CN104842567A - 一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备及方法,所述设备的机架上安装有包含阳模的上模结构、包含阴模的下模结构、真空形成装置,上模结构与下模结构之间的机架平台上设有片材固定装置;所述方法的步骤包括:加热软化片材;将片材移动定位于阳模和阴模之间,阴模向上平移接近片材及片材固定装置;真空泵强力抽气,使片材紧密贴合或贴近于阴模的型腔表面;在真空泵开始抽气的同时,阳模向下平移压紧片材,经过5-10秒的锁模时间后,停止加压和抽气;阳模脱模,冷风冷却,阴模脱模,取出成品。利用本发明可满足行李箱箱壳对热塑性材料的延展性能的要求,延长产品使用寿命;成品品质和外观线条得到较佳的改善;加工成型耗时缩短,提高生产效率。

Description

一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备及方法
技术领域
本发明涉及热塑材料加工技术领域,尤其涉及一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备及方法。
背景技术
在箱包工业中,需要生产具备较高的可靠性、耐外部冲击性和无变形特性的硬壳行李箱以满足人们的需求,因此生产者已经尝试采用各种方法生产具有高物理强度、耐破损和抗变形能力的塑性壳体,并使其具备美观的外形和较轻的重量。以往的行李箱往往采用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)/ PC(聚碳酸酯)材质的真空成型的热塑性薄板壳体,采用加热、真空吸塑的方法来完成箱壳的加工。
但是随着材料技术领域的发展,各种高性能的复合材料广泛地应用于箱包生产中,而原有的技术条件很难满足其加工成型的要求,尤其是制造的箱壳的边角区域往往较热成型壳体的其他部位更薄,容易损坏;行李箱箱壳最关键的部分是热塑性材料具有优越的延伸的性能,而行李箱箱壳的外形越复杂,对此性能的要求的越高。目前针对复合材料,如高韧性、多种材料复合(二种或三种以上)的塑性材料,一般采用公母模具压制而成,公母模具对热塑材料的控制要求非常高,技术投入成本很高,而且此种制造工艺并不能克服边角部位容易遭受到损伤的缺陷。如附图1所示为一种行李箱的外壳结构,其中区域A和区域B的加工难度大,具有多曲面,深度变化大等特点,利用现有制造工艺得到的箱壳的此两区域与箱壳其它部分的厚度不均等,厚度落差很大,而且箱角区域应力集中,因此在行李箱使用的时候,尤其在遇到较大冲击力撞击时,往往此两区域的箱壳会破裂(其破损率为10%-15%),难以继续使用,从而造成消费者的损失。
发明内容
为了克服上述所指的现有技术中的不足之处,本发明提供一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备及方法,以加工整体及局部的强度性能高的塑性壳体,满足行李箱箱壳对热塑性材料的延展性能的要求。
本发明是通过以下技术方案实现的: 
一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备,所述塑性壳体具有底壁、直立侧壁以及位于底壁和直立侧壁交叉处的至少一个一体成型的拐角区域,所述设备包括:
机架,用于容置各组件;
上模结构,包括一与塑性壳体的形状相匹配的阳模以及驱动该阳模竖向直线移动的上模油缸;
下模结构,包括一与塑性壳体的形状相匹配的阴模以及驱动该阴模竖向直线移动的下模油缸,所述阴模的型腔底板上设有用于抽真空的气孔;
真空形成装置,包括一设于阴模下方、经由所述气孔与阴模型腔相通的真空室,该真空室设有分别与一真空泵相接的进气口和出气口;
片材固定装置,该片材固定装置设置于上模结构与下模结构之间的机架平台上,包括一侧铰接连接、用于夹持片材的上、下矩形框架。
优选地,所述上模结构与下模结构之间的机架平台上安装有导轨,片材固定装置装配于该导轨上实现滑行。
优选地,所述片材固定装置的上、下矩形框架的相向面上均匀设置有若干弹性定位杆作为片材的弹性定位装置。
优选地,所述机架上设有一上模油缸固定板用于放置上模油缸,上模油缸固定板下方设有一阳模固定板用于固定装配阳模,该阳模固定板与上模油缸的活塞杆连接,且穿过机架的支撑杆,沿支撑杆竖向平移。
优选地,所述阴模作为真空室的顶部构造,且真空室的底部构造为一穿过机架支撑杆的固定板,该固定板与下模油缸的活塞杆连接,沿支撑杆竖向平移。
本发明还提供了一种应用上述的设备的由热塑性片材制造塑性壳体的方法,所述塑性壳体具有底壁、直立侧壁以及位于底壁和直立侧壁交叉处的至少一个一体成型的拐角区域,所述方法的步骤包括:
S1、对切成一定规格的片材进行加热使之软化;
S2、将加热软化的片材迅速移动并定位于阳模和阴模之间,阴模在下模油缸的驱动下向上平移接近片材及片材固定装置;
S3、吸塑:真空泵强力抽气,所述片材与阴模型腔之间形成负压,使片材紧密贴合或贴近于阴模的型腔表面;
S4、热压成型:在真空泵开始抽气的同时,阳模在上模油缸的驱动下向下平移压紧片材,经过5-10秒的锁模时间后,上模油缸及下模油缸停止驱动,真空泵停止抽气,静待5-10秒钟;
S5、阳模脱模,冷风冷却,阴模脱模,取出成品。
进一步地,在步骤S1中,将切成一定规格的片材加热至150-250℃使之软化,加热时间为1-3分钟。
进一步地,在步骤S3和步骤S4中,真空泵抽气使真空室的压强保持为0.5-0.75MPa。
进一步地,在步骤S3中,所述阴模的温度保持为常温。
进一步地,在步骤S4中,所述阳模的温度保持100-120℃。
与现有技术相比,本发明提供了一种用于多层复合热塑材料的加工设备和加工工艺,采用真空吸塑,且前后模具同时进行加压成型;本技术方案主要针对多层(两层或以上)复合材料,如PP、PC、ABS、Nylon等热塑材料,弹性布料(纤维)、编织品等相互贴合而成的复合材料,并且对于体积大的箱壳箱体,箱边、箱角等区域的各项性能具有更加显著的优越性;避免使用目前的单一模具对板材进行加热、真空吸塑,满足行李箱箱壳对热塑性材料的延展性能的要求,延长产品使用寿命;成品品质和外观线条得到较佳的改善;加工成型耗时缩短,提高生产效率,减少生产成本。
附图说明
附图1为一种行李箱的外壳结构示意图;
附图2为本发明一种实施例的由热塑性片材制造塑性壳体的设备的结构侧视图;
附图3为本发明一种实施例的由热塑性片材制造塑性壳体的设备的结构立体图。
图中:1-机架,11-上模油缸固定板,12-阳模固定板,13-支撑杆,14-真空室固定板,15-下模油缸固定板,2-上模结构,21-阳模,22-上模油缸,3-下模结构,31-阴模,32-下模油缸,4-真空形成装置,41-真空室,42-真空泵,43-进气口,44-出气口,5-片材固定装置,51-上矩形框架,52-下矩形框架,53-弹性定位杆,6-导轨。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明涉及的所述热塑性片材为平板式塑料片材,可采用PP、PC、ABS、Nylon等热塑材料,还可采用多层(两层或以上)复合材料,如PP、PC、ABS、Nylon等热塑材料,弹性布料(纤维)、编织品等相互贴合而成的复合材料。所述塑性壳体可具有底壁、直立侧壁以及位于底壁和直立侧壁交叉处的至少一个一体成型的拐角区域,比如附图1所述的行李箱外壳。
本发明公开了一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备,如附图2、3所示,所述设备包括:
机架1,该机架上自上而下地依次安装有上模结构2、片材固定装置5、下模结构3,还安装有真空形成装置4;
上模结构2,包括一与塑性壳体的形状相匹配的阳模21以及驱动该阳模竖向直线移动的上模油缸22;
下模结构3,包括一与塑性壳体的形状相匹配的阴模31以及驱动该阴模竖向直线移动的下模油缸32,所述阴模31的型腔底板上设有用于抽真空的气孔;
真空形成装置4,包括一设于阴模下方、经由所述气孔与阴模型腔相通的真空室41,该真空室设有分别与一真空泵42相接的进气口43和出气口44;
片材固定装置5,该片材固定装置设置于上模结构2与下模结构3之间的机架平台上,包括一侧铰接连接、用于夹持片材的上矩形框架51、下矩形框架52。
在本发明的较佳实施例中,所述上模结构2与下模结构3之间的机架平台上安装有导轨6,片材固定装置5装配于该导轨6上实现滑行,其中下矩形框架52与导轨6配合,使整个片材固定装置5被导轨引导至预定工位。优选地,所述片材固定装置5的上、下矩形框架的相向面上均匀设置有若干弹性定位杆53作为片材的弹性定位装置,从而使片材能稳固地被夹持于上、下矩形框架之间。
所述机架2顶部设有一上模油缸固定板11用于放置上模油缸22,上模油缸固定板下方设有一阳模固定板12用于固定装配阳模21,该阳模固定板12与上模油缸22的活塞杆连接,且穿过机架的支撑杆13,可沿支撑杆竖向平移,从而带动阳模21上下移动。
所述阴模31作为真空室41的顶部构造,经由其型腔底板上的气孔与真空室41相通。真空室41包括四侧壁,其底部构造为一穿过机架支撑杆的真空室固定板14,该真空室固定板与下模油缸32的活塞杆连接,沿支撑杆竖向平移,从而带动整个真空室41及阴模上下移动。
所述下模油缸32固定于机架底部,优选地,下模油缸32的上方设有一下模油缸固定板15用于下模油缸32的限位,提高设备运行的稳定性。
本发明还提供了一种应用上述的设备的由热塑性片材制造塑性壳体的方法,所述塑性壳体具有底壁、直立侧壁以及位于底壁和直立侧壁交叉处的至少一个一体成型的拐角区域,所述方法的步骤包括:
S1、对切成一定规格的片材进行加热使之软化;
S2、将加热软化的片材迅速移动并定位于阳模和阴模之间,阴模在下模油缸的驱动下向上平移接近片材及片材固定装置,与加热软化后的片材及片材固定装置相贴合或贴近;
S3、吸塑:真空泵强力抽气,所述片材与阴模型腔之间形成负压,使片材紧密贴合或贴近于阴模的型腔表面;
S4、热压成型:在真空泵开始抽气的同时,阳模在上模油缸的驱动下向下平移压紧片材,经过5-10秒的锁模时间后,上模油缸及下模油缸停止驱动,真空泵停止抽气,静待5-10秒钟;
S5、阳模脱模,冷风冷却,阴模脱模,取出成品。
在步骤S1中,将切成一定规格的片材置于加热装置中加热至150-250℃使之软化,加热时间为1-3分钟。到达软化温度后,片材处于热软状态。此加热温度和时间由片材所采用的塑性材料的物理性能所决定,不同的材料应参考与之相对应的物性参数。
在本发明中,根据所需壳体的形状轮廓预制阳模和阴模,所述阳模呈现与设计壳体相同的外形设计图案、造型,而阴模的型腔表面轮廓与阳模外形相对应。
在步骤S2中,使夹持有加热软化的片材的片材固定装置5沿导轨6平移至阳模和阴模之间并定位,阴模向上运动与加热软化的片材及片材固定装置相贴合。
在步骤S3中,真空泵开始抽气,将片材吸合在阴模表面。优选地,真空泵抽气使真空室的压强保持为0.5-0.75MPa,此时片材与阴模之间的区域及真空室将处于负压状态,片材在大气压作用下开始贴合/贴近在阴模表面,沿阴模的型腔表面成形。在吸塑过程中,所述阴模的温度保持为常温。
在步骤S4中,对片材实施热压成型,其锁模时间为5-10秒,优选地,锁模时间为5-8秒,上模油缸需要根据模具的尺寸大小提供足够的驱动力,同时下模油缸亦需要提供足够的驱动力使阴模能紧贴片材和片材固定装置。片材在大气压力及阳模、阴模同时加压作用下成型,既能保证吸塑成型过程中壳体厚度的均匀性和稳定性,又可以提高吸塑的效率,还能减少设备部件的形变所导致的加工误差。所述阳模在吸塑之前进行预热,而且锁模过程中其温度保持为100-120℃。
本发明采用的吸塑-热压工艺,针对多层(两层或以上)复合材料,可以有效地控制壳体成品的边角、拐角等外形复杂区域的厚度、深度尺寸,从而克服复合材料的加工困难,使设计人员可以尝试所需的各种风格的壳体外形,使成型壳体的品质和外观线条得到有效改善;同时保证壳体材料具有优越的延展性等物理性能,不易于破损。
在步骤S5中,当热压成型完成后,阳模在上模油缸的驱动下开始脱离制品,然后对片材进行冷风冷却使其迅速硬化后形成壳体成品,而且真空泵向真空室进气同时阴模脱离制品,后取出,再进行冲孔、冲剪边缘等后加工工序。
以上内容是结合具体的优选方式对本发明所作的进一步详细说明,不应认定本发明的具体实施只局限于以上说明。对于本技术领域的技术人员而言,在不脱离本发明构思的前提下,还可以作出若干简单推演或替换,均应视为由本发明所提交的权利要求确定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种由热塑性片材制造塑性壳体的设备,所述塑性壳体具有底壁、直立侧壁以及位于底壁和直立侧壁交叉处的至少一个一体成型的拐角区域,其特征在于,所述设备包括:
机架,用于容置各组件;
上模结构,包括一与塑性壳体的形状相匹配的阳模以及驱动该阳模竖向直线移动的上模油缸;
下模结构,包括一与塑性壳体的形状相匹配的阴模以及驱动该阴模竖向直线移动的下模油缸,所述阴模的型腔底板上设有用于抽真空的气孔;
真空形成装置,包括一设于阴模下方、经由所述气孔与阴模型腔相通的真空室,该真空室设有分别与一真空泵相接的进气口和出气口;
片材固定装置,该片材固定装置设置于上模结构与下模结构之间的机架平台上,包括一侧铰接连接、用于夹持片材的上、下矩形框架。
2.根据权利要求1所述的由热塑性片材制造塑性壳体的设备,其特征在于:所述上模结构与下模结构之间的机架平台上安装有导轨,片材固定装置装配于该导轨上实现滑行。
3.根据权利要求2所述的由热塑性片材制造塑性壳体的设备,其特征在于:所述片材固定装置的上、下矩形框架的相向面上均匀设置有若干弹性定位杆作为片材的弹性定位装置。
4.根据权利要求1所述的由热塑性片材制造塑性壳体的设备,其特征在于:所述机架上设有一上模油缸固定板用于放置上模油缸,上模油缸固定板下方设有一阳模固定板用于固定装配阳模,该阳模固定板与上模油缸的活塞杆连接,且穿过机架的支撑杆,沿支撑杆竖向平移。
5.根据权利要求4所述的由热塑性片材制造塑性壳体的设备,其特征在于:所述阴模作为真空室的顶部构造,且真空室的底部构造为一穿过机架支撑杆的固定板,该固定板与下模油缸的活塞杆连接,沿支撑杆竖向平移。
6.一种应用权利要求1~5中任一项所述的设备的由热塑性片材制造塑性壳体的方法,所述塑性壳体具有底壁、直立侧壁以及位于底壁和直立侧壁交叉处的至少一个一体成型的拐角区域,所述方法的步骤包括:
S1、对切成一定规格的片材进行加热使之软化;
S2、将加热软化的片材迅速移动并定位于阳模和阴模之间,阴模在下模油缸的驱动下向上平移接近片材及片材固定装置;
S3、吸塑:真空泵强力抽气,所述片材与阴模型腔之间形成负压,使片材紧密贴合或贴近于阴模的型腔表面;
S4、热压成型:在真空泵开始抽气的同时,阳模在上模油缸的驱动下向下平移压紧片材,经过5-10秒的锁模时间后,上模油缸及下模油缸停止驱动,真空泵停止抽气,静待5-10秒钟;
S5、阳模脱模,冷风冷却,阴模脱模,取出成品。
7.根据权利要求6所述的由热塑性和复合片材制造塑性壳体的方法,其特征在于:在步骤S1中,将切成一定规格的片材加热至150-250℃使之软化,加热时间为1-3分钟。
8.根据权利要求7所述的由热塑性片材制造塑性壳体的方法,其特征在于:在步骤S3和步骤S4中,真空泵抽气使真空室的压强保持为0.5-0.75MPa。
9.根据权利要求8所述的由热塑性片材制造塑性壳体的方法,其特征在于:在步骤S3中,所述阴模的温度保持为常温。
10.根据权利要求9所述的由热塑性片材制造塑性壳体的方法,其特征在于:在步骤S4中,所述阳模的温度保持100-120℃。
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