保材料而逐渐取締PVC，受到消费者和生产者的极大青昧；但价格高。适宜做高档的吸塑制品，欧美国家的吸塑泡壳一般要求采用PET材料，但其热熔点較高，给高周波封装带来很大困难，为了解决这一问题，人们在PET表面复合上一层PVC膜，取名为PETG，但价格更高一些。主要用於电子、食品、玩具、彩盒窗口、领托、鞋类包装等。

PET硬片韧性好，透明度高，易燃烧，燃烧时不产生有害气体，属于环保材料，但价格高，适宜做高档的吸塑制品，欧美国家的吸塑泡壳一般要求采用PET硬片，但其不易热合，给封装带来很大困难，为了解决这一问题，人们在PET表面复合上一层PVC膜，取名为PETG硬片，但价格更高一些。

主要特点：

1.具有优良的透明性与光洁度，展示效果好。
　　2.表面装饰性能优良，可不经表面处理即可印刷，易压制花纹，易金属处理（真空镀金属层）
　　3.具有良好的力学强度。
　　4.对氧气及水蒸汽的阻隔性能良好。
　　5.耐化学性能好，可经受多种化学物质的侵蚀。
　　6.无毒，卫生性能可靠，可用以食品、药物及医疗器材的包装，并可以Y射线对其所包装的物品消毒。
　　7.对环境保护的适应性好，可经济而方便地回收利用；焚烧其废弃物时，不产生危害环境有害物质。被认为是符合（ROSH）环境保护要求的一种理想的包装材料。

8..热成型性能好，与普通PVC片材相当，可采用真空成型制得性能优良的PET热成型制品；

性能参数：

密度 1.33g/cm

透氧率 4—4.5cm*mm/(m*24h*0.1mpa)
　拉伸强度纵向53MPA

透湿率 ≈3G*mm/(M*24H) 横向53MPA
　　断裂伸长度纵向250% 横向250%
　　受热尺寸变化纵向≤5% 横向≤5%
　透明度 ≤3%
　　卫生性能符合 GB13113-91要求

　　主要用途：

　　电子、食品、玩具、彩盒窗口、领托、

4.PP片材及其制品介绍

　　PP片材是PP树脂经啤出、压光、切边等工艺过程而制成，具有质轻、表面光亮平静、耐热性好、机械性强度高、优良的化学稳定性和电绝源性、无毒等特点，经过热成型可制成饮料杯、食品盒等日用品。

　　主要特点：

　　可在100℃长期使用并能经受121℃的高温菌处理，防潮性能突出，卫生性能可靠，广泛用于食品包装。具有优良的折合性能，可制成文具夹、盒等。

　　性能参数：

密度 0．96 g/cm
拉伸强度：（纵向\\横向） ≥20.0MPa
拉伸弹性模量：（纵向\\横向）≥8X10X
冲击强度（缺口）纵向 ≥7.0KJ/㎡
冲击强度（缺口）横向 ≥3.5KJ/㎡
维卡软化点 ≥120℃
纵向尺寸变化率＊/（％）＜60

5、PETG片材

也称GPET片材，是用环己二醇改性的一种非结晶PET树脂制成。PETG片材最大的优点是热封合性能佳，封合时易操作，封合效果好和易胶水粘合。同时，它的耐化学品性能、光学性能、耐划性也都很好。PETG通过美国FDA关于食品接触标准，可以应用于食品及个人保健用品包装、医药卫生设备食品等领域，还可用于电子器件包装。其優点如下：

1、透明性佳，适用于要求高透明度的制品。

2、优异的耐冲击强度及刚性

3、加工性优良，可使用锯、模切、钻及雷射切割等加工方式，也可冷弯及热弯、粘着、焊接和抛光，印刷和涂装；且冷弯不白化，外观亮丽。

4、热成型性佳，不需预热即可成型，精度高，深成型性佳，不破裂且厚度均一。

5、低燃烧性，耐火性佳，不助燃，低发烟量，燃烧后无有害物。

6、GAG三层复合片材

GAG是由中间层APET、上下两层PETG原料按合适比例共挤生产的三层复合片材，特别适用于需经高频热封粘合和胶水粘合的包装盒。其優点如下：

1、透明性佳，透明度可达90%以上，质感佳，适用于要求高透明度的制品。

2、优异的耐冲击强度及刚性，材质坚硬耐用，适于高耐冲击强度的用途。

3、加工性优良，可使用锯、模切、钻及雷射切割等加工方式，也可冷弯及热弯、粘着、焊接和抛光，印刷和涂装；且冷弯不白化，外观亮丽。

4、热成型性佳，不需预热即可成型，精度高，收缩率约0.5%；深成型性佳，不破裂且厚度均一。

5、环保，可回收使用不污染环境。

6、食品卫生性优，材质为PETG，可符合所有主要之食品规定，如FDA或BGA等，适用于食品容器包装

7、耐火性佳，不助燃，低发烟量，燃烧后无有害物。

吸塑制品的相关模具
1、石膏模、胶模　　石膏模主要是采用黄色的吸塑手板石膏粉；若提供图纸，则按图纸数据及要求，将石膏材料，经铣床及手工完成模具制作；若提供实物，则先将实物用手工泥完成模具之轮廓，真空成型成真空罩，再复出石膏模具，并将该模具进行修改完成；约需2-4天时间；石膏模具制作容易，时间较短，有利于产品包装的修改，价格较低，但耐用程度较低，经过一段时间使用后，较易损坏，所生产之产品透明度较差；主要适用于首板确认以及外包装透明度要求不高之产品。

石膏模制作

石膏模

　胶模通常是按照产品设计要求，制成石膏模后，用石膏模具生产出真空罩，用特制之耐高温树脂材料，注入真空罩中，待模具干透后，进行钻孔，打磨完成；约需3-5天时间；树脂模具价格较铜模具及石膏具高，但使用程度与铜模相当，比较耐用，可以解决铜模及石膏模具无法处理的一些技术问题，如产品墙身出现水纹，用此类模具可以有较好效果；主要适用于电子、玩具、医药、食品、汽车精品……等特别要求之产品。

2、电木模　　采用进口发热材料、日产高温胶布和优质铜钉制作各类电木模，具有发热均匀以及封

口效果佳等特点，可适用于各类圆盘机、台湾产推拉机以及全自动链条机，主要应用于纸卡和泡壳的热合包装。

3、电解铜模　　按照产品设计要求，制成石膏模后，用石膏模具生产出真空罩，将真空罩放于电解缸，待表面达5-8MM厚时，将模具注入石膏，注真空气孔，并将模具表面打磨光滑，即可使用；约需3-5天时间；属金属模具类，所以比较耐用，用此类模具所生产之产品外观及透明度较好；模具制作价格较低，用途比较广泛，是通常情况之首选模具；主要适用于电子、玩具、文具、化妆品、汽车精品……等要求较高之产品。

4、合金铝模　按照所提供的图纸或样板，将数据输入电脑，由电脑车床自动完成，然后手工完成其它如孔，倒扣位置制作，并将模具打磨光滑，即可使用；约需5-7天时间；经电脑自动车床制作，使用ZL401、6061和7075等铝质材料制成，此类模具精确度高及所生产之产品轮廓、角度比较美观，并且耐用程度非常之高，价格亦属四类模具之首；主要适用于电子、礼品、玩具、医药、文具……等外观及尺寸要求较高之产品；事实上合金铝模是大批量及高要求的吸塑生产之首选模具，相对于石膏模、铜模、胶模更经久耐用、节时省电、生产效率高及废品率极低等优点。

5、热合模具　热合模具采用优质铜或合金铝，主要针对PET高周波热封难的问题；表面处理采用特氟龙，针对PET粘模；压边花纹采用电脑刻花，纹路清晰、大小均匀一致，可根据用户要求定制各类花纹。

6、高频模具　高频模具材料为优质压线，切刀为激光刀，切边光滑无任何毛刺边撕料；压边花纹采用电脑刻花，纹路清晰、大小均匀一致，可根据用户要求定制各类花纹；飞机孔可根据客供实样或图纸而制作；主要用于双泡壳（PVC或PETG）的熔接。

7、刀模、冲孔模　　主要用于冲裁和打孔（圆孔、飞机孔和蝴蝶孔）附注：不考虑刀模和冲孔模，吸塑生产用的模具，成本最低的是石膏模，其次是电镀铜模，最贵的是铝模。模具钻有小孔，用于真空吸附热化的硬片，形成吸塑产品。

吸塑制品的缺陷

拉线：吸塑成型生产时产生的一些不应有的线条突起（模具上没有的），需要重新修改模具（降低高度和增加园滑度）和增加额外的压力模具（我们称之为上模）来解决。拉线过大时，被看作是次品，无法用于高档吸塑包装，但在零部件周转托盘领域，只要拉线排列整齐，不影响使用功能，应视为合格品。拉线又称之为：拉丘,抽筋等。

划痕：吸塑成品上特别是透明泡壳上带有划伤的痕迹，如果痕迹太长，太大，泡壳就成了次品，无法用于高档包装。

晶点：在吸塑片材生产过程中，因空气中的细小尘埃，掉在加热的塑料材料上，产生的一种透明瑕疵，特别是在透明的吸塑片材生产过程中，这种瑕疵过大，过多时，视为次品。

气泡：在吸塑片材生产过程中，因加热的塑料材料中含有空气，使生产出的成品片材里带有气泡，特别是在透明的吸塑片材生产过程中，这种气泡过大，过多时，视为次品。

水波纹：在吸塑片材生产过程中，因材料和加工工艺不同，使生产出的成品片材表面有水面波纹，特别是在透明的吸塑片材生产过程中，这种水波纹过大，过多时，视为次品。一般情况下，片材越厚，水波纹越明显。合格的PET材料很少有水波纹，但大多数PVC都有水波纹的现象存在。

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