张旭民，叶盛，葛琪威(海天塑机集团有限公司，浙江 宁波 315821)



二次高压锁模成型技术

张旭民，叶盛，葛琪威
(海天塑机集团有限公司，浙江 宁波 315821)

摘要：二次高压锁模成型技术应用于塑料注射成型机上的技术要点，主要包括：技术的起源、技术的开发与应用、问题与解决、技术的优缺点。

关键词：二次高压锁模；注塑机；技术

1　技术的起源

塑料制品已经广泛应用于汽车、家电、日用品等国民经济的各个领域，塑料制品已成了社会必不可少的产品。绝大部分的塑料制品，已能采用全自动的生产设备进行高效率的生产。但还有些塑料制品，由于制品的特殊，及要求的特殊，成型方法还非常原始。

面对客户生产上的困扰，公司技术部门会相应开发出各种技术与设备，以满足广大用户的需求。而二次高压锁模成型技术的开发，即是其中一例。

有些客户向我们说明了他们的处境。目前他们的主要塑料产品是生产过滤板。此制品的特点是：①产品投影面积大；②产品的壁厚大；③制品的重量重；④对制品的强度与平整度有要求。以其中一款产品为例，见表1。

表1　产品参数表

目前生产此制品的工艺是：挤出机塑化挤出原料，再采用人工的方式，将熔融的塑料原料转运倾倒入一个模具中，并用铁棒推揉原料团，减少熔接缝，再用一个很大的油缸进行受力压制成型。这种方式，存在着很多的缺陷，如：

（1）生产效率低，一个多小时才能成型一个产品。

（2）生产出来的产品，由于人为因素的干扰，产品的强度与内应力的性能不稳定，产品的次品率比较高。

（3）人工操作的时候，有安全的风险。

采用人工操作的方式，所存在的缺陷，严重地制约了此类产品生产的扩大。

对于客户的困扰，公司技术部门决议开发出一种相应的成型设备来解决，并经过多次的技术研究与讨论之后，定出了一整套的方案：

（1）设计专门针对这种制品的自动化专用塑料注射成型设备，以实现自动作生产。

（2）与保压相联动的油路设计，使成型周期能降低到最低。

（3）针对人工操作的时候，有安全的风险的问题。由于新开发的设备为自动作生产设备，不存在中间有人工操作的情况，故安全风险能降到最低。

（4）针对产品的重量大的问题。公司的大重量产品的双阶注射机构已非常成熟，新开发的设备，配置的注射机构方面能够胜任生产大重量产品。

（5）针对产品的投影面积大，壁厚大，同时又要求产品有足够的强度与平整度。针对这一问题。技术部门研发了二次高压锁模成型技术。

（6）针对次品率的问题。由于新开发的设备，在成型过程中不需要人工的参与，消除了人为因素的干扰。这使得产品的性能能够有稳定的水平，极大地降低了次品率。

在这个方案中，比较困难的是产品的投影面积大、壁厚大，同时又要求产品有足够的强度与平整度。这个要求在普通的塑料成型设备中难以胜任。

普通的塑料成型设备采用方式是：合模机构将模具锁紧；注射机构将原料射入模具中，然后继续保持一定的压力维持一段时间，直至产品冷却成型。但是由于这种方式是点进胶保压的模式，而同时产品是大平板结构，而且板的厚度很厚。采用点进胶的方式，产品的应力会很集中，特别是各个进胶口的应力很高，四周的应力较低。应力分布的不平衡，导致产品成型后，出现翘曲的现象。

2　技术的开发与应用

为了应对这个困难，技术部门研发出了二次高压锁模成型技术，工艺流程见图1。

图1　海天注塑压缩成型工艺动作流程图

下面由图2做一下具体的描述。取下制品后，顶出杆后退到底。利用中子进的动作，将嵌块进到底。再关模到底，并高压锁模。这时进行注射动作，将注射部件中的原料注射进入模具中。模具中的原料，冷却一段时间后，做中子退动作，将嵌块拉开。然后进行第二次的高压锁模动作，将制品压实。这时注射机构进行储料动作，使注射机构的料筒中充入原料。而同时合模装置中进行高压锁模动作，同时制品继续冷却。等制品冷却结束成型后，做泄压破模动作，使锁模的压力卸荷。再做开模动作，打开模具。然后做顶出动作，将制品顶出。最后将产品取出。

图2　设备总图

其中模具的上的嵌块，起到的作用，如图3所示进行详述。

图3　模具嵌块位置图

设备开发制造成型后，进行实践应用阶段，以客户的其中一款产品做实践生产测试，见表2。

表2　产品参数表

同时成型时，选用辅机的配套使用如下：

（1）动板模温机加热产品模具边框

（2）定板冷水机冷却定模，模具温度控制在40℃附近。

经过几次的调试与测试，最终取得了满意的产品。成型的产品如图4所示。

图4　成型产品图

产品成型效果：

（1）预塑设定压力100 bar，设定流量80%，预塑时间在14 min内完成；总的成型周期为二十几秒，满足客户要求。

（2）通过二次高压锁模功能，产品整体翘曲变形量降为极少，满足产品性能要求。

3　问题与解决

在实践测试的的过程中，由于技术的初次应用，也碰到了技术问题。最终通过双方的沟通与技术改进，解决了问题，并完善了技术。下面就是当时碰到的产品的白痕问题。

3.1问题的情况

产品在四周铣进去时，会发现白痕，如图5红色框内所示。而中间的部分则没有这个现象。

图5　产品照片

3.2原因分析

制品冷却后受应力挤压，就会产生白痕。根据这个原理，来研究成型工艺，就可找到问题出现的原因。经过分析，认为是由下面两点引起的。

（1）将原料注射进入模腔后，冷却时，四周冷却快，中部冷却慢。过了一段时间，等产品的周边有了一定的冷却效果，再进行嵌块退与二次保压动作。这样就造成了产品的四周，在二次保压时是较冷的，有一定的凝固的状态。凝固的状态的原料，受力会产生应力。

但要是原料注射进入模腔后，立即进行嵌块退与二次保压动作，这样产品的四周都是融熔状态，受压后，融熔状态的原料会被倒灌入回注射座的机筒。

（2）再研究这轮的二次保压的程序设定是：保压压力到达设定压力后，供油电机停止输出压力油。等过些时间，产品自身收缩一些，压力下降5 bar后，供油电机再次输出压力油。等保压压力又到达设定压力后，供油电机再停止输出压力油等待。以这样的周期性的方式进行二次保压压力的维持。

从这里可以看出，这样的压力维持方式是非恒定的，会有周期性的持续压力波动。同时产品的四周温度较冷，已有一定的凝固的状态。碰到压力波动后，就产生应力，从而导致白痕的产生。

3.3解决方案

针对这两个原因，相对应的列出了解决方案：

（1）首先要保证产品的四周有足够的温度，原料是呈融熔状态的。

新方案在注射小前机筒前加止回结构，这样原料注射进入模腔后，可以立即进行嵌块退与二次保压动作。止回结构能够保证，融熔状态的原料不会被倒灌回注射座的机筒。融熔状态的原料，有自动消散应力的能力。

（2）设备增加电机用来做持续高压锁模。新的二次保压的程序设定是：保压压力到达设定压力后，供油电机继续输出压力油，保证产品受到的压力恒定。这样就不会产生内应力。

通过上面两处改进，使产品不会产生应力，消除了白痕产生的源头。

3.4问题处理结果

设备改造后，对生产的产品做侧边铣实验。从1 mm一直铣进去到15 mm（每次增加1 mm），没有发现白痕问题。问题得到解决。

4　二次高压锁模成型技术的优缺点

与现有技术相比，二次高压锁模成型技术的优点在于：

（1）能够成型平板状、重量大、壁厚大、尺寸大。

（2）成型的制品，翘曲的问题得到了解决。

（3）自动化生产，生产效率高。

（4）排除了人为因素的干扰，产品的成品率高。

（5）排除了因人工操作而带来的安全风险。

（6）成型时可以采用较低的注塑压力。

（7）注射时，剪切应力较低。

（8）保压时，制品均匀受力。

（9）成型的制品，有较低的内部应力。

同时二次高压锁模成型技术的缺点为：

（1）成型工艺比普通的成型技术要复杂。

（2）模具的结构与技术，比普通的模具的要求更多。

5　结束语

我司研发的二次高压锁模成型技术，为相应制品的生产，提供了技术上的支持。这项技术的成功，目

前在国内处于领先水平。

目前，我司已有数台应用了二次高压锁模成型技术的塑料注射成型机，正在客户处使用。在以后的实际使用中，这项技术将不断得到完善与进步。坚持这项技术的进步，可以为海天开拓出一个新型的市场。

（R-03）

Secondary high pressure clamping molding technology

中图分类号：TQ320.662

文章编号：1009-797X(2016)12-0043-04

文献标识码：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.018

作者简介：张旭民（1976-），本科，工程师，主要从事机械设计工作，获得专利：安全门确认开关装置、注塑机的电磁合模机构、一种以石料为主的复合材料的注射成型方法及注射成型设备。

收稿日期：2016-01-18