徐 光

（深圳小米通訊技術(shù)有限公司，廣東深圳 518000）

1 塑件介紹

目前市面上的智能音箱，除了基本的語(yǔ)音交互功能，還增加了變幻的燈光效果。圖1所示智能音箱頂蓋面是黑色，且不能透光，頂蓋周圈要透光，并且能夠隨著音量的增減，頂蓋周圈射出的燈光顏色隨之變幻，因此頂蓋周圈做半透。同時(shí)，為了滿(mǎn)足對(duì)室內(nèi)智能化電器的遙控，音箱頂部?jī)?nèi)置紅外燈，要求頂蓋面能穿透紅外光?；谝陨峡紤]，頂蓋周圈采用PC光擴(kuò)散材料，頂蓋面采用透紅外的ABS材料。頂蓋由兩種不同材料的組成，采用雙色注射成型。

2 塑件成型工藝分析

如圖1所示，頂蓋外形尺寸111.93×111.93×12.64mm，頂蓋周圈PC光擴(kuò)散材料，壁厚1.2～2.4mm。頂蓋面透紅外ABS材料，壁厚1.7mm，壁厚均勻，避免厚薄膠。頂蓋由雙色注射成型，第一射先成型頂蓋周圈，如圖2所示。第二射成型頂蓋面，如圖3所示。塑件尺寸公差±0.1mm，塑件中間圓孔按鍵位置，頂蓋與按鍵熱熔組裝。為了確保按鍵不卡鍵、按鍵手感良好及按鍵外觀縫隙均勻，要求頂蓋面變形不能超過(guò)0.1mm。為了確保頂蓋雙色注射成型后能夠留在動(dòng)模和成型后易脫模，頂蓋周圈內(nèi)壁拔模1°，頂蓋周圈外壁拔模5°。頂蓋周圈PC材料和頂蓋大面ABS材料，XYZ方向收縮率都按照0.5%設(shè)計(jì)。頂蓋周圈半透明色，燈光射出后均勻柔和，同時(shí)半透色可遮住內(nèi)部結(jié)構(gòu)。頂蓋面黑色，外觀要求不能有氣痕、亮印和縮水。

圖1 音箱頂蓋

圖2 音箱頂蓋周圈（PC）

圖3 音箱頂蓋大面（ABS）

3 雙色模具結(jié)構(gòu)介紹

雙色注射成型是一種先進(jìn)的注射成型工藝，通過(guò)兩組澆注系統(tǒng)分別將兩種不同的塑料材料在同一臺(tái)注塑機(jī)上進(jìn)行注射，分兩次成型，最終將雙色塑件一次性頂出[1]。頂蓋周圈兩點(diǎn)進(jìn)膠，澆口尺寸?1.5mm，如圖4所示。頂蓋面由一個(gè)開(kāi)放式熱嘴，轉(zhuǎn)兩個(gè)牛角進(jìn)膠，澆口尺寸?1mm，如圖5所示。此種進(jìn)膠方式取件后不需要加工進(jìn)膠口位置，不會(huì)在外觀面產(chǎn)生澆口的痕跡。

圖4 頂蓋周圈進(jìn)澆口

圖5 頂蓋大面進(jìn)澆口

雙色模具必須通過(guò)交換型腔來(lái)實(shí)現(xiàn)第一次注射（第一色）和第二次注射（第二色）的動(dòng)作。因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須同時(shí)設(shè)計(jì)兩副模具，通常是兩個(gè)型腔不同的定模和兩個(gè)型腔相同的動(dòng)模。在注射生產(chǎn)時(shí)，兩副模具同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)，要求第一射的成型時(shí)間和第二射的成型時(shí)間相同。第一次注射完成后，動(dòng)模旋轉(zhuǎn)180°與第二型腔的定模構(gòu)成一套完整的模具完成第二次注射，如圖6所示。

圖6 頂蓋雙色模具

4 成型工藝參數(shù)對(duì)塑件的影響

考慮到第二射ABS成型頂蓋面，外觀要求高，主要結(jié)構(gòu)特征在頂蓋面上，這里將對(duì)ABS的成型工藝參數(shù)做研究。說(shuō)明：本雙色模具是一出二，對(duì)應(yīng)有4腔，以下試驗(yàn)都是取同一腔做對(duì)比研究。本注塑機(jī)型號(hào)為海天，注塑機(jī)噸位250t。

4.1 熔體溫度

熔體溫度高，造成材料分解，塑件表面會(huì)出現(xiàn)亮印。熔體溫度過(guò)高，材料會(huì)被燒焦，如圖7所示。熔體溫度太低，射膠困難，堵膠。料筒PC的四段溫度TW=260℃、T1=275℃、T2=260℃、T3=245℃；料筒ABS的4段溫度TW=230℃、T1=225℃、T1=220℃、T1=210℃。TW指前段（射嘴區(qū)域）溫度，要比中段稍低，防止流涕；后段（入料區(qū)）要比中段低，比前段低20℃～30℃，主要是防止入料不正常，便于排氣，塑件不容易有銀紋（又稱(chēng)沖花、料花）等缺陷，如圖8所示。

圖7 材料被燒焦

圖8 塑件銀紋

4.2 模具溫度

從注塑機(jī)里射出的高溫塑膠料遇到相對(duì)較冷的模具型腔壁，很快凝結(jié)，提高模具溫度，改善膠料的流動(dòng)性，還可提高塑件的表面質(zhì)量。這里頂蓋雙色模定模溫度85℃，動(dòng)模溫度82℃，滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

調(diào)高定模溫度到90℃，動(dòng)模溫度保持不變，長(zhǎng)寬高尺寸幾乎不受影響。若調(diào)高定模溫度太多，長(zhǎng)寬尺寸會(huì)變小。原因是溫度越高，冷卻緩慢，分子取向水平低，有利于結(jié)晶，塑件的實(shí)際收縮率較大。同時(shí)模溫太高，會(huì)出現(xiàn)粘模甚至燒?，F(xiàn)象，特別是行位容易燒死。模溫太高，頂蓋面局部會(huì)出現(xiàn)亮印。反之，若降低定模溫度太多，長(zhǎng)寬尺寸會(huì)變大，原因是低溫的模溫使分子“凍結(jié)取向”加快，阻礙了結(jié)晶的生長(zhǎng)。同時(shí)定模溫度低，脫模時(shí)容易出現(xiàn)拉傷紋路，還有外觀的結(jié)合線(xiàn)明顯，并且表面的光潔度會(huì)低。

調(diào)高動(dòng)模溫度到90℃，定模溫度保持不變，長(zhǎng)寬高尺寸受影響不大。繼續(xù)升高動(dòng)模溫度，高度方向尺寸減少；若降低動(dòng)模溫度，高度方向尺寸變大。高度方向尺寸變化會(huì)影響按鍵手感。高度方向尺寸變大，按鍵按壓行程大，按壓手感差；高度方向尺寸變小，按鍵按壓行程小，甚至導(dǎo)電基和按鍵直接頂死。另外受模具溫度影響，中間圓孔變形，導(dǎo)致裝配時(shí)卡鍵和間隙不一致的問(wèn)題。

4.3 注射速度和注射壓力

（1）注射速度。

相對(duì)于小結(jié)構(gòu)件只需要射出一段即可打滿(mǎn)，本頂蓋外形尺寸大，黑色外觀要求高，需要用到射出四段?？紤]到在射出二段和射出三段，熔膠進(jìn)入型腔并開(kāi)始填充型腔。這里將重點(diǎn)研究射出二段和射出三段的注射速度對(duì)雙色塑件外觀和尺寸的影響。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表1所示，其中0#塑件的注射速度滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

表1 射出二段和射出三段的注射速度設(shè)置表

對(duì)比0#塑件的射出速度，調(diào)整射出二段和三段的射出速度，得到3#、4#、5#和6#塑件。其中3#和4#塑件是調(diào)高注射速度，5#和6#塑件是降低注射速度。3#和4#塑件的長(zhǎng)度尺寸分別為112.13mm和112.10mm，0#塑件長(zhǎng)度尺寸112.08mm，可以發(fā)現(xiàn)注射速度對(duì)外形尺寸影響不大，對(duì)外觀有影響，速度太快不利于腔體內(nèi)氣體排出。由于本頂蓋排氣設(shè)計(jì)良好，塑件沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的困氣現(xiàn)象。對(duì)比0#、3#和4#塑件，3#塑件頂面圓孔處披鋒明顯，如圖9中箭頭位置所示。在其他注射條件不變的情況下，注射速度越快，越容易產(chǎn)生披鋒（飛邊）。當(dāng)射出二段和三段的注射速度降低10mm/s時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺膠，如圖9中5#塑件所示。當(dāng)只將射出三段的注射速度降低10mm/s時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輕微縮水，如圖9中6#塑件所示。

圖9 注射速度對(duì)頂蓋尺寸和外觀影響

對(duì)比0#、3#和4#塑件試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)注射速度調(diào)高，對(duì)尺寸影響不大，對(duì)外觀有影響，有披鋒產(chǎn)生。對(duì)比0#、5#和6#塑件試驗(yàn)，可以得出，降低射出二度的注射速度10mm/s時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺膠，只降低射出三度的注射速度，會(huì)出現(xiàn)縮水。

（2）注射壓力。

根據(jù)射出二段和射出三段的注射速度，這里將研究射出二段和射出三段的注射壓力對(duì)雙色塑件外觀和尺寸的影響。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表2所示，其中0#塑件的注射壓力滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

表2 射出二段和射出三段的注射壓力設(shè)置表

對(duì)比0#塑件的注射壓力，調(diào)整射出二段和三段的注射壓力，得到7#、8#、9#和10#塑件，其中7#和8#塑件是調(diào)高注射壓力，5#和6#塑件是降低注射壓力。7#和8#塑件的長(zhǎng)度尺寸分別為112.15mm和112.18mm，9#和10#塑件的長(zhǎng)度尺寸分別為111.90mm和112.04mm，對(duì)比0#塑件長(zhǎng)度尺寸112.08mm，可以發(fā)現(xiàn)注射壓力對(duì)尺寸有影響。在一定范圍內(nèi)，注射壓力越大，外形尺寸越大；注射壓力越小，外形尺寸越小。

如圖10所示，8#塑件中間圓孔處箭頭位置披鋒，9#塑件箭頭位置有明顯縮水。相對(duì)于射出一段和射出二段，射出三段的注射壓力95MPa時(shí)，披鋒（飛邊）明顯，需要二次加工。射出三段的注射壓力65MPa時(shí)，外觀縮水明顯。對(duì)比0#、7#和10#塑件尺寸時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)射出二段的注射壓力對(duì)尺寸影響比較大。

圖10 射出壓力對(duì)頂蓋尺寸和外觀影響

4.4 保壓壓力

保壓壓力太大，會(huì)出現(xiàn)披鋒（飛邊）、陰陽(yáng)面、亮面、有頂針印、容易頂白等外觀缺陷；保壓壓力太小，外觀的結(jié)合線(xiàn)明顯、縮水。對(duì)比13#和0#塑件，尺寸基本無(wú)變化（見(jiàn)表3）。隨著保壓壓力加大，中間孔周?chē)幸蝗γ黠@的應(yīng)力痕，如圖11所示。

表3 保壓一段和保壓二段的保壓壓力設(shè)置表

圖11 保壓壓力大應(yīng)力痕明顯

5 總結(jié)

本文研究了注射中熔體溫度、模具溫度、注射速度和注射壓力、保壓壓力對(duì)塑件注射成型的影響。發(fā)現(xiàn)熔體溫度太高，塑件表面會(huì)出現(xiàn)亮印。熔體溫度太低，射膠困難。合適的動(dòng)、定模溫度，可改善膠料的流動(dòng)性，提高塑件的表面質(zhì)量，同時(shí)獲得較好的尺寸和變形。注射速度對(duì)外形尺寸影響不大，對(duì)外觀有影響。相對(duì)于射出二段，射出三段的注射速度對(duì)塑件尺寸和外觀影響大，射出二段的注射壓力對(duì)尺寸影響比較大。保壓壓力過(guò)大，外觀應(yīng)力痕明顯。以上研究，對(duì)注射調(diào)機(jī)具有指導(dǎo)意義。