圆面盖熔接线消除方法

塑料圆面盖熔接线消除方法
陈智明
国光电器股份有限公司
【摘要】对于传统的注塑工艺来讲，塑胶部件出现熔接线已经是老生常谈的话题了。

本文从结构设计的角度，利用模流分析作为预判，采用在零件注塑过程中的料流路径的局部增加壁厚的方案，改变填充等值线的形状，避免熔接线的出现，从而产品外观满足设计的要求。

关键词：熔接线，填充等值线，料流，等流程，壁厚，包络线，模流分析。

Method of Eliminating Weld Line of Plastic Round Cover
【Abstract】For the traditional injection molding process, the emergence of plastic parts of the plastic parts has become a old boy topic.This article uses mold flow analysis as a Safe Harbour from the perspective of structural design. The scheme of adding wall thickness in the part of material flow path in part injection molding process, and change the shape of the fill contour, and avoid weld line in fusion. Thus the appearance of the product meets the requirements of the design.
Key words:Weld line,Filling contour, material flow path, Equal flow distance, wall thickness, envelope curve,Mold flow analysis.
1引言
如图1所示，是我司BE客户的充电器项目中的零件，是材料为PC的圆形顶盖。

因为，居于成本方面的考虑，该零件外观处理采用无喷涂方案，选用纹号为VDI 24的火花纹。

由于客户要求几乎零缺陷的表面质量，这就对模具及注塑的要求更高了。

从另一个角度来讲，这也是对设计、模具制造及注塑生产带来更大的挑战，我们要理所当然地积极去面对了。

图1 零件图
2 原设计模型模流分析与实际注塑成型对比
模型基本数据描述：圆盘形，外径Ø100.91，壁厚度为2.0，采用浇口为侧潜水。

如图2就是模流分析出的填充等值线。

浇口
中间料流
料流末端包络线
产生熔接线位置
右边料流
图2 填充等值包络线图
分析零件图1可以看到尺寸号○16~○18处有4个小方孔，正是因为这4个小方孔的存在改变了其前端填充等值线以浇口为中心的近似同心圆弧线的形状。

再查看图2料流末端的包络线时，可发现其线形是呈“C”形的，说明在零件的料流末端会有左右两边向中间包夹而形成熔接线的趋势。

下面我们来观察一下零件模具在注塑过程中的实际填充情况。

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图3注塑填充过程图
如图3就是的模内填充过程图示，顺序是从1到6是逐渐注满的整个型腔分步照片。

将图3与图2相比较，可见实际的填充过程与模流分析的填充等值线基本相吻合。

在图3中的第4步图明显可见中
间的料流慢，而左右两边的料流快，填充等值线有折叠弯曲，形成了从左右两边往中间包夹的状态，这种趋势一直维持到料流的末端，也即是在最后的填充处形成包夹线，从而出现熔接线情况。

详见图4所示熔接线的放大图。

图4 熔接线位置及形状图
由此可见，这种熔接线的出现，极大地影响零件的外观质量。

因此我们一定要设法改善这种不良状况，把熔接线给消灭掉。

3 改善方案
我们知道基于等流程原理，有一个模具注塑的近似壁厚因素公式[1]：
()k
m n m n T T L L /= （1） 式中 L ─时间间隔内距离，亦即流程
T ─壁厚
n 、m ─各面序号
修正指数一般取k ≈1
从式（1）中可以看出：当壁厚相同的情况下，料流的流动形式应是从浇口开始，以浇口为圆心呈放射式同心圆逐级地向外扩散，在相同的时间间隔内熔融体的各处前端的流动行程是相同的，以等值填充线形态出现，这就是我们通常所说的等流程原理。

从式（1）中还可以看出：当壁厚T 发生变化时，流程L 就会发生变化。

壁厚T 与流程L 是正比关系，即壁厚值越大，流程越长，壁厚值越小，流程越短。

通过分析图3知道，中间的料流比左右两边较慢。

在理想情况下，是需要它的流程要等于左右两边流程的，只有这样才可避免被两边包夹的情况发生。

也就是说，我们只要加大中间料流区域的壁厚，就有机会保证它与左右两边料流同时到达料流末端。

为此，我们对零件的流程差进行了实测，如图5所示，选取在流程最大差值处测量，测得该差值为5mm ，此处到达料流末端的中间料流的流程为L m =35mm ，到达料流末端的左右两边的流程相同，都是L n =30mm ，已知零件壁厚为2mm 。

代入公式（1）。

可得
()mm L L T T n m n m 3.230
352≈×=•=
熔接接线放大图
熔接接线
浇口
流程差值5mm
两边流程
Ln=30mm
中间流程
Lm=35mm
料流末端
图5流程计算图
换而言之，也就是说，我们只需将最大流程差处到料流末端之间的壁厚T m加大到2.3mm就可以确保中
间料流可以与左右两边料流同时到达料流末端，不会出现熔接线。

因此我们根据此计算结果，重新修改了设计模型，将在图6中的红色区域的胶壁厚度增加了0.3mm。

0.3区域
图6局部胶壁增厚模型
首先，我们用更新后的模型再作模流分析，如图7，料流末端包络线明显发生了改变，在料流末端包络线的中间位置凸向料流末端弯曲。

这种现像说明了中间料流的速度已经比之前加快了，而且几乎和两边的料流同时到达零件的边缘。

使得左右两边的料流不再包络在中线的边缘末端，因此避免了熔接线的出现。

图8就是改善后的模具实际注塑填充过程，将它与图7的填充等值线比较，结果是相当接近的。

特别是图中的步骤4图的料流末端的轮廓线几乎与图7中模流分析出来的料流末端包络线一模一样。

图9就是注塑出来的样品实拍照片，可见已经完全消除了料流末端的熔接线，零件外观效果接近完美。

图7更新后的模型填充等值线
图8新注塑填充过程图 料流末端包络线凸起处
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图9改善后的产品实物照片
4 结论
试图通过设计不同的壁厚的方式来改变熔接痕的位置是可行的，建议在以后的结构设计中灵活地运用此方法，可以通过局部加大壁厚的方法改变填充等值线的形状，避免出现填充等值线弯曲折叠区域。

保证不形成熔接线，使零件的外观更加漂亮，而无需为了覆盖熔接线而进行喷涂等后处理加工工序。

这样既提高生产效率，又极大地降低零件的制造成本，更利于环保。

另外，利用模流分析作为设计阶段的分析验证工具是不错选择，可以避免设计的零件出现一些注塑方面的缺陷，最大限度地减少模具的修改工作。

作者注：本人曾在《模具制造》2012年第3期发表过《改善按钮熔接痕位置的设计方法》，该文所论述的设计方法是通过展开图分析等流程线，采用减胶方式所得出的结论。

5 参考文献
1．〔德〕G.曼格斯、P.默兰著，李玉泉译，张荫朗校，《塑料注射成型模具的设计与制造》，中国轻工业
出版社，1993年2月，第1版。