潛水鏡鏡片注塑模故障及改造案例分析

黃聯武 黃碧華

摘 要：PC（聚碳酸酯）材質具有良好的透光性、抗沖擊性，常用于光學透鏡、光學照明、玻璃裝配業、汽車工業和電子、電器工業等領域。針對一種采用PC材料的潛水鏡鏡片，在其注塑模設計制造完成、交付正常使用一段時間后，出現了鏡片填充不足的缺陷，通過分析排查，發現為排氣系統失效造成，經過改造后故障排除。

關鍵詞：模具;PC塑料;故障;排氣

0 引言

注塑成型模具的澆注系統、排氣系統、冷卻系統及分型面、成型零件等若在設計制造上存在不合理因素，將直接影響注射成型生產的質量、產量和經濟效益。因此，只有對存在問題的模具進行維修改造，使其符合注射生產加工工藝條件，才能提高產品質量和生產效率，減少材料損耗，節約生產成本。

1 問題的提出

一種塑料潛水鏡鏡片注塑模如圖1所示。

該模產品采用PC（聚碳酸酯）材料，模具制造完成后，試模和投入生產都很正常。但經過注射生產一段時間后出現了問題，主要表現為鏡片無法充滿模具型腔，無論如何調整注射成型工藝，都無法充滿，潛水鏡鏡片的邊緣始終存在缺口，達不到產品質量要求，成為廢品。

2 問題的分析

針對生產中突然出現的注射充不滿型腔的現象，檢查生產記錄的工藝參數，注射機、注塑工藝參數的調整設置均與正常生產時一致;注射機的注射系統、裝置及注射壓力等均正常;噴嘴無阻塞;塑件形狀、結構以及塑件的膠厚對注塑工藝要求都屬較優的條件，不會造成注射充不滿型腔現象。

對注射得出的塑膠件進行分析認為，模具排氣系統不能充分排氣或失效是導致填充不足的主要因素。

2.1 ? ?模具生產中的影響因素及具體問題分析

由于注射成型工藝的需要，必須保證注射機有足夠的注射壓力和速度。如果注射壓力、速度不足，會造成表面起波紋、透明度不達標等缺陷。PC屬于工程塑料，注塑成型壓力一般在70～140 MPa，比其他普通塑料的注射壓力要大。注塑生產一般是24 h連續進行的，模腔在較高溫度下連續不斷承受注射高壓，容易對一些薄弱環節造成不良影響。

2.2 ? ?塑件材料、形狀和結構分析

潛水鏡鏡片用于潛水，因水下可能存在珊瑚、礁石，意外碰撞會刮花，甚至造成爆裂，因此鏡片不僅需要良好的光學性能，還要具有優良的力學性能，而PC（聚碳酸酯）[1]的突出特點是沖擊強度高，透光率可達到92%，是優良的鏡片材料。PC材料的注射成型溫度是220～260 ℃，有幾十攝氏度臨界溫度，有利于注塑生產。同時，塑件為厚2 mm的片狀，對注射生產很有利。但PC熔融粘度高、吸收水分快，注塑生產前必須將PC材料置于110～120 ℃的熱風干燥料斗中進行干燥除濕，若生產中未能將水分充分干燥，帶有水分的物料在注射機料筒內受熱熔融過程中就容易產生氣體。

2.3 ? ?潛水鏡鏡片模具結構分析

注塑生產鎖模壓力不夠會出現脹模現象，使制件產生飛邊或其他缺陷，所以鎖模壓力要足夠大。出故障前，該模具每天承受接近10 000次的注射和鎖模，模具推件塊經受注射壓力的頻繁擠壓，其底部和與其底部接觸的平面被壓得非常貼合，導致模具原本通過推件塊底部實現的排氣變得不可行。另外，模具通過分型面也可以排氣，分型面同樣經受每天接近10 000次的鎖模壓力的壓迫，其兩接觸表面也被壓得非常貼合，影響排氣。而推件塊側面，因為是動配合，運動會引起一些磨損，形成間隙，有利于排氣，但由于所處位置不是排氣系統末端，效果不大。

2.4 ? ?澆注系統、排氣系統分析

潛水鏡鏡片模是一模多腔，澆注系統是平行式分流道側向進料內澆口，其熱平衡、流動平衡均較好，加上是平面塑件，側向進料內澆口的最后料流基本匯合在有排氣系統設置的位置。通過上面2.3對模具結構的分析可知，潛水鏡鏡片模具投入生產一段時間后，因為高壓擠壓，分型面的兩接觸表面、推件塊底部的排氣功能變差，排氣不良，影響注塑成型的正常生產。

3 問題的歸納總結

潛水鏡鏡片模具每天承受接近10 000次的注射和鎖模壓力，造成原本可以排氣的平面被壓得過于貼合，氣體不能通過，使排氣系統失效。

4 注塑模具改造方案

從上述分析可知在生產中模具排氣系統失效的原因：模具推件塊由于受注射壓力的擠壓，與底部接觸過于貼合;模具分型面受鎖模壓力的壓迫，接觸表面被壓得過于貼合，不能排氣。因此，需要對排氣系統進行改造。

排氣系統的設計應該達到以下要求[2]：（1）排氣要保證迅速、完全，排氣速度要與充模速度相適應;（2）排氣槽盡量開設在膠件較厚的成型部位;（3）排氣槽應盡量開設在分型面上;（4）排氣槽應盡量設在料流的終點和匯合處，如冷料井的末端;（5）為了模具制造和清模方便，排氣槽應盡量設在凹模一側;（6）排氣槽方向不應朝向操作面，防止注塑時漏料傷人;（7）排氣槽不應有“*”角，防止積存冷料。

具體改造方案如下：

第一，針對推件塊底部：在模具推件塊底部開設多條寬4 mm、深0.3 mm的排氣凹槽，因此處無膠料，無須考慮漏膠，深度可大些。由此可形成以下排氣通路：推件塊四周→推件塊底部→推桿（也包括推件塊平衡推出導桿）與動模板相應安裝孔之間的間隙，保證可靠排氣。

第二，針對分型面：在分型面上料流最后位置磨削多條寬20 mm、深0.03 mm的排氣凹槽（不要一直開至型腔），凹槽末端用劃針劃出劃痕，即可用于排氣，如圖2所示。劃痕數量可通過試模確定，視情況適當增加。

排氣槽也可以開成以下形式[3]：如圖3（a）所示，在距離型腔5～8 mm處制成燕尾形。有時為防止排出的氣體傷人，可將排氣槽制成拐彎的形式，如圖3（b）所示。

經過改造，在注射生產過程中，模具的排氣系統真正能夠滿足塑料注射成型工藝要求，將剩余在模腔內的氣體充分排走。未經維修、改造前的注塑模具不能正常順利生產，造成材料損耗大、合格率和生產效率低下，通過對注塑模具的技術維修、改造，提高了生產效率和產品合格率，同時降低了材料損耗和工人勞動強度。

5 結語

實際生產中，模具交付使用初期、正常量產后都可能會出現各種各樣的問題，有的是設計制造方面的原因;有的是注塑工藝方面的原因，比如注塑壓力、鎖模力等;也有注塑機、模具技術狀況變化等原因，比如新模，由于存在一定的表面粗糙度，分型面還起到排氣的作用，使用一定時間后，動定模板之間互相擠壓，已經相互貼合，因而失去排氣功能。生產實踐中，只有本著具體問題具體分析的態度，耐心細心分析、檢查，找到根源，才能解決實際問題。

[參考文獻]

[1] 羅河勝.塑料材料手冊[M].3版.廣州：廣東科技出版社，2010.

[2] 張信群.塑料成型工藝與模具結構[M].2版.北京：人民郵電出版社，2010.

[3] 何冰強，高漢華.塑料模具設計指導與資料匯編[M].2版.大連：大連理工大學出版社，2009.

收稿日期：2021-08-26

作者簡介：黃聯武（1971—），男，廣西臨桂人，講師，主要從事機械模具教學工作。

黃碧華（1989—），男，廣東連州人，助理講師，主要從事機械鉗工教學工作。