產品設計工藝知多少——旋轉成型

產品設計工藝知多少——旋轉成型

對於產品設計師而言，旋轉成型工藝應該是相對比較生疏的一種工藝。工業設計、產品設計屬於綜合性的職業，對工藝知識積累越多，面對設計過程中遇到的問題，就有更多的解決方案。

今天赫茲工業設計公司小編給諸君帶來，旋轉成型工藝的介紹和分析：

旋轉成型可以用於生產具有恆定壁厚的中空產品。聚合物粉末在模具內翻滾，生成幾乎無應力的零件。旋轉成型工藝最近的發展主要體現在模內圖案和多層壁。

工藝簡介

旋轉成型是一種多用途的工藝，可用於製造空心幾何體和板材。在中小批次生產中生產大大小小的產品是具有成本效益的。

模具成本較低，因為它不必與內芯匹配或被設計為承受高壓。即使如此，這個工藝也可以用來生產對封口和固定裝置有嚴格公差要求的零件。類似於注塑成型，該工藝可以應用模內圖形來減少精加工操作。

典型應用

採用熱成型和吹塑成型工藝也可生產空心型材和片狀型材。由雙板熱成型生產的空心零件會有一個接縫，兩片材料沿此處粘在一起。吹塑成型一般用於大批次生產，且應用於尺寸較小的零件，例如薄壁包裝。

加工質量

即使在加工中沒有施加壓力，其加工表面的表面粗糙度也非常小。所生產的產品壁厚均勻，幾乎無內應力。不過，在此過程中塑膠會收縮3％，可能會導致有較大尺寸平面的零件產生翹曲。

設計機遇

此加工工藝適合中小批次生產，

單件製造成本較低，加工成本相對便宜，適用於小型產品及小於10m3的大型產品。一些產品可以成對成型，然後在成型後分離，以形成板材的幾何形狀。

加工所用的模具可以直接從全尺寸的木材、鋁或樹脂原型中獲取，易加工的模具有助於設計和生產之間的過渡。在旋轉加工的模具中沒有型芯，變化也相對簡單，因此加工成本比較低。

該工藝使用幾種不同型別的粉末來模製複雜程度不同的形狀。微顆粒和細粉末更適合製作緻密的結構和精細的表面，但是由細粉末加工的零件更容易起泡。這是由構成泡沫填充壁、內部空心壁或多層壁的複合聚合物在不同的溫度下產生反應所致。實心零件的壁厚通常不超過6mm。最大厚度取決於模具的溫度和聚合物的熱導率。

可以將不同顏色、螺紋、模內圖形和表面細節的嵌件和預製型材整合到模製工藝中。將一種材料二次成型到另一種預製件上，可降低裝配成本，並可以產生無縫的表面質量。材料中的新增劑可使材料具有抗紫外線和耐候性、阻燃性、無靜電及提高食品安全等級等特點。

吹塑工藝詳細對比

技術說明

旋轉成型通常從組裝旋轉臂上的金屬模具開始。首先將預先確定的聚合物粉末均勻地分配到每個模具中。關閉、夾緊並旋轉模具與材料到加熱室中，在加熱室中加熱到250℃約25分鐘，並不斷地繞其水平軸和垂直軸做旋轉運動。

隨著模具壁的溫度升高，粉末熔化並在其內表面上逐漸形成均勻的塗層。加熱結束後，旋轉臂將模具送到冷卻室，在那裡將空氣和溼氣抽出，冷卻25分鐘。需要注意的是，在整個過程中還要繼續以每分鐘20轉的速度旋轉，以確保材料分佈和壁厚都是均勻的。

一旦零件冷卻充分，就將它們從模具中取出，至此，下一個迴圈過程即可開始。在整個加工過程中，加熱和冷卻時間及旋轉速度均需要非常仔細地加以控制。

設計注意事項

採用低壓加工，會由於壓力較低而產生低機械強度的低分子量材料。面對這種情況，可以透過增加肋條或加強筋的方式予以克服。加工中零件壁的截面不能突然變化，並且需要避免尖銳的角度和過於小的轉角。儘管可以在某個方向上實現小半徑的彎曲，但不適合小轉角。當然，低壓也意味著不可能生成高光澤的表面。

一般要求所加工的零件的長度為直徑的4倍，並且需要避免加工週期中材料的不均勻分佈問題。

適用材料

聚乙烯（PE）是旋轉成型最常見的材料。其他熱塑性塑膠，如聚醯胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA），也是常用的加工材料。

加工成本

由於加工中所需要的模具成本比較低，且模具不需要抵抗高壓，也沒有內部的型芯，所以比較容易做出一定的改變。一般而言，採用鋼材做模具造價最高，而鋁合金和樹脂模具都比較便宜，通常能夠滿足生產高達100個以上的零件。

加工週期通常在30至90分鐘之間，週期的長短取決於壁厚和材料的選擇。在旋轉臂上同時安裝多個模具，可以儘可能地縮短加工週期。

旋轉成型是勞動密集型的加工工藝。全自動化成型可用於小零件和大批次生產，這樣可以有效降低生產成本。

環境影響

旋轉加工工藝幾乎沒有廢料產生，主要原因是使用了預定用量的粉末。模具在整個成型和冷卻過程中保持關閉和夾緊。而且，加工中產生的任何熱塑性廢料都可以回收利用。