冰箱外壳怎么成型

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塑料注塑成型

冰箱外壳(包括侧板、顶板、底座等)绝大多数都是由大型塑料注塑机一次成型的,这种技术非常适合生产形状复杂、尺寸要求高且需要大批量生产的部件。


成型前的准备阶段

在将塑料颗粒变成冰箱外壳之前,需要完成一系列准备工作。

材料选择

冰箱外壳对材料的要求非常高,需要兼顾美观、耐用、安全、环保和成本。

  • 主要材料:ABS塑料
    • 优点:ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)是最常用的冰箱外壳材料,它强度高、韧性好、表面光滑、易于喷涂和粘合,且成本相对较低,通过调整配方,可以获得不同的光泽度和质感。
  • 其他材料/复合材料
    • ABS/PMMA(亚克力)共挤板:在ABS表面共挤一层PMMA,可以形成高光泽、抗刮擦的表面,省去后续喷涂步骤,提升产品档次。
    • HIPS(高抗冲聚苯乙烯):一些经济型冰箱或内部件会使用HIPS,成本更低,但韧性和表面质感不如ABS。
  • 材料处理
    • 干燥:ABS等塑料具有很强的吸湿性,在注塑前,必须将塑料颗粒在80-90°C的烘箱中干燥3-4小时,以去除内部水分,如果水分未被去除,注塑时会产生气泡,导致外壳强度下降、表面出现瑕疵。

模具设计制造

模具是注塑成型的“心脏”,其设计直接决定了最终产品的质量。

  • 模具结构:冰箱外壳的模具通常由两半或多部分组成(动模和定模),内部包含复杂的型腔,用来形成外壳的内外表面。
  • 核心设计要点
    • 分型面:模具两部分分开的平面,设计时要考虑如何将成型后的产品顺利取出,并尽量减少合模线(模具接缝)对产品外观的影响。
    • 冷却水道:在模具内部设计密集的冷却水通道,这是保证生产效率和产品质量的关键,快速、均匀的冷却可以使塑料快速凝固,缩短成型周期,并减少产品内应力和变形。
    • 浇口:熔融塑料进入模具型腔的入口,对于大型冰箱外壳,通常会设计多个浇口,以确保塑料能快速、均匀地填充整个复杂的模具腔体,避免产生熔接痕(两条塑料流汇合时形成的线)。
    • 顶出系统:在产品冷却固化后,需要通过顶针等机构将产品从模具中平稳地顶出,而不能损伤产品。
  • 模具制造:模具通常由高硬度、高耐磨的钢材(如P20、718等)通过精密的CNC加工、电火花、磨削等工艺制造,成本非常高昂。

核心成型阶段:注塑过程

准备工作就绪后,就进入了真正的注塑成型环节,这个过程在一个巨大的注塑机中完成,通常按以下步骤循环进行:

  1. 合模锁模:注塑机的动模板和定模板将模具紧密锁合,并施加巨大的锁模力(可达数百甚至数千吨),以防止在注射高压时模具被撑开。
  2. 注射填充:将干燥好的塑料颗粒喂入注塑机的料筒,料筒通过外部加热和螺杆旋转产生的摩擦热,将塑料颗粒熔化成粘稠的熔融状态,高压油缸驱动螺杆,以极高的压力和速度将熔融塑料通过喷嘴和模具的浇口,快速注入模具的型腔内。
  3. 保压冷却:当模具型腔被填满后,螺杆会继续保持一定的压力(保压),以补偿塑料冷却收缩时产生的体积损失,确保产品密实、无缩痕,模具内的冷却水道开始工作,对模具进行循环冷却,使塑料熔体迅速固化定型。
  4. 塑化预塑:在模具内的产品冷却的同时,注塑机后部的料筒开始对下一批塑料颗粒进行加热、熔化和混合,为下一次注射做准备。
  5. 开模顶出:产品在模具内充分冷却后,注塑机打开模具,顶出系统启动,将成型的冰箱外壳从模具型腔中平稳地推出。
  6. 取出产品:操作工或机械手取出产品,一个完整的注塑周期就结束了,对于大型冰箱外壳,一个周期通常需要2-5分钟

成型后处理与装配

刚从模具中取出的冰箱外壳还是“毛坯”,需要经过后续处理才能成为最终产品。

修整与处理

  • 去除飞边:在模具的分型面等处,可能会有少量塑料溢出,形成毛刺或飞边,需要通过人工打磨或自动化去毛边设备将其去除。
  • 水口处理:连接产品与浇口的料柄(水口)需要用切刀或专用设备切除,并将表面打磨光滑。

表面处理(关键一步)

冰箱外壳需要美观、耐用且易于清洁,因此表面处理至关重要。

  • 喷涂:这是最常见的方法。
    • 工艺:将外壳通过悬挂式流水线,依次进行表面清洁(除尘、除油) -> 喷涂底漆 -> 烘烤 -> 喷涂色漆/珠光漆 -> 烘烤 -> 喷涂透明保护面漆 -> 烘烤
    • 目的:底漆增加附着力;色漆提供颜色和质感;面漆提供高光泽、抗刮擦、耐腐蚀和抗紫外线保护。
  • 模内装饰
    • 工艺:在注塑之前,将一张印有精美图案的薄膜放置在模具内腔,然后进行注塑,在塑料熔体的高温和压力下,薄膜的油墨层与塑料表面融为一体。
    • 优点:图案立体感强、耐刮擦、永不褪色,可以实现复杂的木纹、金属拉丝等效果,但成本较高。
  • 共挤:如前所述,在注塑时直接在表面形成一层功能性材料,省去喷涂工序。

组装

经过表面处理的外壳,会被送到总装线,与其他部件(如内胆、发泡层、门封条、压缩机、电路板等)一起组装成完整的冰箱。


冰箱外壳的成型可以概括为以下核心流程:

材料准备(干燥) → 模具设计制造 → 注塑成型(合模→注射→保压冷却→开模→顶出) → 后处理(修整、去毛边) → 表面处理(喷涂等) → 组装

这是一个集高分子材料学、精密机械、热力学、自动化控制于一体的现代化制造过程,对技术、设备和质量管理的要求都非常高。注塑成型是决定外壳形状、强度和基本质量的核心环节,而表面喷涂则赋予了冰箱最终的外观和耐用性。

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