注射成型參數(shù)對塑件雙色注射成型的影響

徐 光

（深圳小米通訊技術(shù)有限公司，廣東深圳 518000）

1 塑件介紹

目前市面上的智能音箱，除了基本的語音交互功能，還增加了變幻的燈光效果。圖1所示智能音箱頂蓋面是黑色，且不能透光，頂蓋周圈要透光，并且能夠隨著音量的增減，頂蓋周圈射出的燈光顏色隨之變幻，因此頂蓋周圈做半透。同時，為了滿足對室內(nèi)智能化電器的遙控，音箱頂部內(nèi)置紅外燈，要求頂蓋面能穿透紅外光?；谝陨峡紤]，頂蓋周圈采用PC光擴散材料，頂蓋面采用透紅外的ABS材料。頂蓋由兩種不同材料的組成，采用雙色注射成型。

2 塑件成型工藝分析

如圖1所示，頂蓋外形尺寸111.93×111.93×12.64mm，頂蓋周圈PC光擴散材料，壁厚1.2～2.4mm。頂蓋面透紅外ABS材料，壁厚1.7mm，壁厚均勻，避免厚薄膠。頂蓋由雙色注射成型，第一射先成型頂蓋周圈，如圖2所示。第二射成型頂蓋面，如圖3所示。塑件尺寸公差±0.1mm，塑件中間圓孔按鍵位置，頂蓋與按鍵熱熔組裝。為了確保按鍵不卡鍵、按鍵手感良好及按鍵外觀縫隙均勻，要求頂蓋面變形不能超過0.1mm。為了確保頂蓋雙色注射成型后能夠留在動模和成型后易脫模，頂蓋周圈內(nèi)壁拔模1°，頂蓋周圈外壁拔模5°。頂蓋周圈PC材料和頂蓋大面ABS材料，XYZ方向收縮率都按照0.5%設(shè)計。頂蓋周圈半透明色，燈光射出后均勻柔和，同時半透色可遮住內(nèi)部結(jié)構(gòu)。頂蓋面黑色，外觀要求不能有氣痕、亮印和縮水。

圖1 音箱頂蓋

圖2 音箱頂蓋周圈（PC）

圖3 音箱頂蓋大面（ABS）

3 雙色模具結(jié)構(gòu)介紹

雙色注射成型是一種先進的注射成型工藝，通過兩組澆注系統(tǒng)分別將兩種不同的塑料材料在同一臺注塑機上進行注射，分兩次成型，最終將雙色塑件一次性頂出[1]。頂蓋周圈兩點進膠，澆口尺寸?1.5mm，如圖4所示。頂蓋面由一個開放式熱嘴，轉(zhuǎn)兩個牛角進膠，澆口尺寸?1mm，如圖5所示。此種進膠方式取件后不需要加工進膠口位置，不會在外觀面產(chǎn)生澆口的痕跡。

圖4 頂蓋周圈進澆口

圖5 頂蓋大面進澆口

雙色模具必須通過交換型腔來實現(xiàn)第一次注射（第一色）和第二次注射（第二色）的動作。因此在模具設(shè)計時，必須同時設(shè)計兩副模具，通常是兩個型腔不同的定模和兩個型腔相同的動模。在注射生產(chǎn)時，兩副模具同時進行生產(chǎn)，要求第一射的成型時間和第二射的成型時間相同。第一次注射完成后，動模旋轉(zhuǎn)180°與第二型腔的定模構(gòu)成一套完整的模具完成第二次注射，如圖6所示。

圖6 頂蓋雙色模具

4 成型工藝參數(shù)對塑件的影響

考慮到第二射ABS成型頂蓋面，外觀要求高，主要結(jié)構(gòu)特征在頂蓋面上，這里將對ABS的成型工藝參數(shù)做研究。說明：本雙色模具是一出二，對應(yīng)有4腔，以下試驗都是取同一腔做對比研究。本注塑機型號為海天，注塑機噸位250t。

4.1 熔體溫度

熔體溫度高，造成材料分解，塑件表面會出現(xiàn)亮印。熔體溫度過高，材料會被燒焦，如圖7所示。熔體溫度太低，射膠困難，堵膠。料筒PC的四段溫度TW=260℃、T1=275℃、T2=260℃、T3=245℃；料筒ABS的4段溫度TW=230℃、T1=225℃、T1=220℃、T1=210℃。TW指前段（射嘴區(qū)域）溫度，要比中段稍低，防止流涕；后段（入料區(qū)）要比中段低，比前段低20℃～30℃，主要是防止入料不正常，便于排氣，塑件不容易有銀紋（又稱沖花、料花）等缺陷，如圖8所示。

圖7 材料被燒焦

圖8 塑件銀紋

4.2 模具溫度

從注塑機里射出的高溫塑膠料遇到相對較冷的模具型腔壁，很快凝結(jié)，提高模具溫度，改善膠料的流動性，還可提高塑件的表面質(zhì)量。這里頂蓋雙色模定模溫度85℃，動模溫度82℃，滿足生產(chǎn)需要。

調(diào)高定模溫度到90℃，動模溫度保持不變，長寬高尺寸幾乎不受影響。若調(diào)高定模溫度太多，長寬尺寸會變小。原因是溫度越高，冷卻緩慢，分子取向水平低，有利于結(jié)晶，塑件的實際收縮率較大。同時模溫太高，會出現(xiàn)粘模甚至燒模現(xiàn)象，特別是行位容易燒死。模溫太高，頂蓋面局部會出現(xiàn)亮印。反之，若降低定模溫度太多，長寬尺寸會變大，原因是低溫的模溫使分子“凍結(jié)取向”加快，阻礙了結(jié)晶的生長。同時定模溫度低，脫模時容易出現(xiàn)拉傷紋路，還有外觀的結(jié)合線明顯，并且表面的光潔度會低。

調(diào)高動模溫度到90℃，定模溫度保持不變，長寬高尺寸受影響不大。繼續(xù)升高動模溫度，高度方向尺寸減少；若降低動模溫度，高度方向尺寸變大。高度方向尺寸變化會影響按鍵手感。高度方向尺寸變大，按鍵按壓行程大，按壓手感差；高度方向尺寸變小，按鍵按壓行程小，甚至導(dǎo)電基和按鍵直接頂死。另外受模具溫度影響，中間圓孔變形，導(dǎo)致裝配時卡鍵和間隙不一致的問題。

4.3 注射速度和注射壓力

（1）注射速度。

相對于小結(jié)構(gòu)件只需要射出一段即可打滿，本頂蓋外形尺寸大，黑色外觀要求高，需要用到射出四段?？紤]到在射出二段和射出三段，熔膠進入型腔并開始填充型腔。這里將重點研究射出二段和射出三段的注射速度對雙色塑件外觀和尺寸的影響。試驗參數(shù)設(shè)置如表1所示，其中0#塑件的注射速度滿足生產(chǎn)需要。

表1 射出二段和射出三段的注射速度設(shè)置表

對比0#塑件的射出速度，調(diào)整射出二段和三段的射出速度，得到3#、4#、5#和6#塑件。其中3#和4#塑件是調(diào)高注射速度，5#和6#塑件是降低注射速度。3#和4#塑件的長度尺寸分別為112.13mm和112.10mm，0#塑件長度尺寸112.08mm，可以發(fā)現(xiàn)注射速度對外形尺寸影響不大，對外觀有影響，速度太快不利于腔體內(nèi)氣體排出。由于本頂蓋排氣設(shè)計良好，塑件沒有發(fā)現(xiàn)明顯的困氣現(xiàn)象。對比0#、3#和4#塑件，3#塑件頂面圓孔處披鋒明顯，如圖9中箭頭位置所示。在其他注射條件不變的情況下，注射速度越快，越容易產(chǎn)生披鋒（飛邊）。當射出二段和三段的注射速度降低10mm/s時，會出現(xiàn)嚴重缺膠，如圖9中5#塑件所示。當只將射出三段的注射速度降低10mm/s時，會出現(xiàn)輕微縮水，如圖9中6#塑件所示。

圖9 注射速度對頂蓋尺寸和外觀影響

對比0#、3#和4#塑件試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)注射速度調(diào)高，對尺寸影響不大，對外觀有影響，有披鋒產(chǎn)生。對比0#、5#和6#塑件試驗，可以得出，降低射出二度的注射速度10mm/s時，會出現(xiàn)嚴重缺膠，只降低射出三度的注射速度，會出現(xiàn)縮水。

（2）注射壓力。

根據(jù)射出二段和射出三段的注射速度，這里將研究射出二段和射出三段的注射壓力對雙色塑件外觀和尺寸的影響。試驗參數(shù)設(shè)置如表2所示，其中0#塑件的注射壓力滿足生產(chǎn)需要。

表2 射出二段和射出三段的注射壓力設(shè)置表

對比0#塑件的注射壓力，調(diào)整射出二段和三段的注射壓力，得到7#、8#、9#和10#塑件，其中7#和8#塑件是調(diào)高注射壓力，5#和6#塑件是降低注射壓力。7#和8#塑件的長度尺寸分別為112.15mm和112.18mm，9#和10#塑件的長度尺寸分別為111.90mm和112.04mm，對比0#塑件長度尺寸112.08mm，可以發(fā)現(xiàn)注射壓力對尺寸有影響。在一定范圍內(nèi)，注射壓力越大，外形尺寸越大；注射壓力越小，外形尺寸越小。

如圖10所示，8#塑件中間圓孔處箭頭位置披鋒，9#塑件箭頭位置有明顯縮水。相對于射出一段和射出二段，射出三段的注射壓力95MPa時，披鋒（飛邊）明顯，需要二次加工。射出三段的注射壓力65MPa時，外觀縮水明顯。對比0#、7#和10#塑件尺寸時，可以發(fā)現(xiàn)射出二段的注射壓力對尺寸影響比較大。

圖10 射出壓力對頂蓋尺寸和外觀影響

4.4 保壓壓力

保壓壓力太大，會出現(xiàn)披鋒（飛邊）、陰陽面、亮面、有頂針印、容易頂白等外觀缺陷；保壓壓力太小，外觀的結(jié)合線明顯、縮水。對比13#和0#塑件，尺寸基本無變化（見表3）。隨著保壓壓力加大，中間孔周圍有一圈明顯的應(yīng)力痕，如圖11所示。

表3 保壓一段和保壓二段的保壓壓力設(shè)置表

圖11 保壓壓力大應(yīng)力痕明顯

5 總結(jié)

本文研究了注射中熔體溫度、模具溫度、注射速度和注射壓力、保壓壓力對塑件注射成型的影響。發(fā)現(xiàn)熔體溫度太高，塑件表面會出現(xiàn)亮印。熔體溫度太低，射膠困難。合適的動、定模溫度，可改善膠料的流動性，提高塑件的表面質(zhì)量，同時獲得較好的尺寸和變形。注射速度對外形尺寸影響不大，對外觀有影響。相對于射出二段，射出三段的注射速度對塑件尺寸和外觀影響大，射出二段的注射壓力對尺寸影響比較大。保壓壓力過大，外觀應(yīng)力痕明顯。以上研究，對注射調(diào)機具有指導(dǎo)意義。