产品设计研发中的成型及表面工艺分析

朱渊琳

摘   要：文章首先详细分析了塑胶材料选型的影响因素，主要包括4个方面：材料的密度、流动性、收缩率以及模具成本;其次介绍了塑胶的加工方法：吹塑成形、挤出成型、注塑成型以及吸塑成型;接着分析了塑胶的表面工艺：烫印、印刷、喷涂以及真空镀;最后探讨了模具的处理，主要包括咬花和抛光。通过以上几个方面的分析、介绍和探讨，希望能够为以后产品研发设计人员的工作提供一些参考，从而确保研发，设计出来的产品能够与时代发展的要求以及人民群众的真实需求相符合。

关键词：塑胶材料;表面工艺;成型

在设计产品的过程中，塑胶和五金发挥着非常重要的作用，其中所占比例最大的是塑胶件。对于一名产品研发人员来说，要能够对塑胶材料进行合理、有效的利用，同时还要能够对塑胶件的设计进行深刻理解。塑胶材质的制品之所以应用广泛，主要是因为塑胶材料具有韧性强、易成型以及材料轻等独特的优势。不过，目前经常使用的塑胶材料非常多，不同种类的塑胶材料性能指标以及成型工艺存在着较大的差异。本文主要就这个方面的问题进行分析和探讨。

1    塑胶材料的选型

在选用材料的过程中，除了有特殊要求的之外，选用范围比较固定，通常都是选择经常使用的几种材料，然后从中挑选出最符合要求的。影响材料选用的因素主要有以下几个方面：材料的密度、流动性、收缩率以及模具成本等。比如ABS和PC两种材料，在伸缩率方面ABS为0.3%～0.8%，而PC则为0.6%～0.8%，因此，在使用ABS和PC进行加工制作时能够有效地控制其尺寸和变形，从而能够使尺寸更加稳定。另外，这两种材料还具有较好的流动性，在材料成型过程中没有严格的最小壁厚限制，因此在多种精密产品的成型中都可以被廣泛地应用[1]。

2    塑胶的加工方法

在平时的生产加工中比较常见的塑胶成型方法有4种，分别是吹塑成形、挤出成型、注塑成型以及吸塑成型。

2.1  注塑成型

注塑成型主要是利用高压向模腔中射入受热融化的材料，之后使其冷却固化从而得到相应的成型品，市场上的注塑机有很多种，图1为一种常用的注塑机。如果要批量生产一些具有复杂形状的部件，往往采用注塑成型方法，在所有加工方法中注塑成型占有非常重要的地位。人们生活中见到的一些数码产品的塑胶外壳以及工业仪器产品外面的塑胶外壳基本都是采用该方法生产制作出来的。

2.2  吹塑成形

吹塑成形主要是利用气体压力将闭合在模具中的热熔型坯吹胀，从而形成空中制品。凹模是吹塑过程中唯一能够用到的模具，相比于注塑成型等方法，吹塑成型有着更低的设备造价，并且具有较强的适应性，成型性也更好，因此，一些具有比较复杂起伏曲线形状的制品大多采用吹塑成形。人们日常生活中经常见到的洗发水瓶、矿泉水瓶等都是利用吹塑成形方法制作出来的。

2.3  吸塑成型

吸塑成型是热成型加工方法中的一种，在生产加工中主要用来制造一些开口壳体制品，使用的材料主要为热塑性塑料片材。首先要按照要求的尺寸裁剪塑料片材，之后加热使其软化，接着利用片材两面的机械压力或者气压差，使片材发生变形并且在特定的模具轮廓面上进行覆贴，冷却之后定型并修整其边缘。日常生活中常见的广告、塑料包装、灯饰等都是采用吸塑成型方法制作出来的[2]。

2.4  挤出成型

在塑料加工行业中，挤出成型也可以被称为挤塑。其中，利用模具本身和液压机的压力进行的非橡胶挤出机加工被称为压出，主要是指利用挤出机料筒与螺杆间的作用使物料的边受热，能够使物料塑化，然后被螺杆不断向前推送的边在机头处被连续加工制作成不同种类的截面制品和半制品。另外，在纤维化学工业中向喷丝头供料也经常使用到挤出机。目前，在橡胶加工和热塑性塑料加工中已经广泛地应用了挤出成型方法，通常应用在胶料过滤、造粒以及配料等工作中，能够生产制造薄膜、管材、橡胶轮胎内胎胎筒、片材、电线电缆包裹以及型材等各种连续性制品。

3    塑胶的表面工艺

3.1  烫印

在对塑胶件进行表面装饰的过程中，烫印工艺非常重要，并且经常被用于消费类电子产品以及各种家用电器中。烫印就是利用高温下的烫印头在被加工工件的表面压烫烫印膜上的金属或者涂料层，从而起到标志或者装饰的作用。加热器、压力传送机构以及烫印模板是其主要的组成部分。

3.2  印刷

在塑胶的表面工艺中有两种印刷方式，即移印和网印。在塑胶制品上通过这两种方式附着文字或者图形等形式的油墨，起到标志或者装饰的作用。移印主要是指机械传动利用胶头将油墨图案从钢板上印到被加工工件上;而网印则是通过有图案的网板将油墨渗透到被加工工件上。这两种方法虽然在方式上存在差别，但是具有相同的目的。在进行加工的过程中要根据被加工工件的特点和要求选用合适的印刷方法。

3.3  喷涂

喷涂大致上可以分为两种，即喷粉和涂装。喷粉是粉末涂装，是一种新型的涂装工艺，在最近几十年中得到了非常广泛的应用，塑料粉末是其主要原料，通常应用在手柄等器件上。而涂装中所用的漆大多为人造漆，制作材料主要有颜料、硝酸纤维素、溶剂以及树脂等[3]。

3.4  真空镀

真空镀主要有3种类型，即离子镀、真空蒸镀以及溅射镀，共同特点是需要在真空环境中进行相应的加工，将各种金属和非金属薄膜通过蒸馏或者溅射的方法沉积在塑件的表面。利用这种方法所得到的表面镀层非常薄，与此同时还具有较好的附着力，并且加工速度较快。由此可以看出，真空镀各个方面的优势非常突出，但是其缺点也比较明显，一方面利用其进行工件的加工制作需要花费较多的资金，并且到目前为止由于技术原因只有很少的几种金属能够进行操作。通常情况下一些高档产品的功能性镀层才会应用真空镀，在日常生活中，一部分手机外壳的处理可能会应用到。

4    模具的处理

模具的处理主要有两种工艺，即咬花和抛光。咬花是指塑胶产品上存在的一些比较粗糙的纹理;而抛光是对塑胶壳表面利用机械、化学等方法加以处理使其变得非常光滑。咬花和抛光是在模具的型腔或者型芯中直接进行相应的表面处理，之后采用注塑成型的工艺直接制造出成品，而不再需要使用其他的工艺再次对其进行加工。其中，咬花是在钢材的表面通过浓硫酸等化学药品腐蚀出相应的纹路，比如梨地、蛇皮以及蚀纹等。抛光就是通过化学、电化学或者机械等方法有效降低模具表面的粗糙度，使模具的表面更加平整和光亮。

5    结语

综上所述，随着现代社会的不断发展，科学技术日新月异，特别是在博大精深的塑胶材料领域，未来必将涌现出更多的新型材料和新型加工工艺，对于产品研发人员来说是一个巨大的挑战，因此产品研发人员必须不断地充实自己，要对各种先进材料和先进工艺方面的知识进行充分学习，只有这样才能够紧跟时代的步伐，研发、设计出符合时代要求的产品，从而使社会大众的实际需求能够得到充分的满足。

[参考文献]

[1]祝璐琨，廖秋慧，常净芳，等.注塑成型工艺对包塑成型嵌件变形的影响[J].工程塑料应用，2016（9）：57-61.

[2]刘飞.淺谈材料成型及焊接的控制工艺[J].科技致富向导，2015（9）：135.

[3]刘美悦.论述材料成型及焊接的控制工艺[J].科学技术创新，2015（15）：23-24.

Abstract：The article first analyzes the influence factors of plastic material selection in detail， including four aspects： density， fluidity， shrinkage rate and mold cost of the material; then introduces the processing methods of plastic： blow molding， extrusion molding， injection molding and plastic molding; and then analyzes the surface technology of plastic： hot stamping， printing， spraying and vacuum plating. Through the analysis， introduction and discussion of the above aspects， we hope to provide some reference for the future work of product research and development designers， so as to ensure that the products developed and designed can be developed with the times and the requirements of the exhibition and the real needs of the people are in line with each other.

Key words：plastic material; surface technology; molding