微车后灯外罩注塑工艺优化

陶永亮

（重庆川仪工程塑料有限公司，重庆，400712）

摘要： 灯具外罩通常用透明PMMA 制作，外罩采用两次注塑成型，先做成嵌件，然后把嵌件放在另一副模具中注塑合成，通过对嵌件、外罩注塑成型工艺等的介绍，围绕外罩产品特点，进行产品重量的控制，用重量控制法达到产品质量。经生产实践验证，用重量控制法优化工艺能满足外罩成型要求，符合生产需要，操作简便可行，产品能得到用户的认同。

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关键词 ： 灯具外罩，注塑工艺，工艺优化，重量控制

1 产品概述

后灯配光镜B（也称外罩，以下简称配光镜）是用于Y1W 新羚羊微车组合后灯的外观件，装在微车后面，有左右之分，起着倒车和雾灯的作用，以美化整个汽车照明效果。如图1所示。汽车后灯B 组合由配光镜和灯体（ABS+PC材料）通过热封合成，装配成整灯。

配光镜产品用有机玻璃PMMA 料制作，是将先注塑好的（透明PMMA 和红色PMMA）两个嵌件按照定位方向的要求放置在配光镜组合模具的动模上，再进行注塑大红色透明PMMA 而成。配光镜整个产品基本厚度为2-2.5 之间，个别处有3.0厚以上。正面部分全部为光滑面，反面有凸凹不同的齿形等组成，起到折射、反射和美观的作用。两种嵌件反面有均等距排列凸凹圆弧面组成凸透镜，起着聚光放大镜的作用。配光镜反面有环绕一周凸台，主要用于与灯体对应热封，起到热合密封的作用。配光镜属于灯具的外观件，表面质量很高，不得有任何瑕疵和缺陷，否则会影响整个灯具外观质量。模具为一模出两件，左右各一件，侧浇口形式。两个产品共约重235g，含浇口的重量16.2g。浇口形式如图2 所示。

产品的生产过程中，对嵌件的重量控制和整个配光镜组合的重量都是很重要的，这对整灯的装配也有重要的作用。其嵌件的重量控制为27.6±0.2克，其配光镜组合的重量控制为108±2 克。

2 两次注塑

配光镜产品由同一种材料而两种不同颜色在不同的模具（不同的设备）注塑而成的，在注塑过程中也被称为两次注塑。它与双色模具有着区别：双色模具：两种塑胶材料在同一台注塑机上注塑，分两次成型，但是产品只出模一次的模具。一般这种模塑工艺也叫双料注塑，通常由一套模具完成，且需要专门的双色注塑机。两次注塑：两种塑胶材料不一定在同一台注塑机上注塑，分两次成型；产品从一套模具中出模取出后，再放入另外一套模具中进行第二次注塑成型。所以，一般这种模塑工艺通常由两套模具完成，而不需要专门的双色注塑机。

在配光镜工艺策划中，考虑到产品生产实际情况和产品表面要求，没有采用在一副模具上的双色注塑，双色注塑投入的设备价位是同吨位普通注塑机的10 余倍，产品数量并不是很多，就采用了两次注塑。先作一副做嵌件模具，模具为一模出两件，一模红色PMMA，一模透明PMMA，左右各一件，在相应的设备上分别做好红色（L）和透明(R) 嵌件并符合产品质量。在用做好嵌件按照定位方向的要求放置在配光镜组合模具的动模上，再进行注塑大红色透明PMMA 而成。这种第一次注入用PMMA 材料做成嵌件称为基材，第二次注入大红色透明PMMA 材料称为覆盖材料。在二次注塑过程中，覆盖材料注入基材的四周，组合成为一个完整的产品，这个过程称为两次注塑或嵌入注塑完成。使用的两种材料同为PMMA 树脂，材料收缩率一样，材料相互间的黏合性能好，产品结合界面之间不容易产生分层，脱落 [1]，整个产品应符合要求。

3 操作工艺

3.1 产品材料：

配光镜用料透明PMMA（ 聚甲基丙烯酸甲脂），是一种无定形晶莹透明非结晶性塑料，常温下坚固而刚硬，长时间暴露在室外仍维持不变形，有较好的耐候性，透光率大于92%，力学强度高，机械加工性能好等多种优良特性，并能抵抗多种普通的化学品（如稀酸、稀碱、盐水、油脂、酒精等）的侵蚀，因广泛用于灯具、刻度盘和光学零件等。选用奇美公司的PMMA， 型号为CM-205，颜色为透明和透明大红色两种。流动系数选1.8g/10min（ASTMD1238 230℃ ， 3.8kg）。

其主要性能如下表

3.2 材料干燥：

PMMA 在 室温下会吸收一定的水分，若直接用于成型会严重影响制品的质量。因此在PMMA注塑之前均需要烘干处理。一般烘干温度为80-85℃左右，干燥时间通常为4h[2]。为了让干燥的稳定性，选用固定在注塑机上热风斗式干燥机，并对干燥机进行扩展，在干燥机顶部加一个真空吸料机，减轻员工的劳动强度，减少在加料中不必污染，在干燥机空气入口处安装加热循环过滤器，对热风净化，保温起到了节能的作用。相当于一个热风式循环空气干燥机，干燥效果比较好。如图3 所示。

3.3 嵌件操作：

嵌件生产是在海天HTF160X1 型注塑机（合模力1600kN， 螺杆Φ40mm， 注射容量253cm3）上制作，模具为一模出两件，左右各一件，分开做。产品重量为27.6±0.2g，如图4 所示。

被压裂和压碎，用模温机保证模具温度65-70℃均衡，注塑采用多级注射法，采用位置切换保压，用多级压力微调重量，保证产品单个嵌件的重量控制为27.6±0.2 克。由于PMMA 黏度大，流动性差，通常注塑压力比较大，最高时可达14MPa，嵌件的厚度有3mm 厚过，为了保证厚壁嵌件达到饱满不收缩，保压时间适当延长，三级保压时间共为3.0s，保压1，保压2，保压3 分别为1.5，1.0，0.5s。注射速度过快，容易产生较大内应力，塑件内部有明显的熔接痕，采用比较慢的注射速率，现用四级速率为18，11，12，13(%)。四级注射压力为45，85，60，50(Par)。

冷却时间为30s，冷却时间对嵌件放在组合模具进行两次注塑是很重要的，从保证嵌件的重量控制为27.6±0.2 克前提下， 低于30s 冷却时间产品放在组合模具进行两次注塑全部压裂的缺陷，而30s 全部不会有压裂的缺陷（实验状态是嵌件从模具里取出，马上放在组合模里）。原因嵌件呈圆弧面，冷却时间少了造成了变形大了。嵌件出模后每隔2-5 模，放在电子称（中山衡新电子有限公司，显示分度值0.1g，MIN20g，MAX3kg）上称一下，检查重量正确，作为员工操作规程执行。

3.4 组合件操作：

配光镜组合件生产是在海天HTF450-3B 型注塑机（合模力4500kN，螺杆Φ80mm，注射容量1858cm3）上制作，模具为一模出两件，左右各一件，连浇口重量约重235g。

在具体制作过程中，先将嵌件进行加热，我们采用电炉烘烤嵌件进行预热，不论在冬夏都是一样的，使嵌件表面温度在70℃（PMMA 热变形温度100℃）样子，使表面温度比较接近覆盖材料的熔点，从而获得最佳粘合强度，同时也避免了冷嵌件表面与热覆盖材料之间产品的应力造成的裂纹。

根据配光镜组合的表面质量的综合要求和3D测试，在重量上控制配光镜组合的重量控制为108±2 克，以保证在灯具装配中吸附重量的要求，我们做了大量的试验，在重量低于106 克以下时，产品表面在日光灯折射下，反光线被不同程度的扭曲，说明表面有轻微收缩情况，有较厚的地方有明显的收缩，气泡，浇口处也有收缩情况，整个产品重量不稳定；在重量高于110 克以上时，模具扁顶杆在反面凸台上，边缘经常被顶裂和顶破，产品在制作中是不允许喷脱模剂，脱模剂主要是硅油成分，对灯具装配胶合有负面作用，粘接不稳影响整灯的气密性。

材料流动系数选1.8 g/10min 以上，作出产品上是没有熔接痕的；如果流动系数低于1.8 的材料在生产中有熔接痕在浇口对面方向有1-2 条， 有2 － 6mm 长度不等的，有时溶体提高温度，模具温度增加几度，可以消除熔接痕，但有银丝了，产品嵌件上有不同的压痕，也影响了产品的表面质量。采用两台模温机分别控制动定模温度，动模温度60℃，定模温度80℃，这样温度差，能使产品脱模后不会顺着变拱方向变形，便于产品的平顺。

定模模具温度控制方面不能超过90℃，模具表面温度过高了使嵌件表面张力增大，容易将模具表面瑕疵复制在嵌件上，造成产品表面重量上的瑕疵。

生产过程对环境有一定的要求，如果环境不干净，在开模的瞬间产品吸附灰尘能力很大的，容易吸附在产品表面上，对产品有一定的影响。我们对生产环境做了实验，用氙灯照着模具周围，在灯光的照耀下，空气中灰尘已经看的很清楚了，特别是模具开模那一瞬间，灰尘突然向模具，向产品上流去，说明热产品上吸附灰尘能力很大，最好是车间做密封，地上比较湿润点，相对的飞扬灰尘就会少的多。

现场操作中，夹断浇口时，用电热夹钳进行去浇口，这样不容易将配光镜浇口边缘夹裂。其他的工艺大致情况同如嵌件基本相似，对结构比较复杂、外观缺陷多、质量要求高的塑件注塑时，采用四段以上的射胶控制程序，四级注射压力为100，85，75，68(bar)， 四级速率为39，35，28，25(%)， 冷却时间为25s， 保压压力65—40，三级保压时间共为2.5s， 熔体温度215-230℃。图6 所示。

4 结束语

汽车上的配光镜生产通过重量法对外观、装配、重量等控制，在成型条件方面上进行了一些努力，可找到了适应生产工艺要求，经过生产实践验证，配光镜产品能够达到用户的使用要求。注塑加工企业常用重量法来控制产品质量，通过重量法来衡量产品符合质量要求之一，操作简便可行，是值得借鉴的。

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参考文献

[1] 张甲敏编著. 注塑技术及典型工艺实例[M]. 北京: 化学工业出版社，2010.7，53-56

[2] 田学军.PMMA 注塑成型工艺及优化[J]. 工程塑料应用，2005.33（8）；23-25