大平面塑件注射模設(shè)計

陳義龍，于正云，蘇金玲，鐘貴峰，易永俊

（群達模具（深圳）有限公司，廣東深圳 518116）

1 引言

在注射模進膠位置分析過程中，可以借助模流分析軟件，對不同膠口位置的填充進行對比和分析，從填充分析結(jié)果確定最佳進膠方案。

2 塑件分析

如圖1 所示，塑件尺寸約：638.0×531.0×35.0mm，材料為：防火PC，壁厚為3.0mm，塑件為外觀件，顏色為白色，曬細紋，塑件表面要求高。

由圖1 可以看到塑件的長寬尺寸較大，塑件動模的結(jié)構(gòu)相對簡單，出模方向上只有骨位和柱位，沒有斜頂和行位結(jié)構(gòu)，因此，在不考慮塑件外觀的情況下，此模具結(jié)構(gòu)簡單，屬于普通的熱流道平板模。

圖1 塑件

通過塑件周圈的孔位可以判斷，塑件在裝配時有螺絲固定，因此此塑件重點關(guān)注塑件外觀，而塑件在Z方向的翹曲變形，可以在裝配時通過螺絲的固定進行補償和修正。

3 模具進膠方案初步分析

根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和客戶裝配的要求，在最初的進膠方案設(shè)計上，優(yōu)先考慮簡化模具結(jié)構(gòu)，因此首先考慮設(shè)計針閥膠口側(cè)進膠，由于塑件的長寬尺寸較大，考慮防火PC材料的較差流動性，膠口的排布如圖2所示，模具設(shè)計7點針閥。

圖2 進膠口位置排布

圖2a所示7點針閥熱嘴的位置坐標和排列，圖2b所示針閥嘴的開放時間。為了保證填充平衡和表面無熔接線要求，G1、G2 膠口先打開，由于G1、G2 膠口的間距相對較近，這樣有效保證兩膠口的融合溫度差小，塑件熔接線不明顯，且有利于填充平衡，當填充時間到2.8s 時，熔膠剛好通過了G3、G4 膠口，此時G3、G4 膠口打開，此時熔膠主要通過G3、G4 膠口對型腔進行填充，當熔膠填充至4.5s 時，剛好通過G5、G6 膠口，此時G5、G6膠口同時打開，直至填充完成，而此時G7膠口僅做保壓使用，如果G7膠口提前打開，塑件表面會有熔接線，如果取消此膠口，塑件填充末端離膠口較遠，保壓壓力難傳遞到填充末端，導(dǎo)致填充末端縮水風險較大，因此G7 膠口對塑件填充末端的縮水和變形有優(yōu)化作用。

圖3 所示是根據(jù)初步進膠方案進行模流分析結(jié)果，圖片非常清楚的展示了塑件通過針閥時序控制進膠方案的填充狀態(tài)，當G1、G2 膠口打開，熔膠開始填充型腔，當熔膠到達中間位置時，填充都是比較平衡的，但是當填充到達末端時，熔膠在末端形成了一個夾角θ，當高分子熔融材料填充時產(chǎn)生的夾角θ＜120°時，表面會有融合線風險，當熔膠結(jié)合的夾角θ＞120°時，表面基本沒有融合線風險，而圖3d 此夾角θ＜120°，因此填充末端存在填充不平衡，導(dǎo)致填充末端產(chǎn)生表面熔接線風險，為了進一步分析填充缺陷，通過以下填充等值線進一步分析。

圖3 顯示塑件不同時刻熔膠的填充狀態(tài)

圖 4 為模流填充等值線分析（L1≈330.0mm，L2≈265mm），通過數(shù)據(jù)分析，當熔膠從G1、G2膠口到達A點，等值線發(fā)生密集，單位時間填充的距離小，填充在A 點產(chǎn)生滯流，此時 G1、G2 膠口到達 A 點的距離L1約為330.0mm，塑件材料為防火PC，材料粘度大，流動性差，填充路勁由原來的橫向填充變?yōu)榭v向填充，因此導(dǎo)致此方案填充滯流和填充不平衡的主要原因是：①塑件尺寸較大，流長較長；②塑件材料的流動性差；因此需要優(yōu)化此進膠方案，使得塑件填充的路徑一致，且不產(chǎn)生滯流，使塑件的成型窗口最大化。

圖4 填充等值線分析

4 模具進膠方案的優(yōu)化分析

從圖4 分析到從側(cè)面進膠，會導(dǎo)致塑件中間產(chǎn)生較為嚴重的滯流，滯流的產(chǎn)生會導(dǎo)致塑件填充末端熔膠的融合夾角小于120°，填充末端產(chǎn)生較長的熔接線，因此換一種思路考慮塑件的進膠，既然從塑件側(cè)面進膠，會導(dǎo)致滯流，滯流主要原因是塑件的長寬尺寸相對較大，流長長，因此考慮從塑件中間進膠。由于塑件外觀要求較高，因此塑件表面不能設(shè)計熱嘴，只能從塑件的反面找位置設(shè)計膠口。因此，由于進膠位置的改變，不得不更改設(shè)計方案，將模具設(shè)計由原來的正裝針閥熱嘴轉(zhuǎn)冷流道側(cè)進膠改為倒裝針閥熱流道斜頂進膠，如圖5所示。

圖5 倒裝針閥熱流道斜頂進膠

圖5 方案，模具設(shè)計更改為倒裝針閥熱流道斜頂進膠方案，由于倒裝熱嘴直接進膠，膠口正對的表面會有縮水印，為了優(yōu)化和避免膠口位置的縮水，因此在膠口位置設(shè)計斜頂，熱嘴沒有直接接觸到塑件，同時膠口長寬尺寸設(shè)計為：25.0×0.8mm，如圖6所示。膠口設(shè)計在斜頂上，這樣就可以有效減小膠口位置處的剪切速率和剪切應(yīng)力，以弱化膠口位置在表面的縮水缺陷。

圖6 澆口尺寸

更改進膠方案后，按照圖5的進膠位置，重新進行模流分析，通過模流分析結(jié)構(gòu)驗證新膠口設(shè)計的可行性。圖7是新方案針閥膠口的打開時間。

圖7 針閥膠口的開放時間

如圖8所示，塑件填充不同階段的填充狀態(tài)可以看出，塑件的填充基本平衡，G1 膠口到G4 膠口的直線距離約為300mm，塑件材料為防火PC，壁厚3.0mm，為避免塑件表面的熔接線，G1 膠口首先打開，然后G2、G3、G4 膠口同時打開，填充過程中表面無明顯的滯流和短射，填充各個位置無明顯的熔接夾角，然后再來分析塑件填充等值線結(jié)果，并與原始方案進行對比。

通過圖4和圖9兩方案的填充等值線分析，圖9的填充等值線明顯比圖4均勻，填充等值線無明顯的密集位置，中間黃色等值線間距相對較小，是因為G3、G4、G5 打開瞬間，型腔的壓力直線降低導(dǎo)致，屬于針閥膠口打開時型腔壓力降產(chǎn)生的正常現(xiàn)象。因此通過圖8 和圖9 的結(jié)果，可以確定此進膠方案優(yōu)化塑件外觀方面是可行的，并由此結(jié)果確定模具的最終設(shè)計方案為倒裝模具。

5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

通過設(shè)計前期膠口位置分析，確定圖5，圖6的膠口位置和膠口形式，采用倒裝針閥熱流道斜頂進膠，模具結(jié)構(gòu)相對原始正裝方案的設(shè)計較復(fù)雜，模具設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 模具簡圖

通過模具簡圖可以看出，原本相對簡單的平面塑件類模具，改成倒裝模具后，熱嘴的長度更長了，同時新增加了斜頂結(jié)構(gòu)，且塑件的頂出機構(gòu)也由原來的機械頂出改為了油缸頂出。

6 試模塑件效果

圖11所示是試模塑件效果圖，塑件表面沒有熔接線，沒有流痕等明顯的表面質(zhì)量缺陷，試模效果達到客戶的塑件表面要求。由此，模流分析在模具設(shè)計前期的膠口位置分析起了非常重要的作用，盡管模具設(shè)計相對復(fù)雜，但是在最終的試模結(jié)果，能達到客戶對塑件的表面要求。

圖11 實際試效果

7 總結(jié)

通過以上大尺寸平面塑件的進膠分析，可以看到模流分析在模具前期進膠方案分析中起著非常重要的作用。原始方案在模流分析結(jié)果里面，明顯看到熔膠在塑件中間點位置的滯流，當熔膠到達中間位置時刻，其余膠口打開時，填充的方向由原來的縱向填充變成了橫向填充，使得填充末端的融合角度小于120°，增加了填充末端熔接線的風險。通過模流分析結(jié)果，找到塑件填充的缺陷，以及產(chǎn)生此缺陷的原因，從而通過分析結(jié)果，修改設(shè)計方案。

新方案膠口設(shè)計為倒裝針閥熱嘴斜頂進膠，通過新方案的模流分析結(jié)果可以看到，填充的流長明顯減短，填充沒有明顯的滯流，盡管新方案增加了模具設(shè)計的難度，同時也增加了模具的制造成本，但是只有前期把握了設(shè)計的正確方案，才能從根本上使塑件滿足客戶的要求，同樣，試模的結(jié)果也達到了客戶預(yù)期比較滿意的效果，因此針對這種大尺寸的平面塑件，在設(shè)計前期的膠口分析和選擇非常重要。