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汽车零部件模具与注塑
专业 实用 前沿
高光注塑最为关键的部分是模具温度控制系统。高光注塑与一般注塑的最大区别在于模具温度的控制，并且对注塑机的要求并不高。高光注塑模具温度控制系统通常也被称作高光模温机，它与通用注塑机相配合，在注塑的填充、保压、冷却以及开合模具等过程中会协调地进行动作。
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件表面无熔痕，且表面高光能达到镜面效果；能够提高塑件的强度以及表面硬度；可使薄壁成型时注塑流动性得以提高，进而提升产品品质与强度；能让厚壁成型时注塑周期降低 60％以上；无需后续进行环境污染严重的喷涂工艺，这样就能减少工艺流程，节省能源与材料。
这样能直接降低塑料制品的成本，还能更好地保护环境以及保障操作人员的人身健康。
高光注塑的工艺原理
合模前及合模过程中要对模具进行加温。合模完成后，当温度达到设定条件时就开始进行注射。在注射过程中，模具会继续保持高温，这样能让胶料在注射时在模具内保持良好的流动性。注射完成后，在保压冷却阶段，会对模具进行降温处理，如此一来就可以大大缩短制品的冷却时间，进而提高生产效率。
传统做法是用模温机给模具加温，然而这种方法存在一些不足，具体如下：
1. 无法满足高光注塑中快速升温及快速降温的需要；
升温幅度比较小，制品表面的熔接痕不能被消除，只能被减轻。
塑料硬度越高，其流动性就越差。所以，采用这种工艺制作出来的制品，其表面硬度只能达到 HB 级，无法满足实际使用的需要。
模具升温时会受热膨胀，降温时则会收缩。这导致锁模力很不稳定，容易引发制品出现打不满、烧焦、内应力大等各种缺陷。
而蒸汽高光注塑技术是在该工艺基础上发展而来的，它针对上述的这些缺陷分别进行了改进。
此技术用于模具中开水管。当需要升温时，就通入蒸汽；当需要降温时，就通入冷水。冷却完毕之后，能够用压缩空气将残留的水分吹出，这样就能确保实现快速升温以及快速降温。
2. 以最大程度地消除熔接痕夹、水纹、缺胶等各种制品故障；
因为升温幅度比较大，所以使用了 H 甚至 2H 硬度级别的塑料，这使得制品的表面硬度有了很大的提高。
模具内部开设管道时，仅对模具内表面进行升温或降温操作。这样一来，模具的整体膨胀相对较小。正因如此，各种制品缺陷因锁模力不稳定而产生的情况得以减少。
要生产出高品质的高光制品，需要注塑机相配合，需要模具相配合，需要温控设备高光制品专用塑料相配合，需要锅炉相配合，需要冷却装置相配合。
塑机的配置
锁模机构需要有良好的刚性。因为在整个生产过程中，需要不停地进行升温和降温操作。所以要求注塑机的锁模机构必须具备刚性和强度，这样才能确保锁模力的准确与稳定。进而保证制品的表面质量。
选用大锁模的注塑机。使用这种工艺时，因为不能再使用气体辅助注射，所以生产制品所需要的锁模力会比较大。
根据情况选择较小的射胶量。例如在生产平板电视机、液晶显示屏外框等产品时，无需较大射胶量，所以在选择注塑机时应尽量挑选小射胶量的注塑机。制品实际重量处于注塑机理论射胶量的 30％至 80％之间最为适宜。若机器射胶量过大，胶料在料筒内停留时间较长，容易发生分解，从而导致制品表面产生银丝等缺陷。
配备专用螺杆来生产高光制品时，所用到的塑料硬度比较高，这种塑料的熔融指数相对而言是比较低的。所以就需要螺杆的塑化性能要好。与此同时，螺杆的剪切不能过大，要是剪切过大的话，胶料就容易发生分解。
模具的配置
① 模具内表面要求非常高的光洁度，以确保制品的表面质量；
② 模具内部开设管道必须合理，以确保可以快速升温和降温；
③ 模具内部的管道应该导热性能良好；
④ 由于生产过程中需要不停加温及降温，模具选用的钢材要好；
⑤ 在使用过程中要尤其注重模具的保养，确保干燥，无尘。
温控设备的配置
① 温度控制要非常准确，这是制品质量的重要保证
② 温控设备的反应要非常快以保证较高的生产效率
专用塑料
生产表面质量较高的产品时，常用的塑料有 abs、pc + ABS 以及 PMMA + ABS。ABS 的硬度相较于其他两种塑料是最低的。PMMA + ABS 的硬度最高，能够达到 H 甚至 2H。然而，硬度越高的塑料，其熔融指数相对就越低，流动性也会变差。所以，可以根据生产的需要来选取合适的塑料。
蒸汽无痕高光注塑技术改善了制品的表面质量，提升了表面强度。它可以取消后续的喷涂或喷漆等工艺。这样既保护了环境，也保障了操作人员的人身健康。同时，由于减少了工艺流程，还省去了昂贵的二次加工费用。在大幅度降低生产成本的同时，也节省了能源与材料。
高光模具的特点
高光模具，通过模温机来控制模具的温度。同时，利用热流道、电磁阀以及时间继电器来控制分时进胶。这样就能生产出外表光亮，并且没有缩水、熔接痕等缺陷的高端产品。
高光模具一般具有以下特点：
1.模具成型温度较高（一般为80-90度左右）
保压成型时采用较高的模温，这样有利于消除熔接痕、流痕以及产品内应力等缺陷。所以，模具在工作过程中需要进行加热处理，并且为了避免热量损失，一般会在定模侧添加树脂隔热板。
2.模腔表面极度光亮（一般为镜面2级或更高）
高光模具生产出的产品能够直接用于装机，不需要进行任何表面处理。所以，它对于模具钢材以及塑胶材料的要求都比较高。
3.热流道系统的热咀较多（一般为6-8个咀，有时会更多）
每个热咀都需要带有封针，同时拥有独立的气道。它可以通过电磁阀以及时间继电器等装置来进行单独的控制。这样就能实现分时进胶，进而达到控制熔接痕的目的，甚至可以消除熔接痕。
高光模具设计要点
高光模具具有其特定的特点，在设计高光模具时，有一些细节问题需要高度重视，以下是这些细节问题的介绍：
1.高光模具对产品结构的要求
高光模具对产品结构有着严格的要求。大家都知道，越光亮的产品对光的折射效果越敏感镜面模具选用什么钢材，只要表面稍有缺陷，很快就能被发现。所以，怎样解决缩水问题是高光产品面临的首要问题。根据经验统计，一般情况下，产品的筋位厚度如果不超过主体胶位厚度的 0.6 倍，就不会缩水，或者说缩水较小不易被发现，这种情况下可以忽略不计。但对于高光产品来说，这样的要求是远远不足的。需要把产品筋位的厚度减小，使其不超过主体胶位厚度的 0.4 倍。对于螺丝柱位，还必须要进行特殊处理。
2.高光模具的热流道系统
热流道系统对于高光模具来说很重要。能否注塑出没有熔接痕的产品，取决于热流道的好坏以及调机。高光模具热流道系统有这样的特点：高光模具的热咀必须带有封针，并且每个热咀都要有独立的气道，不允许把多个气道串联起来。这样一来，就能够通过电磁阀和时间继电器来单独控制每个热咀的进胶时间和进胶量，从而为注塑调机做好必要的准备。
3.高光模具的冷却、加热系统
塑胶材料注入模具型腔时，在合适温度区间内，模具型腔表面温度提升，产品表面质量就会变好，产品内应力也会变小。所以，若要得到良好的产品表面质量，提高型腔表面温度是个不错的办法。不过，提高模具温度会使注塑效率降低，需要综合进行考量。高光模具在注塑时通常需要通过模温机进行加热处理。这样能让塑料在模具中处于高温状态，在此状态下进行保压和降温。通过这种方式可以消除流痕以及熔接痕等缺陷，最终达到镜面效果。
高光模具对冷却水道的排布较为注重。良好的水道排布，不但能够显著提高注塑效率，还能在改善产品质量方面发挥重要作用。高光模具的水道不但要做到均匀，还必须要足够充分，如此一来，借助模温机就能较为容易地达到所要求的温度。同时，通过加长水管的方式直接把模芯运水引出，而不使用密封圈。这样做能够避免模具长时间处于高温环境中作业，从而防止密封圈老化。并且，这样还可以降低很多模具的维修成本。值得一提的是，对于高光模具，其运水管必须使用耐高温的油管，以此来防止在高温高压情况下水管爆裂。
4.高光模具的材料选择
影响产品表面质量的因素有多个，其中型腔温度是一个方面。而模具钢材以及塑胶材料的选择也非常关键。接下来，我们将分别对高光模具钢材的选择和塑胶材料的选择进行介绍。
①模具钢材的选择
模具的性能和寿命，与模具所使用的钢材存在直接关联。塑胶模具零件因其工作条件各异，受外部影响的情况也不一样。所以，除了对钢材的性能需有一些基本要求之外，还得有所偏重。比如，大型高光塑胶模具的型腔用钢材，不但要求具备良好的切削性、放电加工性以及焊接性能，还需要拥有极其出色的抛光性和较高的硬度等特性。这种方式不仅能够制造出表面光亮美观的产品，还能够减少塑料对型腔表面的磨损。这样既可以延长模具的使用寿命，又能够降低注塑压力，对注塑机起到保护作用。目前，常用的高性能镜面塑胶模具钢材有：S-STAR（A）、NAK80、（236）、（236H）等。
②塑胶材料的选择
目前，电视机制造中的前壳所用到的塑胶材料通常为 HIPS 和 ABS。这两种材料是常用的机壳材料。ABS 的成本相对大一些，然而，成型出的产品在耐冲击性、表面光泽度以及硬度方面都比 HIPS 好。因此，在生产高光产品时，通常会选用高光 ABS 材料。
ABS 是无定形聚合物，它没有明显的熔点。因为 ABS 的牌号品级有很多，所以在注塑过程中，需要根据不同的品级制定合适的工艺参数。通常情况下，在 160℃以上且 270℃以下就可以使 ABS 成型。ABS 在成型过程中热稳定性较好，能选择的范围较大，不容易出现降解或分解的情况。ABS 的熔体粘度处于适中状态，它的流动性比聚本乙烯（PS）和聚碳酸酯等要好。同时，熔体的冷却固化速度比较快，通常在 5 到 15 秒内就可以冷固。
ABS 的流动性与注射温度有关，也与注射压力有关。在这两者之中，注射压力相对更敏感一些。所以，在成型过程里，可以从注射压力这个方面着手，通过这种方式来降低其熔体的粘度，进而提高充模的性能。ABS 的组分不同，导致其吸水以及粘附水的性能有所差别。它的表面粘附水以及吸水率处于 0.2%到 0.5%之间，有时还能达到 0.3%到 0.8%之间。为了获得较为理想的制品，在成型之前需要进行干燥处理，让含水量降低到 0.1%以下。不然的话，制件表面就会出现气泡、银丝等疵病。
5.高光模具的斜顶机构
斜顶机构在我们高光模具设计里经常被采用。尤其是在 LCD 前壳的高光模具设计中，不可避免地会遇到它。
前面提到，在高光模具对产品结构的要求方面，为避免缩水，需对螺丝柱位进行工艺处理，这就需用到斜顶机构。为使显示屏与面壳能良好接触，通常面壳胆面会做预变形处理。所以，在产品优化及设计斜顶时一定要谨慎处理，这样在产品顶出时，既不会出现铲胶情况，也不会将产品顶白，从而能够成型出合格的产品。
还有一点需注意，斜顶机构对于大的抽芯距并不适用。然而，在高光模具中，常常会碰到需要较大抽芯距的斜顶机构。通过使用特制导向杆，能够克服斜顶座的摩擦力，并且改变斜顶杆的受力方向，这样一来，斜顶杆在顶出和复位时都不会受到扭矩镜面模具选用什么钢材，所以能够实现较大的斜度。
6.高光模具的排气系统
从某种意义来说，注射模属于一种置换装置。塑料熔体进入模腔时，会同时把模腔内的空气置换出来。这些气体必须得及时排出去，要是不这样做，就会引发很多危害。为了实现高光效果，高光模具的排气系统必须要合理且充分。通常情况下，高光模具排气系统的设置方式有：
①开设排气槽
对于成型大中型塑件的模具，因为需要排除的气体量较多，所以必须开设排气槽。排气槽一般开在推方上，也就是分型面和靠型芯的那一侧，同时也开在胆面上。排气槽的位置最好处于熔体流动的末端，其尺寸要以气体能够顺利排出且不溢料为原则，宽度在 3 到 5 毫米之间，长度为 3 到 10 毫米，之后可以加深到 0.8 到 1.5 毫米，槽的间距保持在 50 毫米左右。
②利用镶件缝隙排气
组合式的定模或型芯，能够利用其拼合的缝隙来排气。在必要的情况下，还可以借助高压气枪进行反吹，以此来清理被堵塞的气道。
③利用顶针、司筒排气
在不导致溢料的情况下，特意将顶针、司筒和模芯之间的间隙增大，以此来实现排气。
④浇注系统末端排气
浇注系统的排气往往最容易被忽略，其实这是非常重要的一部分。
7.高光模具的热电偶系统
热电偶在温度测量中应用极为广泛，它属于接触式测温方式。其主要特点包括测温范围宽，性能较为稳定，结构简单，动态响应良好，还能够远传 4 - 20mA 电信号，便于进行自动控制和集中控制。热电偶的测温原理是以热电效应为基础。许多高要求的模具都安装了热电偶（探温线），用来监控模具温度。
高光模具通过模温机加热。模具温度高于设定值时，探温线的接触器断电，模温机停止加热。模具温度低于设定值时，探温线的接触器闭合，模温机再次对模具加热。通过这样反复控制，使模具在期望温度范围内工作，有利于提高产品品质。
热电偶存在正、负极性。在接线时，一定要注意不能接反。如果接反了，就会出现温控表读不出数的情况，并且容易被误断为温控表故障。在安装热电偶时，在结构允许的情况下，测温点的位置应尽量接近胶位，这样就能真实地反映出塑料所处的温度状态。
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