家用電器塑料件的注塑工藝以及設(shè)計優(yōu)化的探討

馮緯豪

中山格蘭仕日用電器有限公司

家用電器塑料件的注塑工藝以及設(shè)計優(yōu)化的探討

馮緯豪

中山格蘭仕日用電器有限公司

塑料零件在國民經(jīng)濟中應(yīng)用廣泛，特別在家用電器產(chǎn)品中占有很大的比例，設(shè)計出綜合性能優(yōu)良的注塑件需要考慮的方面較多，其中注塑工藝以及注塑件的設(shè)計尤為重要，文章中作者根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗針對注塑件的注塑工藝以及設(shè)計方法進行總結(jié)以及探討，供大家參考。

家電；注塑件；注塑工藝；結(jié)構(gòu)設(shè)計

前言

伴隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，塑料工業(yè)已成為當(dāng)今國民經(jīng)濟中的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。注塑成型作為加工熱塑性高分子材料的主要方法之一，它能生產(chǎn)出外形復(fù)雜，尺寸精確的產(chǎn)品，并且對各種材料加工的適應(yīng)性強，容易實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)加工。同時，注塑成型的工藝以及注塑件的綜合設(shè)計對注塑件的質(zhì)量影響較大。因而掌握注塑件的注塑工藝以及設(shè)計方法在實際設(shè)計當(dāng)中具有重要的現(xiàn)實意義。

1.注塑工藝的探討

注塑成型工藝主要包括：合模、填充、保壓、冷卻、脫模等5個部分，這5個部分的互相配合，直接決定注塑件的成型質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，下面列舉一些常見問題以及對應(yīng)的工藝解決方法：對于氣紋比較嚴(yán)重注塑件，可以減低注塑時的射膠速度，并采用模溫機加溫，減小氣紋對外觀面的影響，而對于壁厚較厚、體積較大、整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的注塑件，為減小翹曲變形，可以優(yōu)先考慮改善模具內(nèi)部水管布局，優(yōu)化注塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，如容易變形的局部增加加強筋、截面由平面改成凹槽或工字形，或注塑過程加長冷卻時間，讓注塑件冷卻固化到有一定剛度再脫模，這樣才能避免脫模后受到內(nèi)應(yīng)力或者外力而產(chǎn)生變形。

2.家用電器注塑件常見的質(zhì)量缺陷以及設(shè)計優(yōu)化的探討

在實際設(shè)計當(dāng)中，家用電器的注塑件相對于其他類別的注塑件，其主要區(qū)別在與對外觀、性能以及尺寸穩(wěn)定性等綜合性能要求較高，而其容易出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷主要包括以下幾個方面：1.表面縮水或縮痕2.缺膠或無法打滿3.熔接痕4.翹曲變形5.毛邊、披鋒等6.氣紋或出現(xiàn)陰影等等，下面將逐個進行分析探討：

表面縮水或縮痕。其主要原因是因為注塑件內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)或加強筋厚度相對過大，導(dǎo)致塑料在注塑冷卻固化的過程中，固化的程度不一致導(dǎo)致發(fā)生體積收縮差異，產(chǎn)生表面凹陷，其解決方法有幾個：(1)將加強筋厚度調(diào)整到合理范圍，對于ABS、HIPS等收縮率較低的材料，加強筋厚度建議設(shè)計為主體壁厚的1/2-1/3，對于PP等收縮率較高的材料，加強筋厚度建議設(shè)計為主體壁厚的1/3-1/4(2)增加注塑過程中的注塑壓力，減緩縮水變形(3)如果條件允許，取消加強筋或內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改為內(nèi)部結(jié)構(gòu)件與外觀件結(jié)合的裝配方式(4)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，采用表面曬紋處理，或針對可能縮水的地方，表面設(shè)計美觀線(5)最后，對于表面質(zhì)量要求較高的外觀件，一般不建議用收縮率較高的材料，對于模具方面，建議使用拋光性能好的模具鋼(如NAK80、718H等)，這樣，在綜合注塑工藝以及設(shè)計要素的前提下，才可以獲得較好的外觀質(zhì)量。

缺膠或無法打滿。其主要原因是模具排氣不良或者是注塑件設(shè)計的結(jié)構(gòu)深度過大，即使把注塑壓力調(diào)大，直至出現(xiàn)披鋒，還是無法打滿，這類問題的解決方案也比較有針對性，建議增加導(dǎo)流槽，一般高度為0.2mm，寬度視實際情況而定。

熔接痕。具體來說就是塑件表面的一種線狀痕跡，系由注射或擠出中若干股流料在模具中分流匯合，熔料在界面處未完全熔合，形成一條熔合的痕跡，熔接痕因為塑料內(nèi)部沒有熔接為一體，因此在受到外部沖擊力的情況下，容易產(chǎn)生開裂，另一方面熔接痕的存在直接注塑件的外觀質(zhì)量及力學(xué)性能。要減小熔接痕，從根本上說，就是要避免熔融塑料在注塑過程中的分流然后匯合的情況，這里有幾個建議：(1)利用模溫機提高模具溫度，令熔融塑料在較高的溫度下匯合，加強匯合處的強度，減小熔接痕對強度的影響(2)優(yōu)化注塑參數(shù)，把熔接痕位置轉(zhuǎn)移到不明顯的位置，減小其對注塑件整體結(jié)構(gòu)的影響(3)合理設(shè)置澆口的位置，減小澆口的數(shù)量，從而減小熔接痕的數(shù)量(4)采用熱流道順序閥延時進澆的方法，控制澆口的進澆順序，從而讓熔融塑料優(yōu)先填充外觀面，再填充內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)。

翹曲變形。塑料件的翹曲變形原因有多個方面，一方面是由于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，頂出機構(gòu)在頂出脫模過程中對注塑件有外力作用，導(dǎo)致注塑件產(chǎn)生異常變形，另一方面由于注塑件的外形或結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，導(dǎo)致注塑件內(nèi)部應(yīng)力在注塑件成型后釋放產(chǎn)生翹曲變形，所以，對于因為注塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜而產(chǎn)生的翹曲變形，建議在設(shè)計初期，盡量減小內(nèi)部加強筋的數(shù)量，待開模完成，確認最終注塑參數(shù)后，再按照實際情況增加加強筋，有針對性的減小翹曲變形。其次，增加注塑過程的冷卻時間，或者在注塑件出模后，增加定型工裝，也可以在定型的過程中用水加速塑料的冷卻固化。

毛邊、披鋒等。披鋒大多發(fā)生在大多發(fā)生在模具的分合位置上，如：模具的分型面、滑塊的滑配部位、鑲件的縫隙等，如出現(xiàn)披鋒較大的情況，一般可以通過調(diào)節(jié)注塑參數(shù)，降低注塑壓力來優(yōu)化披鋒的情況，而在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，建議在設(shè)計初期就應(yīng)該考慮注塑件分型面的設(shè)置，減小分型面對注塑件外觀的影響。前后模分型面處，最好留有0.1mm-0.2mm的段差用于封膠。

氣紋或出現(xiàn)陰影。氣紋是注塑件在注塑過程中，內(nèi)部氣體無法順暢排出，導(dǎo)致在注塑熔體與其他混合流動，冷卻后表面上產(chǎn)生氣體流動的痕跡，具體表現(xiàn)為注塑件表面上發(fā)亮、出現(xiàn)銀絲、局部顏色不均勻、有陰影等等，這種現(xiàn)象特別在注塑件進澆口的位置更為明顯，因此，需要在模具結(jié)構(gòu)上增加合理的排氣結(jié)構(gòu)，如增加排氣槽或鑲件，注塑工藝上也需注意控制射膠速度、注塑壓力以及增加模溫機以調(diào)節(jié)模具溫度，最后，在設(shè)計上，主要避免澆口設(shè)置外觀面附近，如實在無法避免氣紋的產(chǎn)生，又需要同時保證有較高的外觀質(zhì)量，建議采用注塑件表面曬紋處理或噴漆處理等等。

3.結(jié)語

在家用電器注塑件的設(shè)計過程當(dāng)中，必須綜合考慮注塑件的注塑工藝以及設(shè)計的合理性，包括提前評估注塑模具的結(jié)構(gòu)、注塑工藝流程以及注塑件本身的結(jié)構(gòu)是否合理，盡量避免出現(xiàn)常見的質(zhì)量缺陷，降低注塑難度。如確實沒辦法避免質(zhì)量缺陷，應(yīng)該在綜合評估后，優(yōu)化設(shè)計細節(jié)把質(zhì)量缺陷的影響降到在合理的范圍內(nèi)，從而設(shè)計出綜合性能優(yōu)良的，生產(chǎn)難度低，注塑效率高的產(chǎn)品。

[1]肖祥啟，王孝培.中國模具設(shè)計大典(3[M].南昌：江西科技出版社，2003.

[2]塑料模設(shè)計手冊編寫組.塑料模設(shè)計手冊[M].北京：科學(xué)出版社，2003.