注塑成型中的工藝控制

柯翼，金敬明

(德馬格塑料機械（寧波）有限公司，浙江 寧波 315800）

1 合模力和鎖模力

合模力是在合模到位后，注射之前作用在拉桿上的拉伸應(yīng)力的總和。脹模力是最大模腔壓力和型腔投影面積的乘積。合模力的超出部分就是鎖模力和脹模力的差值。

在內(nèi)部模腔壓力的影響下，模具在開合模方向的微張通常被稱為“排氣”。這種排氣距離不僅僅取決于鎖模力和脹模力，還取決于機器合模組件和模具的剛性。

排氣距離的允許值（如表1）取決于成型產(chǎn)品的質(zhì)量、材料特性以及機器的鎖模力噸位大小。對于一些在小型注塑機上生產(chǎn)的小而精密的產(chǎn)品，最大的允許排氣距離只有0.01 mm 。對于另一些在中型（鎖模力1 500～2 000 kN）注塑機上生產(chǎn)的大一些的產(chǎn)品，最大的允許排氣距離也只有0.02 mm。對于一些大型產(chǎn)品，有0.06 mm的排氣距離有時候也可以接受。誠如表一中顯示的，在注射和保壓階段排氣距離近乎相同。如果注射階段的排氣距離明顯大于保壓階段，說明保壓切換過遲從而將有可能導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生飛邊。

注：粘度低的材料允許排氣距離要小于粘度高的材料，因為，粘度低的材料更容易充滿型腔。

2 通過注塑實驗，建立需要的鎖模力

（1）需要一臺能滿足成型和工藝要求，且大小合適的注塑機，一副千分表（精度0.01 mm），一個天平（精度 0.01 g）。

（2）機器的工藝設(shè)定，必須從注射到保壓階段進(jìn)行優(yōu)化，并且優(yōu)化保壓壓力。

表1 基于模具情況和機器大小的模具允許排氣值

（3）對于測試而言，千分表的放置必須隨合模力而調(diào)整。以下有兩種可能的方案（如圖1）。

①放置在兩個模板之間，并且在兩根拉桿的中間：從而，模板的壓縮變形量可以作為合模力測量，而排氣值作為脹模力測量。②放置在分模線之間的支撐上：這樣，只有排氣值作為脹模力測量。

圖1 注射試驗中千分表的放置位置

從表2、圖2中可以看出，合模力開始的時候為可能的最大值，后來慢慢減小。在注射和保壓階段測量排氣值，并且對產(chǎn)品稱重。這兩個值都在坐標(biāo)軸上呈現(xiàn)。

如果成型重量增加而排氣值測量出來為零，那么可以說明模具太弱，模腔變形。鎖模力足夠，但不能成為精確值。

如果測量得出排氣值隨著產(chǎn)品增重而增加，則說明模具的剛性很好，這就可以決定所需的合模力。

如果在保壓階段之后產(chǎn)生了“殘壓排氣”，則說明過充填或者分模線出現(xiàn)飛邊。這種情況不能持續(xù)生產(chǎn)，因為分型面表面質(zhì)量很高，會加劇對模具的磨損。

開始出現(xiàn)飛邊時的鎖模力可以作為鎖模力的一個下限。在出現(xiàn)飛邊之前，模具的排氣或產(chǎn)品重量曲線會顯示一個拐點，這就標(biāo)志出鎖模力的最小需要值。如果機器以這個最小的合模力來生產(chǎn)，那么產(chǎn)品的重量就會出現(xiàn)不穩(wěn)定并且質(zhì)量也一定差。因此，正常生產(chǎn)時應(yīng)當(dāng)在最小合模力上加10%～15%的余量。

3 鎖模力的計算

為了 計算需要的鎖模力，需要知道平均的模腔壓力，以表3為例。

表2 確定需要的鎖模力

圖2 產(chǎn)品克重與合模力的影響

另外，型腔的投影面積必須要計算。需要的鎖模力可以用以下的公式計算：

鎖模力公式：

式中：

FL—— 鎖模力， kN ；

pcav——平均模腔壓力，bar；

Aproj——投影面積，cm 。

舉個例子：

產(chǎn)品: 輪轂蓋 PA 6-GF

平均模腔壓力： 425 bar

投影面積：1 300 cm

表3 對于多種產(chǎn)品，需要的注射壓力、保壓壓力和模腔壓力

所以，5 525 kN的鎖模力對于輪轂蓋是必須的。表3中的數(shù)據(jù)來源于模具測試，需要計算的零件必須在表3中按產(chǎn)品組進(jìn)行劃分，并提供了平均模腔壓力的初始值。

注：過去，材料的粘度被認(rèn)為是一種衡量模腔壓力的指標(biāo)。這個結(jié)論適用于薄壁的包裝產(chǎn)品。對于其他保壓壓力要求很高的產(chǎn)品，則適用最大的模腔壓力的曲線（前提是切換點和保壓工藝正確）。

因此，需要用正確的平均模腔壓力去計算所需的鎖模力。