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IMD加工与机器人互动!
- 2019-09-09-

希望采用IMD加工技术的注塑生产商可能有许多问题:模具设计需要考虑哪些方面?哪类机器人对于插入薄膜的工作可以处理的更好?机械臂末加工有哪些要求?与back-molding有关的事项有哪些? 


为了回答这些问题,我们向一些制模企业、模具供应商、机器人供应商、注塑设备供应商和材料供应商了解到一些情况。在我们联系的企业中,并不是所有的企业都愿意提供信息,部分原因可能是涉及到商业机密。所以要注意的是以下提到的企业只代表了一部分具有IMD加工生产经验的企业。 


机床制造厂的观点 


加拿大的Build-A-Mold已经为汽车行业的IMD加工应用生产了一些机床。研发部门的主管Horst Schmidt说,公司已经开发了IMD机床,可以加工最大72in的部件,包括前后托板、尾灯架板、摇板、车身模制部件和保险杠盖。然而这并不简单,模具制造商需要大量的IMD部件并且需要保证加工的表面非常光滑。 


“空腔和中心通常是在不锈钢中切削的,但是这些IMD注塑外部部件的尺寸超过了常用的最大尺寸(36×36×36in)”Schmidt说。传统的锻制方法可以通过采用最大30in厚的不锈钢以减少颗粒度。“由于金属内部的颗粒结构会影响表面的疏松度,通常不生产更大尺寸的不锈钢。多孔的表面会使抛光变的很困难。”Schmidt说,为了得到A级或接近镜头表面质量的效果,Build-A-Mold公司已经采用硬化的P20工具钢来处理大尺寸的IMD部件。 


IMD加工膜供应商GE Plastics警告说,在生产薄壁部件时必须说明膜的厚度。工艺研发工程师Luca Saggese说:“要确保机床是专为IMD设计的,如果不是,可能造成部件到膜的厚度减少最大可达30%。” 

注压成型机供应商美国Battenfeld公司已经卖出了几台使用干涂膜进行模内贴合的设备。生产工艺主管Juergen Ehritt对加工问题提出了几点建议:“如果你使用多浇口系统,在膜的平面上你会看到一条融合线。还会存在通风的问题。”他建议在部件的边缘排气。IMD需要对注入顺序和流动模式非常细致的控制。“较低的注入压力是比较合适的。你必须关注浇口的位置或者减短塑变的长度”。采用多阀门注入可能是一些应用的解决方案。 


Mayco Plastics是一家底特律地区为汽车行业提供型材和IMD膜的供应商,该公司用于生产IMD部件的加工单元优先安排自动化。公司总裁Tim Hoefer说:“在复杂应用的基础上,我们将使用四、五,甚至六轴线的机器人。”他倾向于六轴伺服机器人,因为它们的运动范围宽广,可以达到加工单元最大的灵活性。 


MaycoIMD加工单元包括一个热压成型机来插入膜层。为了给Dodge Neon生产前后汽车托板,Mayco使用了一个刚架横梁配合Fanuc Robotics公司的一个六轴臂的机器人。第一个机器人将插入物放在空腔的一面,同时另一个机器人搬运完成的部件,将其放置在一个切削固件上。 


Mayco在生产过程中人工介入非常少。一个人放置一叠需要插入的膜即可,机器人会一张张拾起,并在切削后搬走。反差极大的是,Hoefer说:“一个喷涂线可能需要30个人。” 

Mayco已经开发了拥有专利的机器人臂端加工(EOAT)。“确实复杂程度相当高,”Hoefer说:“需要提供一致的膜接合、膜转移和膜定位。我们设计的机器人与模具的接口确保加工过程的可重复性。在没有对准的情况下,EOAT不会将膜放置在模具上。插入时放置位置是有一定的宽容度的,但是非常严格。” 


Mayco将IMD加工严格控制在净化室级的车间中进行,以避免灰尘对插入膜的污染。“虽然不是医疗或电子级净化室,但是这在热塑成型或注塑的汽车配件生产环境中是很少见的。”Hoefer说。 


美国Fanuc Robotics公司的塑料工业项目经理Joseph Portelli说出了六轴、摇杆、伺服机器人特别适合于IMD应用:“因为它可以灵活而又精确的确定膜的放置位置。这非常关键,因为如果位置和方向不对的话,膜会发生变形或褶皱的现象,造成膜前面的基材发生打滑。”


当然,传统的横向运动的机器人也可以用于IMD生产。但是许多经验证明,全伺服的机器人相对气动或气动-伺服混合机器人,在这种生产环境下是更好的选择,因为伺服定位更为精确,重复性更高,并且运动也更容易调整。 

IMD膜需要细致地处理。Fanuc公司的Portelli说制模商已经在机器人的EOAT采用了乙缩醛或氟聚合手指来处理膜层,而不会粘接表面。使用吸盘是另一种流行的方法。Portelli建议在拾起膜层时要缓慢地打开吸盘以避免损坏。可以使用一个调节器来监控真空抽吸。 

IMD加工过程中在模具中定位和支撑膜层也是关键因素。Build-A-Mold公司在膜插入时加入静电荷有助于在机床上精确的定位。“在膜上使用静电荷,可以让你在放置膜的时候,不需要定位器或真空抽吸等其它有可能损坏膜层的机械手段。”Schmidt说。 

GE的Saggese也同意静电的方法(在两秒钟内施加10,000到20,000V的电压)可能帮助精确定位,他说有一种可以将膜牢牢固定在机床上的方法是使用装有弹簧的定位销。另一种技术是让“膜在机床上运动,使用所有参考点都不在部件上。” 

本文中的一些采访来源常常提到标注膜的尺寸的重要性。“一定要使膜的尺寸略小于成品尺寸,在模压时,因为热扩张效应膜会被拉伸。”如果在模压前,按照成品尺寸裁切膜,在模压时可能会造成溢料。

同样的,不能忽略表层和压模的基材之层收缩不同的可能性。如果表层材料和基材选择得正确,兼容性好,收缩率将会是相似的,模封后也不会变形。