气辅成型在电视机壳模具上应用的文章.docx

36_模具工业1999.No.10 总 224型腔模技术74 cm电视机前壳气辅注射模设计厦华电子公司模具厂（福建厦门 361006） 陈文雄摘要介绍了74cm 电视机前壳气体辅助注射模具的设计。针对试模中出现的问题，找出问题产生的原因，并结合制件缺陷提出解决方案。关键词 注射模 气体辅助注射 气针 气体倒灌1 气辅工艺气体辅助注射是近年来才开始进入实用阶段的新工艺，它通过气体把厚壁的内部掏空，克服了传统注射成型和发泡成型的局限性，显示出传统注射成型工艺无法比拟的优点。与传统注射方法相比，气辅技术可以减轻制件重量，加快冷却速度，降低锁模力，简化模具设计，从而大大降低成本。在产品质量方面，它可以消除表面缩痕，减小制件的内应力和翘曲变形，并且能够通过设置附有气道的加强筋_提高制件的强度和刚度，而不增加制件的重量。气辅成型一般包括熔体注射、气体注射、气体保压、气体回收、制件脱模等几个主要步骤。首先由浇口注入预先设定的占模腔一定比例的粘性流体 （一般为熔融聚合物），再通过模具的浇口、流道或直接向模具内注入一定压力的非粘性流体，一般为不活泼气体，通常是N2 。由于与模具表面接触部分的熔体温度较低，而处于厚壁部位（如加强筋）芯层的熔体温度高，粘度小，高压气体推动熔融态的高聚物向型腔的末端运动，从而推动热流体充满整个型腔，并在制件的厚部形成中空气道。它主要应用于管道状制件，大型扁平结构制件和由不同厚度截面组成制件的生产，广泛地应用在家电、汽车、办公用品以及其他日用产品等诸多领域。2 产品特点74cm电视机前壳，基本壁厚3mm，产品局部厚度不均，其中实心固定柱直径8mm、长 210mm，筋厚 4mm。不符合传统注射成型产品设计原则，这就要求气体层尽量填充分布于所设计的气道内，以避免因壁厚不均产生凹陷，同时增强产品整体的强度。3模具结构的设计和制造气辅注射成型模具与普通注射成型模具相比，其特殊之处是必须有气体注入系统、气道的开设、气针等。3.1 浇注系统的设计74cm电视机前壳模具在传统注射时，常采用 6-8个浇口。为了满足气辅注射要求 ，使气体沿着所开设的气道充气，而气道也相当于流道的延伸，因此模具采用2个浇口，即前壳顶部中间和下部中间各1个浇口（图1），使得最后充满区域位于制品底部外侧中央 ，集中形成一个压力最低区域 （因为最后的熔接痕较明显，而在此处形成的熔接痕不影响制件外观质量）。3.2 注气位置的设置注气位置的设定是气辅成型模具设计的模具工业1999.No.10总224 37 _4动模主型芯3.5 顶出机构5主气道图 1 浇注系统设计图1.8分气道 2.6主气道3.5气针 4.9点浇口 7动模主型芯关键.74cm前壳模具采用埋入式气针注气方式,气针的位置,根据注气点的位置尽可能靠近浇口部位.注气口注入的气体流动方向,应与塑料流动方向相同,位于前壳上部的中间部位,即离最后填充处最远.采用 2个进气口,左右各 1个,并且和浇口保持 30mm以上的距离(如图 1),以避免气体渗透和倒灌。3.3 气针结构与安装气针结构如图 2所示，要求可以注入气体，但必须防止塑料从注气间隙溢出。另外气体注射成型一段时间后，融熔塑料堵塞通气间隙，需进行清理，所以气针的安装结构应尽可能便于模具安装在注射机的状态下进行拆卸。气针在模具上的安装如图 2所示，它通过6个小半圆可直接从模具上拆下 。气针设置在气道上，并且在气针的周围部位设置了塑料滞留腔，以防止气体溢出模具。3.4 冷却系统1滞留腔 _2密封圈 _3气针模具的温度对气体注射有很大的影响 ，不同的模具温度可能造成充气结果的差异。因此，冷却系统不同于传统注射成型模具一般遵循制品各部位同时冷却固化的原则 ，而气辅注射成型模具应考虑充气效果及需求 ，在不需充气的薄壁部位应先期冷却固化 ，防止气体溢入。作为气道部位的冷却状态与注气滞后时间有密切关系，要考虑在注气滞后时间形成冷凝层的厚度，保证气体能流动，充气完整。图 2 气针装配结构a- 分气道b-主气道4试模中的问题及解决方案74cm电视机前壳模具在试模时采用的注射工艺为：三菱 1600T注射机；注射材料是美国陶氏 HIPS 492J；注射时间：6.5s；注S_ _注射时间_注气时间：24s；延迟时间:1s冷却时间：60s；高压保压 25Ma；注射量：98%。其结果造成制3874cm电视机前壳气辅注射成型模具的顶出机构基本上与传统注射模具相同 ,但由于制品壁薄,有气道,因此顶杆的设置有所不同。顶杆设置于气道上的一些加强筋上，或制件在顶杆处为一实心柱，让气道通至实心柱，使顶出时不出现顶白、顶高等缺陷。3.6 气道的开设利用前壳上的加强筋和四周的交角可作为基本的主气道，固定柱的筋和 CTR 处的筋等处可根据熔体流动情况加设不同的分气道。74cm电视机前壳气道走势如图 1，其中气道均衡地配置到整个型腔上，气道的走向遵循塑料的流动方向，并且气道延伸到塑料最后充填处，而且气道转角处采用了较大的半径。主气道、 分气道的尺寸不宜太小或太大，气道太小可能引起气体的乱溢，造成夹气。因为气体总是朝着最易于填充的方向充气，而气道尺寸太小，则可能致使气体不一定从气道上填充，气道尺寸太大，可能引起融接痕太多和凹陷，因为气道相当流道的延伸，而太大的气道内气体填充过多，相当于多点进浇，并且气道内气体填充过多，当保压结束，气体回收，制件易产生凹陷。在74cm电视机前壳气辅模具上采用的主气道、 分气道尺寸如图 3所示，取得了满意的效果。图 3 气道尺寸模具工业 1999.No.10总 224件产生左边喇叭孔附近的筋边缘收缩，气体倒灌料筒。（1）制件单边边缘收缩。制件上的结构是两边对称，右边的加强筋处有气体通入，无收缩现象，而左边也有同样的筋，却没有气体通入，其原因是模具加工误差导致右边筋板变成非设计性的“小气道”而使得气体通入。这是由于气体乱溢后，因气道小造成气体回路堵塞，无法排气，从而造成夹气（实际试模中）偶尔在右侧边缘处出现夹气，开模后因压力差，制件炸裂开）。最后的解决方法是在左右两侧增大筋板的厚度，相当于增开了分气道，使气体能填充到此处。（2）气体倒灌。在试模中，模具上靠近气针的浇口，在充气过程中气针的气体沿着主气道和制件表面反灌进浇口。由于浇口处的熔体最后充满，注射和延时完成后，制件远离浇口部位温度也降低，浇口处温度仍然相对较高，并且当制件的壁厚大于 2.5mm时，气体就有可能乱溢 。而74cm电视机前壳基本壁厚为3mm，而且气针离浇口的距离仅60mm，虽然大于理论值 30mm，但还是略近，易使气体倒灌进浇口，造成保压失败，使制件缩瘪，导致注射失败。另外在试模中，充气高压保压的压力太大，有利于气体的填充，使气体加速向浇口处倒灌，因此在试模时，逐步调低气体高压保压压力。从 25MPa开始下调，直到 18MPa此时虽然气体不倒灌,但气体的充填效果不佳,保压不足,制件产生缺陷,这样单纯通过调整气体压力是不大可能的。此外，虽然气针设置与浇口距离较近，但由于气体的流动方向与融熔塑料的流动方向相同，即气针越靠近浇口，制件注气效果越好。一般解决气体倒灌的方法一是在分浇道上开扼流段，二是采用具有自锁式喷嘴的注塑机。由于各种客观原因限制，这两种方法都不太适用。解决方法：采用浇口处制件壁厚局部减薄，使浇口处的壁厚小于可能发生气体乱窜的壁厚理论值2.5mm，而且壁厚减薄使此处模具工业1999.No.10总5 结束语与传统注射相比较，74cm电视机前壳基本壁厚从常规的 3.6mm减薄至3mm，制件质量减少 17%，由于注射时间!冷却时间、保压时间分别减少，整个生产周期比常规缩短主型芯4.气针5.主气道224较早冷凝_气体无法向浇口处活动。第 1次采用的是局部区域减薄如图4，此处壁厚减薄至2mm。但在试模中，虽然调整了注射工艺和气辅工艺，但产品不稳定，有时还是出现气体从浇口倒灌现象。分析原因：虽然该处壁厚减薄，但浇口处熔体最后填充，温度仍较高。而且减薄区域较大，和基本壁厚的交界处采用的是圆角过渡，造成气体穿刺和加速向浇口处穿刺。后来对局部减薄区域（在模具上是在浇口处的小凸台）进行修整 ，把区域从30mm、15mm逐步减小到圆柱小凸台6mm（如图5），此区域壁厚突然减薄，点浇口尺寸图 4_