田書竹，陶永亮

1.廣州市番禺區(qū)勝美達(dá)舊水坑電子廠（廣東廣州 511400）

2.重慶川儀工程塑料有限公司（重慶 400712）

1 引言

排氣系統(tǒng)是模具結(jié)構(gòu)的重要組成部分，良好的模具排氣系統(tǒng)，在射成型過程中，模具型腔內(nèi)的壓力就會(huì)降低，減少了模具承受高壓力的疲勞度，從而延長了模具壽命；反之，如果模具長期承受高壓，不僅會(huì)使模板產(chǎn)生變形，還會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋，造成模具的報(bào)廢。良好的模具排氣，射膠過程中的阻力就會(huì)小，縮短了射膠時(shí)間；模具排氣不暢的話，模具型腔內(nèi)的空氣因?yàn)閴嚎s而造成填充不足、燒焦等塑件外觀缺陷，影響塑件質(zhì)量，同時(shí)由于模具型腔會(huì)受到高溫壓縮氣體的腐蝕，增加模具的修理頻次。

2 模具排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.1 排氣的主要用途

排氣系統(tǒng)：指在塑料熔體填充注射模型腔的過程中，將型腔原有的空氣，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體、塑料輔助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體[1]，排出型腔的通道。如圖1所示。

2.2 排氣槽設(shè)計(jì)原則

分型面排氣槽設(shè)計(jì)基本要求：①排氣槽只能讓氣體排出，但不能讓塑料熔體排出[2]；②周邊開排氣引槽通往模胚外面，但是不能朝向注塑機(jī)的操作側(cè)開設(shè)，以防因溢料發(fā)生工傷事故；③在膠料流動(dòng)的未端或熔接線結(jié)合處開排氣；④排氣槽最好開設(shè)在分型面上，這樣可使排氣槽處溢出的塑料飛邊隨塑件一起脫模；⑤為了便于模具加工以及清洗模具方便，排氣槽應(yīng)盡量開設(shè)在定模側(cè)；⑥流道內(nèi)的氣體盡量在流道上的排氣槽排盡；⑦流道上的冷料穴一定要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；⑧深骨位處需要做鑲件進(jìn)行排氣。

圖1 排氣示意圖

以上塑件經(jīng)過模具流動(dòng)分析后，最終顯示在圖2a 和圖2b 所示的部位是塑件末端困氣的部位。根據(jù)模具排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，在圖2a 箭頭及圖2b 圈示位置加開排氣槽，以解決塑件困氣和填充不足的問題。

圖2 塑件困氣部位示意圖

2.3 不同材料的排氣槽深度參考值

排氣槽深度尺寸與塑膠材料的對(duì)照表如表1 所示。需要注意的一個(gè)特點(diǎn)就是塑膠材料的密度越大，塑件的流動(dòng)性相對(duì)來說就越差，同理，添加玻璃纖維的含量越高，流動(dòng)性變差，就越難出現(xiàn)飛邊（批鋒），排氣槽的深度就可以越大。

表1 不同材料的排氣槽深度參考值[3]

3 排氣槽深度的選擇方法

選擇排氣槽主要從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析：①相同材料型號(hào)，所添加的助劑不同的情況下，材料的流動(dòng)性會(huì)存在差異，流動(dòng)性好的材料，排氣槽的深度要淺，流動(dòng)性差的材料，排氣槽的深度要深；②根據(jù)融熔塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)，剛進(jìn)入型腔時(shí)，射膠壓力大，射膠速度也大，所以離模具進(jìn)膠口近的分型面部位的排氣槽深度要淺。當(dāng)融熔材料流動(dòng)到塑件遠(yuǎn)端或末端時(shí)，射膠壓力降低，射膠速度也降低了，所以模具分型面的排氣槽根據(jù)澆口的位置進(jìn)行調(diào)整。

3.1 流道排氣槽深度

模具設(shè)計(jì)工程師一般都是按塑膠材料的排氣槽深度參考值進(jìn)行加工排氣，這或多或少會(huì)把流道內(nèi)的氣體擠進(jìn)到模具型腔部位，增加模具型腔的排氣壓力。根據(jù)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，流道的排氣槽深度，以注射成型時(shí)，流道的末端出現(xiàn)輕微的毛邊為準(zhǔn)。

以ABS 材料為例，排氣槽的深度為0.03mm，對(duì)于流道排氣槽深度進(jìn)行介紹。排氣槽的相關(guān)尺寸如圖3所示。

圖3 排氣槽深度示意圖

排氣槽的寬度一般等于流道的寬度或直徑大小。

排氣的長度d，大部分的設(shè)計(jì)師都會(huì)設(shè)計(jì)成1～2mm，縮短長度距離，以便快速跑氣，這種思考是不正確的。跑氣的快慢與d的距離是沒有關(guān)系的，主要為排氣槽的深度t有較大的關(guān)聯(lián)。如果排氣槽的長度距離在1～2mm之間，就會(huì)極易出現(xiàn)流道溢料飛出，傷人事故。把長度d的距離拉長到5～10mm，讓流道溢出的料在長長的排氣槽內(nèi)就冷卻了，這樣的設(shè)計(jì)更安全。

在模具設(shè)計(jì)過程中，按常規(guī)設(shè)計(jì)思路，排氣槽的深度為0.02mm，以防止產(chǎn)生毛邊。對(duì)于流道而言，重點(diǎn)關(guān)注的是要保證流道內(nèi)的氣體排出模具型腔外，而不是關(guān)注毛邊問題，所以，為了讓氣體跑出到模具型腔外，排氣槽的深度要稍為大于最大的參考排氣槽值，建議排氣槽的深度在0.04～0.08mm左右。

引氣槽的深度（h）,一般情況下就是設(shè)計(jì)在1mm左右的，以保證導(dǎo)氣通暢。

3.2 分模面的排氣槽

前后模分模面，滑塊分模面，鑲件等要根據(jù)塑件困氣的程度，確認(rèn)要不要加開排氣槽，原則上前模盡量不要開排氣槽，滑塊部分、鑲件部分看情況的。以ABS 材料為例，根據(jù)排氣槽深度參考表，ABS 材料排氣槽最大深度為0.03mm。模具設(shè)計(jì)的排氣槽位置如圖4所示，分為紅色（A區(qū)域）、青色（B區(qū)域）和綠色（C區(qū)域）3 個(gè)區(qū)域的排氣槽。模具設(shè)計(jì)師對(duì)于注射成型工藝參數(shù)不了解的情況下，在設(shè)計(jì)排氣槽深度都會(huì)統(tǒng)一選擇0.01mm 或0.02mm 的排氣槽深度?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，是要根據(jù)塑件困氣部位和困氣的嚴(yán)重性，增加模具排氣槽數(shù)量和加深排氣槽的深度。

根據(jù)注射成型射膠產(chǎn)生的壓力來分析，離進(jìn)膠口近的部位，射膠壓力和射膠速度都是較快的，而進(jìn)膠口附近的氣體會(huì)因?yàn)橛心z料的充填，逐步往遠(yuǎn)端型腔擠壓。在模具型腔遠(yuǎn)端是氣體最后排出的，注射速度和注射壓力相對(duì)型腔其它部位是最低的，所以排氣槽的深度可以開得更深一點(diǎn)，以便氣體跑出更快。建議紅色區(qū)域（A 區(qū)域）排氣槽深度開0.01mm，青色（B 區(qū)域）和綠色區(qū)域（C區(qū)域）排氣槽深度開0.02mm。如果塑件末端還出現(xiàn)困氣，燒焦現(xiàn)象的話，綠色區(qū)域（C區(qū)域）排氣槽深度開0.03mm。

圖4 排氣槽位置示意圖

3.3 頂出機(jī)構(gòu)的排氣槽

頂出機(jī)構(gòu)里面的頂針，扁頂，斜頂，司筒，頂塊，直頂?shù)鹊龋夹枰娱_排氣槽，先按最小排氣槽的深度開。如果塑件出現(xiàn)不穩(wěn)定的困氣，燒焦時(shí)，稍微再加深排氣槽的深度規(guī)格，以保證模具型腔排氣順暢。

4 模具排氣系統(tǒng)不良對(duì)于塑件品質(zhì)的影響

4.1 排氣不良造成的塑件缺陷

（1）燒焦。當(dāng)熔融塑料填充速度比型腔內(nèi)的排氣速度快時(shí)，型腔內(nèi)的空氣被壓縮，迅速達(dá)到高溫，成型塑件與高溫空氣接觸的部分會(huì)產(chǎn)生燒焦，而成黑色。由于在型腔內(nèi)閉氣阻力阻止了熔融塑料的流動(dòng)，減緩流速，造成填充不良現(xiàn)象。

（2）溢料。模穴內(nèi)的空氣與氣體量，抑制了熔融塑料的流動(dòng)，使分割面擴(kuò)充，造成與擴(kuò)大投影面積相同效果，使分模面上浮，而產(chǎn)生溢料。

4.2 案例介紹

（1）塑件介紹。

塑件材料為LCP,底部平面為最薄，壁厚為0.20mm，塑件外形尺寸為：11×11×3mm。模具采用大水口側(cè)進(jìn)膠方式。

成型條件：模具溫度為：130℃；成型材料溫度為：300℃～330℃。螺桿直徑為φ24mm，射膠速度：一段：50.5g/s；二段速度：31.6g/s；射膠壓力：80MPa；射膠時(shí)間：0.3s。

（2）塑件產(chǎn)生的問題。

塑件最后熔接位置在塑件最薄的平面，填充不足。

（3）原因及對(duì)策。

原因：注射成型過程中，由于是最薄的部位，射膠沖滿本來就不容易。注射成型時(shí)塑件的熔接位置也出現(xiàn)在最薄膠位處，給塑件成型更加帶來了一定的困難。通過射膠樣品分析，造成沖不滿的主要原因是因?yàn)槟＞咝颓粌?nèi)的氣體無法快速排出造成的。

對(duì)策：在模具分模面上，4 個(gè)角位加開排氣；大水口進(jìn)膠位置向薄膠位移動(dòng)，盡量讓融熔的塑料先流向薄膠部位，把氣引向分模面；動(dòng)模頂桿加工排氣槽，以滿足快速成型；流道加工排氣，以流道末端出現(xiàn)小批鋒，以保證流道內(nèi)的氣體完全從流道上的排氣槽排出模具外。

5 排氣槽深度值的經(jīng)驗(yàn)分享

（1）相同排氣槽深度的差異性。

大型模具：按照塑膠材料的排氣槽深度開排氣，塑件不產(chǎn)生毛邊；但是對(duì)于小型模具按大模具同樣的排氣槽深度去開排氣，塑件就會(huì)產(chǎn)生毛邊。出現(xiàn)這種情況主要有兩種原因：①大型模具的變形量會(huì)大一點(diǎn)，在注塑機(jī)合模過程中，合模力把模具的排氣槽壓得變小，而小型模具的變形量會(huì)少，對(duì)于排氣槽的深度影響小；②小型模具對(duì)應(yīng)的塑件也是偏小的，要求高的射膠速度，而大型模具的射膠速度相對(duì)較低，所以同樣的排氣槽深度，高射速的小型模具，更容易產(chǎn)生毛邊。

（2）排氣槽深度大，塑件有毛邊，深度小塑件燒焦。

對(duì)于一些常規(guī)的塑件，塑件壁厚均勻（1～3mm），沒有超薄的部位（小于0.3mm），在注射成型過程中，射膠速度可用中低速進(jìn)行射膠，多數(shù)在進(jìn)膠的末端開排氣，保證塑件填充效果和塑件質(zhì)量。

對(duì)于超薄的塑件（小于0.3mm），注射成型過程中，射膠速度低了，融熔塑膠已固化，無法進(jìn)行填充，造成填充不足，所以必須用高的射膠速度來滿足塑件要求。如果按常規(guī)思路在進(jìn)膠的末端開排氣，高射速，氣體無法及時(shí)排出就會(huì)造成燒焦。當(dāng)再把排氣槽加深，塑件的毛邊又出現(xiàn)了，這就說明模具的排氣槽數(shù)量不夠，模具分型面其它位置需要再增加排氣槽。

6 結(jié)束語

流道的排氣以流道的末端出現(xiàn)輕微的毛邊為準(zhǔn)，以塑膠材料的溢料值為輔進(jìn)行設(shè)計(jì)與加工。對(duì)于大型模具以及塑件壁厚按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的塑件，一般只要在動(dòng)定模分模面之間加開排氣即可，而對(duì)于超薄，高射速要求的塑件，就不僅要在動(dòng)定模分模面，鑲件之間加開排氣，同時(shí)也要在模具頂出系統(tǒng)中，全部加開排氣，以便氣體在塑膠材料在填充時(shí)間之內(nèi)排出模具型腔。

在注射成型工序當(dāng)中，模具排氣系統(tǒng)影響塑件質(zhì)量?？蛻魧?duì)塑件質(zhì)量要求不斷的提升過程中，為了獲得更多的客戶訂單，希望模具設(shè)計(jì)師強(qiáng)化設(shè)計(jì)意識(shí)，合理設(shè)計(jì)模具排氣系統(tǒng)，提升模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保塑件質(zhì)量。