模具在注塑生产过程中的重要性.docx

模具在注塑生产过程中的重要性宁波双林汽车部件股份有限公司 李再民【摘要】注塑模具作为注塑生产的主要设备，在整个注塑生产过程中，有何重要性，对产品质量和生产成本将产生哪方面的影响，下面的内容将会作一简要讲述。【关键词】模具 注塑 成本 产品缺陷 维护保养 寿命【前言】长期以来，在注塑行业，多少模具公司，为了企业内部的高利润，注重的是模具的材料成本、加工成本，而很少站在客户即模具使用单位去考虑其注塑生产成本、产品质量、交期、自动化、以及模具使用寿命。结果是，模具在使用过程中经常出现问题，从而导致产品出现质量问题、交期延误、后工序增加、材料浪费等现象。同时，很多注塑企业，在模具使用过程中，因为不合理的使用方法、不合规定的操作模式，也会导致模具损伤，从而影响产品质量。上述情况的产生，主要是模具公司和注塑企业均未对模具引起足够重视，没有认识到模具在注塑生产中的重要性，不熟悉模具与注塑的相互影响因素，没有很好处理好模具与注塑之间的关系。一、 概述模具因为其可以重复生产结构和形状复杂的产品，同时还具有生产效率高、零件形状和尺寸统一、零件精度高、批量成本低等优点，因此模具成为了制造业高效低本生产的重要技术支撑，一个国家模具工业水平已经成为其制造业水平的重要衡量标准。同时，模具质量也是产品质量的主要影响因素。 注塑模具作为注塑制品加工最重要的成型设备，其质量优劣直接关系到制品质量优劣。而且，由于模具在注塑加工企业生产成本中占据较大的比例，其使用寿命直接左右注塑制品成本。因此，提高注塑模具质量，并维护和保养好，延长其使用周期，是注塑生产降本增效的重要课题。同时，模具结构对于注塑设备和原材料成本也有密切联系。二、 模具对注塑生产的影响注塑模具对于注塑生产产生巨大的影响，主要体现在如下几个方面1. 注塑机台的选择因为注塑机与模具有关的参数的限制，一种型号的注塑机允许安装的模具规格是有一定的范围的，也就是说当模具制作好后，对应的最小机台就已经确定了。这就保证注塑企业有配套的注塑机，否则，就有可能加大注塑机型号，势必造成机台的浪费。2. 注塑配套设施的要求模具的温度需求，可能会需要模温机水接头规格、水路组数电线连接方法3. 注塑环境的要求因为产品的材料影响、精度要求，可能对注塑环境有温度和湿度的要求4. 产品质量产品的质量至少有70%的影响因素在模具，对于高精度注塑机，模具的影响更为突出。对于产品外观面，皮纹面主要看模具的皮纹效果，光面、镜面等主要是看模具型腔面的抛光质量。对于产品非外观面，模具表面质量可以直接反映在产品表面的粗糙程度对于产品尺寸，除了产品收缩率和注塑工艺的影响，最为直接的影响就是模具的尺寸精度。模具尺寸精度越高，产品的尺寸精度也越高。其他诸多塑料产品缺陷的产生，模具因素占据大的比例。参见下面叙述。5. 成型周期模具设计中，对于浇口位置、水路布局等均会影响到注塑生产的成型周期。短的成型周期，直接提升注塑生产效率，提高注塑机的产能，也意味着生产成本的降低。6. 原材料-生产成本（浪费）模具流道系统的设计，将影响到注塑是废料产生的克重，这些废料实际上就是生产成本的增加。7. 生产自动化程度模具设计时，需要考虑注塑生产自动化的实现，如顶出顺利、无需后加工处理、生产稳定无质量风险。如果模具无法达到要求，生产时必须有操作人员来进行，这势必增加人工成本，并且增加了产品质量的不稳定性。8. 后处理工作模具设计合理，产品符合要求，就不需进行后处理，如修飞边、剪浇口、矫形、全检、三、 塑料产品缺陷产生的模具因素及改善方法塑料产品在调试和生产过程中均会出现各类注塑缺陷，缺陷产生的原因是多方面的，处理原材料、注塑机、注塑工艺、生产环境等因素外，最为重要的因素就是模具。下面就重点分析各类塑料产品缺陷产生的模具方面的原因和针对模具的一些改善方法。1. 尺寸不符图纸要求尺寸要求，是产品开发、加工、使用的基本要求，产品尺寸不对，根本就无法装配和使用。所以，保证产品尺寸是最根本的，同时也是难度和工作量最大的。模具方面主要从如下几个方面来保证产品尺寸精度： 选择合理准确的收缩率，除了材料供应商的参数外，还必须考虑产品的形状和塑料的流动方向； 设计模具时，根据产品的精度等级要求，将产品公差转换成模具零件公差，同时留安全修模余量； 零件设计时，将产品重要尺寸反映在零件图尺寸中，标注公差要求，并进行检测控制； 提高加工精度，和表面质量，并加以控制； 合理设计冷却系统（模具温度控制）。首先，多种工艺试制，选取一最接近产品尺寸要求的工艺，并将此工艺稳定下来。再根据产品尺寸，来修理模具尺寸。对于非关键尺寸或不影响产品装配和功能的尺寸，可以跟客户沟通协商，是否可以让步放行。2. 产品不稳定在模具和原材料以及注塑工艺均保持不变的情况下，产品注塑出来后，不光是外观还是尺寸，亦或其它方面均变化很大，导致产品有时合格有时报废。这种情况下，模具无法进行任何修正，尤其是尺寸方面，因为没有一个可以参照的基准，所以保证产品的成型稳定性，是后续修改模的基本条件。2.1 产生原因：u 模具零件有变形；u 模具零件导向和定位不准；u 模具温度控制系统不均匀或不稳定；u 活动零件的间隙太大，导致每次动作有偏离；2.2 改善意见：u 增加模具的导向和定位机构，如精定位等。u 减小模具零件间隙。3. 飞边（毛刺）飞边，在分型面和相拼线位置，多出来的塑料，薄片或毛状。在注塑生产中，出现最多的问题，出现的位置也较多。任何一套模具，或多或少的都会产生一些飞边，稍微要求高一点的产品，均会要求进行修理。对此，将会增加后工序的工作量；同时，也会增加产品的质量风险。所以，无飞边注塑将是各个注塑企业降本增效的重要课题。3.1 产生原因：u 模具钢材硬度不够，易磨损；强度不够，易变形；u 模具零件加工精度不够，装配有间隙；u 模具没有配好，尤其是分型面位置，闭合不紧或单向受力；u 模具平面内落入异物或金属嵌件。3.2 改善意见：u 在设计阶段，优先选用硬度高的钢材，如淬火钢；u 在设计阶段，保证零件的尺寸足够，强度足够；u 提高模具的加工精度；u 重新配模，减小分型面间隙； u 模具定期清洁维护保养；u 清理分型面处异物，保持模具闭合良好。4. 缩痕（缩凹）在产品壁厚比较厚或壁厚突变区，因为材料堆积，收缩较大，导致表面有凹痕。缩痕的产生，主要是产品设计不是很合理，所以在前期分析时就必须同客户沟通，提出修改意见。同时在模具结构方面做些优化。 4.1 原因分析：u 浇口位置不合理；u 浇口和流道尺寸偏小；u 模具冷却系统不够，导致模温太高。4.2 改善意见：u 增加防缩槽；u 增加模具冷却系统，以降低模具温度；u 更改浇口位置到壁厚比较厚的位置。5. 变形产品在顶出后，因为冷却不均匀，而导致产品产生翘曲、扭曲变形，不符合图纸形状要求。对于含有玻纤的塑料，因为塑料流向不一致，变形更为厉害。同时，受环境温度和湿度的影响，变形的大小也可能时刻在变化。5.1 产生原因：u 脱模时/脱模后立即出现，这是由于固化条件不良/模具设计不良，尤其是水路设计不均匀而造成的变形；u 顶出不平衡，顶变形。5.2 改善意见：u 检查冷却管道畅顺/效率； u 增加冷却管道、模具下模光滑度、模具出模斜度；u 检查/增加模具排气道；u 优化顶出系统。6. 拉伤（拖花）当模具开模和产品顶出时，在产品与模具成型面产生摩擦，在产品表面出现一些拖花、拉伤等痕迹。6.1 原因分析：u 模具动作时导向不准，运动有间隙；u 塑件出模角不足，尤其是皮纹面和电火花纹位置；u 模具抛光不到位；u 模具变形；u 模具碰伤。6.2 改善意见：u 检查模具导向系统；u 增加模具出模斜度、加强抛光；u 上模冷却管道；u 检查/增强模具结构及强度；u 检查/增加上模模具排气槽。7. 喷射纹从浇口射出的纹，形状弯曲。7.1 产生原因：出现喷射纹不良现象，主要是注塑机对塑料的塑化不足，或该塑料在未完全熔融的状态下，通过浇口与后段熔融塑料一并进入型腔时所产生的情况。当无法改善注塑成型条件时，修改模具结构，也能对喷射纹有所减少。7.2 改善意见：u 增加模具浇口直径；u 更改浇口位置；u 增加障碍在浇口前。8. 熔接线当多股熔融塑料流向某一位置，塑料前端相遇时生成的一条线或小槽。多产生在有孔的某一侧或浇口的对面。对于外观产品，或者有强度要求的产品，一般是不允许产生熔接线的。8.1 产生原因：u 注塑件由于在流入的过程中遇上不良的夹合；u 汇合流峰时产生10的温差。8.2 改善意见：u 避免设计厚薄突变； u 浇口不应设立于薄位处；u 检查排气槽有否被堵住（及时清理，定期维护）；u 增加模具的表面处理； u 浇口位置更改(目的将结合线移至无特殊要求的位置)。 9. 打不满（注塑不足）成品未填满 ，一般在远离浇口或薄胶位处，尤其当塑料流程特长时，在产品末端，易出现注塑不足的情况。 9.1 原因分析：u 模具温度偏低；u 多数由于浇口开设不良/太远；u 排气不良。9.2 改善意见：u 优化浇口开设位置、塑件壁厚、特殊设计；u 检查/增加模具排气槽，尤其在产品打不满的位置；u 加高模具温度。10. 顶出印（顶痕、顶高）顶出印，就是指在塑料产品顶针位置的背面产生的发白（顶痕）或有凸起（顶高），以致造成产品不平，强度下降，表面质量不合要求。 10.1 原因分析：主要是塑料件由于脱模困难造成。u 塑料产品还未完全冷却固化时，就被从模具中顶出来（冷却效率不足）u 塑料产品出模斜度不够，或抛光不到位；u 顶出系统设计不合理，如顶杆太少，顶出不平衡。10.2 改善意见：u 检查冷却管道畅顺/效率，适当增加冷却时间； u 增加冷却管道；u 在允许范围内加大出模斜度，并加强抛光；u 检查/增加模具排气道u 优化顶出系统，加大加多顶杆，改变顶出方式11. 烧焦、困气烧焦和困气大部分产生在远离浇口处或狭窄深筋底部，呈现发白、发黄，焦黑、或未完全填充。 11.1 困气成因：u 模具排气系统不良，导致空气排放不良，造成困气11.2 改善意见：u 检查排气系统是否畅通 u 增加排气槽 u 改变浇口位置12. 黑点材料表层或内部细小点状的污点 12.1 黑点成因：模具方面，主要是模具不干净锁造成，如型腔内有牢模残料、料头、模具磨损出现的异物等，尤其是热流道系统停机后重新加热。12.2 改善意见：u 检查/优化模具流道死角，包括冷料井；u 清理模具；u 更换磨损模具配件；u 检查/清洁热流道系统。13. 冲水纹整个料流方向表面像水波一样的一道道小槽 13.1 原因分析：u 注塑件由于在流入的过程中遇上不良的冷却条件、注塑速度过低；u 塑料一边进入一边急速冷却，不能顺利移动及将塑料压向模壁导致；u 塑料进入是幅射形态推进，经冷却后的表面形成像水波纹/手指模纹。13.2 改善意见： u 增大浇口直径、流道直径。 四、 注塑生产对模具寿命的影响在注塑生产过程中，对模具的正确使用和合理有效的维护保养，将能大大提高模具的寿命，保证产品的质量安全。注塑生产对于模具寿命的影响，主要体现在如下几个方面1. 模具安装和生产合理的安装方法，将能保证模具在安装调试中的安全，不至于损伤和碰坏模具零部件。1.1 严格按照模具的使用说明书来安装调试；1.2 检查模具与注塑机的匹配参数，包括是锁模力、定位圈直径、顶出孔位置、控制系统，尤其是行程开关控制是否有效；1.3 检查吊环和吊绳，检查吊装是否平衡；1.4 确保码模牢靠安全；1.5 手动操作，低压开模锁模1.6 严格按照允许的工艺参数范围来调试，并且各工艺参数不可急速增高或降低，必须是渐进式；1.7 严格控制注塑压力和保压压力；1.8 控制模温，不可急冷急热，以免模具开裂；2. 模具维护保养2.1 模具维护保养的重要性 有统计分析，模具的维护与保养在其使用寿命影响因素中占1520，注塑模具使用寿命一般能达到50万次，有的可能超过100万，国外一些维护保养完好的模具甚至能再延长23倍。据了解，一般在国外的注塑企业，模具维护人员在注塑企业的比例大大高于国内企业。但国内企业由于忽视维护保养，注塑模具使用寿命比较短，仅相当于国外的1312。由于使用寿命短而必须开发新的模具，新的模具投入会很大，这样会冲掉塑料产品的利润。因此，对注塑模具的维护保养非常重要。2.2 不维护保养所带来的后果：因为模具在生产使用过程中未按做很好的维护保养，将会出现如下的模具问题和产品缺陷：u 飞边：增加后工序，影响生产效率和产品质量；u 顶杆扁顶等咬死：无法顶出或复位，撞伤型腔或滑块；u 斜顶/滑块咬死：无法合模或开模，压坏型腔或滑块、斜导柱；u 模具变形：跑飞边，模具动作不安全；u 模具错位（段差）：影响产品质量；u 压模、撞模：产品不合格，或模具零件报废重做；u 动作失灵：各种安全事故均有可能发生；u 排气不良：熔接线、烧焦等。2.3 维护保养重点工作 模具维护保养，主要包括几个阶段：模具生产中的维护保养、模具生产中短暂停机时的维护保养和长时间停机的维护保养、模具入库之后的保养。重点工作包括：u 检查模具导向系统，定时增加润滑油；u 检查有相对运动的结构，如滑块、斜顶、顶杆、是否有损伤或咬死，如有，则必须卸模进行修理；u 每次合模前，必须检查型腔内是否有异物，或产品，或废料等；u 定期清理模具的分型面，保证干净无污物；u 定期清理排气系统，包括分型面和镶件等位置的排气槽；u 清理水路，保证畅通；u 检测模具和注塑机的控制系统，尤其是行程开关和模具的安全保护装置；u 当模具停机待生产时，必须关闭水