谢涌彪
深圳创维-RGB 电子有限公司 广东省
【摘 要】 目前电视机产品塑胶零件容易出现缩水缺陷，虽然不会影响到产品的使用性能，但却对外观造成较大的影响。本文作者将从产品结构设计的角度出发，对主要的功能性结构，如加强筋、螺钉柱和支撑柱为例进行优化，从而减轻产品设计带来的表面缩水现象。
【关键词】 缩水 模流圈 应力 对策 设计
一、表面缩水的定义
塑料缩水现象主要是因为由于产品在注塑成型时，由于冷却不均导致，体积收缩速度不一，壁厚处的表面原料被拉入，因此，在成品表面出现凹陷痕迹。缩水是成品表面所发生的不良现象中最多的，大多发生于壁厚处，一般如果压力下降则收缩机率就会较大。
从模具方面可以加大填充压力和增加保压时间来辅助改善，但是会影响到生产效率，本文更多从设计角度提出，对塑胶件常见缩水现象有效的分析和解决措施。
二、缩水原理
模具腔体注射满熔融材料以后，慢慢冷却凝固为产品的形态，但是由于壁厚的不同，产品的内部大致分为3个部分先后冷却，以下图1为例，A是产品外面表面区域，B是产品内部区域，C是产品内表面区域，在产品注满保压到冷却阶段，产品内外表面A、C区域首选冷却完全，然后B区域会后冷却完全，所以B区域在A和C区域完全冷却之后，继续冷却收缩产生应力f，如下图1所示，使A区域和C区域表面受到向内的拉力，也就是说如果局部壁厚越大，B区域的范围也就越大，冷却时间也会越长，产生的内应力也会变大，从而造成A表面内陷就会越多，缩水现象就会较明显。
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三、缩水方案分析与解决
1、加强筋缩水分析解决
在合理的设计排布情况下，虽说加强筋越粗，结构的稳定性和牢靠性就会越好，但是加强筋壁厚设计不当也会引起大面积缩水，经查文献模流分析，如下图2：
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而d≤1.04T，将此带入上式可得出：t≤0.4T时产品缩水不明显。
说明：对于外观要求较高的产品，骨位厚度与主体壁厚的比例请严格按此要求执行；对于外观要求不高或外观面蚀有粗纹的产品可适当放宽比例，但骨位厚度最大不超过0.6倍主体壁厚，即：t≤0.6T。
骨位最小厚度不宜小于0.8mm，否则注塑填充较困难。
2、柱位缩水分析解决
在面壳上设计柱子，然后把面壳背锁在模组背板上，是目前平板电视使用较多的一种结构设计，但是由于柱子胶位较厚，容易在外观面存在缩水和拉痕，如何有效设计柱子，减轻此现象，以2000项目为例，如下图4在主壁厚2.4mm的基础上，最初设计是采用图5的模式，柱子外径5.5mm，内孔2.4mm，平均壁厚1.55mm，依据模流分析t≤0.6T，可知t≤1.4mm，实际是t=1.55mm，所以在设计出来以后2000系列面壳都
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图3 2000项目面壳局部图
整改一：
如图3，采用方案一的设计，在现有的模具基础上，改小柱子外径为5.2mm，内径2.6mm，平均壁厚是1.3mm，比0.6T要小一点，此方法是通过减小平均壁厚来减缓缩水现象，在E2000/T2000项目上得到有效验证。
整改二：
如图3，采用方案二的桥柱设计，此方法是通过避开最厚的地方来改善缩水现象，但是模具方面采用滑块顶出设计，而方案一模具采用的是丝筒顶出设计，方案一模具相对较好设计。
整改三：
在设计之初，直接加厚面壳主壁厚，对产品表面缩水现象也有较大的改善，更多时候面壳的主壁厚需要评估造型等因素，在设计之初更多是按材料的极限壁厚来设计的。
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3、后壳拉伸筒表面缩水问题解决
后壳由于需要和模组背板固定或预压音箱，在平面和斜面经常会有较深的拉伸壁，如下图4所示，设计不当，非常容易造成周圈缩水。
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后壳拉伸筒出现缩水的原因，以图4为例进行模流圈分析，左边模流圈有突变出现，产品容易缩水，特别是左右两侧及天侧的螺丝柱位外表面极易缩水，产品设计时需要适当减薄螺丝柱位侧壁的厚度，并适当加大外侧的R角，使模流圈平稳过度，可以较好避免平面下方胶位突变而引起表面缩水。
图9
四、分析小结
引起产品缩水的原因主要有以下几个，产品的设计不良、模具的设计不良和注塑的条件不良等，本文作者更多是从设计的角度来分析解决，做以下总结：
以上图3例为基础，分析造成壁面凹痕的原因，主要有两个，一个是局部壁厚太厚引起的缩水痕，另外一个是锁螺钉以后，面壳螺钉孔被抽真空出现的拉伸痕。
解决方法：
1）、减小柱子外径和筋位的平均壁厚，至0.6T以下；
2）、柱子拱桥形式设计；
3）、加厚主壁厚；
4）、避免壁厚突变设计；
5）、加高柱子高度，其中正面柱子由于视线原因容易看出凹痕，所以可以干涉0.2mm设计，能有效缓解拉痕。
说明：
面壳材料采用的是ABS+10%GF，防火和非防火两种，在柱子外径5.2mm下都经过10次锁A3螺钉松紧测试，面壳柱子无失效情况出现，极个别柱子会发白，如果柱子小于5.0mm以下容易导致柱子开裂和扭断，故外径5.2mm基本接近现有材料极限。
但是引起产品缩水，其他两大因素也是至关重要的，作者从参考文献和经验中，对此两个因素做了以下的总结，如表2所示。
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参考文献
［1］ 《注塑成型工艺与模具设计》 池成忠沉洪雷 著 化学工业出版社；
［2］ 《浅谈注塑工艺的影响因素》 金秀莲 著 科技创新导报2015/05期。