塑膠產品在成型過程中披鋒的工藝改善方法

蔣映娥

美的集團家用空調事業部模具工廠 廣東順德 528311

1 引言

隨著時代的不斷進步，塑膠行業的興起，很多產品在設計上已經用塑膠替代了金屬，適應輕量化時代的需求，成為市場的主要競爭力。從消費者的角度考慮，他們更希望這一類塑膠產品既能滿足產品的使用性能，又能將美觀和舒適度相結合。以空調面板產品為例，產品邊緣出現了披鋒，如圖1所示，會極大的影響客戶及消費者的選擇。因此，塑料產品的品質缺陷會在很大程度降低產品的市場競爭力。此類問題對模具成型工藝來說是一個具有挑戰性的課題，普通的常規模具成型工藝已經無法滿足當前激烈的市場競爭環境，必須采用創新的方法才能夠滿足要求。為此筆者及所在團隊經過兩年多的時間對塑料產品披鋒產生的原因、模具成型工藝進行技術研究，成功解決了這一課題，并且獲得了國家專利技術。

2 塑膠產品披鋒產生的原因分析

2.1 空調面板產品主體壁厚設計不合理

如圖2所示，產品分型面附近的壁厚T1與產品主體壁厚T一樣，甚至比T更厚。此設計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品分型面處，產生披鋒。

2.2 成型工藝調試不恰當

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

3 塑膠產品模具成型工藝要點及原理

3.1 成型工藝要點概述

本文提出一種模具成型工藝的改善方法。對塑料產品，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。采用先填充滿產品，再用低速低壓進行保壓0.5～2秒時間，使產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，最終得到產品外觀質量合格的產品。本文中的工藝改善方法適用所有塑料產品（注塑模具）。

3.2 塑膠產品披鋒改善原理概述

本文通過調整成型工藝，得到合理的凝固層，如圖3所示。低的注射壓力與注射速度，產生的剪切熱較少，溫度較低。再通過對保壓時間的調整，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品中心高溫的料膠流動到產品邊緣，并且溢出產品邊產生披鋒。相反，過高的注射壓力與注射速度會導致剪切熱多，溫度高，很難形成凝固層，其結構原理如圖5所示。

圖2 空調面板產品主體壁厚設計不合理

圖3 產品凝固層圖

圖4 產品易出披鋒的位置

圖5 成型工藝改善原理圖

4 模具成型工藝改善方案的細節方法

4.1 確保產品的完整性

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

4.2 第一段保壓壓力與保壓速度的設定要點及影響

保壓壓力與保壓速度的設定規則為，優選的第一預定注塑速度小于第二預定注塑速度，第一預定壓力小于第二預定壓力。通過將第一預定注塑速度設置為小于第二預定注塑速度；第一預定壓力設置為小于第二預定壓力，使得在注塑過程中，先在小壓力的情況下形成外側壁凝固層，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度。

設定注射速度時，優選的第一預定注塑速度為注塑機的最大注塑速度的10%至20%。設定保壓壓力時，優選的第一預定壓力大于等于5MPa，小于等于25MPa。在該實施案例中，通過將第一預定注塑速度設置為注塑機最大注塑速度的10%至20%，將第一預定壓力設置為5MPa至25MPa，可有效避免型腔中的原料進入到分型面中而形成披鋒。

4.3 第一段保壓時間的設定及影響

設定保壓時間時，優選的第一預定時間應大于等于0.5s，小于等于2s。在該實施例中，通過將第一預定時間設置為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，強度差，并且變形量大，所以在低壓低速的情況下的短時間內使塑膠原料凝固出一個邊界層即可。再在高速高壓下保壓，對塑料件進行補縮，形成完整無缺陷的產品。然后再繼續冷卻，有效地保證了塑膠件的力學性能。

在此實施案例中，優選的第一預定注塑速度為注塑機的最大注塑速度的15%，第一預定壓力為10MPa，第一預定時間為1s。通過設定合理的成型參數，可使塑膠原料凝固出薄厚適當的邊界層，保證了成型后的塑膠件不會產生披鋒，有效地提高塑膠件的外觀質量。

4.4 第二段壓力與速度的設定

在此實施例中，第二預定注塑速度為產品的額定注塑速度，第二預定壓力為產品的的額定注塑壓力，第二預定時間為產品的額定注塑時間。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量，還具有優秀的力學性能。

5 結束語

隨著人們生活水平的提高，他們對日常生活使用的產品要求也不斷提高，產品不但要實用而且要美觀。如何以客戶為導向，已經成為新的攻關課題。對模具成型技術的不斷創新要求，已經刻不容緩。本文通過產品披鋒缺陷原因分析、成型工藝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品披鋒的問題。

[1] 孫玲. 塑料成型工藝與模具設計[M]. 清華大學出版社, 2008.

[2] 劉來英. 注塑成型工藝[M]. 機械工業出版社, 2013.