塑料由于本身特有的量轻质优、性能全面、资源丰富、节能省才、加工方便、一致性好、防水性强、可循环利用等特性，从过去只作为金属、玻璃、陶瓷、木材和纤维等材料的代用品，一跃成为现代生活和尖端工业不可缺少的材料，在炮弹行业应用广泛。北方华安工业集团有限公司积极响应国家号召，将中大口径炮弹包装制造由木材加工技术改为塑料注塑成型技术[1—3]。因为个别部位熔接痕疵病问题，导致产品废品率上升。

1 熔接痕疵病的成型机理以及对熔接强度的影响

成型时熔料汇合处产生的细线被称做熔接痕，是注塑加工中常见的疵病，熔融塑料在型腔中遇到嵌件、孔洞、流速不连贯及冲模料流中断的区域时，会以多股形式汇合，而且由于熔体热量的散失，熔体会形成冷凝层，冷凝层起到阻止对方与自身融为一体的作用，因此两熔流不能完全融合而产生线状的熔接痕。熔接痕的严重程度直接影响包装箱熔接强度的大与小。变化的原因：料流在经过一段流程后，其温度有所降低，当两股料流汇合时，相互熔合性变差了；结晶性塑料在熔接处不能形成完全结晶[4—5]；在两股料流间夹杂了气体或杂质，使接触面积减小，导致熔接强度下降。

由于塑料包装箱属于大型注塑件，内部结构复杂，加强筋较多，具体见图1。原材料采阻燃型改性高抗冲聚苯乙烯，流动性差，成型困难，个别部位熔接痕严重，具体见图2。

②州城即山阴县城，秦始皇改大越为山阴县，属会稽郡。南朝宋在会稽郡置东扬州，齐、梁、陈因裘，州治设在山阴县城，故山阴城也称州城。

在高校的校园文化活动中，无论是校级层面的，还是院级层面的，多是以精英型和特长型学生为主，积极主动参与的都是固定的一小部分人，其他同学的参与热情不高。一方面，这可能是由于宣传环节不是很顺畅，留有死角，很多同学不知晓；另一方面，可能是活动没有照顾到大多数同学，没能够从绝大多数学生的特点及成长规律出发，缺乏顶层设计和参与面的调研。

  

图1 产品三维Fig.1 3D drawing of product

  

图2 熔接痕Fig.2 Weld trace

2 熔接痕疵病的原因分析

2.1 浇注系统分析

在测试数据集上的分类正确率和RMSE如图2所示。图中K是表示待测试数据的最近邻数量，分别取5，10和 15。从图中可知，当 K=10时，其 RMSE和预测正确率明显高于 K=5时的性能；但相较于 K=10，K=15时的RMSE和正确率指标略有改进，但幅度不大。

排气问题是注塑模具设计中不可忽视的问题，注塑中，若模具的排气不良，型腔内气体受压将产生很大的压力，阻止塑料熔体正常快速冲模，形成熔接痕。在注塑加工过程中，注塑模具中传出挤压气体的响声，在顶退过程中也有气体抱模强退的“啪啪”声音。通过分析可以得出注塑模具排气不良的结论。

根据熔接痕疵病的形成机理，对注塑模具浇注系统设计进行理论分析：浇注系统主要由主流道、分流道、浇口、冷料穴等部分组成。浇注系统的设计对塑件质量影响很大，设计不当会导致熔接痕的注塑疵病。

  

图3 箱体料头位置Fig.3 Head position of box

对注塑模具浇口的设计进行反推发现，浇口设计确实存在不合理的现象，流道长短分布不均，熔融塑料在型腔中以多股形式汇合时，因汇合到达的时间不一致，而导致产生熔接痕[9—10]。通过分析可以得出结论，浇注系统设计不合理。

2.2 注塑模具排气系统分析

分流道的分布与型腔的布局有密切关系。型腔间距短，分流道短，对于薄壁的矩形塑件，应采用多点进料，这样可有利于消除或减小塑性变形。每一个新的注塑周期内，分支处各下游流道段内熔体的压力降相等，熔体可同时到达各支路末端（即同时冲模）[6—8]。通过产品的料头位置，具体见图3。

2.3 注塑模具冷却系统分析

基于阻燃性塑料流动性差的特点，依据上述分流道的设计原则。将现有注塑模具的分流道由原来的3点直线型改为6点米字形并均匀分布。具体见图4、图5。

3 工艺改进

3.1 增加排气铁

(3)若实际安全支出较计划安全成本节支，且安全保障实际水平大于等于计划水平，说明当前安全保障水平是因为项目管理水平的提高而提高，当月项目安全管理措施落实到位，可以考虑使用节支部分奖励相关人员。

2.由于企业投入研发费用须承担研发风险，因此建议企业在客观分析自身盈利及偿债能力的基础上，正确评估研发支出的科学性和合理性，避免因决策失误而造成资金损失，甚至要利用将研发费用资本化来平滑企业利润。企业作为整个经济社会的重要组成部分，应当致力于提升企业价值，避免弄虚作假，承担相应的社会责任，向投资者及社会公众传递真实的企业信息，保证企业长足发展。

3.2 分流道的改进

冷却的目的，一是保证模具表面温度均匀，避免制品的变形，从而提高制品的质量；二是缩短注塑冷却时间，进而提高注塑成型的生产效率，即在一个注塑成型周期中，60%～80%的时间是冷却时间。在1500 mm×500 mm×400 mm的大型注塑模具定模上只有5组水道，而且还是普通冷却方式，显然会导致模具冷却不均[11]。通过分析可以看出注塑模具冷却系统设计不合理。

常规的排气方式有以下几种：① 模具自然排气；② 排气塞排气；③ 排气槽排气；④ 利用分型面排气；⑤ 利用顶杆排气；⑥ 利用排气铁排气。

根据现有模具的实际情况，发现①、④、⑤三种方式已经应用，②、③两种排气方式相对而言，成本较高，改动较大。最合理的改进是：在产生熔接痕疵病的注塑模具的定模加排气铁[12—14]。

  

图4 改进前分流道布置Fig.4 Front runner layout after improvement

  

图5 改进后分流道布置Fig.5 Rear runner layout after improvement

3.3 增加冷却水道组数

冷却不均容易产生熔接痕，而冷却均匀度和冷却水道的布置和组数有关。依据冷却系统的设计原则并结合模具的实际情况，均匀增加5个冷却水道，解决冷却不均问题，以确保下箱体冷却更加均匀。

3.4 工艺参数优化改进

为了工艺参数更加匹配，并在不影响产品质量的情况下缩短生产周期。基于前3项工艺改进，依据冷却时间的设定原则，保证箱体脱模时不引起变形的最短时间，将箱体的注塑加工过程的冷却时间参数进行优化调整，将箱体的冷却时间由200～260 s改成140～180 s。生产效率大幅度提高。

3.5 改进效果

用优化后的注塑模具在调整完冷却时间工艺参数的情况下，试制加工了100件产品。在顶退过程中已经听不到气体抱模强退的“啪啪”声音。检验人员对注塑件的外观质量进行 100%检测，只有一个废品，废品率为1%。由此可见，熔接痕疵病问题得以解决，使废品率明显降低，箱体生产效率提高23%。

3.6 工艺验证

通过高、低温跌落试验可以验证出塑料包装箱极限恶劣条件下的使用性能。依据产品图样要求，进行高、低跌落试验。分别选取两种不同面、角、棱进行两次跌落。通过工艺试验验证，工艺改进后加工的产品满足产品图样的相关要求，还大大提高了生产效率，工艺改进方法可行。高、低温跌落试验效果见图6。

  

图6 高、低温跌落试验效果Fig.6 Effect of free fall test at high and low temperature

4 结语

通过上述改进措施，从根本上解决了熔接痕的问题。将产品的废品率由 3%降低到 0.78%以下，生产效率提高大幅度提高，并且提高了产品的外观质量，保证了产品的使用性能，提高了顾客对产品的满意度，保证了公司军品生产任务的顺利完成，缩短了生产周期，也为今后生产提供技术保障。

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