CN111251581B - 一种真空吸塑工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空吸塑工艺，分别预处理皮膜和基材，均需要合理对位和加热软化，之后投入压力机成型，皮膜和基材既受到压力也受到真空吸力，在这样的条件下成型的产品质量好；后续从压力机取走产品，进一步冷却、裁边、加热和检查，皮膜加热的温度区间设置合理巧妙。本吸塑工艺弥补了领域空白，既解决了超大的片体真空吸塑的问题，又解决了双层片体结合成型的问题。此发明用于真空吸塑领域。

Description

一种真空吸塑工艺
技术领域
本发明涉及真空吸塑领域，特别是涉及一种真空吸塑工艺。
背景技术
真空吸塑成型工艺是一种热成型加工方法，依靠真空使热塑性的塑料片体拉伸变形，进而贴合模具，用于制造开口壳体制品。常见的制作方法为，首先将塑料片体裁成一定尺寸，然后加热软化，将片材放置于压力机内部的腔室，盖上盖子密封，借助片材两面的气压差或机械压力，使其变形后覆贴在特定的模具轮廓面上，最后经过冷却定型，并切边修整。
常见的吸塑成型工艺如下：树脂固定-加热-抽真空-冷却-拔模-成品，用于吸塑的片体的长宽尺寸均在1m之内，厚度在1mm以下。现有工艺流程简单，对于PVC和PP发泡体这两种材质，传统工艺容易产生片材浪费、吸塑不到位等问题。而且现有技术仅仅针对一种片体进行吸塑，尚未公开关于超大尺寸片体的吸塑工艺，也尚未公开关于如何进行双层片体吸塑的工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应于超大尺寸的、双层的片体真空吸塑工艺。
本发明所采取的技术方案是：
一种真空吸塑工艺，包括以下步骤：
S10.皮膜投料；
S11.皮膜框输送，将皮膜平整摊开之后转移至皮膜框中，所述皮膜框对称地夹持所述皮膜边缘；
S12.皮膜加热，皮膜框带着所述皮膜经过加热装置，软化所述皮膜，所述皮膜上表面的加热温度为190～200℃，所述皮膜下表面的加热温度为170～180℃；
S21.基材投料；
S22.基材加热，所述基材经过加热装置，软化所述基材，所述基材全部表面的加热温度为60～70℃；
S31.压制成型，将上述加热后的所述皮膜和所述基材放入压力机，从下到上依次为下模具、基材、皮膜、上模具，下模具和上模具靠拢夹持基材和皮膜，同时下模具和上模具内侧形成负压；
S32.冷却，压力机保压预设的时间后松开，取走成型后的基材和皮膜；
S33.裁边，修剪成型后的产品的边缘；
S34.检查。
有益效果：本吸塑工艺弥补了领域空白，既解决了超大的片体真空吸塑的问题，又解决了双层片体结合成型的问题。
其中皮膜框对称地夹持超大尺寸的皮膜，能很好地保持皮膜平整摊开的状态；在此基础上，所述皮膜用于后续的成型加工可以显著提高质量。皮膜相对皮膜框居中设置，方便操作皮膜框对齐模具，既可以避免直接操作皮膜，也能够充分利用皮膜的有效面积。之后皮膜和基材的复合成型可以用于生产汽车仪表盘或汽车车门内饰之类，产品质量好、附加值高。
皮膜的材料为PVC，皮膜的厚度为0.6～0.9mm，皮膜的宽度和长度为1500～2500mm，皮膜上表面的加热温度为190～200℃，皮膜下表面的加热温度为170～180℃，皮膜的热量会传递至基材，基材所需的加热温度较低，如果皮膜过高的温度会干扰基材的性能，但是皮膜过低的温度又不利于皮膜变形，上述温度区间设置合理巧妙，基材的材料为PP发泡体，基材的厚度为2.0～4.0mm，基材的宽度和长度为1500～2500mm。由于基材较厚，所以基材本身的强度高于皮膜，基材的输送要求低于皮膜。上述材料及尺寸属于本领域的首次应用。
作为上述方案的改进，所述步骤S10中，使用吸盘装置吸取皮膜，所述吸盘装置包括若干均匀分布的真空吸盘，所述吸盘装置每次吸取皮膜的数量为1张。
作为上述方案的改进，所述步骤S11中，吸盘装置将所述皮膜转移至气浮平台，在所述气浮平台上居中调整所述皮膜方位，最后吸盘装置重新吸取所述皮膜转移至皮膜框。气浮平台可最大限度地抬起皮膜，使皮膜更平整地摊开，方便调整。
作为上述方案的改进，所述气浮平台在X方向和Y方向上均上设置一对可同时相向运动的卡爪，两对卡爪同时靠拢然后居中调整所述皮膜方位。通过专用的机构对中可以提高对中效率。
作为上述方案的改进，所述步骤S12中，加热装置同时加热皮膜的上下表面，能快速地软化皮膜，提高生产速度。由于皮膜需要同时贴合上模具和基材，所以皮膜的上下表面都要准确变形，双侧加热后的皮膜能够全面、精确地分别贴合上模具和基材。
作为上述方案的改进，所述皮膜被加热时，所述皮膜的下垂度小于310mm。一般在皮膜下方的位置安装光电传感器测量距离。在该变形范围内，皮膜成型后质量好，变形过度的皮膜则需要废弃。
作为上述方案的改进，所述步骤S32之后，释放皮膜后的皮膜框重新转移至所述步骤S11循环利用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是真空吸塑工艺所用的生产线的主视图；
图2是真空吸塑工艺所用的生产线的立体图；
图3是真空吸塑工艺的流程图。
1为皮膜框升降机，2为对中装置，3为皮膜框，4为皮膜加热炉，5为压力机，6为成型夹具，7为皮膜框搬运机构。
具体实施方式
在本发明创造的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
在本发明创造的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明创造的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1和图2，用于生产的主要设备如图所示。本方案中涉及皮膜框3、皮膜框升降机1、吸盘装置、对中装置2、皮膜加热炉4、压力机5这几大装置。大部分装置(比如升降机、加热装置和压力机5)可以从市场购买或要求供方定制，少部分装置需要根据本工艺定制。
皮膜框3在皮膜升降机的牵引下提升，从而进入输送带或输送轨道；输送带或输送轨道然后穿过皮膜加热炉4和压力机5。吸盘装置从物料仓吸起皮膜，放置于对中装置2，然后再吸取皮膜转移至皮膜框3中；对中装置2和皮膜框3位置相邻，皮膜加热炉4也布置在附近。输送带或输送轨道牵引皮膜框3进入皮膜加热炉4，为了避免皮膜冷却太快，压力机5紧挨着皮膜加热炉4。由于使用后的皮膜框3可以重复利用，压力机5的旁边设置皮膜框搬运机构7。图1和2中虽然未示出与基材相关的输送装置和加热装置，但根据本领域的公知常识，也是可以知道常用装置之间如何分布。
对于需要进行大量调整改进的装置，我司已申请相关的设备专利，诸如对中装置2(专利号201921457759.7，集成了气浮平台和快速对中功能)和皮膜框3(稳定地夹持皮膜的左右边缘)等等。当然了，也可以使用通用装置来实现相似的技术效果，在不同情况下也可以根据需求变更、替换某个工位的装置，本申请方案不限制使用其他能达到类似效果的装置。
本发明为一种真空吸塑工艺，预处理皮膜和预处理基材属于两个平行的工序，然后两个工序在最后节点投入压力机5进行压制成型，并完成后续工序。
本实施例中，所述皮膜的材料为PVC，所述皮膜的厚度为0.6～0.9mm，所述皮膜的宽度和长度为1500～2500mm，所述基材的材料为PP发泡体，所述基材的厚度为2.0～4.0mm，所述基材的宽度和长度为1500～2500mm。由于基材较厚，所以基材本身的强度高于皮膜，基材的输送要求低于皮膜。上述材料及尺寸属于本领域的首次应用。当然了，该工艺方法也可以用于其他片体的复合。
参照图3，预处理皮膜分为：皮膜投料、皮膜框输送和皮膜加热。皮膜框输送指将皮膜平整摊开之后转移至皮膜框3中，所述皮膜框3对称地夹持所述皮膜边缘；皮膜加热指皮膜框带着所述皮膜经过加热装置，软化所述皮膜。
皮膜投料，可以通过桁架三轴机械手从物料仓吸取。本实施例中的桁架三轴机械手的X方向移动通过电机、齿轮齿条驱动，直线导轨导向，Z方向移动通过一个长行程带锁气缸驱动，通过行程开关机构控制位移，到位置通过气缸锁锁住气缸杆。
皮膜框输送可以细分为皮膜吸取和皮膜对中。作为优选，采用吸盘装置(安装于上述桁架三轴机械手)吸取皮膜，吸盘装置包括传感器和若干均匀分布的真空吸盘，传感器监测吸盘装置使吸盘装置每次仅仅吸取一张皮膜。吸盘装置将所述皮膜转移至气浮平台，在所述气浮平台上居中调整所述皮膜方位，然后吸盘装置重新吸取所述皮膜并转移至皮膜框3。此时皮膜框3已经能够对称地夹持所述皮膜的边缘。
在其他实施例中，吸盘装置安装于多轴机械手，可以直接通过多轴机械手配合图像传感器将皮膜直接居中地放置到皮膜框3上。作为优选，吸盘装置安装于传统的XYZ三轴导轨运动装置即可；吸盘装置吸取皮膜后升高，输送带将皮膜框3平移至皮膜正下方，然后吸盘装置下降将并释放皮膜。使用皮膜框3能够将皮膜的位置精度偏差限制在±2mm范围内，定位精度高。在其他实施例中，传感器采用激光测距传感器，监测堆叠着的若干皮膜的高度，当吸盘装置吸取一张皮膜后，传感器能获取对应的高度变化。在其他实施例中，传感器采用压力传感器，将其布置在收纳皮膜的物料仓的下方，当吸盘装置吸取一张皮膜后，传感器能获取对应的重量变化。作为优选，传感器采用压力传感器，安装于吸盘装置上，如此可以监测到每次真空吸盘的抓取重量，从而判断吸取的张数。
气浮平台与皮膜之间存在气膜，在其他实施例中，气浮平台仅仅具有气浮功能，此时需要人工居中皮膜。作为优选，所述气浮平台在X方向和Y方向上均上设置一对可同时相向运动的卡爪，两对卡爪同时靠拢然后居中调整所述皮膜方位。通过专用的机构对中可以提高对中效率。该装置对应专利号为201921457759.7的一种皮膜对中修正装置。最后吸盘装置重新吸取所述皮膜转移至皮膜框3。
然后皮膜框3带着皮膜进入皮膜加热炉4，皮膜加热参数如下：
皮膜上表面：195±5℃；
皮膜下表面：175±5℃；
加热时间：50～100s，时间可调，精度为0.1s，上下表面同时加热；
皮膜上表面的加热温度为190～200℃，皮膜下表面的加热温度为170～180℃，皮膜的热量会传递至基材，基材所需的加热温度较低，如果皮膜过高的温度会干扰基材的性能，但是皮膜过低的温度又不利于皮膜变形，上述温度区间设置合理巧妙；
合理范围的下垂度：250～310mm；
加热方式：陶瓷加热器；皮膜加热炉4内设置温度传感器，用于获取皮膜上下表面的温度，然后反馈，皮膜加热炉4采用PID算法控制。
预处理基材分为：基材投料和基材加热。基材投料和加热基材所用的装置可以参考预处理皮膜的装置。本实施例中，基材的厚度和强度都高于皮膜，所以其对输送装置和精度要求低于皮膜。基材可以通过其他治具夹持或直接通过输送带或输送轨道放入加热装置(本实施例中，加热皮膜和加热基材所用的加热装置不同)，基材的加热参数如下：
基材全部表面：65±5℃；
加热时间：60～90s/2件；
加热方式：热风循环电加热；加热装置内也可设置温度传感器，用于获取基材上下表面的温度，然后反馈，本加热装置也可采用PID算法控制。
压力机5包括上模具和下模具，上模具和下模具分别在气缸的带动下相互靠近或远离，与此同时，上模具和下模具的内部分别连通抽真空装置。在工作时，下模具和上模具靠拢夹持基材和皮膜，同时下模具和上模具内侧形成负压。
需要说明，压力机5在运行前需要检查气密性。本实施例中，在模具上设有真空检查功能(通过压力传感器实现)。通过充气-抽气-真空建立-真空破坏等过程，系统自动生成时间-压力曲线，人工或系统通过上述时间-压力曲线的关系判断模具密封性。
软化后的皮膜和基材投入压力机5，从下到上依次为下模具、基材、皮膜(仍然被皮膜框3固定)和上模具。在挤压时，上模具真空压力最高为90kPa，下模具真空压力最高为75kPa，上模具和下模具的保压时间为0～10s，保压时间可调。之后上模具和下模具分离，皮膜框3释放皮膜，取走制成的产品，皮膜框3则重复利用。
接下来对产品进行冷却、裁边、重新加热以及检查。
本吸塑工艺弥补了领域空白，既解决了超大的片体真空吸塑的问题，又解决了双层片体结合成型的问题。当然，本设计创造并不局限于上述实施方式，上述各实施例不同特征的组合，也可以达到良好的效果。熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种真空吸塑工艺，其特征在于包括以下步骤：
S10.皮膜投料；
S11.皮膜框输送，将皮膜平整摊开之后转移至皮膜框中，所述皮膜框对称地夹持所述皮膜边缘；
S12.皮膜加热，皮膜框带着所述皮膜经过加热装置，软化所述皮膜，所述皮膜上表面的加热温度为190～200℃，所述皮膜下表面的加热温度为170～180℃；
S21.基材投料；
S22.基材加热，所述基材经过加热装置，软化所述基材，所述基材全部表面的加热温度为60～70℃；
S31.压制成型，将上述加热后的所述皮膜和所述基材放入压力机，从下到上依次为下模具、基材、皮膜、上模具，下模具和上模具靠拢夹持基材和皮膜，同时下模具和上模具内侧形成负压；
S32.冷却，压力机保压预设的时间后松开，取走成型后的基材和皮膜；
S33.裁边，修剪成型后的产品的边缘；
S34.检查；
其中，所述皮膜的材料为PVC，所述皮膜的厚度为0.6～0.9mm，所述皮膜的宽度和长度为1500～2500mm，所述基材的材料为PP发泡体，所述基材的厚度为2.0～4.0mm，所述基材的宽度和长度为1500～2500mm。
2.根据权利要求1所述的真空吸塑工艺，其特征在于：所述步骤S10中，使用吸盘装置吸取皮膜，所述吸盘装置包括若干均匀分布的真空吸盘，所述吸盘装置每次吸取皮膜的数量为1张。
3.根据权利要求2所述的真空吸塑工艺，其特征在于：所述步骤S11中，吸盘装置将所述皮膜转移至气浮平台，在气浮平台上居中调整所述皮膜方位，最后吸盘装置重新吸取所述皮膜转移至皮膜框。
4.根据权利要求3所述的真空吸塑工艺，其特征在于：所述气浮平台在X方向和Y方向上均上设置一对可同时相向运动的卡爪，两对卡爪同时靠拢然后居中调整所述皮膜方位。
5.根据权利要求1所述的真空吸塑工艺，其特征在于：所述步骤S12中，加热装置同时加热皮膜的上下表面。
6.根据权利要求5所述的真空吸塑工艺，其特征在于：所述皮膜被加热时，所述皮膜的下垂度小于310mm。
7.根据权利要求1所述的真空吸塑工艺，其特征在于：所述步骤S32之后，释放皮膜后的皮膜框重新转移至所述步骤S11循环利用。
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