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)濟中應用廣泛，特別在家用電器產(chǎn)品中占有很大的比例，設計出綜合性能優(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計尤為重要，文章中作者根據(jù)多年的設計經(jīng)驗針對注塑件的注塑工藝以及設計方法進行總結以及探討，供大家參考。

家電；注塑件；注塑工藝；結構設計

前言

伴隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，塑料工業(yè)已成為當今國民經(jīng)濟中的重要基礎工業(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)出外形復雜，尺寸精確的產(chǎn)品，并且對各種材料加工的適應性強，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計方法在實際設計當中具有重要的現(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的工藝解決方法：對于氣紋比較嚴重注塑件，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、整體結構復雜的注塑件，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)部結構設計，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)量缺陷以及設計優(yōu)化的探討

在實際設計當中，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)的結構或加強筋厚度相對過大，導致塑料在注塑冷卻固化的過程中，固化的程度不一致導致發(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)部結構，改為內(nèi)部結構件與外觀件結合的裝配方式(4)在結構設計上，采用表面曬紋處理，或針對可能縮水的地方，表面設計美觀線(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計的結構深度過大，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構的影響(3)合理設置澆口的位置，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)結構。

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構設計不合理，頂出機構在頂出脫模過程中對注塑件有外力作用，導致注塑件產(chǎn)生異常變形，另一方面由于注塑件的外形或結構比較復雜，導致注塑件內(nèi)部應力在注塑件成型后釋放產(chǎn)生翹曲變形，所以，對于因為注塑件結構復雜而產(chǎn)生的翹曲變形，建議在設計初期，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，而在結構設計方面，建議在設計初期就應該考慮注塑件分型面的設置，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，需要在模具結構上增加合理的排氣結構，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，在設計上，主要避免澆口設置外觀面附近，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.結語

在家用電器注塑件的設計過程當中，必須綜合考慮注塑件的注塑工藝以及設計的合理性，包括提前評估注塑模具的結構、注塑工藝流程以及注塑件本身的結構是否合理，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，應該在綜合評估后，優(yōu)化設計細節(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.中國模具設計大典(3[M].南昌：江西科技出版社，2003.

[2]塑料模設計手冊編寫組.塑料模設計手冊[M].北京：科學出版社，2003.