注塑成型中的工艺控制

柯翼，金敬明

(德马格塑料机械（宁波）有限公司，浙江 宁波 315800）

1 合模力和锁模力

合模力是在合模到位后，注射之前作用在拉杆上的拉伸应力的总和。胀模力是最大模腔压力和型腔投影面积的乘积。合模力的超出部分就是锁模力和胀模力的差值。

在内部模腔压力的影响下，模具在开合模方向的微张通常被称为“排气”。这种排气距离不仅仅取决于锁模力和胀模力，还取决于机器合模组件和模具的刚性。

排气距离的允许值（如表1）取决于成型产品的质量、材料特性以及机器的锁模力吨位大小。对于一些在小型注塑机上生产的小而精密的产品，最大的允许排气距离只有0.01 mm 。对于另一些在中型（锁模力1 500～2 000 kN）注塑机上生产的大一些的产品，最大的允许排气距离也只有0.02 mm。对于一些大型产品，有0.06 mm的排气距离有时候也可以接受。诚如表一中显示的，在注射和保压阶段排气距离近乎相同。如果注射阶段的排气距离明显大于保压阶段，说明保压切换过迟从而将有可能导致产品产生飞边。

注：粘度低的材料允许排气距离要小于粘度高的材料，因为，粘度低的材料更容易充满型腔。

2 通过注塑实验，建立需要的锁模力

（1）需要一台能满足成型和工艺要求，且大小合适的注塑机，一副千分表（精度0.01 mm），一个天平（精度 0.01 g）。

（2）机器的工艺设定，必须从注射到保压阶段进行优化，并且优化保压压力。

表1 基于模具情况和机器大小的模具允许排气值

（3）对于测试而言，千分表的放置必须随合模力而调整。以下有两种可能的方案（如图1）。

①放置在两个模板之间，并且在两根拉杆的中间：从而，模板的压缩变形量可以作为合模力测量，而排气值作为胀模力测量。②放置在分模线之间的支撑上：这样，只有排气值作为胀模力测量。

图1 注射试验中千分表的放置位置

从表2、图2中可以看出，合模力开始的时候为可能的最大值，后来慢慢减小。在注射和保压阶段测量排气值，并且对产品称重。这两个值都在坐标轴上呈现。

如果成型重量增加而排气值测量出来为零，那么可以说明模具太弱，模腔变形。锁模力足够，但不能成为精确值。

如果测量得出排气值随着产品增重而增加，则说明模具的刚性很好，这就可以决定所需的合模力。

如果在保压阶段之后产生了“残压排气”，则说明过充填或者分模线出现飞边。这种情况不能持续生产，因为分型面表面质量很高，会加剧对模具的磨损。

开始出现飞边时的锁模力可以作为锁模力的一个下限。在出现飞边之前，模具的排气或产品重量曲线会显示一个拐点，这就标志出锁模力的最小需要值。如果机器以这个最小的合模力来生产，那么产品的重量就会出现不稳定并且质量也一定差。因此，正常生产时应当在最小合模力上加10%～15%的余量。

3 锁模力的计算

为了 计算需要的锁模力，需要知道平均的模腔压力，以表3为例。

表2 确定需要的锁模力

图2 产品克重与合模力的影响

另外，型腔的投影面积必须要计算。需要的锁模力可以用以下的公式计算：

锁模力公式：

式中：

FL—— 锁模力， kN ；

pcav——平均模腔压力，bar；

Aproj——投影面积，cm 。

举个例子：

产品: 轮毂盖 PA 6-GF

平均模腔压力： 425 bar

投影面积：1 300 cm

表3 对于多种产品，需要的注射压力、保压压力和模腔压力

所以，5 525 kN的锁模力对于轮毂盖是必须的。表3中的数据来源于模具测试，需要计算的零件必须在表3中按产品组进行划分，并提供了平均模腔压力的初始值。

注：过去，材料的粘度被认为是一种衡量模腔压力的指标。这个结论适用于薄壁的包装产品。对于其他保压压力要求很高的产品，则适用最大的模腔压力的曲线（前提是切换点和保压工艺正确）。

因此，需要用正确的平均模腔压力去计算所需的锁模力。