潜水镜镜片注塑模故障及改造案例分析

引言

注塑成型模具的浇注系统、排气系统、冷却系统及分型面、成型零件等若在设计制造上存在不合理因素,将直接影响注射成型生产的质量、产量和经济效益。因此,只有对存在问题的模具进行维修改造,使其符合注射生产加工工艺条件,才能提高产品质量和生产效率,减少材料损耗,节约生产成本。

1问题的提出

一种塑料潜水镜镜片注塑模如图1所示。

该模产品采用PC(聚碳酸酯）材料,模具制造完成后,试模和投入生产都很正常。但经过注射生产一段时间后出现了问题,主要表现为镜片无法充满模具型腔,无论如何调整注射成型工艺,都无法充满,潜水镜镜片的边缘始终存在缺口,达不到产品质量要求,成为废品。

2问题的分析

针对生产中突然出现的注射充不满型腔的现象,检查生产记录的工艺参数,注射机、注塑工艺参数的调整设置均与正常生产时一致;注射机的注射系统、装置及注射压力等均正常;喷嘴无阻塞;塑件形状、结构以及塑件的胶厚对注塑工艺要求都属较优的条件,不会造成注射充不满型腔现象。

对注射得出的塑胶件进行分析认为,模具排气系统不能充分排气或失效是导致填充不足的主要因素。

2.1模具生产中的影响因素及具体问题分析

由于注射成型工艺的需要,必须保证注射机有足够的注射压力和速度。如果注射压力、速度不足,会造成表面起波纹、透明度不达标等缺陷。PC属于工程塑料,注塑成型压力一般在70～140MPa,比其他普通塑料的注射压力要大。注塑生产一般是24h连续进行的,模腔在较高温度下连续不断承受注射高压,容易对一些薄弱环节造成不良影响。

2.2塑件材料、形状和结构分析

潜水镜镜片用于潜水,因水下可能存在珊瑚、礁石,意外碰撞会刮花,甚至造成爆裂,因此镜片不仅需要良好的光学性能,还要具有优良的力学性能,而PC(聚碳酸酯）的突出特点是冲击强度高,透光率可达到92%,是优良的镜片材料。PC材料的注射成型温度是220～260℃,有几十摄氏度临界温度,有利于注塑生产。同时,塑件为厚2mm的片状,对注射生产很有利。但PC熔融粘度高、吸收水分快,注塑生产前必须将PC材料置于110～120℃的热风干燥料斗中进行干燥除湿,若生产中未能将水分充分干燥,带有水分的物料在注射机料筒内受热熔融过程中就容易产生气体。

2.3潜水镜镜片模具结构分析

注塑生产锁模压力不够会出现胀模现象,使制件产生飞边或其他缺陷,所以锁模压力要足够大。出故障前,该模具每天承受接近10000次的注射和锁模,模具推件块经受注射压力的频繁挤压,其底部和与其底部接触的平面被压得非常贴合,导致模具原本通过推件块底部实现的排气变得不可行。另外,模具通过分型面也可以排气,分型面同样经受每天接近10000次的锁模压力的压迫,其两接触表面也被压得非常贴合,影响排气。而推件块侧面,因为是动配合,运动会引起一些磨损,形成间隙,有利于排气,但由于所处位置不是排气系统末端,效果不大。

2.4浇注系统、排气系统分析

潜水镜镜片模是一模多腔,浇注系统是平行式分流道侧向进料内浇口,其热平衡、流动平衡均较好,加上是平面塑件,侧向进料内浇口的最后料流基本汇合在有排气系统设置的位置。通过上面2.3对模具结构的分析可知,潜水镜镜片模具投入生产一段时间后,因为高压挤压,分型面的两接触表面、推件块底部的排气功能变差,排气不良,影响注塑成型的正常生产。

3问题的归纳总结

潜水镜镜片模具每天承受接近10000次的注射和锁模压力,造成原本可以排气的平面被压得过于贴合,气体不能通过,使排气系统失效。

4注塑模具改造方案

从上述分析可知在生产中模具排气系统失效的原因:模具推件块由于受注射压力的挤压,与底部接触过于贴合:模具分型面受锁模压力的压迫,接触表面被压得过于贴合,不能排气。因此,需要对排气系统进行改造。

排气系统的设计应该达到以下要求:(1）排气要保证迅速、完全,排气速度要与充模速度相适应:(2）排气槽尽量开设在胶件较厚的成型部位:(3）排气槽应尽量开设在分型面上:(4）排气槽应尽量设在料流的终点和汇合处,如冷料井的末端:(5）为了模具制造和清模方便,排气槽应尽量设在凹模一侧:(6）排气槽方向不应朝向操作面,防止注塑时漏料伤人:(7）排气槽不应有"*"角,防止积存冷料。

具体改造方案如下:

第一,针对推件块底部:在模具推件块底部开设多条宽4mm、深,.3mm的排气凹槽,因此处无胶料,无须考虑漏胶,深度可大些。由此可形成以下排气通路:推件块四周一推件块底部一推杆(也包括推件块平衡推出导杆）与动模板相应安装孔之间的间隙,保证可靠排气。

第二,针对分型面:在分型面上料流最后位置磨削多条宽2,mm、深,.,3mm的排气凹槽(不要一直开至型腔）,凹槽末端用划针划出划痕,即可用于排气,如图2所示。划痕数量可通过试模确定,视情况适当增加。

图2排气槽及划痕

排气槽也可以开成以下形式[3]:如图3(a）所示,在距离型腔5～8mm处制成燕尾形。有时为防止排出的气体伤人,可将排气槽制成拐弯的形式,如图3(b）所示。

(a）燕尾式

(b）拐弯式

图3排气槽开设

经过改造,在注射生产过程中,模具的排气系统真正能够满足塑料注射成型工艺要求,将剩余在模腔内的气体充分排走。未经维修、改造前的注塑模具不能正常顺利生产,造成材料损耗大、合格率和生产效率低下,通过对注塑模具的技术维修、改造,提高了生产效率和产品合格率,同时降低了材料损耗和工人劳动强度。

5结语

实际生产中,模具交付使用初期、正常量产后都可能会出现各种各样的问题,有的是设计制造方面的原因:有的是注塑工艺方面的原因,比如注塑压力、锁模力等:也有注塑机、模具技术状况变化等原因,比如新模,由于存在一定的表面粗糙度,分型面还起到排气的作用,使用一定时间后,动定模板之间互相挤压,已经相互贴合,因而失去排气功能。生产实践中,只有本着具体问题具体分析的态度,耐心细心分析、检查,找到根源,才能解决实际问题。