二次高壓鎖模成型技術

張旭民，葉盛，葛琪威(海天塑機集團有限公司，浙江 寧波 315821)

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二次高壓鎖模成型技術

張旭民，葉盛，葛琪威
(海天塑機集團有限公司，浙江 寧波 315821)

摘要：二次高壓鎖模成型技術應用于塑料注射成型機上的技術要點，主要包括：技術的起源、技術的開發與應用、問題與解決、技術的優缺點。

關鍵詞：二次高壓鎖模；注塑機；技術

1　技術的起源

塑料制品已經廣泛應用于汽車、家電、日用品等國民經濟的各個領域，塑料制品已成了社會必不可少的產品。絕大部分的塑料制品，已能采用全自動的生產設備進行高效率的生產。但還有些塑料制品，由于制品的特殊，及要求的特殊，成型方法還非常原始。

面對客戶生產上的困擾，公司技術部門會相應開發出各種技術與設備，以滿足廣大用戶的需求。而二次高壓鎖模成型技術的開發，即是其中一例。

有些客戶向我們說明了他們的處境。目前他們的主要塑料產品是生產過濾板。此制品的特點是：①產品投影面積大；②產品的壁厚大；③制品的重量重；④對制品的強度與平整度有要求。以其中一款產品為例，見表1。

表1　產品參數表

目前生產此制品的工藝是：擠出機塑化擠出原料，再采用人工的方式，將熔融的塑料原料轉運傾倒入一個模具中，并用鐵棒推揉原料團，減少熔接縫，再用一個很大的油缸進行受力壓制成型。這種方式，存在著很多的缺陷，如：

（1）生產效率低，一個多小時才能成型一個產品。

（2）生產出來的產品，由于人為因素的干擾，產品的強度與內應力的性能不穩定，產品的次品率比較高。

（3）人工操作的時候，有安全的風險。

采用人工操作的方式，所存在的缺陷，嚴重地制約了此類產品生產的擴大。

對于客戶的困擾，公司技術部門決議開發出一種相應的成型設備來解決，并經過多次的技術研究與討論之后，定出了一整套的方案：

（1）設計專門針對這種制品的自動化專用塑料注射成型設備，以實現自動作生產。

（2）與保壓相聯動的油路設計，使成型周期能降低到最低。

（3）針對人工操作的時候，有安全的風險的問題。由于新開發的設備為自動作生產設備，不存在中間有人工操作的情況，故安全風險能降到最低。

（4）針對產品的重量大的問題。公司的大重量產品的雙階注射機構已非常成熟，新開發的設備，配置的注射機構方面能夠勝任生產大重量產品。

（5）針對產品的投影面積大，壁厚大，同時又要求產品有足夠的強度與平整度。針對這一問題。技術部門研發了二次高壓鎖模成型技術。

（6）針對次品率的問題。由于新開發的設備，在成型過程中不需要人工的參與，消除了人為因素的干擾。這使得產品的性能能夠有穩定的水平，極大地降低了次品率。

在這個方案中，比較困難的是產品的投影面積大、壁厚大，同時又要求產品有足夠的強度與平整度。這個要求在普通的塑料成型設備中難以勝任。

普通的塑料成型設備采用方式是：合模機構將模具鎖緊；注射機構將原料射入模具中，然后繼續保持一定的壓力維持一段時間，直至產品冷卻成型。但是由于這種方式是點進膠保壓的模式，而同時產品是大平板結構，而且板的厚度很厚。采用點進膠的方式，產品的應力會很集中，特別是各個進膠口的應力很高，四周的應力較低。應力分布的不平衡，導致產品成型后，出現翹曲的現象。

2　技術的開發與應用

為了應對這個困難，技術部門研發出了二次高壓鎖模成型技術，工藝流程見圖1。

圖1　海天注塑壓縮成型工藝動作流程圖

下面由圖2做一下具體的描述。取下制品后，頂出桿后退到底。利用中子進的動作，將嵌塊進到底。再關模到底，并高壓鎖模。這時進行注射動作，將注射部件中的原料注射進入模具中。模具中的原料，冷卻一段時間后，做中子退動作，將嵌塊拉開。然后進行第二次的高壓鎖模動作，將制品壓實。這時注射機構進行儲料動作，使注射機構的料筒中充入原料。而同時合模裝置中進行高壓鎖模動作，同時制品繼續冷卻。等制品冷卻結束成型后，做泄壓破模動作，使鎖模的壓力卸荷。再做開模動作，打開模具。然后做頂出動作，將制品頂出。最后將產品取出。

圖2　設備總圖

其中模具的上的嵌塊，起到的作用，如圖3所示進行詳述。

圖3　模具嵌塊位置圖

設備開發制造成型后，進行實踐應用階段，以客戶的其中一款產品做實踐生產測試，見表2。

表2　產品參數表

同時成型時，選用輔機的配套使用如下：

（1）動板模溫機加熱產品模具邊框

（2）定板冷水機冷卻定模，模具溫度控制在40℃附近。

經過幾次的調試與測試，最終取得了滿意的產品。成型的產品如圖4所示。

圖4　成型產品圖

產品成型效果：

（1）預塑設定壓力100 bar，設定流量80%，預塑時間在14 min內完成；總的成型周期為二十幾秒，滿足客戶要求。

（2）通過二次高壓鎖模功能，產品整體翹曲變形量降為極少，滿足產品性能要求。

3　問題與解決

在實踐測試的的過程中，由于技術的初次應用，也碰到了技術問題。最終通過雙方的溝通與技術改進，解決了問題，并完善了技術。下面就是當時碰到的產品的白痕問題。

3.1問題的情況

產品在四周銑進去時，會發現白痕，如圖5紅色框內所示。而中間的部分則沒有這個現象。

圖5　產品照片

3.2原因分析

制品冷卻后受應力擠壓，就會產生白痕。根據這個原理，來研究成型工藝，就可找到問題出現的原因。經過分析，認為是由下面兩點引起的。

（1）將原料注射進入模腔后，冷卻時，四周冷卻快，中部冷卻慢。過了一段時間，等產品的周邊有了一定的冷卻效果，再進行嵌塊退與二次保壓動作。這樣就造成了產品的四周，在二次保壓時是較冷的，有一定的凝固的狀態。凝固的狀態的原料，受力會產生應力。

但要是原料注射進入模腔后，立即進行嵌塊退與二次保壓動作，這樣產品的四周都是融熔狀態，受壓后，融熔狀態的原料會被倒灌入回注射座的機筒。

（2）再研究這輪的二次保壓的程序設定是：保壓壓力到達設定壓力后，供油電機停止輸出壓力油。等過些時間，產品自身收縮一些，壓力下降5 bar后，供油電機再次輸出壓力油。等保壓壓力又到達設定壓力后，供油電機再停止輸出壓力油等待。以這樣的周期性的方式進行二次保壓壓力的維持。

從這里可以看出，這樣的壓力維持方式是非恒定的，會有周期性的持續壓力波動。同時產品的四周溫度較冷，已有一定的凝固的狀態。碰到壓力波動后，就產生應力，從而導致白痕的產生。

3.3解決方案

針對這兩個原因，相對應的列出了解決方案：

（1）首先要保證產品的四周有足夠的溫度，原料是呈融熔狀態的。

新方案在注射小前機筒前加止回結構，這樣原料注射進入模腔后，可以立即進行嵌塊退與二次保壓動作。止回結構能夠保證，融熔狀態的原料不會被倒灌回注射座的機筒。融熔狀態的原料，有自動消散應力的能力。

（2）設備增加電機用來做持續高壓鎖模。新的二次保壓的程序設定是：保壓壓力到達設定壓力后，供油電機繼續輸出壓力油，保證產品受到的壓力恒定。這樣就不會產生內應力。

通過上面兩處改進，使產品不會產生應力，消除了白痕產生的源頭。

3.4問題處理結果

設備改造后，對生產的產品做側邊銑實驗。從1 mm一直銑進去到15 mm（每次增加1 mm），沒有發現白痕問題。問題得到解決。

4　二次高壓鎖模成型技術的優缺點

與現有技術相比，二次高壓鎖模成型技術的優點在于：

（1）能夠成型平板狀、重量大、壁厚大、尺寸大。

（2）成型的制品，翹曲的問題得到了解決。

（3）自動化生產，生產效率高。

（4）排除了人為因素的干擾，產品的成品率高。

（5）排除了因人工操作而帶來的安全風險。

（6）成型時可以采用較低的注塑壓力。

（7）注射時，剪切應力較低。

（8）保壓時，制品均勻受力。

（9）成型的制品，有較低的內部應力。

同時二次高壓鎖模成型技術的缺點為：

（1）成型工藝比普通的成型技術要復雜。

（2）模具的結構與技術，比普通的模具的要求更多。

5　結束語

我司研發的二次高壓鎖模成型技術，為相應制品的生產，提供了技術上的支持。這項技術的成功，目

前在國內處于領先水平。

目前，我司已有數臺應用了二次高壓鎖模成型技術的塑料注射成型機，正在客戶處使用。在以后的實際使用中，這項技術將不斷得到完善與進步。堅持這項技術的進步，可以為海天開拓出一個新型的市場。

（R-03）

Secondary high pressure clamping molding technology

中圖分類號：TQ320.662

文章編號：1009-797X(2016)12-0043-04

文獻標識碼：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.018

作者簡介：張旭民（1976-），本科，工程師，主要從事機械設計工作，獲得專利：安全門確認開關裝置、注塑機的電磁合模機構、一種以石料為主的復合材料的注射成型方法及注射成型設備。

收稿日期：2016-01-18