自动真空吸塑成型机设计和研发

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1、自动真空吸塑成型机设计和研发　　【摘要】介绍了一种用于汽车内饰件成型的真空吸塑成型机，重点阐述了成型机的基本结构、加热装置及成型工艺过程的控制系统。该设备结构紧凑、自动化程度高、可靠性好，可以替代同类进口设备。关键词：真空成型机；吸塑；PLC；汽车内饰件中图分类号：O46文献标识码：A文章编号：1引言当前，世界汽车材料技术发展的主要方向是轻量化、环保化。减轻汽车自身的重量是降低汽车排放、提高燃烧效率的最有效措施之一。降低整车成本及其重量，增加汽车的有效载荷，增加塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。随着我国汽车业的飞速发展，塑

2、料件占汽车自重的比例逐步增大，技术性能日益增强。汽车用塑料件其成型工艺有注塑、吸塑、吹塑、挤塑等。注塑成型生产效率高，成型的产品精度高，可成型复杂的零件；但模具投入费用大、产品更新慢、零件尺寸受到成型机的规格限制，因此，注塑成型在汽车上的应用主要是仪表板、空调出风口等复杂零件以及要求有精确配合的零件。与之相比，真空吸塑成型工艺有着相当的优越性：（1）模具费用低（吸塑工艺使用单一模具）；6（2）产品开发周期短，改进方便；（3）成型表面质量好，材料密度均匀；（4）成型工艺性好，成品废品率低；（5）设备投资小，生产工艺简单。因此随着

3、非金属材料的推广使用，大量的吸塑制品被广泛使用于汽车上。具体应用领域为：汽车门内板及车身内饰，汽车仪表台及软包仪表台骨架，汽车保险杠，前面罩；货车驾驶室成型地革；客货车用顶置空调外壳及风道；此外，还有座椅的背板、侧装饰板均采用了吸塑制品。由于汽车内饰件的结构复杂、成型面积大，成型工艺较难控制，因此，此类成型机在加热方式、温度控制、成型工位的动作等方面与其它成型机均有所不同，温度控制及成型工序控制是较关键的问题。目前，应用于汽车内饰件的真空吸塑成型机主要是从德国进口。2真空吸塑成型机的总体结构设计通过对国内外真空吸塑成型机的对比

4、研究，研制出一种适用于成型汽车内饰件的智能可编程控制真空吸塑成型机。该成型机最大成型材料长度为2500mm，宽度为61090mm；其加热方式采用上下加热板进行可控式加热，可有效控制加热的区域和加热效果。另外，材料输送、成型工序均采用可编程控制。成型机的机架采用模块式组合结构，送料装置和加热装置的机架在现场和机架主体连接组合成一体，与液压系统的液压站以及加热装置电气控制柜和设备的主控制柜构成完整设备。真空吸塑成型机总体结构，如图1所示。送料装置由卷料架、压辊、切断刀、输送装置和抬起装置组成。在使用成卷材料时，卷料用心轴放置于卷料

5、架上，材料拉出，经过压辊和切断刀送入输送装置，由输送装置上两侧的2根带齿滚子链咬住材料的两边向前拖动。压辊和输送装置分别由带减速机的电机通过链轮传动。输送装置的传送部分可在输出端抬起设定的高度，以保证在用凹模吸塑时工件的移出。若作为硬板料真空成型机时，可以移去送料装置，将设备作单工位设备使用，人工放入材料和取出工件。也可另行配置机械手，以自动方式工作。3加热装置及温度测控系统设计3.1加热瓦的选择加热瓦的种类很多，有远红外陶瓷加热瓦（图略）。真空陶瓷加热瓦、石英加热瓦、快速金属加热瓦。其中，远红外陶瓷加热瓦具有远红外性能，其绝

6、缘电阻值大于100兆欧，辐射率0.9左右，辐射波长（1～25）μm以上。化学性能很稳定，在稀硫酸溶液中，加热体全浸24h不会出现腐蚀性损坏。因其热效率、辐射率、安全系数、节能性均占有一定优势，与进口加热器相媲美，价格只有进口价格的1/56左右；石英加热瓦光谱辐射匹配吸收特性好，长期使用辐射性能不退变，电热转换效率高，升温快、热惯性小，耐高温、耐腐蚀，热化学性能稳定性好，使用寿命长，绝缘强度高，无污染；快速金属加热瓦，采用金属发热片，加热电压为27V低电压，大电流，温升快，断电后冷却速度快，热惯性小，使用寿命长。本设计选用远红外

7、陶瓷加热瓦。3.2加热方式目前国内自主设计的真空吸塑成型机一般采用纵向移动式连续加热，此种加热法对于汽车内饰件这样的大型件的成型不适用，因此本项目采用加热板横向移动间断加热法，加热时，由上下加热板同时加热。加热元件采用辐射面积为60×122的远红外陶瓷加热瓦，每块加热瓦的名义功率300w。通过控制加热瓦在每一个控制周期的通电时间来控制每一块加热瓦的实际发热功率。上、下加热板分别用两组10×20块加热瓦（共400块），满负荷加热功率120kw。由于加热块多且加之加热板的横向移动，因而加热的覆盖面积较大，能满足较大规格尺寸的材料成

8、型。3.3加热温度的测控由于汽车内饰件的成型面积较大，若测温点少，则不能准确地反映加热区域的温度状况。本项目将两块加热板上的测温点设为246点，因此，能较真实地反映加热元件的实际温度，且每片加热瓦可以单独控制，根据成型工艺的需要，可以对加热元件的使用与否和加热强度进行选择和组