塑模排氣槽的設計探討 摘 要:
注塑模先閉模後進料，從某種意義而言，它也是一種置換裝置。即塑膠融體注入模腔內的同時，必須置換出型腔內的空氣以及從物料中逸出的揮發性氣體，才能使充模順利進行。如果某一局部排氣不良，則該局部的氣體就會被壓縮升溫，導致融體分解變色；如果滯留在型腔內的氣體過多，還會形成空洞和填充不足等缺陷。
事實上，我們在模具設計時，對排氣設計沒有引起足夠的重視，同時也沒有形成一個良好一致的設計理念。大家通常認為，由於產品小，隻需在模仁分割時件數多一些，就起到了排氣的作用，因而不必開專門的排氣槽。這種做法沒有詳細考量塑膠融體在型腔內的流動情況。因為融體在模腔內流動時，由於受到模仁的阻擋，各個通道的阻力不一致，塑膠融體最易充滿的是阻力小的空間，最後充滿的地方往往是產品最薄弱處，這些地方的排氣恰恰是模仁分割不能解決的，如果沒有適當的排氣槽，就會造成封閉的氣囊，形成包風，燒焦等不良狀況。 基於上述，本文主要從以下幾個方面來討論排氣的設計：
1.排氣不良的危害性。
2.生產中常見排氣不良分析，並在此基礎上歸納出開排氣的方法。
3.排氣的理論分析與計算；目的在於提供一個設計參考的量的計算方法。 4.排氣槽的做法。
關鍵詞： 排氣槽 排氣槽截面積 排氣槽寬度 多變指數
一 排氣不良的危害性
根據生產過程中反應，排氣和排氣間隙不良通常產生下述不良狀況： 1） 增加塑膠融體充模的阻力， 使型腔不能充滿，塑件輪廓不清。 2） 產品上呈現明顯可見的流動痕和融合線，使產品的力學性能降低，表
現在強度不足，容易開裂，折斷等方面。
3） 滯留氣體使產品表面產生銀紋，氣孔，剝層等表面質量缺陷。
4） 型腔內氣體受到壓縮後產生局部高溫，使塑膠融體分解變色，甚至老化，燒焦。
5） 降低了充模速度，增加了成型周期。
二 常見排氣不良狀況分析
在新模量試過程中，經常會遇到排氣不良造成產品包風，燒焦，不飽模等不良狀況，嚴重的情況還會造成停機修模，或者重新設計圖面。以下就是幾個比較典型的列子：
（1） 未考慮排氣造成產品不飽模，或拉斷的情況：
圖示產品為一HOUSING，在試模中發現箭頭所指處幾乎每做一模都填充不足，形成不飽模狀態；通過加大注射壓力與注射速度後，雖能填飽，但頂出時又將該處拉斷。經分析原因
（2） 考慮了排氣，但因不合理造成產品包風，燒焦的情況：
POST處排氣不合理
圖示產品為一COVER，兩處POST在設計時考慮了排氣，做法是將POST處拆成PIN與PIN孔配合，利用配合間隙進行排氣，但量試一段時間後，發現配合間隙容易被異物堵死而起不到排氣作用。在填充時形成燒焦、包風的情況。改善方法是在POST處增加活動頂針，或在模仁PIN周邊開設排氣槽與排氣溝。這樣就可以比較順利地排除氣體。
（3） 產品上有加強筋的地方，對應的模仁處往往為放電凹坑，通常排氣不
良，容易形成填充不足，包風的狀況：
加強筋 （產 品）
放電凹坑 圖示產品為一HOUSING，箭頭指示處為加強筋，由於受到外圓弧的限制，模仁單獨拆出比較困難；因而與外圓弧件拆在一起，這樣就形成了一放電凹坑，使得注射時該處形成積熱，高壓區，從而導致填充不足。改善方法是沿著徑向拆出一件與凹坑等寬的模仁，鑲掛在外圓弧件上，利用其配合間隙進行排氣。
（模 仁）
（4） 細長產品遠澆口的地方，由於沒有考慮開排氣， 造成填充不足·不飽
模的狀況：
澆 口 遠澆口處
圖示產品為一AGP HOUSING，該產品的特點是PIN多，體長；塑膠融體在型腔的流程相對較長；如果在遠澆口的地方未考慮排氣，就會因此導致填充不足·不飽模的狀況。通常的做法是在遠澆口的地方加開溢料井進行補縮，排氣；但若受模仁的約束，不能做溢料井，就得開專門的排氣槽。
（5） 產品結構倒角多，而倒角處通常為放電加工，這樣也會造成排氣不良，造成產品缺陷。如下圖所示：
圖示產品結構上倒角多，在模仁分
割時由於受到倒角結構的限制，為了保証倒角的光整性；一般將倒角拆成
產品多處倒角
三 排氣槽位置選擇的一般原則
（1） 產品的薄壁處；這裡通常為塑膠融體最後填充區域。 （2） 流程的最終點;PIN多，體長的產品尤其要考慮這一點。 （3） 兩股料流的匯合處。
（4） 型腔中容易滯留氣體的部位。
（5） 型腔中盲孔的底部;如：POST處，倒角處。
（6） 產品的結構限制了澆口的布置，而澆口的布置又正好不利於排氣，這
時需要綜合考量排氣的位置。
根據典型不良狀況分析，排氣槽位置的選擇，主要考慮以下幾個方面：
四
排氣的理論分析與計算
(一) 理論分析
事實上，我們在塑模設計時，對排氣的認識和理解缺乏理論的探討，導致設計時很大程度上忽略了排氣面積不足對產品的影響，給生產埋下了隱患。所以有必要從理論上分析排氣的做法，以形成對設計的良好指導。
（1）理論分析
模具型腔內的氣體必須能夠排除，這樣注入型腔的塑膠才可能充
滿整個空間。任何一種氣體都遵守下面的規律：
P*V=n*R*T -----(1)
式中： P-----氣體壓強（Pa） V-----氣體體積（m2） n-----氣體摩爾數（ml） R----氣體摩爾常數(N*m/ml*K) T----氣體溫度（K）
通常取一摩爾理想氣體在00C，標準大氣壓時來計算氣體摩爾常數
R（一摩爾氣體在標準狀況時體積為22.4升）；由(1)式變換得：
R=P0*V0/n*T0=1.013*105*22.4*10-3/1.0*273.15 = 8.31(N*m/ml*K)
根據V.V.sushkov實驗，型腔內的氣體，可以引用以下的氣體計算
公式：
Vmax=1.15*S*P0*(R*T1)-1/2 -----(2) 式中： Vmax----氣體排除的最大質量速度（kg/s） S--------排氣槽截面積（ m2）
P0-------型腔內氣體的初始壓力（1.013＊105Pa） R-------摩爾氣體常數（前面已介紹） T1------型腔內氣體最終溫度（K）
如果以G0表示型腔內氣體的重量（kg），以t表示氣體的排除時
間（排出時間即為塑模的充模時間）；因此: t=G 0/Vmax ------(3)
代入氣體摩爾常數，由（2），（3）式合並得： S = G0*(R*T1)1/2/1.15*P0*t =G0＊(8.31)1/2*(T1)1/2/1.15*P0*t
= G0＊2.883*(T1)0.5/ 1.15*P0*t
=2.5* G0*(T1)0.5/ P0*t -------(4) 式中： S--------排氣槽截面積（ m2） G0------型腔內氣體的質量（kg） T1------型腔內氣體最終溫度（K）
P0-----型腔內氣體的初始壓力（1.013＊105Pa） t-----氣體的排除時間(即充模時間s)
(2) 根據V.V.sushkov實驗, 當未開排氣槽時, 通常型腔內流程終端的空氣
壓力為20Mpa；如果型腔內融體的靜壓力小於20Mpa,則不可能充滿型腔. 未充滿型腔的空間通常為百分之一(1/100)，並以此來計算型腔內氣體的最終溫度T1;考慮到環境溫度，模具冷卻系統的作用，型腔內氣體溫度是多變的；為了獲得一個相對合理，穩定的氣體最終溫度，引入多變指數n,目的在於對氣體最終溫度進行補償和修正。公式(引用V.V.sushkov模具排氣實驗公式，可參考<<模具設計手冊>>第二冊相關章節)如下： n=Lg(P1/ P0)/Lg(V1/V0) =Lg(20/0.1)/Lg(100/1.0)=1.15 則型腔內氣體最終溫度：
T1=T0*( P1/ P0)(1.15-1.0)/1.15= T0*( P1/ P0)0.13 -----(5) 式中： P0-----型腔內氣體的初始壓力（0.1Mpa） T0---模具內氣體的初始溫度；T0=20+273=293K P1----型腔內氣體的最終壓力（20Mpa） （3） 綜上所述。計算公式如下：
S =2.5* G0*(T1)0.5/ P0*t ----(6) T1 = T0*( P1/ P0)0.13 -----(7)
。 (二) 常用塑膠排氣槽深度參考表
1. 排氣孔的截面尺寸，以有利於排氣但又不產生毛邊為原則.這
就要求針對不同的塑膠,不同形狀的產品,計算出一個所需的當量總截面積.然後根據排氣原則確定產品哪些地方需要排氣,再合理分配這些排氣槽面積.以下是常用塑膠排氣槽深度參考表:
排氣槽 分模面 充填不良,成品外觀接合線,燒焦等 不良現象都與排氣不良有關,除了 應做好排氣設置外,其次要依成型 材料操作規定,減少氣體的產生.