直线式冰箱（柜）箱体发泡夹具影响箱体品质的几个因素

沈志红 段宗军

（1、滁州科创模具有限公司 安徽滁州 239000；2、美的冰箱事业部工艺学院设备中心 安徽合肥 230601）

1 概述

冰箱（柜）箱体生产过程包括预装、输送、预热、注料、发泡固化等工序，在这个过程中决定箱体质量的主要工序是发泡固化。其中发泡固化时的温度、夹具的精度、强度及其稳定性、夹具结构形式等，是影响箱体品质的几个因素。下面以直线式箱体发泡夹具为例逐一介绍。

2 内、外模温度对品质的影响

2.1 内模电加热，环境风冷却

2.1.1 加热

内模电加热方式如图1所示，包括送风风机、带电加热管的加热箱、送风管道。加热时加热箱内的电加热管通电加热，风机把加热箱内的热风通过送风管道吹送到模具内腔，间接加热发泡模具，提供发泡工艺所要求的温度。这种方式加热时间长、能耗高。

2.1.2 冷却

当发泡模具温度达到发泡工艺要求的温度时，加热管断电。因为加热惯性和发泡料在乳白固化过程中释放热量，即使加热管停止加热，发泡模具温度也会持续上升，当发泡模具温度升高到一定温度时（一般到50℃），发泡模具就需要冷却。现有状况下冷却唯一的方式是送风风机继续吹风，而此时送风温度与设备周边当温度基本相同，冷却效果非常不理想。致使短时间内内模温度继续上升，一方面影响箱体发泡层质量，另一方面可能会导致箱体内胆局部受到破坏。

2.2 外模水加热，自然冷却

外模水加热采用以水为介质的模温机做加热源，包括模温机、主水管道、发泡夹具上集成块、从集成块到发泡夹具各模板之间的循环水管等。加热时，模温机内的热水通过主水管道输送到发泡夹具的集成块上，再由集成块和各模板之间的循环水管实现各模板与模温机内的水形成内循环，给模板加热。在循环水管与模板入水口接口处设置手动调节球阀，用于调整模板内水的流量和温度。加热原理图如图2。

该温度控制方式采用检测模温机回水口温度，一旦回水温度达到设定温度，模温机停止加热，所有模板都会自然降温；当回水温度低于设定温度，模温机再次启动加热。这种加热方式通常采用一台模温机给若干台（一般4~6台）发泡夹具模板加热，受各种因素影响，几台发泡夹具各模板的温度会有一定差异，无论模温机处于加热状态还是停止加热，均会有夹具模板温度不均现象，不可避免地影响箱体发泡层质量。

箱体发泡时需要的温度以45℃为宜，一般要求模夹具的温度控制在45±5℃。这样既能有效确保发泡料有良好的流动性，又不会产生漏料，且有利于控制发泡层密度均匀。一旦温度低于45±5℃范围时，会出现：①发泡反应速度变慢，发生后发泡现象，即发泡箱体脱离模夹具时会继续发泡。②漏料严重。③发泡料与内胆和壳体粘接不足，出现脱壳现象。④发泡后的泡孔状态不稳定，产生收缩现象。⑤发泡料不能充分乳白，产生空壳现象。当温度超过45±5℃范围时，会出现：①发泡反应速度变快，瞬间局部发生料空现象。②内胆发生变形及气泡。③箱体外观产生变形现象。④发泡料流动性能差，密度分布不均匀。⑤局部漏料严重。

所以，有效控制发泡温度是确保箱体品质的关键因素。推荐控温方式如下所述。

2.3 内、外模水加热与冷却

内、外模水加热采用以水为介质的模温机做加热源，给发泡模具和外夹具加热；内、外模水冷却采用以水为介质的冷水机做冷却源，给发泡模具和外夹具降温。工作原理图如图3。

2.3.1 加热

模温机水加热系统包括：模温机、主水管道、从模温机到发泡夹具上集成块（与冷水共用）、角座阀、从集成块到内模及发泡夹具各模板之间的循环水管（与冷水共用）、温度检测探头（共用）等。加热时模温机内的热水通过主水管道输送到发泡夹具的集成块上，再由集成块到内模及发泡夹具各模板之间的循环水管将集成块与内模、发泡夹具各模板对接，使发泡模具、发泡夹具各模板内的水与模温机内的水形成内循环，温度在模温机上设定和调整，内模和模板的温度通过安装在其上的温度检测探头检测，热水的通断通过角座阀控制实现。

2.3.2 冷却

冷水机冷却系统包括：冷水机、主水管道、从冷水机到发泡夹具上集成块（与热水共用）、角座阀、从集成块到内模及发泡夹具各模板之间的循环水管（与热水共用）等。冷却时冷水机内的冷却水通过主水管道输送冷水到发泡夹具上的集成块上（热水角座阀关闭、冷水角座阀打开），再由集成块到内模及发泡夹具各模板之间的循环水管将集成块与内模、发泡夹具各模板对接，使发泡模具、发泡夹具各模板内的水与冷水机内的水形成内循环。冷水的通断通过角座阀控制实现。当温度低于发泡工艺要求温度时，冷水角座阀关闭、热水角座阀打开，内模或发泡夹具各模板通入热水，进行加热。

工作过程中的冷、热水阀通断或切换，通过程序自动控制实现。这种冷、热水快速切换有效保证内模和发泡夹具各外模板温度相对稳定，有利于保障箱体发泡质量。

3 侧模板的强度及其限位装置对品质的影响

3.1 侧模板强

在实际生产中我们对设备做了跟踪和调查：图4是同一个工厂从不同设备供应商采购的冰箱箱体发泡夹具，它们生产的冰箱箱体长、宽、高，最大尺寸均相同，侧模板厚度也相同。左边是国产设备，右边是进口设备，但两者侧模板肋板分布确有较大差异。通过实际检测发现，左边这种肋板密度较小的侧模板，发泡时变形量较大，中间部位外鼓最大2.5mm；右面肋板密度较大的侧模板，发泡时变形量较小，中间部位外鼓最大1.55mm。

3.2 侧模板限位装置

在对发泡夹具侧模板检测时，发现其变形不仅受自身强度的影响，还与侧模板外侧限位装置有很大关系。图5是同一公司两个工厂使用不同设备供应商提供的不同结构的冰箱箱体发泡夹具，左边夹具侧模板采用三个限位支撑臂，右边夹具侧模板采用两个限位支撑臂。带有三个限位支撑臂的侧模板发泡时变形量≤0.15mm，而采用两个限位支撑臂的侧模板发泡时变形量最大达2.5mm。

通过在实际生产过程中检测发现：无论是哪种模板变形均会导致发泡后的冰箱箱体两侧外鼓，严重影响冰箱的品位品质。我们在设计或选用发泡夹具时，即使不能掌握发泡时侧模板实际所受张力，但通过类比的方式可以判断，侧模板具有足够的强度和必要的限位装置是确保冰箱（柜）箱体发泡质量的又一因素。

4 底模板结构对品质的影响

图6是两种结构的发泡夹具底模板，左边发泡夹具的底模板是按箱体宽度尺寸最小规格设计、制作，当生产箱体宽度尺寸增大时通过在底模板两侧增加拼块方式实现，这样会导致非金属材料背板的箱体在发泡时后背产生压痕等现象。另外其底模板中间安装但定位镶条，同样非金属材料背板的箱体发泡时后背产生鼓包。如图7；右边夹具的底模板也是按箱体宽度尺寸最小规格设计、制作，但无论生产哪种产品时，底模板上方就根据箱体规格，安装一块与箱体长度和宽度相等的后背板。这样无论箱体后背板使用何种材料，发泡后箱体后背即不会产生压痕，也不会有鼓包出现，有效保障箱体品质。

5 结束语

从以上案例和实际使用对比及检测的数据来看，发泡模具、发泡夹具各模板加热方式及其温度控制；发泡夹具各模板强度及限位装置数量和分布情况；发泡夹具底模板结构等对产品品质均有较大影响，所以，在设备的设计阶段，一方面要有充分的理论依据并借助这些理论依据进行大量的计算，得到足够的数据支撑；另一方面还要紧密结合上产实践对比分析，并加以完善。这样才能从根本上保障冰箱（柜）箱体发泡质量。