专利名称：一种设置有内置组件的中空箱体成型方法
技术领域：
本发明涉及一种吹塑中空箱体的成型方法，特别是一种设置有内置组件的中空箱体吹塑成型方法，尤其适用于燃油箱吹塑制造的领域。
背景技术：
汽车塑料油箱以其重量轻、安全性能好、防腐蚀、抗冲击、使用寿命长和较大的设计自由度获得了顾客的广泛认可。带有EVOH燃油阻隔层的HDPE6层共挤吹塑技术是当今塑料燃油箱制造的主流技术。随着全球政府环境保护意识的增强，相关的政策和法规对汽车主机厂提出了严格的要求，如美国加州出台了 PZEV即准零排放，< 20mg/24h的法规。对于主流技术生产的塑料燃油箱来说，其总蒸发排放包括汽油在油箱本体、焊接面和装配件、密封件的泄露等一般在数百mg/24h，所以PZEV的排放标准对于塑料燃油箱来说非常苛刻。同 时由于主机厂节能新技术如start-stop和PHEV的出现,对于油箱内部由于燃油晃动造成的噪音在背景噪音降低的情况下越发明显，故需要在燃油箱内部携带大型的防浪板结构，降低燃油晃动的噪音，而传统的防浪板往往只能从油泵开口或者型坯底部口处将防浪板进入到油箱内部，防浪板尺寸受到限制，故需要更大的工艺设计自由度。为了实现这些目标，最近一些油箱生产企业在技术上都有所突破，如INERGY公司的TSBM技术采用CORE结构在两片型坯预成型时通过CORE内部的组件内置机构实现内置零件与油箱内壁型坯的连接；TI公司的TAPT工艺采用基于传统的吹塑工艺，采用特殊的模具将预吹成型的油箱型坯进行切割获得两片型坯的工艺，在之后将内置零件与油箱内壁实现连接获得带内置零件的吹塑中空体。TSBM技术将型坯预成型和组件内置过程利用CORE结构在较长的时间内进行，不利于工装的设计自由度提高、不利于哈夫线成型质量，不具备调试过程的良好可视性；而TAPT技术需要将成型完成的油箱首先进行切割分成两半，不利于提高油箱的生产效率，同时模具的功能复杂，工装成本高昂。如何能在降低设备和产品成本的同时，提高产品质量和工装设计自由度以及实现良好的过程可视性，尽可能减少中空箱体的泄漏量，以及可内置大型的组件例如防浪板等，是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种与现有技术相比操作简便，成本较低、质量好，工装设计自由度大，可以实现带大型内置组件的中空箱体吹塑成型方法。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下一种设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤
a)给料，该步骤主要为两片塑化型坯分别下料至预成型模板和模具半模形成的两个间隙内；
b)模具半模与预成型模板闭合；
c)高压吹塑成型；d)片体型还的断料与固定；
e)连接内置组件的型坯预热；
f)模具打开，预成型模板退出；
g)内置组件固定；
h)模具二次闭合；
i)模具刀口位置冷却，吹塑形成中空箱体。
作为本发明的一种改进，所述模具的刀口位置处设置有实现冷水热水切换功能的温度调节装置，在模具半模与预成型模板闭合后，高压吹塑成型前，温度调节装置通过切换至热水对型坯进行保温，此处的型坯需要维持较高的温度，主要是为了保持型坯的高温熔融状 态，提高最终的成型质量。模具二次闭合后，温度调节装置切换至冷水，实现模具刀口位置冷却，主要作用是保证产品刀口形状和刀口处的机械性能。作为本发明的一种改进，所述预成型模板上设置有加热装置，在高压吹塑成型完成后，加热装置对需要连接内置组件型坯位置进行加热，加热温度控制在130—170摄氏度，优选为150—160摄氏度，加热装置可以为接触式加热装置或者非接触式加热装置，其中接触式加热装置为热板加热部件，非接触式加热装置为红外加热部件。一般在高压吹塑成型完成5 —10秒后，油箱外形已基本形成，预成型模板上的加热装置在气缸、油缸或者电机的推动下接触或者靠近需要连接内置组件型坯的位置，对该处的型坯进行加热，温度优选为150—160摄氏度，主要作用是保证型坯温度的一致性，提高产品质量的稳定性，温度过高或者过低都会导致型坯温度的不一致性，进而影响整件产品质量。作为本发明的一种改进，在高压吹塑成型完成后，通过设置在片体成型装置上的切割部件对坯料进行切割，实现片体型坯的断料与固定。切割装置主要作用实现了型坯的上下分割，满足油箱连续生产的需要，为了更好的实现切割功能，该切割部件可以设置有温度控制开关，此外，为了防止切割部件与型坯粘连，在切割装置上设置一层防止与型坯材料HDPE粘接的涂层，例如聚四氟乙烯涂层或者其他的氟化烃；其中，切割部件为刀具或者是其他具有切割作用的分割器。作为本发明的一种改进，所述内置组件固定步骤为，在该步骤中，固定安装在主机上的机器人手臂将夹持的需内置的零件移至模具之间需内置的位置，机器人手臂上带有气缸、油缸或者电机等推动装置，用于将内置的零件与模具型腔内部的型坯进行连接，这种连接可采用焊接、熔接或者铆接的方式中的一种，当采用焊接或者熔接工艺的时一般需要在之前进行热板或者红外的预热，以便于更好的实现连接性能。作为本发明的一种改进，所述预成型模板上设置有型坯固定装置，片体型坯的断料与固定步骤中，型坯断料后，通过型坯固定装置将型坯固定在模具上部。实现断料后，主机离开模头下料位置，预成型模板装置的上部具有型坯固定装置，通过气缸、油缸或者电机推动挡板的移动，实现将经过断料后的型坯上部推至在模具上部并辅助一定的压力作用，起到将型坯上部固定在模具上部表面，防止后续步骤中的型坯上部脱落，对成型总体质量造成影响。作为本发明的一种改进，所述预成型模板上设置有吹气装置，所述吹气装置为带发散式的吹气头，吹气头设置为多孔空心球结构，该结构可以实现向各个方向的均匀吹气，保证在预成型过程中型坯的各个方向位置都均匀贴合到型腔内壁。该结构不同于传统的刺入吹针吹气。该吹气方式将两片型坯在高压吹气作用下推向模具型腔表面，实现油箱上下壳体的初步成型，该过程往往在几秒钟之内完成,该过程的油箱壳体成型基本实现了油箱本体的形状；该吹气方式可以明显提高生产效率，能够形成较好的哈夫线的形状，进一步保证了产品质量。作为本发明的一种改进，所述预成型模板上还设置有密封装置，用来对模具、型坯和预成型模板之间进行密封，不仅仅防止高压吹气的泄露造成成型不足，还防止与外界热量交换造成型坯温度的迅速降低的发生，以此实现在该步骤中的型坯预成型功能；所述密封装置为密封条。该密封条可采用具有一定强度的有机或者无机材料，例如聚四氟乙烯或者镁铝合金等，出于导热性能和减重的要求，更好的选择是镁铝合金的轻质材料。在预成型时挤压刀口外侧的飞边型坯，实现预成型时模具、预成型模板和型坯的密封，这样在预吹压力的作用下不会产生漏气的现象，因为一旦产生漏气容易导致型坯成型不足，且造成内外热量交换，导致型坯的过分冷却结晶、变硬，造成后期的内置零件连接于型坯内侧的质量以及刀口处熔合质量较差，从而影响整个产品的质量。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，
(I)带发散式的吹气头，可以实现各个方向的均匀吹气，保证在预成型过程中型坯的各个位置均匀贴合到型腔内壁。该过程在几秒钟之内完，不仅仅提高了生产效率，而且形成较好的哈夫线，保证产品的质量。(2)接触式和非接触式加热装置，接触式加热一般可以理解为热板加热的方式，非接触式加热一般可以理解为红外加热方式。通过对后期需要实现内置零件连接的型坯部位的型坯进行加热，防止型坯温度过低造成连接质量差的情况发生，这种加热功能同时有利于型坯表面温度的稳定，对连接位置的温度进行控制，减小温度波动，是一种有效的提高内置组件和中空体质量的方案；
(3)在型坯预成型阶段，两片型坯断料以后通过型坯固定装置，将型坯固定在模具上部表面，防止型坯预成型结束后上飞边耷下，避免模具在第二次闭合时，造成产品成型外形不足、刀口处形成淤料的质量风险；
(4)预成型模板装置在对应刀口的外侧具有一条密封条，实现预成型时模具、预成型模板和型坯的密封，这样在预吹压力的作用下不会产生漏气的现象。(5)预成型模板装置的整体具有加热的功能，利用外界模温机对预成型模板装置进行加热，温度一般保持在80摄氏度以上，防止预成型过程中在刀口位置的型坯过快冷却，不利于最终模具闭合时的刀口质量的提高。本发明提供了一种两片塑化型坯中空体吹塑成型的方法，实现了内置组件与油箱内壁的连接，与传统打孔焊接例如阀，接头等零件相比，减少了油箱的开口，减少了从焊接面处的HC化合物的排放，减少了对环境的污染，符合特殊地区的排放法规的要求；同时由于对内置零件的外形几乎无限制，增加了大型组件例如防浪板等内置零件的设计自由度，更好地满足了油箱防浪降噪的性能。本发明还通过预成型模板装置的使用，提高了产品的成型质量和产品成品率，使得容器壁上的开口减到最少，为实现成型中空箱体低泄漏提供了一个有效的成型方法。
图I为本给料状态示意 图2为本模具半模与预成型模板首次闭合示意 图3为本预成型模板退出状态示意 图4为内置组件固定示意 图5为模具半模与预成型模板二次闭合示意 图6为模具半模打开准备进入下一个周期状态示意 图7为形成的油箱结构示意图。图中1为型坯，2为模具半模，3为预成型模板，4为加热装置，5为机器人手臂，6 为型坯固定装置，7为吹气装置，8为密封条，9为动力装置，10为底座，11为温度调节装置，12为加热装置，13为油箱。
具体实施例方式为了加深对本发明的理解，下面结合附图I一7对本发明做出详细的说明。实施例I :
一种设置有内置组件的中空箱体成型方法，所述方法包括以下步骤
参见图I，a)给料步骤，预成型模板3和模具半模2通过动力装置9设置在底座10上，当两片塑化型坯开始下料时，预成型模板和模具半模移动至型坯I下方，随后两片塑化型坯I分别下料至预成型模板3和模具半模2形成的两个间隙内。参见图2，b)模具半模2与预成型模板3闭合；模具的刀口位置处设置有实现冷水热水切换功能的温度调节装置11，在模具半模2与预成型模板3闭合后，高压吹塑成型前，温度调节装置通过切换至热水对型坯进行保温，此处的型坯需要维持较高的温度，主要是为了提高最终的成型质量。c)高压吹塑成型；将夹在模具半模2与预成型模板3中间的型坯I通过预成型模板上携带的吹气装置7和/或模具上的抽真空吸气贴紧模具半模2吹塑预成型。d)片体型坯的断料与固定；在高压吹塑成型完成后，通过设置在片体成型装置上的切割部件对坯料进行切割，实现片体型坯的断料与固定。切割装置主要作用实现了型坯的上下分割，满足油箱连续生产的需要，为了更好的实现切割功能，该切割部件可以设置有温度控制开关，此外，为了防止切割部件与型坯粘连，在切割装置上设置一层防止与型坯材料HDPE粘接的涂层，例如聚四氟乙烯涂层或者其他的氟化烃；其中，切割部件为刀具或者是其他具有切割作用的分割器。所述预成型模板上设置有型坯固定装置6，片体型坯的断料与固定步骤中，型坯断料后，通过型坯固定装置6将型坯固定在模具上部。实现断料后，主机离开模头下料位置，预成型模板装置的上部的型坯固定装置6，通过气缸、油缸或者电机推动挡板的移动，实现将经过断料后的型坯上部推至在模具上部并辅助一定的压力作用，起到将型坯上部固定在模具上部表面，防止后续步骤中的型坯上部脱落，对成型总体质量造成影响。e)连接内置组件的型坯预热；预成型模板上设置有加热装置4，在高压吹塑成型完成后，加热装置对需要连接内置组件型坯位置进行加热，加热温度控制在130—170摄氏度，优选为150—160摄氏度，加热装置可以为接触式加热装置或者非接触式加热装置，其中接触式加热装置为热板加热部件，非接触式加热装置为红外加热部件。一般在高压吹塑成型完成5 —10秒后，油箱外形已基本形成，预成型模板上的加热装置4在气缸、油缸或者电机的推动下接触或者靠近需要连接内置组件型坯的位置，对该处的型坯进行加热，温度优选为150—160摄氏度，主要作用是保证型坯温度的一致性，提高产品质量的稳定性，温度过高或者过低都会导致型坯温度的不一致性，进而影响整件产品质量。参见图3，f)模具半模2打开，预成型模板3在动力装置的带动下退出模具半模；在模具打开和预成型模板退出的过程中，经过模具真空和预成型模板装置的挡板作用后，型坯实现了贴近模具型腔，预成型模板装置顺利实现与模具半模2及其型坯I的分离，并退出模具半模之间的位置。参见图4，g)内置组件固定；内置组件固定步骤为，在该步骤中，固定安装在主机上的机器人手臂5将夹持的需内置的零件移至模具半模2之间需内置的位置，机器人手臂5上带有气缸、油缸或者电机等推动装置，用于将内置的零件与模具型腔内部的型坯进行连接，这种连接可采用焊接、熔接或者铆接的方式中的一种，当采用焊接或者熔接工艺的时一般需要在之前进行热板或者红外的预热，以便于更好的实现连接性能。参见图5，h)模具二次闭合；模具二次闭合后，温度调节装置立刻切换至冷水，实现模具刀口位置冷却，主要作用是保证产品刀口形状和刀口处的机械性能。i)模具刀口位置冷却，吹塑形成中空箱体；在模具第二次闭合和最终吹塑成型步骤中，机器人手臂5实现将内置组件与油箱内壁的连接后，退回初始位置，准备夹持另一套内置组件进入下个周期。 闭合模具半模2和预成型型坯，此时模具刀口处的水道内部热水切换为冷水，闭合模具时对刀口处实现冷却，保证产品刀口形状和刀口处的机械性能，最终将带有组件的预成型型坯坯吹塑成型塑料中空箱体，参见图7，该过程中的机器人手臂5夹持装置上还设置有摄像装置，可以对连接在内壁的零件焊接面进行拍摄，并通过图像识别对连接位置和形状进行监测，防止有连接不良的零件造成产品性能的差异，进一步确保产品质量。实施例2 :吹气装置设置为带发散式的吹气头，吹气头设置为多孔空心球结构，该结构可以实现向各个方向均匀吹气，保证在预成型过程中型坯的各个方向位置都均匀贴合到型腔内壁。在模具、预成型模板装置和型坯闭合后即通过预成型模板上的吹气头进行吹气，同时模具上的气孔也需开启真空吸型坯起到辅助成型的功能，同时在后续的过程中用于吸附型坯防止从型腔中脱落，该结构不同于传统的刺入吹针吹气，该吹气方式将两片型坯在高压吹气作用下推向模具型腔表面，实现油箱上下壳体的初步成型，该过程往往在几秒钟之内完成，该过程的油箱壳体成型基本实现了油箱本体的形状；该吹气方式可以明显提高生产效率，能够形成较好的哈夫线的形状，进一步保证了产品质量。实施例3 :预成型模板2上还设置有密封装置，用来对模具、型坯和预成型模板之间进行密封，不仅仅防止高压吹气的泄露造成成型不足，还防止与外界热量交换造成型坯温度的迅速降低的发生，以此保证在该步骤中型坯预成型的实现；所述密封装置可以设置为密封条8，密封条可采用具有一定强度的有机或者无机材料，例如聚四氟乙烯或者镁铝合金等，出于导热性能和减重的要求，更好的选择是镁铝合金的轻质材料。在预成型时挤压刀口外侧的飞边型坯，实现预成型时模具、预成型模板和型坯的密封，这样在预吹压力的作用下不会产生漏气的现象，因为一旦产生漏气容易导致型坯成型不足，且造成内外热量交换，导致型坯的过分冷却结晶、变硬，造成后期的内置零件连接于型坯内侧的质量以及刀口处熔合质量较差，从而影响整个产品的质量。实施例4 :为了提高生产工艺效率，在型坯预吹成型过程中，可以通过加热装置12对内置组件进行加热动作，还可以在内置组件固定开始的任意时间进行预热工作。需要说明的是上述实施例，仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述方法的基础 上所作出的等同变换均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 a)给料，该步骤主要为两片塑化型坯分别下料至预成型模板和模具半模形成的两个间隙内； b)模具半模与预成型模板闭合； c)高压吹塑成型； d)片体型还的断料与固定； e)连接内置组件的型坯预热； f)模具打开，预成型模板退出； g)内置组件固定； h)模具二次闭合； i)模具刀口位置冷却，高压吹塑，形成中空箱体。
2.根据权利要求I所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述模具的刀口位置处设置有实现冷水热水切换功能的温度调节装置，在模具半模与预成型模板闭合后，高压吹塑成型前，温度调节装置通过切换至热水对型坯进行保温；模具二次闭合后，温度调节装置切换至冷水，实现模具刀口位置冷却。
3.根据权利要求I所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述预成型模板上设置有加热装置，在高压吹塑成型完成后，加热装置对需要连接内置组件型坯位置进行加热，加热温度控制在130—170摄氏度。
4.根据权利要求I所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，在高压吹塑成型完成后，通过设置在片体成型装置上的切割部件对坯料进行切割，实现片体型坯的断料与固定。
5.根据权利要求I一4任意一项权利要求所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述内置组件固定步骤为，通过机器人手臂将内置组件连接至所需位置，所述连接方式采用焊接、或者熔接或者铆接中的一种。
6.根据权利要求I一4任意一项权利要求所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述预成型模板上设置有型坯固定装置，片体型坯的断料与固定步骤中，型坯断料后，通过型坯固定装置将型坯固定在模具上部。
7.根据权利要求所I一4任意一项权利要求述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述预成型模板上设置有吹气装置，所述吹气装置为带发散式的吹气头，吹气头设置为多孔空心球结构。
8.根据权利要求所I一4任意一项权利要求述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述预成型模板上还设置有密封装置。
9.根据权利要求7所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述密封装置为密封条。
10.根据权利要求3所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述加热装置为接触式加热装置或者非接触式加热装置，其中接触式加热装置为热板加热部件，非接触式加热装置为红外加热部件。
11.根据权利要求4所述的设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述切割部件为刀具或者是具有切割作用的分割器，所述切割部件设置有防止粘接型坯的涂层。
全文摘要
本发明涉及一种设置有内置组件的中空箱体成型方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤a)给料，该步骤主要为两片塑化型坯分别下料至预成型模板和模具半模形成的两个间隙内；b)模具半模与预成型模板闭合；c)高压吹塑成型；d)片体型坯的断料与固定；e)连接内置组件的型坯预热；f)模具打开，预成型模板退出；g)内置组件固定；h)模具二次闭合；i)模具刀口位置冷却，高压吹塑，形成中空箱体。本发明提供了一种两片塑化型坯中空体吹塑成型的方法，提高了产品的成型质量和产品成品率，使得容器壁上的开口减到最少，为实现成型中空箱体低泄漏提供了一个有效的成型方法。
文档编号B29C49/78GK102896764SQ201210280239
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者王晔, 高德俊, 吴陆顺, 苏卫东, 孙岩, 姜林, 徐松俊, 刘亮 申请人:亚普汽车部件股份有限公司