塑膠產(chǎn)品在成型過程中披鋒的工藝改善方法

蔣映娥

美的集團(tuán)家用空調(diào)事業(yè)部模具工廠 廣東順德 528311

1 引言

隨著時代的不斷進(jìn)步，塑膠行業(yè)的興起，很多產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上已經(jīng)用塑膠替代了金屬，適應(yīng)輕量化時代的需求，成為市場的主要競爭力。從消費(fèi)者的角度考慮，他們更希望這一類塑膠產(chǎn)品既能滿足產(chǎn)品的使用性能，又能將美觀和舒適度相結(jié)合。以空調(diào)面板產(chǎn)品為例，產(chǎn)品邊緣出現(xiàn)了披鋒，如圖1所示，會極大的影響客戶及消費(fèi)者的選擇。因此，塑料產(chǎn)品的品質(zhì)缺陷會在很大程度降低產(chǎn)品的市場競爭力。此類問題對模具成型工藝來說是一個具有挑戰(zhàn)性的課題，普通的常規(guī)模具成型工藝已經(jīng)無法滿足當(dāng)前激烈的市場競爭環(huán)境，必須采用創(chuàng)新的方法才能夠滿足要求。為此筆者及所在團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年多的時間對塑料產(chǎn)品披鋒產(chǎn)生的原因、模具成型工藝進(jìn)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)。

2 塑膠產(chǎn)品披鋒產(chǎn)生的原因分析

2.1 空調(diào)面板產(chǎn)品主體壁厚設(shè)計(jì)不合理

如圖2所示，產(chǎn)品分型面附近的壁厚T1與產(chǎn)品主體壁厚T一樣，甚至比T更厚。此設(shè)計(jì)在后面成型的過程中，分型面附近的壁厚T1偏厚，模具型腔整體溫度過高，不能快速冷卻，產(chǎn)品表面凝固層不足，如圖3所示。在受到過高注射壓力的擠壓下，部分熔膠會溢出到產(chǎn)品分型面處，產(chǎn)生披鋒。

2.2 成型工藝調(diào)試不恰當(dāng)

第一段注射壓力與注射速度設(shè)定數(shù)值過高，不利于產(chǎn)品凝固層的形成。低速低壓下，可以形成合理厚度的凝固層。

3 塑膠產(chǎn)品模具成型工藝要點(diǎn)及原理

3.1 成型工藝要點(diǎn)概述

本文提出一種模具成型工藝的改善方法。對塑料產(chǎn)品，在分型面、斜頂、鑲件等容易出披鋒的位置，如圖4中A、B、C三處所示。采用先填充滿產(chǎn)品，再用低速低壓進(jìn)行保壓0.5～2秒時間，使產(chǎn)品分型線或鑲拼位置形成凝固層，再用高的速度與壓力保壓，最終得到產(chǎn)品外觀質(zhì)量合格的產(chǎn)品。本文中的工藝改善方法適用所有塑料產(chǎn)品（注塑模具）。

3.2 塑膠產(chǎn)品披鋒改善原理概述

本文通過調(diào)整成型工藝，得到合理的凝固層，如圖3所示。低的注射壓力與注射速度，產(chǎn)生的剪切熱較少，溫度較低。再通過對保壓時間的調(diào)整，可以形成一個厚度合適的凝固層。凝固層在模具成型過程中可以防止產(chǎn)品中心高溫的料膠流動到產(chǎn)品邊緣，并且溢出產(chǎn)品邊產(chǎn)生披鋒。相反，過高的注射壓力與注射速度會導(dǎo)致剪切熱多，溫度高，很難形成凝固層，其結(jié)構(gòu)原理如圖5所示。

圖2 空調(diào)面板產(chǎn)品主體壁厚設(shè)計(jì)不合理

圖3 產(chǎn)品凝固層圖

圖4 產(chǎn)品易出披鋒的位置

圖5 成型工藝改善原理圖

4 模具成型工藝改善方案的細(xì)節(jié)方法

4.1 確保產(chǎn)品的完整性

在該實(shí)施案例中，通過將可使型腔注滿的注塑原料注入型腔中，使得模具型腔內(nèi)填滿無缺膠，有效地保證了產(chǎn)品的完整狀態(tài)。

4.2 第一段保壓壓力與保壓速度的設(shè)定要點(diǎn)及影響

保壓壓力與保壓速度的設(shè)定規(guī)則為，優(yōu)選的第一預(yù)定注塑速度小于第二預(yù)定注塑速度，第一預(yù)定壓力小于第二預(yù)定壓力。通過將第一預(yù)定注塑速度設(shè)置為小于第二預(yù)定注塑速度；第一預(yù)定壓力設(shè)置為小于第二預(yù)定壓力，使得在注塑過程中，先在小壓力的情況下形成外側(cè)壁凝固層，在凝固層足以防止塑料溢膠的情況下，再在大壓力下保壓，提高塑料件的密度和工件自身的強(qiáng)度。

設(shè)定注射速度時，優(yōu)選的第一預(yù)定注塑速度為注塑機(jī)的最大注塑速度的10%至20%。設(shè)定保壓壓力時，優(yōu)選的第一預(yù)定壓力大于等于5MPa，小于等于25MPa。在該實(shí)施案例中，通過將第一預(yù)定注塑速度設(shè)置為注塑機(jī)最大注塑速度的10%至20%，將第一預(yù)定壓力設(shè)置為5MPa至25MPa，可有效避免型腔中的原料進(jìn)入到分型面中而形成披鋒。

4.3 第一段保壓時間的設(shè)定及影響

設(shè)定保壓時間時，優(yōu)選的第一預(yù)定時間應(yīng)大于等于0.5s，小于等于2s。在該實(shí)施例中，通過將第一預(yù)定時間設(shè)置為0.5s至2s，避免在低速低壓下保壓時間過長而使塑膠件過多的定型，在低速低壓的情況下定型的塑膠件密度低，強(qiáng)度差，并且變形量大，所以在低壓低速的情況下的短時間內(nèi)使塑膠原料凝固出一個邊界層即可。再在高速高壓下保壓，對塑料件進(jìn)行補(bǔ)縮，形成完整無缺陷的產(chǎn)品。然后再繼續(xù)冷卻，有效地保證了塑膠件的力學(xué)性能。

在此實(shí)施案例中，優(yōu)選的第一預(yù)定注塑速度為注塑機(jī)的最大注塑速度的15%，第一預(yù)定壓力為10MPa，第一預(yù)定時間為1s。通過設(shè)定合理的成型參數(shù)，可使塑膠原料凝固出薄厚適當(dāng)?shù)倪吔鐚?，保證了成型后的塑膠件不會產(chǎn)生披鋒，有效地提高塑膠件的外觀質(zhì)量。

4.4 第二段壓力與速度的設(shè)定

在此實(shí)施例中，第二預(yù)定注塑速度為產(chǎn)品的額定注塑速度，第二預(yù)定壓力為產(chǎn)品的的額定注塑壓力，第二預(yù)定時間為產(chǎn)品的額定注塑時間。通過在額定的注塑速度和注塑壓力下保壓額定的注塑時間，有效地確保了塑膠件的密度及冷卻后的變形量，使塑膠件不僅具有良好的外觀質(zhì)量，還具有優(yōu)秀的力學(xué)性能。

5 結(jié)束語

隨著人們生活水平的提高，他們對日常生活使用的產(chǎn)品要求也不斷提高，產(chǎn)品不但要實(shí)用而且要美觀。如何以客戶為導(dǎo)向，已經(jīng)成為新的攻關(guān)課題。對模具成型技術(shù)的不斷創(chuàng)新要求，已經(jīng)刻不容緩。本文通過產(chǎn)品披鋒缺陷原因分析、成型工藝改善方法等方面進(jìn)行了闡述及原理介紹，成功解決了塑膠類產(chǎn)品披鋒的問題。

[1] 孫玲. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 清華大學(xué)出版社, 2008.

[2] 劉來英. 注塑成型工藝[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2013.