工程吹塑零件设计.doc

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。 程序概要 EBM 程序的基本元素如 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。 基本吹塑周期 图 1 制程配合 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。 从 EBM 平面面板切开的剖面 – 类似 I 字梁结构 图 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。 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。 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 和 5﹞： 1. 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。 2. 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。 3. 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。 4. 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。 EBM 缓冲板 图 4 填充泡沫塑料的 EBM 缓冲板 图 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 模塑零件 模塑金属支架 模塑射出塑模插件 图 6 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。 图 7 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。 几乎隐藏在 EBM 零件中的模塑螺纹插件 图 8 低产量时的经济效益 因工程吹塑为低压的制程 (100 psi)，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，