产品设计工艺知多少——旋转成型

本文作者：刘也（赫兹工业设计）｜ 专注产品设计10年

产品设计工艺知多少——旋转成型

对于产品设计师而言，旋转成型工艺应该是相对比较生疏的一种工艺。工业设计、产品设计属于综合性的职业，对工艺知识积累越多，面对设计过程中遇到的问题，就有更多的解决方案。

今天赫兹工业设计公司小编给诸君带来，旋转成型工艺的介绍和分析：

旋转成型可以用于生产具有恒定壁厚的中空产品。聚合物粉末在模具内翻滚，生成几乎无应力的零件。旋转成型工艺最近的发展主要体现在模内图案和多层壁。

工艺简介

旋转成型是一种多用途的工艺，可用于制造空心几何体和板材。在中小批量生产中生产大大小小的产品是具有成本效益的。

模具成本较低，因为它不必与内芯匹配或被设计为承受高压。即使如此，这个工艺也可以用来生产对封口和固定装置有严格公差要求的零件。类似于注塑成型，该工艺可以应用模内图形来减少精加工操作。

典型应用

采用热成型和吹塑成型工艺也可生产空心型材和片状型材。由双板热成型生产的空心零件会有一个接缝，两片材料沿此处粘在一起。吹塑成型一般用于大批量生产，且应用于尺寸较小的零件，例如薄壁包装。

加工质量

即使在加工中没有施加压力，其加工表面的表面粗糙度也非常小。所生产的产品壁厚均匀，几乎无内应力。不过，在此过程中塑料会收缩3％，可能会导致有较大尺寸平面的零件产生翘曲。

设计机遇

此加工工艺适合中小批量生产，

单件制造成本较低，加工成本相对便宜，适用于小型产品及小于10m3的大型产品。一些产品可以成对成型，然后在成型后分离，以形成板材的几何形状。

加工所用的模具可以直接从全尺寸的木材、铝或树脂原型中获取，易加工的模具有助于设计和生产之间的过渡。在旋转加工的模具中没有型芯，变化也相对简单，因此加工成本比较低。

该工艺使用几种不同类型的粉末来模制复杂程度不同的形状。微颗粒和细粉末更适合制作致密的结构和精细的表面，但是由细粉末加工的零件更容易起泡。这是由构成泡沫填充壁、内部空心壁或多层壁的复合聚合物在不同的温度下产生反应所致。实心零件的壁厚通常不超过6mm。最大厚度取决于模具的温度和聚合物的热导率。

可以将不同颜色、螺纹、模内图形和表面细节的嵌件和预制型材集成到模制工艺中。将一种材料二次成型到另一种预制件上，可降低装配成本，并可以产生无缝的表面质量。材料中的添加剂可使材料具有抗紫外线和耐候性、阻燃性、无静电及提高食品安全等级等特点。

吹塑工艺详细对比

技术说明

旋转成型通常从组装旋转臂上的金属模具开始。首先将预先确定的聚合物粉末均匀地分配到每个模具中。关闭、夹紧并旋转模具与材料到加热室中，在加热室中加热到250℃约25分钟，并不断地绕其水平轴和垂直轴做旋转运动。

随着模具壁的温度升高，粉末熔化并在其内表面上逐渐形成均匀的涂层。加热结束后，旋转臂将模具送到冷却室，在那里将空气和湿气抽出，冷却25分钟。需要注意的是，在整个过程中还要继续以每分钟20转的速度旋转，以确保材料分布和壁厚都是均匀的。

一旦零件冷却充分，就将它们从模具中取出，至此，下一个循环过程即可开始。在整个加工过程中，加热和冷却时间及旋转速度均需要非常仔细地加以控制。

设计注意事项

采用低压加工，会由于压力较低而产生低机械强度的低分子量材料。面对这种情况，可以通过增加肋条或加强筋的方式予以克服。加工中零件壁的截面不能突然变化，并且需要避免尖锐的角度和过于小的转角。尽管可以在某个方向上实现小半径的弯曲，但不适合小转角。当然，低压也意味着不可能生成高光泽的表面。

一般要求所加工的零件的长度为直径的4倍，并且需要避免加工周期中材料的不均匀分布问题。

适用材料

聚乙烯（PE）是旋转成型最常见的材料。其他热塑性塑料，如聚酰胺（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

由于加工中所需要的模具成本比较低，且模具不需要抵抗高压，也没有内部的型芯，所以比较容易做出一定的改变。一般而言，采用钢材做模具造价最高，而铝合金和树脂模具都比较便宜，通常能够满足生产高达100个以上的零件。

加工周期通常在30至90分钟之间，周期的长短取决于壁厚和材料的选择。在旋转臂上同时安装多个模具，可以尽可能地缩短加工周期。

旋转成型是劳动密集型的加工工艺。全自动化成型可用于小零件和大批量生产，这样可以有效降低生产成本。

环境影响

旋转加工工艺几乎没有废料产生，主要原因是使用了预定用量的粉末。模具在整个成型和冷却过程中保持关闭和夹紧。而且，加工中产生的任何热塑性废料都可以回收利用。