真空成型與其他成型方式比較

壓空成型的模具設計與製作指南

壓空成型（Pressure Forming）是一種 高壓塑形技術，透過壓縮空氣使塑膠板材緊貼模具，適用於 高細節、深拉伸與精密需求的塑膠製品。良好的 模具設計與製作 是確保成型品質的關鍵，以下是設計與製作的詳細說明。

1. 模具設計

模具的設計需考慮材料選擇、模具結構與加工方式，以確保最佳的成型效果。

(1) 模具材料選擇

模具的材質應根據 生產數量、精度需求與成本 來選擇：

  • 鋁合金（Aluminum Alloy）：
    • 熱傳導佳，冷卻效率高，適合量產。
    • 重量輕、耐腐蝕，但硬度較低，適合中等批量生產。

(2) 模具結構

模具的結構設計需確保 成型精度、冷卻效率與模具耐用性。

  • 成型面：
    • 雄模（凸模）：適用於 內部結構 需求高的產品，如機殼內部零件。
    • 雌模（凹模）：適用於 外觀要求高 的產品，如家電外殼、醫療設備面板。
  • 脫模設計：
    • 脫模角度（拔模斜度）：2°～5° 以利產品順利脫模，避免變形。
    • 底部圓角設計：避免應力集中，防止材料破裂。
  • 冷卻系統：
    • 冷卻水路設計：確保模具溫度均勻，提升生產效率並降低翹曲。
    • 適當的通風孔：減少氣泡與細紋，提高表面光潔度。

(3) 模具表面處理

表面處理影響 產品光滑度、耐磨性與防止材料粘附：

  • 研磨拋光：確保表面光滑，提升產品外觀品質。
  • 鍍鉻（Chrome Plating）：提升耐磨性，減少樹脂殘留。
  • 氮化處理（Nitriding）：增強模具硬度，延長壽命。

2. 模具製作流程

壓空成型模具的製作涉及 精密加工、組裝與測試，主要步驟如下：

(1) 加工方法

  • CNC 切削加工（Machining）：
    • 透過 數控加工（CNC） 精密切削模具，確保高精度與良好耐用性。
  • 放電加工（EDM）：
    • 用於 複雜形狀與細小凹槽 的加工，確保高細節呈現。
  • 3D 金屬列印（3D Metal Printing）：
    • 適用於快速製造試模，可減少開發成本與時間。

(2) 模具測試與調整

  • 模具配合測試：檢查 模具組合精度，確保產品不變形。
  • 壓力與溫度測試：模擬生產環境，確保產品均勻成型。
  • 修正與拋光：修正成型缺陷，提高表面品質。

3. 壓空成型的生產流程

(1) 板材預熱

  • 將 塑膠板材（ABS、PC、PMMA、PVC 等） 加熱至 軟化溫度（約 120°C～200°C）。

(2) 夾持固定

  • 透過 氣動夾持裝置 固定板材，確保均勻受熱與穩定成型。

(3) 高壓成型

  • 壓縮空氣（Pressure Air） 迅速推動材料 緊貼模具表面，確保細節清晰。

(4) 冷卻固化

  • 利用 冷卻系統 降溫，使塑膠定型，確保產品不變形。

(5) 脫模與後處理

  • 產品脫模，進行 邊緣修整、CNC 切割，提升成品品質。

4. 壓空成型模具設計的關鍵要點

  • 確保模具表面細節精準，影響最終產品外觀品質。
  • 選擇適合的冷卻系統，防止產品翹曲或內部應力過大。
  • 合理設計脫模機構，避免產品卡模，提高生產效率。
  • 考慮塑膠流動性與壁厚設計，確保成型均勻，減少材料浪費。

壓空成型技術在 家電、醫療、汽車內裝、電子設備 等領域應用廣泛，良好的 模具設計與製作 是確保產品品質的關鍵。選擇 適當的模具材料、精密加工技術與冷卻設計，能夠有效提升生產效率與降低成本。

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