冷柜內(nèi)膽吸塑模制造及缺陷整改方案

鄒澤昌，陳忠士，謝宇玲

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院 機(jī)械與智能制造學(xué)院，福建 福州 350007）

0 引言

冰箱、冷柜的內(nèi)腔是一層光滑的塑料內(nèi)壁，稱(chēng)為內(nèi)膽，主要起密封作用，防止冰箱、冷柜內(nèi)部的冷空氣與外界對(duì)流。內(nèi)膽的制造過(guò)程與一般的塑件（如鼠標(biāo)、遙控器等）不同，它是用吸塑工藝制作而成。吸塑工藝的主要步驟是將平展的塑料硬片材料放在吸塑模的上表面，然后啟動(dòng)吸塑模內(nèi)部的加熱管，將吸塑模加熱至100℃左右。塑料硬片材料遇到高溫的模具后，軟化成流體狀態(tài)，依靠自身重力沿模具零件外表面向下流淌，由于100℃左右熔體具有粘性，粘在模具零件外表面，形成一層壁厚均勻的薄膜，再啟動(dòng)吸氣機(jī)，將薄膜與模具零件外表面之間的空氣抽出，使薄膜包裹在模具零件外表面，最后往薄膜表面噴淋冷卻水，使薄膜冷卻、固化成型，再用吹氣的方法使成型產(chǎn)品脫模。吸塑模的材質(zhì)有多種，其中冰箱、冷柜吸塑模零件材料常用鑄鋁。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

圖1所示是某冷柜的內(nèi)膽，外形尺寸為1 107 mm×464 mm×531 mm，壁厚為2.5 mm，材料為ABS，產(chǎn)品的側(cè)壁有若干條加強(qiáng)筋和溝槽。

圖1 冷柜內(nèi)膽

2 制作吸塑模毛坯

為了節(jié)省模具的原材料成本，減輕模具質(zhì)量，用鑄鋁作為吸塑模零件的原材料，用翻砂的方法制造吸塑模的毛坯，并將模具零件鑄造成空心。具體方法是用木板做成產(chǎn)品的基本形狀，稱(chēng)為木模，如圖2（a）所示，制作一大一小2個(gè)木模，其中較大的木模外形尺寸比產(chǎn)品大15～20 mm，較小的木模外形尺寸比產(chǎn)品小15～20 mm。然后用水泥、砂、泥土等材料對(duì)2個(gè)木模進(jìn)行翻砂，用大木模制作凹形砂石模型，用小木模制作凸形砂石模型，再將凸形砂石模型放入凹形砂石模型中，然后往2個(gè)砂石模型的空隙中注入高溫的鑄鋁液體，在常溫下冷卻得到吸塑模的鑄鋁毛坯，如圖2（b）、（c）所示。

圖2 毛坯制造

3 吸塑模加工

模具零件上表面為平面，面積較大，使用立式銑床加工，用面銑刀銑削。由于模具零件高度＞531 mm，且2個(gè)側(cè)面有若干條溝槽，溝槽的寬度尺寸較小，最窄的位置為12 mm，適合用φ10 mm立銑刀銑削模具零件側(cè)面。為了銑削模具零件側(cè)面的溝槽，應(yīng)將模具零件側(cè)向裝夾在加工中心的工作臺(tái)上。在加工該模具零件時(shí)，根據(jù)不同的加工位置選擇不同的裝夾方式，表1所示為該模具零件的加工工藝，圖3所示為裝夾方式。

圖3 裝夾方式

表1 加工工藝

3.1 數(shù)控加工

鑄鋁材料的硬度較低，易切削，但在切削過(guò)程中，鋁屑容易粘在刀具上，不易脫落，長(zhǎng)時(shí)間切削后在刀刃上形成積屑瘤，影響刀具的切削性能，導(dǎo)致加工的模具零件表面粗糙。因此在銑削鑄鋁毛坯時(shí)，為了保護(hù)刀具、防止鋁屑在刀具表面形成積屑瘤，降低模具零件表面粗糙度，考慮從空切削的位置進(jìn)刀，在切削模具零件上的溝槽時(shí)，應(yīng)采用螺旋式進(jìn)刀。

模具零件毛坯的體積較大，并且其內(nèi)部是空心，在切削過(guò)程中模具零件容易產(chǎn)生振動(dòng)，另外模具零件高度比較高，在銑削兩端側(cè)面時(shí)，需要使用特制的加長(zhǎng)刀具才能加工，刀具的振動(dòng)也較大，因此在編寫(xiě)加工程序時(shí)，選擇合理的切削深度和切削量，避免由于模具零件振動(dòng)和刀具振動(dòng)而在其表面留下較深的振刀紋路。按照表1所示的加工工藝和圖3所示的裝夾方式，根據(jù)鑄鋁材料的切削性能以及模具零件的體積，加工不同的位置選擇不同的切削刀具、進(jìn)給率、轉(zhuǎn)速和背吃刀量。一般將背吃刀量控制在0.5 mm以內(nèi)，進(jìn)給率控制在1 000 mm/min以內(nèi)，轉(zhuǎn)速控制在1 000～1 500 r/min。在考慮模具零件表面粗糙度要求的基礎(chǔ)上，利用UG軟件編寫(xiě)模具零件的加工刀路，加工刀路的主要參數(shù)如表2所示。

表2 加工刀路的主要參數(shù)

按照上述裝夾方法、加工工藝和刀具銑削的主要參數(shù)，銑削后模具零件表面光滑，振刀紋路較小，能按圖紙尺寸加工模具零件側(cè)面的溝槽，其中模具零件側(cè)面有5條溝槽，如圖4所示。

圖4 銑削后模具零件

3.2 加工吸氣孔

用銑床加工完成后，需要在模具零件上表面和側(cè)壁上加工若干個(gè)吸氣孔，吸氣孔連接吸塑機(jī)上的真空泵，其直徑一般為φ0.3～φ0.6 mm，最大不超過(guò)產(chǎn)品壁厚的1/2，相鄰吸氣孔的距離一般為20～30 mm。如果產(chǎn)品表面平滑，吸氣孔的布局相對(duì)應(yīng)較稀，如果產(chǎn)品上有較多的溝槽，則溝槽附近吸氣孔的布局相對(duì)應(yīng)較密。開(kāi)設(shè)吸氣孔的作用是為了在吸塑過(guò)程中抽干模具零件與薄膜之間的空氣，使薄膜緊貼在模具零件外表面。

4 吸塑模工作過(guò)程

（1）將塑料硬片材料平放在吸塑模的上表面，如圖5所示。

圖5 材料放在吸塑模上表面

（2）啟動(dòng)模具零件內(nèi)的加熱管，將模具加熱至100℃左右。模具材質(zhì)是鑄鋁，鋁是熱的良導(dǎo)體，模具加熱后溫度均勻。塑料硬片材料接觸高溫的鑄鋁模后，軟化成流體狀態(tài)，依靠自身重力沿模具零件表面向下流淌，粘貼在模具零件表面，形成薄膜。

（3）啟動(dòng)真空泵，將模具零件和薄膜之間的空氣抽出，使薄膜緊貼在模具零件表面。

（4）切斷加熱管電源，同時(shí)啟動(dòng)冷卻裝置，將常溫的冷卻水噴淋在薄膜的表面，使薄膜冷卻、固化、定形。

（5）啟動(dòng)切料裝置，切除產(chǎn)品的邊料，使產(chǎn)品口部整齊。

（6）啟動(dòng)真空泵，通過(guò)吸氣孔向模具零件與產(chǎn)品之間吹進(jìn)空氣，用吹氣方式使產(chǎn)品脫模。

（7）模具復(fù)位，開(kāi)始下一次生產(chǎn)周期。

5 常見(jiàn)缺陷及整改措施

在生產(chǎn)冰箱、冷柜的內(nèi)膽時(shí)，特別是在試模、試產(chǎn)階段，產(chǎn)品常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，此時(shí)應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的缺陷做出正確的判斷，并對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)，常見(jiàn)缺陷及改進(jìn)措施如表3所示。

表3 冷柜內(nèi)膽常見(jiàn)缺陷及改進(jìn)措施

6 結(jié)束語(yǔ)

用鑄鋁作為冰箱、冷柜內(nèi)膽吸塑模的材料，具有質(zhì)量輕，易切削，易修改模具的優(yōu)點(diǎn)，相比注射模，吸塑模的開(kāi)發(fā)成本較低、開(kāi)發(fā)周期短、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。