分體掛壁式房間空調器透明面板的制造工藝分析

謝秀健，龐重洋，胡 烈

（奧克斯空調有限公司，浙江寧波315104）

1 空調器透明面板產品介紹

隨著我國制造產業的轉型升級，我國家電產業也在轉型升級，作為家電行業排頭兵的空調產業始終把品質放在第一位。以前空調面板普遍為普通ABS或者HIPS注塑而成，講究一點的在面板上絲印一些花紋，空調器的檔次顯得比較低劣；也有一些用模內注塑工藝，但面板上的花紋看上去沒有立體感，而且合格率低，成本高。

本制造工藝中面板用透明ABS注塑而成，面板背面噴漆，該漆可以為不同顏色，噴漆后由于光的折射，使得面板有很強的立體感，看上去比較高雅、新穎。

圖1 空調器外觀圖

圖1為分體壁掛式空調器掛內機的外形圖，由于該內機面板組件為透明ABS材料制成，背部噴白色UV油漆，面板組件中下部嵌有電鍍亮銀色裝飾條；這樣空調內機顯得高雅，大方。

圖2 空調面板的正面外觀圖

圖3 空調面板背面外觀圖

圖2及圖3為面板組件圖，該面板由透明面板、電鍍裝飾條、面板支撐板及面板之間粘貼的雙面膠組成，電鍍裝飾條通過卡鉤與透明面板裝配。

圖2為透明面板正圖，外形尺寸為847mm×231mm×37mm，厚度為2.8，材料為透明ABS，密度為 1.04 g/cm3，體積為 610cm3，重量為 635g，無色透明。

2 空調器透明面板模具的開發

透明面板產品結構與形狀都比較簡單，模具結構也較簡單，但由于面板是空調器的主要外觀件，其表面要求十分嚴格，不得有熔接痕、飛邊、澆口痕、流痕等缺陷，分析確定模具進料口的位置、數量、形狀顯得十分重要。

2.1 澆口的位置選擇

澆口位置的選擇關系到殘留澆口的痕跡、也直接影響著熔接線的形狀、長短和位置，參考以前類似產品的澆口設置和通過MOLDFLOW進行分析，采用如下方式：

采用反裝式3點時序控制針閥式熱流道，中間一點先進澆，延時1.6秒后2側的2個澆口針閥打開一起進澆[1]（如圖4所示）。

圖4 注塑填充分析圖

該透明面板長度為847mm，寬度為231mm，壁厚為2.8mm，材料為透明ABS，結合ABS材料的流長比系數，該模具設置兩側的澆口距中心澆口為260mm。

由于產品是掛機空調的主要外觀零件，要求正面無熔接線等外觀缺陷，該面板與電鍍的裝飾條裝配后使用，所以在裝飾條的配合凹槽部位是允許有熔接線的。該模具采用2側的2個澆口延時進膠的順序閥進膠系統，有效地消除了產品正面的熔接痕缺陷（如圖5所示）。

圖5 熔接線分析圖

該熱流道采用順序閥延時進膠，當從第一進澆口進的膠流到第二個進澆口附近時，第二個進澆口打開進行進膠。以此類推，它的優點是使得熔接痕能夠得到有效控制，避免料熔接線的產生。

2.2 模具鋼材的選擇

為了達到透明面板表面120度的光亮度，粗糙度：Ra0.02以下的要求，該模具動模鑲塊與定模鑲塊都采用NAK80預硬塑膠模具鋼。NAK80鋼材出廠硬度達到HRC37-43，有很好的拋光性能。同時采用CNC半精加工留0.05mm余量，在高速CNC加工中心加工完成后再精加工，尺寸精度達到0.01mm，產品成型面表面粗糙度達到Ra0.25，為后續的拋光工作奠定了良好的基礎。

2.3 模具頂出系統設計

該模具采用左右大頂塊，裝飾條的配合凹槽部位采用臺階頂針，對面采用2個大頂塊，如圖6所示，產品頂出平穩，變形小，正面沒有頂出缺陷。

圖6 模塑產品頂出系統圖

2.4 模具使用溫度控制

該模具生產時，采用動定模均通65℃的熱水，有效地促進塑料在模腔內的填充，并且保證了產品表面無熔接痕，同時提高了生產效率，生產周期控制在50秒以內。

2.5 模具總裝圖

圖7 模具總裝圖

模具的動作：當模具閉合后，熔 狀態的塑料經過熱流道系統2進入定模板4的型腔，此時的進料點是根據需要而先后順序進行動作，當型腔滿后，經過冷卻系統進行冷卻后，在面板頂出油缸1和左右大頂塊的共同作用下將面板頂出。

3 空調器透明面板的背面噴涂處理

3.1 噴涂工藝的主要工序及注意事項

（1）工件去應力退火：塑料成型時易形成內應力，應力集中處涂層易開裂?？刹捎猛嘶鸸に嚮蛘嫒に嚕话悴捎谜嫒に嚰夹g，在塑件表面涂擦能夠消除塑件內應力的溶液，在室溫下靜置15～20分鐘即可。

（2）除油：塑料件表面常沾有油污、手汗和脫模劑等，它們會使涂料附著力變差，涂層產生龜裂、起泡和脫落，所以涂裝前需要進行除油工藝。對塑料件通常用汽油或酒精清洗，然后進行化學除油，化學除油后應徹底清洗工件表面殘留堿液，并用純水最后清洗干凈，晾干或烘干。

（3）除電、除塵：塑料制品是絕緣體，表面電阻一般在1000 MΩ左右，容易產生靜電，帶電后容易吸附空氣中的細小灰塵而附著于表面。靜電吸附的灰塵用一般吹氣法除去十分困難，采用高壓離子化空氣流同時除電除塵的效果較好。

（4）噴涂：塑料涂層厚度為15～20μm，通常要噴涂2～3道才能完成。一道噴涂后晾干15min，再進行第二次噴涂。

（5）烘干：涂完后需要在60℃條件下烘烤25 min-30min。

3.2 面板組件噴涂生產的一般工藝

以前的常規制造工藝為圖8，存在如下問題：（1）車間環節：注塑、噴漆及裝配均沒有在無塵的環節下進行，這樣容易吸附灰塵，產生廢品；（2）大部分采用人工操作：如工序1，注塑透明面板是工人取工件、人工覆膜、噴涂時工人控制流量、運輸環節多等等，難免產生磕碰傷、劃痕等，使合格率下降；（3）噴涂時人工噴涂，使得噴涂層的厚度無法控制，容易產生色差；使合格率下降。（4）上述操作流程的產品合格率為：注塑75%、噴涂60%、包裝運輸90%，總合格率為54%，班產量達到110只左右（按照8小時計算）。

影響合格率的主要原因為注塑時產生縮影、氣痕、熔接線、氣泡；噴涂時產生的色澤不一致、涂層厚薄不均勻；包裝運輸時產生的劃傷、磕碰傷等等。

圖8 以前的常規制造工藝

影響生產效率的主要因數為：注塑效率不高，噴涂效率低等。

3.3 改進后的面板組件噴涂生產工藝

現在對該面板組件的流程進行了改進，首先對環境進行了改造，其次對工藝流程及設備進行了升級。

（1）在注塑階段，對模具進料系統進行優化設計和改進，不能產生縮影、氣痕、熔接線、氣泡。

（2）注塑取料為機械手操作；后續全封閉自動運輸線；制動裝夾面板和用機器人進行噴涂，減少了由于人為因素造成的不合格品。

（3）透明面板背面噴涂由以前的人工噴涂改為機器人噴涂[2]。

（4）設備和工藝參數見表1：

表1 設備和工藝參數

由于在整個產品的生產過程中對整個工藝裝備進行了機械化和自動化，使產品生產效率和產品合格率大大增加，成本大大降低。改進后的合格率為注塑98%噴涂95%包裝運輸98%，這樣總體合格率為98%×95%×98%=91.2%，比以前提高了91.2%-40.5%=50.7%

改進后的工藝流程見圖9：

圖9 目前的常規制造工藝

對于噴涂工藝，采用由人工噴涂改為機器人自動噴涂，同時使用自動烘干流水線。

由于該型號噴涂機器人具有可記憶存檔產品工藝參數，柔性對應各種類型的工件，自動噴涂，油漆霧化佳，大大減少涂料的過嘴量等優點，使得生產效率和產品質量大大提高。

4 結語

空調器透明面板，使用倒裝式3點時序控制針閥式熱流道的模具獲得塑料制品，然后采用機器人自動噴涂自動烘干流水線后期處理，生產效率高，制品合格率比較理想，可作為類似產品開發的借鑒。

[1]董一嘉，來建良，徐志揚.動定模反裝的前蓋注射模設計[J].模具工業，2006,32（9）:57-59.

[2]林惠，羅羽沖，劉琪，等.汽車保險杠的噴涂工藝[J].裝備制造技術，2012,(8):94-97.