基于產(chǎn)品壁厚設(shè)計與氣紋的研究

蔣映娥

美的集團家用空調(diào)事業(yè)部模具工廠 廣東順德 528311

1 引言

隨著人們生活水平的提高，消費者的審美觀也在不斷提升 ，既能滿足使用性能又能將美觀和舒適度相結(jié)合的產(chǎn)品受到越來越多消費者的青睞。以家電產(chǎn)品除濕機頂蓋為例，產(chǎn)品臺階處出現(xiàn)了氣紋，會極大的影響客戶及消費者的選擇。因此，塑料產(chǎn)品的品質(zhì)缺陷會在很大程度上降低產(chǎn)品的市場競爭力。

此類痛點是產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中一個頗具挑戰(zhàn)性的課題，常規(guī)的設(shè)計理念已經(jīng)無法滿足當(dāng)前激烈的市場競爭環(huán)境，為此筆者及所在團隊經(jīng)過兩年多的時間對塑料產(chǎn)品氣紋產(chǎn)生的原因、產(chǎn)品壁厚設(shè)計方面進行技術(shù)研究，成功解決了這一課題，并且獲得了國家專利技術(shù)。

圖1 除濕機頂蓋產(chǎn)品臺階處氣紋

圖2 除濕機頂蓋局部壁厚設(shè)計分布圖

2 塑膠產(chǎn)品氣紋產(chǎn)生的原因分析

除濕機產(chǎn)品壁厚設(shè)計局部出現(xiàn)如圖2所示的臺階，產(chǎn)品壁厚T與T2厚度相同或者是T大于T2。T料位過厚的情況下，塑膠流動時，不能優(yōu)先填充滿產(chǎn)品轉(zhuǎn)角位置，型腔其他位置填滿后，轉(zhuǎn)角位置的氣體無法排出排氣型腔外，因此產(chǎn)生產(chǎn)品表面產(chǎn)生如圖3所示的氣紋。

3 產(chǎn)品外觀面氣紋改善要點及原理

圖3 產(chǎn)品轉(zhuǎn)角區(qū)域氣紋的形成

3.1 產(chǎn)品外觀面氣紋改善要點概述

本文提出一種產(chǎn)品外觀面氣紋的改善方法?；谟信_階或壁厚突變的產(chǎn)品，臺階處壁厚一般是主體壁厚的三分之一到四分之一范圍，臺階處必須做直邊處理，并連接到產(chǎn)品過渡開始的A點，如圖4所示。在成型填充過程中，膠料通過此臺階處，流動方式發(fā)生改變，先填充滿產(chǎn)品R角附近的外觀面，再向型腔后模部分流動，避免形成氣紋，最終得到產(chǎn)品外觀質(zhì)量合格的產(chǎn)品。此文中的產(chǎn)品壁厚設(shè)計改善方法適用所有塑料產(chǎn)品（注塑模具）。

3.2 外觀面氣紋改善原理概述

圖4 產(chǎn)品防氣紋壁厚設(shè)計

圖5 產(chǎn)品氣紋改善原理圖

圖6 注塑模具1示意圖

圖7注塑模具1型腔臺階12處理方法的流程圖

本文通過對產(chǎn)品壁厚的設(shè)計將臺階的壁厚T2及注塑產(chǎn)品的主體與臺階上端連接處的壁厚T1設(shè)置為小于注塑產(chǎn)品的主體壁厚T，并將注塑產(chǎn)品臺階處非外觀表面做直邊處理，在產(chǎn)品注塑階段，膠料在模具型腔流動時，膠料在接觸到直邊后反轉(zhuǎn)并直接向上先行填充滿臺階拐角區(qū)域的外觀面，進而使得注塑產(chǎn)品外觀面平整無氣孔、氣紋，并且由于臺階的壁厚T2及注塑產(chǎn)品的主體與臺階上端連接處的壁厚T1小于注塑產(chǎn)品的主體壁厚T，使得注塑產(chǎn)品在臺階出的壁厚過渡較平緩。此外，過渡區(qū)域的設(shè)置，有效避免了突變的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導(dǎo)致因冷卻速度不同的產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面出現(xiàn)氣紋等問題，產(chǎn)品氣紋改善原理如圖5所示。

4 產(chǎn)品壁厚設(shè)計改善氣紋形成的細節(jié)方法

4.1 氣紋改善方法及效果

如圖6所示，本案例對注塑模具1的型腔臺階12處的壁厚進行了改進，使得注塑產(chǎn)品在臺階12處的壁厚過渡平緩，解決了注塑產(chǎn)品由于在臺階12處產(chǎn)生突然的壁厚改變而造成的注塑產(chǎn)品表面出現(xiàn)氣紋等問題。注塑模具1型腔臺階12處理方法的流程如圖7所示。

（1）步驟502，確定模具型腔臺階12部的外觀表面與非外觀表面，并將非外觀表面做直邊處理；

（2）步驟504，將注塑產(chǎn)品主體14壁厚T范圍設(shè)置為：0＜T≤3mm；

（3）步驟506，將臺階12的壁厚T2與注塑產(chǎn)品主體14壁厚T的比值α范圍設(shè)置為：1/4≤α≤1/3；

（4）步驟508，將注塑產(chǎn)品的主體與臺階12上端連接處的壁厚T1與注塑產(chǎn)品的主體壁厚T比值β范圍設(shè)置為：1/4≤β≤1/3；

（5）步驟510，注塑產(chǎn)品的非外觀面做過渡區(qū)域10，并將過渡區(qū)域10非外觀面與直邊形成銳角夾角A。

4.2 壁厚的設(shè)計及對應(yīng)作用

注塑模具1型腔臺階12處理方法，通過將注塑產(chǎn)品主體14壁厚T范圍設(shè)置為0＜T≤3mm，避免了過厚的產(chǎn)品不僅增加物料成本，而且生產(chǎn)周期長，同時，還避免了過厚的產(chǎn)品將導(dǎo)致產(chǎn)生“氣孔”的可能性及大，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強度；將臺階12處壁厚T2與產(chǎn)品主體壁厚T的比值α設(shè)置為1/4≤α≤1/3，使得避免了臺階12處與產(chǎn)品主體之間太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導(dǎo)致因冷卻速度不同的產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面出現(xiàn)氣紋等問題的效果達到最佳；將注塑產(chǎn)品的主體與臺階12上端連接處的壁厚T1與產(chǎn)品主體壁厚T的比值β設(shè)置為1/4≤β≤1/3，使得避免了注塑產(chǎn)品的主體與臺階12上端連接處的壁厚與臺階12處太突然的壁厚過渡轉(zhuǎn)變會導(dǎo)致因冷卻速度不同的產(chǎn)生亂流而造成尺寸不穩(wěn)定和表面出現(xiàn)氣紋等問題的效果達到最佳通過將過渡區(qū)域10非外觀面與所述直邊形成夾角A設(shè)置為銳角，即使得過渡區(qū)域10由遠離直邊到接近直邊為由厚至薄的過渡，并且，由于臺階12處壁厚T2小于注塑產(chǎn)品主體14壁厚T，進而使得臺階12處與注塑產(chǎn)品主體14的壁厚過渡較平緩，確保了避免注塑產(chǎn)品出現(xiàn)太突然過渡的技術(shù)效果。

本案例對注塑模具1的型腔臺階12處的壁厚進行了改進，使得注塑產(chǎn)品在臺階12處的壁厚的設(shè)置更為合理，使得注塑產(chǎn)品的壁厚的設(shè)置達到最佳，更加有效地解決了注塑產(chǎn)品由于在臺階12處產(chǎn)生突然的壁厚改變而造成的注塑產(chǎn)品的尺寸不穩(wěn)定以及表面出現(xiàn)氣紋等問題。

5 結(jié)束語

產(chǎn)品走向市場，必須要能夠吸引消費者的目光，才會有購買的意向。產(chǎn)品的設(shè)計不但要實用，并且要美觀。這樣才能促進消費，占據(jù)市場份額。如何以客戶為導(dǎo)向，已經(jīng)成為新的攻關(guān)課題。對產(chǎn)品外觀技術(shù)的不斷創(chuàng)新要求，已經(jīng)刻不容緩。本文通過產(chǎn)品外觀面氣紋形成原因分析、產(chǎn)品壁厚設(shè)計改善方法等方面進行了闡述及原理介紹，成功解決了塑膠類產(chǎn)品外觀面氣紋的問題。

希望在產(chǎn)品設(shè)計方面有越來越多更加卓越的突破和創(chuàng)新，提高產(chǎn)品的可制造性，使成型出的產(chǎn)品更加能面向市場，適應(yīng)客戶的需求，提高消費者的滿意度。

[1] 林榮德. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計務(wù)實[M]. 國防工業(yè)出版社, 2012.

[2] 董斌斌. 注射成型中常見成型缺陷的研究[J]. 鄭州大學(xué), 2005.