某照明器材中的一个灯头元件由PC塑件和钢化玻璃镜片组成，其塑件既是外观件也是功能件，对注射成型技术方面的要求较高，既要满足外观标准，又要符合图纸的功能要求，特别是与钢化玻璃结合处，要达到密封、遮光、连接可靠、与灯头光源定位准确等技术要求。

  塑件外观面为EDM纹理VDI24，材料为PCMakrolon2458，黑色，外观尺寸约为44mm×35mm，钢化玻璃厚度为2mm，如图1所示。材料的性能参数和注射工艺参数如表1所示。

  产品钢化玻璃镜片主要的组成原材料是光学玻璃，其光学性质优越，硬度高、折射率高，拥有非常良好的耐水性、抵抗腐蚀能力和良好的耐热性等特点，适用于医疗、采矿、建筑等环境。

  塑件通过脱模角度分析，模具的分模线在脱模角度正反相交的位置，如图2所示，上面正向角度部分是型腔，下面负向角度部分是型芯，塑件模具按该开模方案进行设计和制作。在分析塑件开模方向的同时，要考虑塑件外观面是否有纹理要求，这会影响塑件外观面脱模质量。塑件外观面纹理为VDI24，要求脱模角度大于2°，如果小于2°会在塑件脱模时刮花纹理，从脱模角度分析得知塑件脱模角度为3°，满足纹理脱模要求。

  为便于安装，在塑件中间2个凸耳上增加侧向沉方孔的卡扣，用于扣合组装零件，如图3所示。卡扣在正常开模方向是倒扣，不易脱模，在模具上需设计滑块先侧向脱模后再推出成型塑件。

  将钢化玻璃作为嵌件放入模具中进行注射的工艺与传统的镶件注射工艺的原理相同，把钢化玻璃视为一个镶件放入模具，然后通过熔融塑料充满型腔后冷却固化使玻璃和塑件合为一个整体。

  镶件（钢化玻璃）在模具中需要定位，使其在注射成型时不产生位移。产品是光学元件，钢化玻璃上不能有粉尘、污物等，在净化车间生产时采用机械手自动化生产，避免人员等污染源接触。钢化玻璃从玻璃企业制好后放置在透明防静电的托盘中密封包装，运输到车间后统一放在一个特制的不锈钢架上，钢架放在注塑机机械手旁边，在机台桌上放置一个钢化玻璃的定位治具，如图4所示，钢化玻璃类似板件，在治具里靠外形定位，机械手从托盘中取出一片玻璃后先放到定位治具里，定位治具和模具有空间位置固定，通过编程和校准使机械手在两者之间来回运动，实现钢化玻璃精准放入模具后进行注射。

  在模具中需设计钢化玻璃的固定机构，如图5所示，其工作原理：当钢化玻璃通过机械手放入模具后，钢化玻璃贴着定模型腔面，同时模具气路抽气形成负压，吸盘变形吸住钢化玻璃固定在模具型腔中形成密封，等待合模注射结束后气路改为吹气，使玻璃和塑件一起脱离定模型腔。固定装置的密封性是注射成型的重要的条件，一旦漏气则会失效导致钢化玻璃在自重的条件下掉落，为此安装了密封圈，同时黄铜接管尾部螺纹上要缠绕生料带，使空气只能在气路中运行，让钢化玻璃在模具型腔中固定。真空检测是镶件注射开始的判定条件，当钢化玻璃在固定气路中形成负压时，感应器会发出信号给注塑机系统，通知模具已安装镶件可以合模进行注射指令，开始下一步的动作。如果气路中没有负压，感应器不会发出有镶件的信号，注塑机不会进行下一步动作，起保护作用，否则合模注射会将熔融塑料注射到气路中，导致气路堵塞，使模具异常工作，只能停机清理，且清理工作繁琐。

  钢化玻璃作为镶件进行注射时，须承受一定的锁模力，模具在800kN的注塑机上进行生产，机台的最小锁模力是200kN，产品尺寸不大，注射时所需的锁模力低于机台最小锁模力。考虑机台生产稳定性，模具采用250kN锁模力，合模后力会传递给钢化玻璃，钢化玻璃不可压缩，在制作时厚度会有波动和公差，需考虑玻璃受力要小，能满足成型密封要求就可以，避免锁模力作用在钢化玻璃上。在模具上采用浮动型芯镶件结构，如图6所示，能避开锁模力直接作用在钢化玻璃上，同时解决了钢化玻璃厚度波动的问题。

  浮动型芯镶件的优点是让钢化玻璃在注射成型时所受的封胶力改为柔性配合，避免刚性受力而损坏钢化玻璃。镶件外形的上端是长约3mm的圆柱体，下端是长约12.3mm斜度为1°的圆锥体，这种结构可以使镶件上下微调运动。

  模具总装结构如图7所示，浮动镶件的下端采用锥面配模，其优点是模具零件运动到底可以瞬间定位，松开时可以马上脱离，减少配合面，避免摩擦频繁引起卡顿导致浮动型芯镶件失效。此外，钢化玻璃厚度公差为0~0.05mm，镶件在与钢化玻璃贴合时会有0.05mm的变化，运用锥面设计解决了这样的一个问题，使钢化玻璃在受压时浮动镶件会自行轻微调整。浮动型芯镶件顶面有0.01mm的平面度要求，抛光到A3等级，使其顶面与钢化玻璃有良好的结合，避免钢化玻璃外观面被划伤刮花。浮动型芯镶件采用预硬钢718HH，硬度为34~38HRC，钢材的化学成分和物理性质如表2所示，718HH为真空熔炼的铬镍钼合金钢，具有优良的抛光性及光蚀刻花性能，加工性能好。718HH钢材能与钢化玻璃有效配合，若配合的材料硬度太高易导致钢化玻璃损坏，若材料硬度太低易导致其磨损过快，使用718HH钢材并热处理至34~38HRC能满足模具设计要求。

  （1）开模过程。模具合模高压锁模后，注塑机开始注射程序，塑料颗粒熔融后通过注塑机喷嘴射入模具浇口套，流入模具流道再经过浇口最终充满型腔，然后保压停止注射。这时型腔中的熔融塑料在模具冷却系统的作用下逐步降温至凝固状态后，注塑机结束注射程序并卸去高压锁模力，注塑机台后端屈臂拉动机台滑块使模具动模部分往后运行实现开模，运动到设定位置后停止，机台顶杆推动顶杆12使推板运动，推杆固定板15、17在二次推出机构18作用下实现二次运动，完成动模镶件抽芯并由推杆推出塑件，机械手取出塑件，同时将一块新的钢化玻璃放在型腔中，钢化玻璃由吸盘抽气形成真空固定，吸力负压保持到注射完成改为吹气。机械手离开模具，完成开模动作。

  （2）合模过程。注塑机顶杆拉动顶杆12使推杆固定板17先回位一段，在二次推出机构18的作用下再带动推杆固定板15一起回位到动模座板9，模具完成推出复位动作。机台发出信号给机台后端屈臂，屈臂伸出使机台滑块带着动模往前逐步靠近定模，到达设定位置后等待注射，模具完成合模动作开始注射成型。

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