产品设计工艺知若干热成型

工业设计公司打仗的产品千差万别，并非所有的产品都须要成千上万的批量生产。
还有一些产品只是须要几百或者几十件的产量，比如大型医疗产品。

面对这种情形利用注塑的开模用度相对而言就不足划算了，产品设计师可以考虑给甲方推举板材热成型工艺，能够轻松达到产品外不雅观的繁芜造型设计哀求。

热成型加工工艺中，热塑性板材利用热量和压力成型。
低压加工比较便宜且用场广泛，采取较高压力则可以产生与注塑成型相似的表面粗糙度和细部构造。

加工本钱：

模具本钱低至中

单位本钱低至中（材料本钱的3倍）

范例运用：

浴缸和淋浴盆

包装

交通运输和航空航天工业内饰

适用性：

卷料进给：小批量至大批量生产

单件进给：单件至批量生产

加工质量：

取决于材料、压力和技能

干系工艺：

复合层压成型

注塑成型

加工周期：

卷料进给周期：10秒～1分钟

单件进给周期：1～8分钟

本日赫兹工业设计

热成型包括真空成型、压力成型、插塞赞助成型和双板热成型。

真空成型是板材成型工艺中最大略、本钱最低的一种。
紧张流程为：将一张热塑料吹入气泡，然后使其吸附在模具表面。
模具为单面形态，因此只有塑料的一壁会受到其表面的影响。
在压力成型中，热软化板材在压力的浸染下进入模具。
压力越高，意味着可以塑造更风雅繁芜的细节，包括表面纹理。
对付体量较小的零件加工，此工艺可以达到类似注塑成型加工的零件水平。

这两种工艺适宜用于塑造位移量较小的浅型几何形状。
对付有一定深度的形体，工艺中须要借助插塞赞助。
塞子将软化的材料推入凹槽，并使其均匀拉伸。

双板热成型则是结合了这些工艺的特点，用于空心零件的加工哀求。
两张板材基本上是同时热成型的，并且在它们保持较高温度的时候粘在一起。
这种工艺比较繁芜，因而加工本钱也比传统的热成型更高。

范例运用

热成型工艺被广泛用于生产各种产品，从一次性食品包装到重型可回收运输包装。
一些范例的例子包括透明塑料包装、翻盖式包装、扮装品托盘、饮水杯和公函包。

该工艺还可用于生产照明扩散设备，浴缸和淋浴盆，花盆，指示牌，自动售货机，小型或大型水箱，摩托车整流罩，汽车、飞机和火车的内饰，消费电子产品的外壳和防护头盔。

吸塑包装（气泡膜包装）是采取热成型工艺制成的。
它是在真空成型机的滚轴上连续生产的，形成薄片并将空气密封到单独的气泡中，为所包装的货色供应保护性缓冲。

真空成型模具非常便宜，因此适用于原型制造和小批量生产。

干系工艺

低压热成型技能用场广泛，价格低廉。
这是由于它使塑料塑化为软化的薄板，而不是形成大量的熔融材料。
这使得热成型有别于其他许多塑料成型工艺。

然而，利用板材小幅增加了材料本钱。
为了将这一影响最小化，一些工厂利用自己挤出的材料进行生产。

压力成型可以产生与注塑成型相似的表面粗糙度。
虽然压力成型利用的模具更昂贵，但对付一些运用来说，会比注塑成型的花费少。
这是由于它利用的是单面模具，而不是注塑成型所需的成对模具。

双板热成型用于生产3D空心几何形状。
类似的零件可以通过吹塑成型和旋转成型光降盆，但热成型的好处是它对付大型的平板来说是空想的。
其余，两面不限于相同的颜色，乃至不限于同种材料。

材料的发展意味着双板热成型产品有时会具有得当的特性，适宜于以前由复合层压成型工艺制成的零件。

加工质量

加热并形成一张热塑性塑料片，然后拉伸它。
一个设计合理的模具将以均匀的办法牵拉它。
否则，材料的属性将基本保持不变。
因此，模具表面处理工艺、成型压力和材料这三者将决定表面粗糙度。

热成型塑料板材与模具打仗的那一壁与压力成型的零件比较，表面粗糙度要大一些，但反面则平滑无瑕。
因此，零件常日被设计成与工具打仗的一侧在运用中被隐蔽起来。
模具可以向外（凸型）或向内（凹型）波折。
压力成型可产生较小的表面粗糙度和完美的细节再现。

设计机遇

热成型常日在单个模具上进行。
在真空成型过程中，模具可以由金属、木材或树脂制成。
木材和树脂是原型制造和小批量生产的空想模具材料。
一个树脂工具可以持续循环利用10至500次，详细次数取决于形状的繁芜程度。
想要生产更多产品，则利用铸造或机器加工的铝模具。

类似于其他模制操作，插入物可以用来形成凹入角度。
它们常日通过手动插入和移除。
成型后的零件加工或切割有时会产生同样的效果。
否则，零件可以单独模制并焊接在一起。

许多热塑性材料适宜热成型加工。
而且，每一种材料都具有浩瀚的装饰与功能上风。
现在已开拓出更多热成型材料，个中包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的合成物。

多层材料是稠浊挤压成型的，有诸多优点。
例如，可避免湿润或细菌污染，具有不同的颜色，以及将再生材料夹在各层之间以节约能源。

热成型工艺可以制造有纹理的板材（左图）。
常日，板材的一壁有纹理，不贴着模具的一壁是光滑的。
材料制造商可铸造或挤压形成一系列的标准纹理，如磨砂、毛糙、镜片、浮饰和浮雕。

双板热成型能生产3D中空零件。
优点在于轻质与刚性、绝缘性，以及可以利用两种独立的材料（上部和下部）。
单板热成型的零件常日只有一壁是功能性的，而双板热成型的两个表面都是功能性的。

泡沫可以被制造为双板板材，或者在成型后进行注塑，以增加刚性和强度

热成型工艺详细比拟技能解释真空成型工艺技能解释：

真空成型是一种大略的工艺，为其他热成型技能供应了根本。
将一片材料加热到其软化点。
每种材料的软化点都是不同的。
例如，聚苯乙烯（PS）的软化点为127～182℃，聚丙烯（PP）材料的软化点为143～165℃。
某些材料，例如高抗冲聚苯乙烯（HIPS），具有较大的操作空间（由于适宜模锻的温度范围比较大），这使得它们更随意马虎热成型。

将软化的塑料片吹成气泡，均匀地拉伸。
然后反转气流，把模具推到板材上。
通过约96 kPa的真空将材料吸到模具的表面上。
在工具上打孔以便空气流利，孔位于模腔的凹进处，并穿过模具表面以尽可能有效地抽出空气

压力成型工艺技能解释：

压力成型与真空成型相反：在大约690 kPa的空气压力下使板材在模具的表面成型。
这意味着可以实现更高水平的细节。
模具上的表面细节将以比真空成型更精确的办法进行复制。
压力成型可以更精确地掌握表面粗糙度，从而具有功能性。
但是，像真空成型一样，它只利用板材的一个面。

插塞赞助成型工艺技能解释：

插塞赞助成型用于将阴模成型的优点带入阴模零件，由于将软化的板材吹成气泡，均匀地拉伸，同时可以将板材装到阴模中产生更多的局部拉伸。
模塞在板材成型之前拉伸板材，从而确保深型零件有足够的壁厚，否则会撕裂材料。
当空气被抽出时，板材与模具轮廓是符合的，同时液压塞缩回。

双板热成型工艺技能解释：

双板热成型将两个板材加热并夹紧在一起，这样形成了封闭的薄壁产品。
产品的两面都具有功能性，不像单片材仅一壁具有功能性。

双板热成型中机器是旋转的。
夹钳将板材转移到加热室中，将其加热至软化温度：然后进行热成型和夹紧；末了旋转搬移到卸货站。
两张板材是逐一进行热成型的，一片在另一片之上。
一旦完成加热，就把它们夹在一起。
热成型的余热使得黏结处能够永劫光地打仗。
这种黏结的强度与母体材料相似。

设计把稳事变

热成型是浅型、薄壁零件的空想选择。
常日情形下，深度超过直径是不实际的。
材料可以利用插塞赞助成型在较深的型材表面上更均匀地拉伸。

模具表面的空气通道会留下轻微小突出。
通过利用微孔铝模具，可以将其从都雅的表面上肃清。
这种材料的成型寿命要短得多，由于小孔终极会堵塞。
然而，它们对付设计细节非常有用，否则就须要几百个空气通道（孔）。

模具表面有时须要纹理来赞助空气流利，避免形成气泡。
这些被称为“开放纹理”。

单件进给热成型用于加工1～12mm的板材。
卷料进给由卷轴供给，因此被限定为0.1～2.5mm。
虽然有些机器能够处理2.5mx4m的板材，但零件的尺寸一样平常被限定在1.5mx3.5m。

在突出或阳模上热成型时，起模角度是非常关键的。
这是由于受热的塑料片会膨胀，随着它的冷却，紧缩程度高达2％。
不同的材料具有不同的紧缩度。
例如，ABS的紧缩度为0.6％，高密度聚乙烯（HDPE）是2％。
常日推举2的起模角度。

材料在热成型过程中会不断伸展，这一点在较深的和起伏的零件中更加突出。
因此，必须把稳避免三角相交的尖角。
这些会导致材料过度变薄，从而导致涌现薄弱环节。

适用材料

虽然险些所有的热塑性材料都可以热成型，但最常见的是ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，包括用乙二醇改性的PETG），PP、聚碳酸酯（PC），HIPS和HDPE。
PETG 中的甘醇可降落脆性和减缓过早老化。
PETG是透明的（险些和PC-样），因此常常是照明扩散器和医疗包装的首选材料。

加工本钱

根据零件的大小、繁芜程度和数量，加工本钱常日由低到高不等。
最昂贵的是加工铝。
压力成型的模具比真空成型要贵30％～50％，但仍旧比注塑模具便宜很多。

热成型的加工周期取决于所选工艺和材料厚度。
单片进给加工的话，常日每分钟生产1～8个零件。
卷筒进料机常日加工周期更短，多腔模具每分钟可生产数百个零件。
卷筒喂料机是自动化的，而单件喂料机常日是手工装载的，增加了劳动力本钱。

环境影响

这个工艺只用于形成热塑性材料，因此大部分的废物都可以回收利用。
供应挤压板材案例研究的Kaysersberg Plastics 公司仅产生1.4％的废物，别的的回收。