工程吹塑零件设计.doc

工程吹塑零件设计 简介 工程吹塑(EBM)程序的设计，需要不同于射出塑模的思考模式。设计师和工程师必须以空心的双面结构为思考方向。他们必须了解如何充分利用这种构造，以及为什么在某些重要应用场合中，这种固有的构造特别适合用于EBM组件。成功的零件设计，首要步骤便是了解吹塑构造的优点，以及适用于哪些零件。 EBM程序的基本元素如图1所示。原本圆球状的聚合物，在送进挤出机器后，会熔解至蓄积器的头部。一旦蓄积器头部所熔解树脂到达所需数量后，一个撞槌便会推挤树脂使其通过模具。一般情况下，机器会将圆柱形的型坯垂直向下挤至两半模具之间。之后模具将盖在型坯上，然后将气压导入型坯中，使其膨胀并充满模具。当零件冷却后，将模具开启，然后将零件剥下。 制程配合 1、大型结构零件 当零件太大太厚而不能使用常规的射出塑模时，设计者就必须考虑其它塑模的程序。大的热塑型零件经常选择使用工程结构泡沫。而除钣金和压模以外的其它选择，还有反应射出塑模(RIM)、各种类型的压缩模(SMC、BMC)、和树脂/玻璃纤维铸模。与其它大部份程序不同的是，工程吹塑可以在单一的制模程序中，制造复杂的双面零件。因吹塑零件原本的结构就是空心的，所以若使用一定数量的树脂，此结构能提供最大的转动惯量(I)。换句话说，与其它塑模方法比起来，EBM所提供的塑模刚性对重量的比值最高。若能正确使用贴焊(tack-offs)、结构肋、泡沫填充、或模塑抗挠件，EBM零件便能够发挥接近结构化I字梁的有效剖面性质，如图2所示。 2、空心零件 在设计水槽、压力管、空气导管、电线、电缆信道时，所使用的塑料零件都必须是空心的，因此吹塑经常是唯一实用的制造方法。这些空心塑模的EBM零件，也可以当作组合结构的外表皮。EBM零件会填满泡沫塑料，以形成复合物的核心，同时增加所完成零件结构的硬度、绝缘、及浮力。虽然吹塑成形的瓶子和容器已使用多年，但工程树脂的技术和可用性现在才能让EBM空心零件符合大部份严格的产品要求，例如使产品能承受高热度、内部压力、沉重负荷、和严重冲击的要求。 3、流体管理 EBM程序能有效及经济地制造可储存、运输、控制、和散布液体、气体、粉末、和其它流体及半流体物质之零件的能力，提供无限的设计可能性与自由度。高效能吹塑树脂与EBM处理技术优点的合并，已产生出储存槽、压力导管、热交换器、岐管、汽室、和其它液体管理功能的复杂用法。 4、动能管理 EBM程序所产生的零件，在吸收和分散机械动能方面表现非常优异，特别是受到冲击时。这些零件的双面截面，让它本身能有助于各种动能分散系统。以下是一些常用的动能管理概念﹝见图4、5﹞： 在冲击区域内EBM零件表面的弹性变形。理想的状况是，零件能完全恢复成其原来的形状。请注意EBM零件的空心性质如何让它自己「变形」成原来的样子。 密封EBM零件所产生的压力，是肇因于冲击时为分散所吸收的能量，而导致体积缩小的缘故。如果零件通过尺寸适当的小孔排气，则有可能实现可控制的减震效果。 压碎填充的泡沫﹝或其它物质﹞。这会使硬式泡沫产生永久变形﹝无法恢复﹞，但若是弹性泡沫则变形将可以复原。 有了适当的几何形状后，EBM零件的设计便可以朝向能分散可观机械能量的方面进行，您可透过有计画的粉碎结构、或在相对的表面之间填入物质以分散能量。这当然是使用一次的功能，特别适合用在运输设备上。 5、需要模塑插件或组件的零件 虽然大部份的塑料塑模程序能完成某些类型的插件塑模，但工程吹塑对塑模期间，对插件大小、形状、材质、和支承件有少量的限制，这是因为此制程压力较低的缘故。图6所示为EBM插件用法的部份范例。 6、模塑零件 制程的低压性质让插件的放置和固定变得很简单。同时，不能承受其它制程塑模压力的材质，用吹塑就没问题。当使用不规则形状的插件时，所吹入的型坯会形成一个紧合，厚度相当均匀的塑料壁会完全环绕插件。将此与其它会产生不均匀铸壁剖面的制程比较，如图7所示。 连接点所使用的螺纹插件，在塑模后几乎或完全隐藏在零件内。这让零件的两侧都出现如图8的表面外观。 7、低产量时的经济效益 因工程吹塑为低压的制程(100psi)，所以加工的结构要求比起高压射出制程来，一般都比较不严格，也因此加工的成本较低。EBM的低压性质同时也允许使用较便宜的材质，例如使用铸铝和锌合金(kirk site)来制造模具。在许多情况中，原本因高加工成本和低预期制造量，而不考虑用塑料塑模制造的零件，因EBM程序而变得经济且可行。 EBM设计程序 工程吹塑零件的设计必须重新定位设计师的某些想法。在设计大部份制程时，需要从单璧的、实心的、以均匀材质构成的结构、或塑模成所需形状等因素等方面加以考量。在没有不良效能、外观、或经济因塑术素影响下，不得超过特定璧厚的限定尺寸。 有了EBM，设计师通常会以双璧的中空结构为考量。从设计和制程的观