苏良瑶
杭州本松新材料技术股份有限公司
摘要：以开关面板类制件为例，研究不同进浇方式对制件底面平面度的影响。通过对变形因素分析发现：进浇方式会直接影响制件的充填过程、收缩状况以及玻纤和聚合物分子链的取向。充填平衡利于降低制件各部位的收缩不均引起的变形，而较短的流动路程利于减少流动方向上玻纤和聚合物分子链的取向效应引起的变形，从而影响制件的平面度。
关键字：开关面板；薄壁件；CAE技术；浇口
1 引言
近年来，电子产品及日常家用电器产品更新换代的速度非常快，这类产品的设计理念正朝着“轻、薄、短、小”方向发展，产品薄壁化对企业生产来说可节省原材料，降低生产成本，进而成为提高企业市场竞争力重要手段。开关面板在家用电器领域属于典型的薄壁件，具有壁厚薄，表面积大，成型难等特点。然而，针对开关面板类薄壁产品，如何保证生产出来的制件底面拥有较小的平面度成为行业共同的难题。本文以某一类开关面板类制件为例，研究不同进浇方式对制件底面平面度的影响。
2 分析实例
开关面板的结构如图1所示。其中，面板的长、宽和高分别为220mm、180mm和18mm，产品平均壁厚为1.8mm，是一个典型的外观薄壁件。此产品的最大技术要求是制件底面平面度小于1mm，即制件底面8个点的变形量偏差小于1mm，8个点的位置如图1所示。
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图1. 开关面板结构与平面度测量位置
针对开关面板类产品，设定三种不同的进胶方式：方式一为内部四点进浇，浇口直径为Φ1.5mm，具体结构如图2(a)所示；方式二为扇形进浇，浇口大小为1.5mm*30mm，具体结构如图2(b)所示；方式三外侧四点进浇，浇口直径为Φ1.5mm，具体结构如图2(c)所示。
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图2 三种不同进胶方式
为了研究不同进浇方式对产品底面平面度的影响，选用同一材料牌号为LG Chemical LUPOY GN5101F，并设定相同的成型工艺参数。其中，熔体温度为260℃；模具温度为60℃；注射时间为1.2s，保压压力为70MPa，保压时间为8s，整个成型周期为30s。
3 制件底面变形结果
图3(a)-(c)为三种不同进浇方式得到的制件在Z方向上的变形云图。从云图中可以得到：外侧四点进胶方案的底面上云图基本为绿色偏向红色，没有出现蓝色，平面度较小。结合表1中8个点的数据以及平面度结果，可以得到：外侧四点进胶方案的底面平面度最小，并满足产品要求。
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4 变形因素分析
为了进一步研究不同浇口方式影响制件底面平面度的内在机理，表2整理了收缩不均和取向不均两种变形因素的变形分量。
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从表2的数据可以得到，外侧四点进胶方案所成型制件底面平面度的收缩不均和取向变形的变形分量都是最小的。这主要是因为在填充过程中，浇口与填充末端的距离是最短的，整个充填过程较为均匀，而且各个浇口的流长较短，引起制件整体的收缩较为均匀，从而降低了收缩不均引起的产品底面变形。此外，外侧四点进浇方案中，均匀的流动有效地减少了聚合物从浇口到充填末端的流动路程，充填时浇口位置到填充末端压力降较小（内测四点进胶的压力降为42.88MPa，扇形进胶方案的压力降为39.82MPa，而外侧四点进胶方案的压力降为31.17MPa），从而降低了沿着流动方向上的玻纤和聚合物分子链的取向效应，由此制件底面平面度的取向效应引起的变形量较小。
5 结论
针对开关面板类薄壁产品，研究了三种不同进浇方式对制品底面平面度的影响。通过moldflow分析，可以得到，不同的进浇方式会影响制件的充填过程，进而再影响到制件的平面度。就充填过程而言，其中最重要也是最直接的影响是熔体的充填平衡情况和流动路程长短，平衡的充填可以降低制件的收缩不均，较短的流动路程可以降低浇口处到充填末端的压力，从而减少聚合物和玻纤的取向效应引起的变形，较低的收缩不均和较少的取向效应可以降低制件的平面度。