徐中亮 XU Zhong-liang
（广州海格通信集团股份有限公司，广州 510663）
（Guangzhou Haige Communications Group Incorporated Company，Guangzhou 510663，China）
摘要： 吸塑成型是一种塑料制品快速成型的方法。本文以手持机的塑料包装为研究对象，阐述了吸塑成型技术的原理和工艺，并探讨了优选热塑性材料、最优化塑料包装的结构尺寸、吸塑模具设计加工对吸塑工艺影响。从而，提高塑料包装的可靠性，延长使用寿命，降低包装的成本，并广泛应用于手持机的塑料包装设计中。
Abstract： Thermoforming is a kind of method that plastics products fast forming. The article is based on plastics packaging of handheld two way radio， elaborating theory and methods of plastics forming techniques， while researching on that selecting the priority material of thermoplastic. optimizing the configuration dimension of plastics packaging， designing and processing for blister mold what they are on the influence of blister-technics. Thereby， it can highly improve product reliability， increase service life， reduce the cost price of product， widely apply for plastics packaging of two way radio.
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关键词 ： 吸塑成型；手持对讲机；吸塑模具；塑料包装
Key words： thermoforming；two way radio；blister mold；plastics packaging
中图分类号：TQ320.66 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0097-03
作者简介：徐中亮（1984-），男，湖北仙桃人，硕士研究生，研究方向为电子通信产品结构设计和包装设计。
0 引言
21世纪，随着塑料包装工业的高速发展，塑料成型技术广泛应用于电子工业的包装领域。在电子通信行业中，普通塑料包装已经不能满足电子通信设备在不同严酷环境下良好存放，运输安全以及携带方便等要求，且成本高，使用寿命短。
当前，吸塑包装与普通的包装相比较具有重量轻、运输方便、绿色环保、密封性能好等特点；同时具有优良的吸收震动能，冲击能以及抗疲劳与消声的作用，装箱无需另加缓冲材料，透明度高，外形美观等优点。因此，运用吸塑技术成型的吸塑包装，降低成本，延长使用寿命，可以良好解决手持机的存储、包装、运输等方面存在的问题。
1 吸塑成型原理和工艺
目前，吸塑成型技术发展成为加工生产塑性包装最常用的主要方法之一。吸塑成型从原理上看，需要经过原料准备，高温高压熔化，流动，冷却固化三个阶段。真空吸塑成型机，又叫热塑成型，其设备组成分为七部分：
①夹紧装置。夹紧装置多采用便于固定各种尺寸片材的夹紧装置，采用自动控制，提高制件质量和效率。
②加热装置。加热装置是让片材加热软化成可塑性的设备。常用的加热器有电加热器、晶体辐射器和红外线加热器。
③真空装置。真空装置是由真空泵、阀门、储气罐、管路以及真空表等组成，在真空成型中常采用单独机型真空泵。
④压缩空气装置。真空吸塑成型机一般采用活塞式空气压缩机。
⑤冷却装置。为了提高生产效率，真空吸塑成型制品脱模前常需进行冷却，理想的情况最好采用内装冷却盘管的模具。
⑥脱模装置。由于制品冷却收缩而贴紧模具，通过真空吸引孔或向相反方向吹风使之脱模。
⑦控制装置。控制系统一般包括对真空吸塑成型成型、整饰等过程中包括仪器、仪表、管道、阀门各个参数和动作进行控制。
真空吸塑成型工艺是一种热成型加工方法[1]。其加工工艺流程：采用真空吸塑成型机设备，将平展热塑料硬片材裁成要求的尺寸；通过高温加热装置使夹紧固定的热塑性材料软化；在运行过程中借助片材两面的气压差或机械压力，使其变形后吸附在特定的模具轮廓面上；经过冷却装置快速冷却定型；脱模装置快速脱模后在切边修整，最终得到实际需求的成品。
2 吸塑包装
为了便于手持机可适应不同环境下存放良好，运输安全及携带方便，包装不仅需要有良好的抗冲击性能和抗疲劳能力来保护产品，还确保安全环保，并且能够在高，低温环境下长期稳定地、可靠地使用。目前，手持机的包装设计存在的不合理方面，主要如下几点：
①包装材料选择不恰当，材料（热塑性、耐磨性、透明度）性能力差，有毒不环保；
②包装设计不合理，外观尺寸过大，布局不合理；
③吸塑模具选择不合适，可靠性差，寿命短，不仅成本过高，而且产品质量差。
针对上述包装设计不合理方面，运用吸塑成型技术的原理和工艺，解决手持机包装设计存在的成本过高和质量差的问题，主要考虑如下几点：
2.1 吸塑包装的结构设计
在包装生产加工工艺中，吸塑成型技术是目前塑料包装最先进的成型技术。在保证承受一定载荷的情况下，吸塑成型的塑料件壁厚一般为1mm左右，而小包装的片材甚至更薄，厚度可以达到0.15～0.25mm。其采用的包装设计方法如下：
①优选环保、塑性好、承载力强的热塑性材料；
②合理摆放手持机和相关配件在包装盒的位置以及区域；
③优化吸塑包装的结构尺寸，采用可靠性设计，提高质量，降低成本。
为满足具有一定的承载能力且不变形的要求，手持机包装设计时一般选用塑性材料，主要采用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、ABS等热塑性塑料生产。此外，塑料的加工性能好，生产过程简单，成本低，效率高，极易实现塑料制品生产过程的全自动化操作。
以手持机的塑料包装为例，优选用环保热塑性能好的片材—聚对苯二甲酸乙二（醇）酯(PET)。PET密度为1.30～1.38g/cm3，熔点为255～260℃，在热塑性塑料中具有最大的强韧性其高强度，塑性好，耐摩擦，高透明性和多种颜色的片材，具有优良的耐高、低温性能，抗冲击强度能力高，绿色无毒属于环保材料[2]。因此，PET片材被认为是符合环保要求的一种理想的包装材料，采用真空吸塑成型可取得性能优良的制品。具体包装设计如下：
根据包装设计的清单及尺寸要求，选择最优的方案，具体摆放分布如下：①底层采用托架，装入手持机，充电机，背夹等；②上层托架盖上面放置两书两册以及配套的光盘和资料，方便阅读和拿放。通过多个设计方案的对比，优化塑料包装的结构尺寸，获得最优的方案。如图1所示，最优的包装区域分布和摆放图。
依照上述手持机和配件的合理摆放布局，通过Pro/E软件工具的设计平台，利用钣金件里面的冲模工具设计出手持机的包装3D模型。在设计过程中，考虑方便拿取配件，就预留一定扣手位的空间；同时在棱边处采用圆角过渡避免应力集中而产生破裂。具体塑料包装的三维模型如图2、3。
从手持机和配件颜色搭配协调方面考虑，最终选择红棕色的PET塑性材料。为了防止包装过硬碰伤手持机和配件，在PET塑性片材表面植上一层有色的绒毛，不仅使托架表面有种绒质的手感，而且显得高贵，美观大方，大大提升包装的档次。
2.2 吸塑模具
吸塑成型要求加工的吸塑模具精度较高，其模具设计的原则是：第一，模具材料的选择；第二，模具的结构设计；第三，模具的加工工艺。依上述设计原则，吸塑模具在设计加工方面主要考虑以下三点：
①优选铝合金材料。
吸塑成型生产时用的模具：如果是简易模具，一般是采用石膏，制作容易，成本最低，但使用寿命过短，产品加工精度低和透明度低；其次，电解铜模是在石膏模基础上通过电解使得表面覆上一层薄的铜，相较石膏模模具，制作复杂，成本稍高，耐用；反之，通过CNC加工方式加工的铝合金模具，经过氧化处理，可以保证模具具有5～10年使用寿命，加工容易且精度高，成本高但使用寿命长，大批量生产的产品成品率高，外观轮廓美观。
综上考虑产品大批量生产时，要求成本低和吸塑模具的使用寿命长，成品率高等方面，吸塑模具设计材料应该优选铝合金。
②设计合理的结构。
吸塑成型只能生产壁厚比较均匀的产品，不能制得壁厚相差悬殊的塑料制品。因此，铝合金的吸塑模具不能有棱边和锐角，采用圆角过渡，避免应力集中；模具应开有小孔，用于真空吸附热化的硬片易形成吸塑产品；塑料件内部需要有加强筋，避免或减少塑胶的局部集中，减少因壁厚不均匀而产生的缩孔、气泡、凹陷等现象，同时减小产品的重量。
③合理的加工方式。包装结构设计是否合理取决于模具的加工是否方便。吸塑成型的尺寸精度差，其相对误差一般在1%以上，其塑料成型模具对保证塑料制品的形状，尺寸及公差起着极其重要作用。
2.3 吸塑包装成型工艺流程
手持机的吸塑包装在吸塑成型机设备上实现大批量生产，其吸塑模具是采用铝合金并经过氧化处理的铝合金模具，具体生产流程示意图如图4。
手持机塑料包装的吸塑成型技术参数，如表1。
压力、温度和时间是影响吸塑成型产品的质量最重要的三大因素[3]。吸塑成型的优势在于可以大批量生产比较复杂的塑料制品，生产效率高，生产成本低。在塑料加工领域，真空吸塑成型被认为是当前一种具有很大发展潜力的加工方法，适合各领域塑料包装。
3 结论
针对上述设计电子产品包装问题时，通过优选包装的热塑性材料、塑料包装的结构尺寸的最优化、优化吸塑模具的结构设计加工，减小对吸塑工艺影响，不仅降低包装的成本，而且提高产品成品率和可靠性，大大保障了电子设备的包装安全。
如今，随着吸塑包装设备向机械全自动化方向发展，塑料工业飞速发展以及具有热塑性性能的新片材的开发，吸塑成型技术日趋成熟，广泛应用在小型电子通信设备、玩具、医学等塑料包装领域中。
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参考文献：
[1]A.伊利希.热成型实用指南[M].北京：化学工业出版，2007.
[2]翟震，毋彩虹.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2011.
[3]赵世友，何晶.模具工程技术基础[M].北京：北京大学出版社，2008.