潛水鏡鏡片注塑模故障及改造案例分析

黃聯(lián)武 黃碧華

摘 要：PC（聚碳酸酯）材質(zhì)具有良好的透光性、抗沖擊性，常用于光學(xué)透鏡、光學(xué)照明、玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)等領(lǐng)域。針對(duì)一種采用PC材料的潛水鏡鏡片，在其注塑模設(shè)計(jì)制造完成、交付正常使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)了鏡片填充不足的缺陷，通過分析排查，發(fā)現(xiàn)為排氣系統(tǒng)失效造成，經(jīng)過改造后故障排除。

關(guān)鍵詞：模具;PC塑料;故障;排氣

0 引言

注塑成型模具的澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及分型面、成型零件等若在設(shè)計(jì)制造上存在不合理因素，將直接影響注射成型生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。因此，只有對(duì)存在問題的模具進(jìn)行維修改造，使其符合注射生產(chǎn)加工工藝條件，才能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少材料損耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。

1 問題的提出

一種塑料潛水鏡鏡片注塑模如圖1所示。

該模產(chǎn)品采用PC（聚碳酸酯）材料，模具制造完成后，試模和投入生產(chǎn)都很正常。但經(jīng)過注射生產(chǎn)一段時(shí)間后出現(xiàn)了問題，主要表現(xiàn)為鏡片無法充滿模具型腔，無論如何調(diào)整注射成型工藝，都無法充滿，潛水鏡鏡片的邊緣始終存在缺口，達(dá)不到產(chǎn)品質(zhì)量要求，成為廢品。

2 問題的分析

針對(duì)生產(chǎn)中突然出現(xiàn)的注射充不滿型腔的現(xiàn)象，檢查生產(chǎn)記錄的工藝參數(shù)，注射機(jī)、注塑工藝參數(shù)的調(diào)整設(shè)置均與正常生產(chǎn)時(shí)一致;注射機(jī)的注射系統(tǒng)、裝置及注射壓力等均正常;噴嘴無阻塞;塑件形狀、結(jié)構(gòu)以及塑件的膠厚對(duì)注塑工藝要求都屬較優(yōu)的條件，不會(huì)造成注射充不滿型腔現(xiàn)象。

對(duì)注射得出的塑膠件進(jìn)行分析認(rèn)為，模具排氣系統(tǒng)不能充分排氣或失效是導(dǎo)致填充不足的主要因素。

2.1 ? ?模具生產(chǎn)中的影響因素及具體問題分析

由于注射成型工藝的需要，必須保證注射機(jī)有足夠的注射壓力和速度。如果注射壓力、速度不足，會(huì)造成表面起波紋、透明度不達(dá)標(biāo)等缺陷。PC屬于工程塑料，注塑成型壓力一般在70～140 MPa，比其他普通塑料的注射壓力要大。注塑生產(chǎn)一般是24 h連續(xù)進(jìn)行的，模腔在較高溫度下連續(xù)不斷承受注射高壓，容易對(duì)一些薄弱環(huán)節(jié)造成不良影響。

2.2 ? ?塑件材料、形狀和結(jié)構(gòu)分析

潛水鏡鏡片用于潛水，因水下可能存在珊瑚、礁石，意外碰撞會(huì)刮花，甚至造成爆裂，因此鏡片不僅需要良好的光學(xué)性能，還要具有優(yōu)良的力學(xué)性能，而PC（聚碳酸酯）[1]的突出特點(diǎn)是沖擊強(qiáng)度高，透光率可達(dá)到92%，是優(yōu)良的鏡片材料。PC材料的注射成型溫度是220～260 ℃，有幾十?dāng)z氏度臨界溫度，有利于注塑生產(chǎn)。同時(shí)，塑件為厚2 mm的片狀，對(duì)注射生產(chǎn)很有利。但PC熔融粘度高、吸收水分快，注塑生產(chǎn)前必須將PC材料置于110～120 ℃的熱風(fēng)干燥料斗中進(jìn)行干燥除濕，若生產(chǎn)中未能將水分充分干燥，帶有水分的物料在注射機(jī)料筒內(nèi)受熱熔融過程中就容易產(chǎn)生氣體。

2.3 ? ?潛水鏡鏡片模具結(jié)構(gòu)分析

注塑生產(chǎn)鎖模壓力不夠會(huì)出現(xiàn)脹?，F(xiàn)象，使制件產(chǎn)生飛邊或其他缺陷，所以鎖模壓力要足夠大。出故障前，該模具每天承受接近10 000次的注射和鎖模，模具推件塊經(jīng)受注射壓力的頻繁擠壓，其底部和與其底部接觸的平面被壓得非常貼合，導(dǎo)致模具原本通過推件塊底部實(shí)現(xiàn)的排氣變得不可行。另外，模具通過分型面也可以排氣，分型面同樣經(jīng)受每天接近10 000次的鎖模壓力的壓迫，其兩接觸表面也被壓得非常貼合，影響排氣。而推件塊側(cè)面，因?yàn)槭莿?dòng)配合，運(yùn)動(dòng)會(huì)引起一些磨損，形成間隙，有利于排氣，但由于所處位置不是排氣系統(tǒng)末端，效果不大。

2.4 ? ?澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)分析

潛水鏡鏡片模是一模多腔，澆注系統(tǒng)是平行式分流道側(cè)向進(jìn)料內(nèi)澆口，其熱平衡、流動(dòng)平衡均較好，加上是平面塑件，側(cè)向進(jìn)料內(nèi)澆口的最后料流基本匯合在有排氣系統(tǒng)設(shè)置的位置。通過上面2.3對(duì)模具結(jié)構(gòu)的分析可知，潛水鏡鏡片模具投入生產(chǎn)一段時(shí)間后，因?yàn)楦邏簲D壓，分型面的兩接觸表面、推件塊底部的排氣功能變差，排氣不良，影響注塑成型的正常生產(chǎn)。

3 問題的歸納總結(jié)

潛水鏡鏡片模具每天承受接近10 000次的注射和鎖模壓力，造成原本可以排氣的平面被壓得過于貼合，氣體不能通過，使排氣系統(tǒng)失效。

4 注塑模具改造方案

從上述分析可知在生產(chǎn)中模具排氣系統(tǒng)失效的原因：模具推件塊由于受注射壓力的擠壓，與底部接觸過于貼合;模具分型面受鎖模壓力的壓迫，接觸表面被壓得過于貼合，不能排氣。因此，需要對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行改造。

排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該達(dá)到以下要求[2]：（1）排氣要保證迅速、完全，排氣速度要與充模速度相適應(yīng);（2）排氣槽盡量開設(shè)在膠件較厚的成型部位;（3）排氣槽應(yīng)盡量開設(shè)在分型面上;（4）排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在料流的終點(diǎn)和匯合處，如冷料井的末端;（5）為了模具制造和清模方便，排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在凹模一側(cè);（6）排氣槽方向不應(yīng)朝向操作面，防止注塑時(shí)漏料傷人;（7）排氣槽不應(yīng)有“*”角，防止積存冷料。

具體改造方案如下：

第一，針對(duì)推件塊底部：在模具推件塊底部開設(shè)多條寬4 mm、深0.3 mm的排氣凹槽，因此處無膠料，無須考慮漏膠，深度可大些。由此可形成以下排氣通路：推件塊四周→推件塊底部→推桿（也包括推件塊平衡推出導(dǎo)桿）與動(dòng)模板相應(yīng)安裝孔之間的間隙，保證可靠排氣。

第二，針對(duì)分型面：在分型面上料流最后位置磨削多條寬20 mm、深0.03 mm的排氣凹槽（不要一直開至型腔），凹槽末端用劃針劃出劃痕，即可用于排氣，如圖2所示。劃痕數(shù)量可通過試模確定，視情況適當(dāng)增加。

排氣槽也可以開成以下形式[3]：如圖3（a）所示，在距離型腔5～8 mm處制成燕尾形。有時(shí)為防止排出的氣體傷人，可將排氣槽制成拐彎的形式，如圖3（b）所示。

經(jīng)過改造，在注射生產(chǎn)過程中，模具的排氣系統(tǒng)真正能夠滿足塑料注射成型工藝要求，將剩余在模腔內(nèi)的氣體充分排走。未經(jīng)維修、改造前的注塑模具不能正常順利生產(chǎn)，造成材料損耗大、合格率和生產(chǎn)效率低下，通過對(duì)注塑模具的技術(shù)維修、改造，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率，同時(shí)降低了材料損耗和工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 結(jié)語

實(shí)際生產(chǎn)中，模具交付使用初期、正常量產(chǎn)后都可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，有的是設(shè)計(jì)制造方面的原因;有的是注塑工藝方面的原因，比如注塑壓力、鎖模力等;也有注塑機(jī)、模具技術(shù)狀況變化等原因，比如新模，由于存在一定的表面粗糙度，分型面還起到排氣的作用，使用一定時(shí)間后，動(dòng)定模板之間互相擠壓，已經(jīng)相互貼合，因而失去排氣功能。生產(chǎn)實(shí)踐中，只有本著具體問題具體分析的態(tài)度，耐心細(xì)心分析、檢查，找到根源，才能解決實(shí)際問題。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 羅河勝.塑料材料手冊(cè)[M].3版.廣州：廣東科技出版社，2010.

[2] 張信群.塑料成型工藝與模具結(jié)構(gòu)[M].2版.北京：人民郵電出版社，2010.

[3] 何冰強(qiáng)，高漢華.塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)與資料匯編[M].2版.大連：大連理工大學(xué)出版社，2009.

收稿日期：2021-08-26

作者簡(jiǎn)介：黃聯(lián)武（1971—），男，廣西臨桂人，講師，主要從事機(jī)械模具教學(xué)工作。

黃碧華（1989—），男，廣東連州人，助理講師，主要從事機(jī)械鉗工教學(xué)工作。