AIRMOULD?技術(shù)的應(yīng)用：受控的300 bar加壓氮?dú)?/h1>
2018-10-11 02:46:44ReinhardBauer本刊編譯
現(xiàn)代塑料 2018年10期
文/Reinhard Bauer（本刊編譯）
德國WITTE Automotive集團(tuán)于2016年在波西米亞北部奧斯特羅夫開工的生產(chǎn)工廠，與20 km以外的Nejdek工廠合作，專業(yè)生產(chǎn)汽車門把手及鎖模塊。該工廠目前的年產(chǎn)量大約是350萬件，為此，奧斯特羅夫工廠運(yùn)行了14臺威猛巴頓菲爾的注塑單元。在所生產(chǎn)的產(chǎn)品中，大約有100萬個門把手是采用威猛巴頓菲爾的AIRMOULD?氣輔注塑技術(shù)生產(chǎn)的空心部件。
WITTE Automotive公司在奧斯特羅夫工廠生產(chǎn)形狀、顏色和功能多樣化的門外把手及鎖緊裝置，這些產(chǎn)品不僅令人印象深刻，還嚴(yán)格遵守了碰撞安全法規(guī)。當(dāng)然，WITTE Automotive集團(tuán)的產(chǎn)品組合遠(yuǎn)不只門外把手，還包括門閂、門內(nèi)操作系統(tǒng)、鎖和鑰匙、關(guān)閉輔助裝置、門保持器、門制動器和電動門驅(qū)動系統(tǒng)。
圖1 于2016年在波西米亞北部奧斯特羅夫開工的WITTE Automotive工廠生產(chǎn)的重要產(chǎn)品是汽車門把手及背后的鎖機(jī)構(gòu)
注重表面質(zhì)量
由于汽車的車門和扁平把手可為用戶所見和感知，因此它們的形狀和觸感對汽車的外觀質(zhì)量至關(guān)重要（如圖1所示）。為生產(chǎn)這些部件，一個新的注塑成型工廠于2016年在卡羅維瓦里附近的奧斯特羅夫建成。作為基礎(chǔ)裝備，該工廠配有14臺鎖模力1 800～5 500 kN的威猛巴頓菲爾注塑機(jī)，這些注塑機(jī)集成了威猛的線性機(jī)械手和用于對注塑成型的門把手進(jìn)行自動化下游處理的周邊設(shè)備（如圖2所示）。目前，該工廠已得到擴(kuò)展，生產(chǎn)單元增加到了20個。
這些門把手采用30%玻璃纖維增強(qiáng)PA6制成，外殼采用PC/ABS混合物制成，背后的結(jié)構(gòu)組件采用30%玻璃纖維增強(qiáng)PP制成。
混合動力的威猛巴頓菲爾MacroPowerE 500/2100注塑機(jī)，配備了一個全電動的注射單元和一個伺服液壓的兩板鎖模單元，以最佳的能源效率成型出了質(zhì)量始終如一的高品質(zhì)產(chǎn)品，從而完全滿足了客戶的要求。
“根據(jù)客戶的特殊要求，我們生產(chǎn)出了3種不同類型的門把手。”奧斯特羅夫工廠注塑部經(jīng)理Pavel Karas在工廠參觀的過程中解釋道。之后他又補(bǔ)充說：“內(nèi)置有傳感器和適當(dāng)電子組件的門把手，需要內(nèi)壁光滑的安裝空間，因此，在生產(chǎn)門把手時，模內(nèi)的機(jī)械滑塊會推出以創(chuàng)造必要的空間。另一種門把手是由兩個或更多的殼體組成，這些殼體通過卡扣和螺栓被固定在一起。沒有集成傳感器電子組件的門把手，是采用氣輔注塑成型技術(shù)生產(chǎn)的整體式空心部件?！彼麖?qiáng)調(diào)說：“這是減小塑料部件壁厚的最有效的方法，因此還縮短了必要的冷卻時間、減少了材料消耗，而且模具內(nèi)無需復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。”
這項(xiàng)工藝看似簡單，但為了獲得最佳結(jié)果，卻要求高精密的過程控制。第一步是完全填充型腔，通過型腔壁的冷卻而使外層得到凝固。然后，劑量得到控制的氮?dú)猓诟哌_(dá)300 bar(1 bar=0.1 MPa)的壓力下通過注射噴嘴被吹入塑料熔體中，在此，加壓的氣體就像活塞一樣發(fā)揮作用，令仍然是液態(tài)的塑料熔體通過一個機(jī)械打開的通道，從核心區(qū)移入溢流腔中。根據(jù)門把手的類型，被推出的塑料熔體量大約是總量的25%～30%?？招牟考?nèi)部的氣壓隨后抵消了冷卻帶來的收縮，從而消除了外表面上潛在的縮痕缺陷。冷卻結(jié)束時，成型部件和溢流腔中的內(nèi)容物被取出。將溢流腔中的內(nèi)容物切除并回收，使之重新與原生材料一起使用（如圖3所示）。根據(jù)門把手的類型，循環(huán)時間大約縮短了 45～50 s，因此與采用滑塊的生產(chǎn)循環(huán)時間大體相當(dāng)。
圖2 在WITTE Automotive集團(tuán)的奧斯特羅夫工廠中，14臺鎖模力1 800～5 500 kN的威猛巴頓菲爾注塑機(jī)每年生產(chǎn)大約350萬個汽車門把手總成
適合所有機(jī)器的中央加壓氮?dú)饩W(wǎng)
當(dāng)該新的工廠建成時，用于注塑成型生產(chǎn)的所有基礎(chǔ)設(shè)施的布置，不僅滿足了對機(jī)器進(jìn)行集中充電和操作的要求，而且還為未來的模塊化擴(kuò)展作好了準(zhǔn)備。電源連接、物料干燥和上料系統(tǒng)，以及氮?dú)夤┙o等也同樣如此。
圖3 目前，WITTE Automotive集團(tuán)的奧斯特羅夫工廠已采用30%玻璃纖維增強(qiáng)PA6生產(chǎn)出了大約100萬個空心門把手。此圖顯示了兩種門把手類型，其芯部材料通過氮?dú)獗灰迫胍缌髑恢?。作為最終產(chǎn)品，準(zhǔn)備用于安裝的門把手采用了3層高光涂料，如此圖中部所示的部件
圖4 中央供氣系統(tǒng)由液氮儲罐及與之相連的兩個氣化裝置組成，每個氣化裝置都與一臺壓縮機(jī)和一個氣瓶緩沖器結(jié)合在一起，以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力
圖5 威猛巴頓菲爾的AIRMOULD?控制系統(tǒng)能夠處理多達(dá)8個壓力控制模塊，該控制系統(tǒng)通過EUROMAP 62接口與注塑機(jī)進(jìn)行通信
中央供氮及處理裝置位于工廠建筑的外部，一個中央液氮儲罐與兩個氣體壓縮機(jī)/氣化裝置組合在一起，通過一個氣瓶集料實(shí)現(xiàn)壓力平衡。在300 bar的系統(tǒng)壓力下，它們將氮?dú)馑腿胲囬g的管道系統(tǒng)中（如圖4所示）。
易于操作的系統(tǒng)集成
在注塑機(jī)上，加壓氣體被分配給幾個單獨(dú)的通向模內(nèi)注射噴嘴的供應(yīng)管道。每一條注射管道都要通過其自己的壓力調(diào)節(jié)器，這些壓力調(diào)節(jié)器由單獨(dú)的AIRMOULD?控制單元進(jìn)行控制。這是一個獨(dú)立的裝置，可根據(jù)需要靈活地應(yīng)用在多臺機(jī)器上。UNILOG B6控制系統(tǒng)是可移動的控制單元的核心，它能夠處理多達(dá)8個壓力控制模塊和8個抽芯。它與注塑機(jī)的通信，是通過標(biāo)準(zhǔn)的EUROMAP 62接口實(shí)現(xiàn)的，這是專為集成流體注射設(shè)備而設(shè)計的接口。在AIRMOULD?控制單元的15" TFT彩色觸摸屏上，壓力曲線可以用標(biāo)稱曲線輸入，并達(dá)到9個可自由編程的位置。此外，還可以同時顯示多達(dá)8個壓力控制模塊的實(shí)際壓力曲線，而一個多通道的壓力監(jiān)測系統(tǒng)和一個用于自動清洗注射噴嘴的脈沖程序也是可行的。AIRMOULD?控制系統(tǒng)擁有與機(jī)器控制系統(tǒng)一樣的基本功能，比如，通過USB或密碼的授權(quán)訪問，以及既可以通過USB端口進(jìn)行外部連接、也可以通過網(wǎng)絡(luò)連接的工藝數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（如圖5所示）。
單個噴嘴管道中的氣壓由上游壓力控制單元中的高動態(tài)伺服閥控制。為保證控制段較短，以及盡量減少氣體的潛在損失，機(jī)器內(nèi)部的壓力控制單元應(yīng)盡可能靠近模具擺放，這直接在模板上就能完美實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槌松贁?shù)的例外，這些門把手是采用4腔模具制造的，為此，供應(yīng)此處的氣流被分成4股單獨(dú)的氣流（如圖6所示）。對控制模塊的設(shè)計主要集中在高精度的調(diào)節(jié)以及對大、小氣流量的氣壓檢測上。為確保氣體質(zhì)量的一致性，控制模塊在氣流的入口和出口處配有過濾器。模具型腔通過單獨(dú)的氣體管道而與其各自的控制單元連接（如圖7所示）。
圖6 由于除少數(shù)的例外，這些門把手均采用4腔模具生產(chǎn)，因此流向機(jī)器的氣流被分成4股單獨(dú)的氣流，并通過4個單獨(dú)的壓力控制單元
圖7 采用氣輔注塑技術(shù)生產(chǎn)門把手的4腔模具的特寫鏡頭
圖8 威猛巴頓菲爾董事總經(jīng)理Ing.Michal Slaba與WITTE Automotive集團(tuán)奧斯特羅夫工廠的注塑成型生產(chǎn)經(jīng)理Pavel Karas回顧了雙方多年的成功合作
總結(jié)
威猛巴頓菲爾為大批量地生產(chǎn)無縮痕、表面完美光滑的厚壁整體部件提供設(shè)備已有30多年的歷史。憑借其依靠企業(yè)內(nèi)部發(fā)展的戰(zhàn)略，該公司能夠提供一體化的系統(tǒng)解決方案，這些系統(tǒng)解決方案已在每年365天、每周7天、每天24 h的連續(xù)運(yùn)行中得到了檢驗(yàn)。如圖8所示，WITTE Automotive集團(tuán)的生產(chǎn)經(jīng)理Pavel Karas對此合作給予了積極的評價：“由于我們在汽車制造商的準(zhǔn)時供應(yīng)鏈中的地位，我們需要完全依賴于永久可靠的生產(chǎn)設(shè)備，在此方面，我們完全能夠始終依靠威猛巴頓菲爾的注塑成型技術(shù)?！?/p>
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圖1 于2016年在波西米亞北部奧斯特羅夫開工的WITTE Automotive工廠生產(chǎn)的重要產(chǎn)品是汽車門把手及背后的鎖機(jī)構(gòu)
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這些門把手采用30%玻璃纖維增強(qiáng)PA6制成，外殼采用PC/ABS混合物制成，背后的結(jié)構(gòu)組件采用30%玻璃纖維增強(qiáng)PP制成。
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“根據(jù)客戶的特殊要求，我們生產(chǎn)出了3種不同類型的門把手。”奧斯特羅夫工廠注塑部經(jīng)理Pavel Karas在工廠參觀的過程中解釋道。之后他又補(bǔ)充說：“內(nèi)置有傳感器和適當(dāng)電子組件的門把手，需要內(nèi)壁光滑的安裝空間，因此，在生產(chǎn)門把手時，模內(nèi)的機(jī)械滑塊會推出以創(chuàng)造必要的空間。另一種門把手是由兩個或更多的殼體組成，這些殼體通過卡扣和螺栓被固定在一起。沒有集成傳感器電子組件的門把手，是采用氣輔注塑成型技術(shù)生產(chǎn)的整體式空心部件?！彼麖?qiáng)調(diào)說：“這是減小塑料部件壁厚的最有效的方法，因此還縮短了必要的冷卻時間、減少了材料消耗，而且模具內(nèi)無需復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。”
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圖2 在WITTE Automotive集團(tuán)的奧斯特羅夫工廠中，14臺鎖模力1 800～5 500 kN的威猛巴頓菲爾注塑機(jī)每年生產(chǎn)大約350萬個汽車門把手總成
適合所有機(jī)器的中央加壓氮?dú)饩W(wǎng)
當(dāng)該新的工廠建成時，用于注塑成型生產(chǎn)的所有基礎(chǔ)設(shè)施的布置，不僅滿足了對機(jī)器進(jìn)行集中充電和操作的要求，而且還為未來的模塊化擴(kuò)展作好了準(zhǔn)備。電源連接、物料干燥和上料系統(tǒng)，以及氮?dú)夤┙o等也同樣如此。
圖3 目前，WITTE Automotive集團(tuán)的奧斯特羅夫工廠已采用30%玻璃纖維增強(qiáng)PA6生產(chǎn)出了大約100萬個空心門把手。此圖顯示了兩種門把手類型，其芯部材料通過氮?dú)獗灰迫胍缌髑恢?。作為最終產(chǎn)品，準(zhǔn)備用于安裝的門把手采用了3層高光涂料，如此圖中部所示的部件
圖4 中央供氣系統(tǒng)由液氮儲罐及與之相連的兩個氣化裝置組成，每個氣化裝置都與一臺壓縮機(jī)和一個氣瓶緩沖器結(jié)合在一起，以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力
圖5 威猛巴頓菲爾的AIRMOULD?控制系統(tǒng)能夠處理多達(dá)8個壓力控制模塊，該控制系統(tǒng)通過EUROMAP 62接口與注塑機(jī)進(jìn)行通信
中央供氮及處理裝置位于工廠建筑的外部，一個中央液氮儲罐與兩個氣體壓縮機(jī)/氣化裝置組合在一起，通過一個氣瓶集料實(shí)現(xiàn)壓力平衡。在300 bar的系統(tǒng)壓力下，它們將氮?dú)馑腿胲囬g的管道系統(tǒng)中（如圖4所示）。
易于操作的系統(tǒng)集成
在注塑機(jī)上，加壓氣體被分配給幾個單獨(dú)的通向模內(nèi)注射噴嘴的供應(yīng)管道。每一條注射管道都要通過其自己的壓力調(diào)節(jié)器，這些壓力調(diào)節(jié)器由單獨(dú)的AIRMOULD?控制單元進(jìn)行控制。這是一個獨(dú)立的裝置，可根據(jù)需要靈活地應(yīng)用在多臺機(jī)器上。UNILOG B6控制系統(tǒng)是可移動的控制單元的核心，它能夠處理多達(dá)8個壓力控制模塊和8個抽芯。它與注塑機(jī)的通信，是通過標(biāo)準(zhǔn)的EUROMAP 62接口實(shí)現(xiàn)的，這是專為集成流體注射設(shè)備而設(shè)計的接口。在AIRMOULD?控制單元的15" TFT彩色觸摸屏上，壓力曲線可以用標(biāo)稱曲線輸入，并達(dá)到9個可自由編程的位置。此外，還可以同時顯示多達(dá)8個壓力控制模塊的實(shí)際壓力曲線，而一個多通道的壓力監(jiān)測系統(tǒng)和一個用于自動清洗注射噴嘴的脈沖程序也是可行的。AIRMOULD?控制系統(tǒng)擁有與機(jī)器控制系統(tǒng)一樣的基本功能，比如，通過USB或密碼的授權(quán)訪問，以及既可以通過USB端口進(jìn)行外部連接、也可以通過網(wǎng)絡(luò)連接的工藝數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（如圖5所示）。
單個噴嘴管道中的氣壓由上游壓力控制單元中的高動態(tài)伺服閥控制。為保證控制段較短，以及盡量減少氣體的潛在損失，機(jī)器內(nèi)部的壓力控制單元應(yīng)盡可能靠近模具擺放，這直接在模板上就能完美實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槌松贁?shù)的例外，這些門把手是采用4腔模具制造的，為此，供應(yīng)此處的氣流被分成4股單獨(dú)的氣流（如圖6所示）。對控制模塊的設(shè)計主要集中在高精度的調(diào)節(jié)以及對大、小氣流量的氣壓檢測上。為確保氣體質(zhì)量的一致性，控制模塊在氣流的入口和出口處配有過濾器。模具型腔通過單獨(dú)的氣體管道而與其各自的控制單元連接（如圖7所示）。
圖6 由于除少數(shù)的例外，這些門把手均采用4腔模具生產(chǎn)，因此流向機(jī)器的氣流被分成4股單獨(dú)的氣流，并通過4個單獨(dú)的壓力控制單元
圖7 采用氣輔注塑技術(shù)生產(chǎn)門把手的4腔模具的特寫鏡頭
圖8 威猛巴頓菲爾董事總經(jīng)理Ing.Michal Slaba與WITTE Automotive集團(tuán)奧斯特羅夫工廠的注塑成型生產(chǎn)經(jīng)理Pavel Karas回顧了雙方多年的成功合作
總結(jié)
威猛巴頓菲爾為大批量地生產(chǎn)無縮痕、表面完美光滑的厚壁整體部件提供設(shè)備已有30多年的歷史。憑借其依靠企業(yè)內(nèi)部發(fā)展的戰(zhàn)略，該公司能夠提供一體化的系統(tǒng)解決方案，這些系統(tǒng)解決方案已在每年365天、每周7天、每天24 h的連續(xù)運(yùn)行中得到了檢驗(yàn)。如圖8所示，WITTE Automotive集團(tuán)的生產(chǎn)經(jīng)理Pavel Karas對此合作給予了積極的評價：“由于我們在汽車制造商的準(zhǔn)時供應(yīng)鏈中的地位，我們需要完全依賴于永久可靠的生產(chǎn)設(shè)備，在此方面，我們完全能夠始終依靠威猛巴頓菲爾的注塑成型技術(shù)?！?/p>
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