陳義龍，于正云，蘇金玲，鐘貴峰，易永俊

（群達(dá)模具（深圳）有限公司，廣東深圳 518116）

1 引言

在注射模進(jìn)膠位置分析過(guò)程中，可以借助模流分析軟件，對(duì)不同膠口位置的填充進(jìn)行對(duì)比和分析，從填充分析結(jié)果確定最佳進(jìn)膠方案。

2 塑件分析

如圖1 所示，塑件尺寸約：638.0×531.0×35.0mm，材料為：防火PC，壁厚為3.0mm，塑件為外觀件，顏色為白色，曬細(xì)紋，塑件表面要求高。

由圖1 可以看到塑件的長(zhǎng)寬尺寸較大，塑件動(dòng)模的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，出模方向上只有骨位和柱位，沒(méi)有斜頂和行位結(jié)構(gòu)，因此，在不考慮塑件外觀的情況下，此模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬于普通的熱流道平板模。

圖1 塑件

通過(guò)塑件周圈的孔位可以判斷，塑件在裝配時(shí)有螺絲固定，因此此塑件重點(diǎn)關(guān)注塑件外觀，而塑件在Z方向的翹曲變形，可以在裝配時(shí)通過(guò)螺絲的固定進(jìn)行補(bǔ)償和修正。

3 模具進(jìn)膠方案初步分析

根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和客戶裝配的要求，在最初的進(jìn)膠方案設(shè)計(jì)上，優(yōu)先考慮簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，因此首先考慮設(shè)計(jì)針閥膠口側(cè)進(jìn)膠，由于塑件的長(zhǎng)寬尺寸較大，考慮防火PC材料的較差流動(dòng)性，膠口的排布如圖2所示，模具設(shè)計(jì)7點(diǎn)針閥。

圖2 進(jìn)膠口位置排布

圖2a所示7點(diǎn)針閥熱嘴的位置坐標(biāo)和排列，圖2b所示針閥嘴的開(kāi)放時(shí)間。為了保證填充平衡和表面無(wú)熔接線要求，G1、G2 膠口先打開(kāi)，由于G1、G2 膠口的間距相對(duì)較近，這樣有效保證兩膠口的融合溫度差小，塑件熔接線不明顯，且有利于填充平衡，當(dāng)填充時(shí)間到2.8s 時(shí)，熔膠剛好通過(guò)了G3、G4 膠口，此時(shí)G3、G4 膠口打開(kāi)，此時(shí)熔膠主要通過(guò)G3、G4 膠口對(duì)型腔進(jìn)行填充，當(dāng)熔膠填充至4.5s 時(shí)，剛好通過(guò)G5、G6 膠口，此時(shí)G5、G6膠口同時(shí)打開(kāi)，直至填充完成，而此時(shí)G7膠口僅做保壓使用，如果G7膠口提前打開(kāi)，塑件表面會(huì)有熔接線，如果取消此膠口，塑件填充末端離膠口較遠(yuǎn)，保壓壓力難傳遞到填充末端，導(dǎo)致填充末端縮水風(fēng)險(xiǎn)較大，因此G7 膠口對(duì)塑件填充末端的縮水和變形有優(yōu)化作用。

圖3 所示是根據(jù)初步進(jìn)膠方案進(jìn)行模流分析結(jié)果，圖片非常清楚的展示了塑件通過(guò)針閥時(shí)序控制進(jìn)膠方案的填充狀態(tài)，當(dāng)G1、G2 膠口打開(kāi)，熔膠開(kāi)始填充型腔，當(dāng)熔膠到達(dá)中間位置時(shí)，填充都是比較平衡的，但是當(dāng)填充到達(dá)末端時(shí)，熔膠在末端形成了一個(gè)夾角θ，當(dāng)高分子熔融材料填充時(shí)產(chǎn)生的夾角θ＜120°時(shí)，表面會(huì)有融合線風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)熔膠結(jié)合的夾角θ＞120°時(shí)，表面基本沒(méi)有融合線風(fēng)險(xiǎn)，而圖3d 此夾角θ＜120°，因此填充末端存在填充不平衡，導(dǎo)致填充末端產(chǎn)生表面熔接線風(fēng)險(xiǎn)，為了進(jìn)一步分析填充缺陷，通過(guò)以下填充等值線進(jìn)一步分析。

圖3 顯示塑件不同時(shí)刻熔膠的填充狀態(tài)

圖 4 為模流填充等值線分析（L1≈330.0mm，L2≈265mm），通過(guò)數(shù)據(jù)分析，當(dāng)熔膠從G1、G2膠口到達(dá)A點(diǎn)，等值線發(fā)生密集，單位時(shí)間填充的距離小，填充在A 點(diǎn)產(chǎn)生滯流，此時(shí) G1、G2 膠口到達(dá) A 點(diǎn)的距離L1約為330.0mm，塑件材料為防火PC，材料粘度大，流動(dòng)性差，填充路勁由原來(lái)的橫向填充變?yōu)榭v向填充，因此導(dǎo)致此方案填充滯流和填充不平衡的主要原因是：①塑件尺寸較大，流長(zhǎng)較長(zhǎng)；②塑件材料的流動(dòng)性差；因此需要優(yōu)化此進(jìn)膠方案，使得塑件填充的路徑一致，且不產(chǎn)生滯流，使塑件的成型窗口最大化。

圖4 填充等值線分析

4 模具進(jìn)膠方案的優(yōu)化分析

從圖4 分析到從側(cè)面進(jìn)膠，會(huì)導(dǎo)致塑件中間產(chǎn)生較為嚴(yán)重的滯流，滯流的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致塑件填充末端熔膠的融合夾角小于120°，填充末端產(chǎn)生較長(zhǎng)的熔接線，因此換一種思路考慮塑件的進(jìn)膠，既然從塑件側(cè)面進(jìn)膠，會(huì)導(dǎo)致滯流，滯流主要原因是塑件的長(zhǎng)寬尺寸相對(duì)較大，流長(zhǎng)長(zhǎng)，因此考慮從塑件中間進(jìn)膠。由于塑件外觀要求較高，因此塑件表面不能設(shè)計(jì)熱嘴，只能從塑件的反面找位置設(shè)計(jì)膠口。因此，由于進(jìn)膠位置的改變，不得不更改設(shè)計(jì)方案，將模具設(shè)計(jì)由原來(lái)的正裝針閥熱嘴轉(zhuǎn)冷流道側(cè)進(jìn)膠改為倒裝針閥熱流道斜頂進(jìn)膠，如圖5所示。

圖5 倒裝針閥熱流道斜頂進(jìn)膠

圖5 方案，模具設(shè)計(jì)更改為倒裝針閥熱流道斜頂進(jìn)膠方案，由于倒裝熱嘴直接進(jìn)膠，膠口正對(duì)的表面會(huì)有縮水印，為了優(yōu)化和避免膠口位置的縮水，因此在膠口位置設(shè)計(jì)斜頂，熱嘴沒(méi)有直接接觸到塑件，同時(shí)膠口長(zhǎng)寬尺寸設(shè)計(jì)為：25.0×0.8mm，如圖6所示。膠口設(shè)計(jì)在斜頂上，這樣就可以有效減小膠口位置處的剪切速率和剪切應(yīng)力，以弱化膠口位置在表面的縮水缺陷。

圖6 澆口尺寸

更改進(jìn)膠方案后，按照?qǐng)D5的進(jìn)膠位置，重新進(jìn)行模流分析，通過(guò)模流分析結(jié)構(gòu)驗(yàn)證新膠口設(shè)計(jì)的可行性。圖7是新方案針閥膠口的打開(kāi)時(shí)間。

圖7 針閥膠口的開(kāi)放時(shí)間

如圖8所示，塑件填充不同階段的填充狀態(tài)可以看出，塑件的填充基本平衡，G1 膠口到G4 膠口的直線距離約為300mm，塑件材料為防火PC，壁厚3.0mm，為避免塑件表面的熔接線，G1 膠口首先打開(kāi)，然后G2、G3、G4 膠口同時(shí)打開(kāi)，填充過(guò)程中表面無(wú)明顯的滯流和短射，填充各個(gè)位置無(wú)明顯的熔接夾角，然后再來(lái)分析塑件填充等值線結(jié)果，并與原始方案進(jìn)行對(duì)比。

通過(guò)圖4和圖9兩方案的填充等值線分析，圖9的填充等值線明顯比圖4均勻，填充等值線無(wú)明顯的密集位置，中間黃色等值線間距相對(duì)較小，是因?yàn)镚3、G4、G5 打開(kāi)瞬間，型腔的壓力直線降低導(dǎo)致，屬于針閥膠口打開(kāi)時(shí)型腔壓力降產(chǎn)生的正常現(xiàn)象。因此通過(guò)圖8 和圖9 的結(jié)果，可以確定此進(jìn)膠方案優(yōu)化塑件外觀方面是可行的，并由此結(jié)果確定模具的最終設(shè)計(jì)方案為倒裝模具。

5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)計(jì)前期膠口位置分析，確定圖5，圖6的膠口位置和膠口形式，采用倒裝針閥熱流道斜頂進(jìn)膠，模具結(jié)構(gòu)相對(duì)原始正裝方案的設(shè)計(jì)較復(fù)雜，模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 模具簡(jiǎn)圖

通過(guò)模具簡(jiǎn)圖可以看出，原本相對(duì)簡(jiǎn)單的平面塑件類(lèi)模具，改成倒裝模具后，熱嘴的長(zhǎng)度更長(zhǎng)了，同時(shí)新增加了斜頂結(jié)構(gòu)，且塑件的頂出機(jī)構(gòu)也由原來(lái)的機(jī)械頂出改為了油缸頂出。

6 試模塑件效果

圖11所示是試模塑件效果圖，塑件表面沒(méi)有熔接線，沒(méi)有流痕等明顯的表面質(zhì)量缺陷，試模效果達(dá)到客戶的塑件表面要求。由此，模流分析在模具設(shè)計(jì)前期的膠口位置分析起了非常重要的作用，盡管模具設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，但是在最終的試模結(jié)果，能達(dá)到客戶對(duì)塑件的表面要求。

圖11 實(shí)際試效果

7 總結(jié)

通過(guò)以上大尺寸平面塑件的進(jìn)膠分析，可以看到模流分析在模具前期進(jìn)膠方案分析中起著非常重要的作用。原始方案在模流分析結(jié)果里面，明顯看到熔膠在塑件中間點(diǎn)位置的滯流，當(dāng)熔膠到達(dá)中間位置時(shí)刻，其余膠口打開(kāi)時(shí)，填充的方向由原來(lái)的縱向填充變成了橫向填充，使得填充末端的融合角度小于120°，增加了填充末端熔接線的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)模流分析結(jié)果，找到塑件填充的缺陷，以及產(chǎn)生此缺陷的原因，從而通過(guò)分析結(jié)果，修改設(shè)計(jì)方案。

新方案膠口設(shè)計(jì)為倒裝針閥熱嘴斜頂進(jìn)膠，通過(guò)新方案的模流分析結(jié)果可以看到，填充的流長(zhǎng)明顯減短，填充沒(méi)有明顯的滯流，盡管新方案增加了模具設(shè)計(jì)的難度，同時(shí)也增加了模具的制造成本，但是只有前期把握了設(shè)計(jì)的正確方案，才能從根本上使塑件滿足客戶的要求，同樣，試模的結(jié)果也達(dá)到了客戶預(yù)期比較滿意的效果，因此針對(duì)這種大尺寸的平面塑件，在設(shè)計(jì)前期的膠口分析和選擇非常重要。