光学透明模具设计分析

一、常用透明材料

PMMA、PC、PS、SAN、PET、PVC、MBS、TPU、POM、其它材料

（1）    PMMA（聚丙烯酸甲酯）：透明度特高，与光学镜玻璃相差无几，所以用于镜片模具，热变形温度60℃~70℃，耐候性好、刚性好，但质脆，长期使用温度50℃~90℃；

（2）    PC（防弹胶）长期使用温度为115℃~130℃，变形温度130℃~140℃；

（3）    SAN（大力胶）模温：40℃~70℃，射出温度：180℃~230℃

奇美SAN：PN-117C、PN-117、PN127、PN127H

流动性依次就变差，冲击强度依次提高，硬度依次提高

二、透明模具钢材的选用

（1） 瑞典一胜百  S136              Wc=0.37%       Wcr=13.6%

     （2） 瑞典一胜百  420                Wc=0.38%       Wcr=13 %

     （3） 日本大同   NAK80             Wc=0.15%       WNi=3%

     （4） 日本大同   S-STAR             Wc=0.38%       Wcr=13.5%

PMMA、PC是腐蚀性兼腐损性材料，而AS是磨损型材料，所以这些材料须选用上述钢材。

     粘度与强度的关系，纵向比较，粘度越高则强度、韧性越高

三、计前期技朮准备

（1）    尽可能将产品的装配图加以分析，因为绝大部分透明件都是单点大水口进胶，因此，须先结合产品的装配及形状特点，确定一个利于进胶又容易加工且不易觉察到的位置作为进胶点；

（2）    注塑设备的选用

A、锁模力的评估

    结合材料的成型压力及产品的投影面积，计筚出理论锁模力

    SAN为0.25-0.3公吨/C㎡      PMMA为0.2-0.4

B、根据产品的入水位置确定排位形式，根据机床的注射克量，校核模穴数的合理性

    一般按如下公式：产品重量×模穴数=额定射胶量70%

C、产品脱模斜度

    透明件由于外观要求，一般不能直接下顶针，所以应采用推板或垃圾钉顶出。

    PC胶料的粘度较高，所需的胶模力较大，但PC胶料的强度及韧性很好，因此顶爆的倾向很小，但由于粘度高，所以包紧力特大，拖花的机率就非常高。我厂电话插模具就有这种倾向，而且经常出现粘前模的现象，这种现象主要是因为前后模斜度均偏小的原因造成的，PC材料的脱模斜度建议不小于2°，PMMA及SAN材料粘度较高，但脆性倾向大，因此脱模斜度应不小于3°。

D、胶位厚度的确定

    厚胶位是产品脱模后产生后收缩而引起缩水的主要原因，也是影响产品成型周期的主要原因，因此尽可能不要设计胶位太厚的产品。我厂的镜片的厚度均控制在2.5mm~3mm之间，同时厚胶位产品必须使用较大的注射压力及保压，因此产品出模前与模腔之间的压应力较大，从而将会大增加脱模力。

             另外，从产品外形上来讲，长宽比例不宜太悬殊，否则料流在型腔中需改变一次方向，从而迫使系统提高注射压力，这就势必引起各部分区域的胶料所受的成型压力不一致，而引起内应力，以致导致产品变形。

四、流道系统设计

（1）    流道设计

流道是从机床喷嘴到水口之间的通道，流道的大小及表面粗糙度也是影响产品质量的重要因素。流道的总重一般约占产品重量的20%~50%，大产品一般取比率较低，同时其大小应向标准刀具靠拢。流通太大时，将会产生较大的原料浪费，但流道太小时，在胶料冷却过程中，填充型腔时各部分产生的内应力没有通过胶口在胶道中及时释放时，产品将会产生较大的内应力而引起变形。

（2）    水口设计

透明件的水口一般以扇形流口和护耳式流口为主，同时，为了防止喷痕的出现，流道以S形最为常见。

扇形流口的角度和宽度与产品的长宽比有很大的关系，一般宽度取入水边边长的1/25~1/10为宜。

护耳式流口压力损失太大，对于均匀胶位的镜位模不适合，但对于那些易成型且有后续机加工的眼镜行业较为适用。

（3）    其它

对于大透明件，由于受重力作用，上下走胶的难易程度稍有差异，可通过调整水口深度的办法加以实际调整。

五、冷却系统设计

        大多透明件均采用热油冷却，由于油温较高可使模具保持在60℃~70℃之间，当胶料流经模面时，不会急速冷凝，因此产品胶位由外向内缓慢冷却，这样就会得到透明均一的产品，反之，胶料流经模面时急速冷却，而使表面产生很薄的一层冷凝层附着在热胶表面，因此等热胶冷凝时将会产生夹面而使产品的透明度大打折扣。

        同时模温系统也是调整产品翘曲的主要措施，由于大件注射时各部分产生内应力将导致产品变形，通过模温系统将翘曲侧的模温升高，人为改变产品的冷却顺序，通过冷却来抵消变形。

六、顶出系统

        采用垃圾顶出时，垃圾钉的数目和大小与产品的大小有关，一般间距取80~100mm，垃圾钉的连接厚度不宜超过胶位厚度的2/3，一般取1.2~1.5mm，PC材料可薄一些，取0.8~1.0mm，且垃圾位应作成平板形式，并将顶针与垃圾位调平整，以不使这部位有拉浇粉的可能，辅板周边斜度不小于5°。

        水口钩针有橄榄形、Z字形及平头型 ，其中平头型拉力最小，但最不易产生脱粉现象，胶粉掉于型腔将会随料流的冲刷运动而卷到料流外侧高速滑动时，将可能将模具划伤，这是引起模面的发花的一个主要原因，同时脱落的胶粉存在于胶件中也就形成了琥珀废品。

七、排气系统

        排气系统是将胶流填充型胶时，模腔内空气排出的通道，只有将型 腔中的空气排走，才能保证胶料的快速、完整的填充，加之透明料大多是中高粘度的胶料，且为了产品的外观，一般很小含有镶件，因此，透明件的排气系统必须特定制作，一般作成0.02~0.04mm，宽度据产品的大小取8~20mm（开于{zh1}填充处）

        但有些产品由于斜度太小，根本无法开模，甚至开模后产品爆裂，这一类模具应在模具上最深的部位加入引入槽，以防产品开模时有抽真空现象而难以开模。

八、冷却系统设计

        冷却系统是保证浇件外观和生产周期的重要条件，模温升高时，产品的透明度好但同时成型时的冷却时间也随之而加长，一般情况下，产品的冷却管道直径依据产品外形的大小而定，管道的行距为管道直径的5~8倍，管道侧壁到型腔边缘的距离不小于管道直径行的1~1.5倍，实际距离不小于8~10mm。

        管道的边接方式有串接和并接两种，串接形式结构紧凑，但由于出口与入口处的温度存在较大的温差，因而冷却效果不好；并联接口可以保持模温一致性，有利于调整变形，但外接头多而麻烦需分水器配合使用。

九、射出成型

        透明胶件对注塑参数要求十分高，尤其是料温、压力、料速等参数，我厂的透明件多为SAN料，常见的缺陷有：喷痕、气纹、缩水、汽泡、爆裂。其中，喷痕的产生是由于料速太快，而造成的熔体破裂，而提前冷凝在模面上的冷胶而形成的，因为必须观察喷痕所处的位置，确定是那个注射单元上发生了熔体破裂的，然后降低该注射单元上的速度即可。

        气纹是指靠近水口附近所产生的雾圈，气纹一般都是由于水口太薄，在此处入水中时由于水口的二次剪切而使料流过热而产生的。同时对于胶位在模具单位的产品，一定在控制料流方向，切勿使料流先冲向型 腔的表面再反射到其它地方，这样会造成冲击点处模具局部温度升高，材料过热而产生气纹。

         缩水多半是由于注射压力大小而使产品脱模后产生缩水也可能由于保压压力不够，使产品在随模冷却过程中，收缩的体积不能及时得到补偿而造成缩水，但保压对于缩水的改善毕竟是有限的，保压功能只能照顾到近水口处的缩水。对于远水口处和缩水必须加快填充速度和熔胶背压来完成，保证胶料能快速密实的填充远水口处的型腔。

         爆裂是SAN和PMMA材料的劣根性之所在，解决顶爆应配合入水位置的选取，保证胶料充模后不会产生太大的内应力，即保证各处的粘模力相当；其次是合理排布顶出组件，以保证产品均匀、平稳的出模。

         总之，透明件注射的基本要求是先慢速充填流道及近水口附近区域，然后适当提高射速，等产品即将充满时用慢速充填的办法，以防产生披锋。从注塑压力上来看，应该是先用低压轻轻覆盖到水口区域，然后加大压力充填大部分区域，{zh1}用小压力完成未端的填充工作，以防挤出披锋。从保压来看，这样有利于产品释放充胶过程中产生的内应力到浇道，对产品的顶出十分有利。从背压上来讲，背压的存在有利于熔胶卷入的汽泡的排出，但有可能产生流涎现象，因此在产品不产生流涎的情况下，加大背压不但可以排出空气，同时也可得到密实均一的熔体。