電腦DVD托盤熱流道注射模具設(shè)計(jì)

羅萍，曾福輝

（廣東省技師學(xué)院，廣東 惠州 516100）

0 引 言

電腦DVD 托盤作為電腦光驅(qū)的核心支架，保證光碟能夠順利進(jìn)入光驅(qū)和接觸光驅(qū)讀寫觸頭，其質(zhì)量的好壞直接影響光碟的播放。近幾年，隨著電腦的普及，光驅(qū)的應(yīng)用也越來越廣泛，因此如何做到保證質(zhì)量又能批量生產(chǎn)電腦DVD 托盤是重點(diǎn)。目前，熱流道模具越來越廣泛地應(yīng)用在塑料模具行業(yè)當(dāng)中，熱流道技術(shù)只適合于塑膠模具，而且也并不是每種塑膠模具都適合。筆者從事模具設(shè)計(jì)制造多年，認(rèn)為熱流道模具非常滿足電腦DVD 托盤的要求。

1 產(chǎn)品分析

圖1 產(chǎn)品圖以及進(jìn)膠點(diǎn)位置

如圖1 所示所示為電腦DVD 托盤，材料為ABS，平均收縮率為0.5%，經(jīng)過分析：1）此產(chǎn)品有外觀要求，因此不能從外部直接進(jìn)膠；2）碰穿孔位比較多，在注塑時(shí)注塑壓力增加，容易導(dǎo)致產(chǎn)品變形；3）在一出四的情況下，三板模簡(jiǎn)化型細(xì)水口產(chǎn)生的水口廢料會(huì)很多，相對(duì)成本會(huì)增大。所以經(jīng)過分析后確定此制品做熱流道進(jìn)膠，熱流道針閥式熱嘴技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是在制品上不留痕跡，進(jìn)澆口處痕跡平滑。射嘴是直接與產(chǎn)品相連接，這樣就不會(huì)有水口廢料產(chǎn)生，另外，也不需要專門安排人工去修剪水口。

2 熱流道的成型工藝

模具裝配圖如圖2 所示。

2.1 熱流道注射成型工藝及原理

所謂熱流道成型是指從注射機(jī)噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài)，可看做注塑機(jī)射嘴的延伸，它是一個(gè)加熱系統(tǒng)，同時(shí)也是一個(gè)保溫系統(tǒng)，在每次開模時(shí)水口不需要固化作為廢料取出，滯留在澆注系統(tǒng)中的熔料可在再一次注射時(shí)被注入型腔。熱流道工藝在工廠也被稱為無(wú)流道塑膠模。

2.2 分型面的確定

分開模具能取出塑件的面，稱為分型面。根據(jù)分型面方向的選擇原則并滿足分型面在最大輪廓處及不影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，最終將分型面選擇在沿產(chǎn)品周邊最大輪廓位置。

圖2 模具結(jié)構(gòu)裝配圖

2.3 型腔數(shù)目的確定

模具型腔數(shù)量是根據(jù)模具與注塑機(jī)相匹配以及保證注塑精度，提高批量生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益來確定的。由于熱流道設(shè)計(jì)會(huì)使模具制作成本加大，所以常用于一模多腔以及大批量注塑生產(chǎn)的模具，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，孔位比較多，根據(jù)批量與經(jīng)濟(jì)效益分析及經(jīng)驗(yàn)，選擇一模四腔。

3 澆注以及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 主流道的設(shè)計(jì)

主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴出來的熔體導(dǎo)入分流道或者型腔中，此模具為一模四件，為了避免注射進(jìn)膠不均勻，將塑料均勻地注射入模具里面，將主流道直接開在模具中心，主流道的形狀為圓錐形，以便于塑料熔體的流動(dòng)和流道的清理。

熱流道技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，熱流道設(shè)計(jì)時(shí)要注意：

1）流道表面要光滑，流道的拐角處要避免死角，圓滑過渡。

2）在第一次試模時(shí)一定要選用無(wú)色的膠料，第一次試模后，會(huì)在流道壁周圍形成一層薄膜，此層薄膜會(huì)永久地附著在流道壁上，當(dāng)正式生產(chǎn)后，又會(huì)在原先的薄膜周圍形成一層薄膜，此層薄膜是可清除的。再次生產(chǎn)時(shí)，開始必須用高于正常生產(chǎn)的溫度以清除掉上一次生產(chǎn)時(shí)殘留的膠料。此后，每次注塑時(shí)都會(huì)將第一次試模時(shí)所殘留的膠料帶走少許，因此，若在第一次試模時(shí)選擇用有色的塑料，則會(huì)影響以后生產(chǎn)的成品外觀。所以，第一次試模必須用無(wú)色的塑膠。

3.2 澆口位置的確定

根據(jù)該產(chǎn)品本身的幾何形狀、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)和質(zhì)量要求及塑件的流動(dòng)性能等級(jí)因素，將其定在產(chǎn)品3 個(gè)角位上。

3.3 熱流道的加熱形式

熱流道采用外加熱形式。流道板內(nèi)安裝加熱棒對(duì)整個(gè)流道板（包括流道）進(jìn)行加熱，采用外加熱方法，流道內(nèi)熔體流動(dòng)路徑是無(wú)障礙物的圓形截面，熔體在流道內(nèi)流動(dòng)順暢，很少有殘留物，停機(jī)后再啟動(dòng)時(shí)不需要清理流道中的凝料，只需要控制加熱器的開關(guān)就可以，但是由于熱流道板的溫度高，熱流道模應(yīng)在定模固定板及定模板之間設(shè)熱流道板，由于熱膨脹的關(guān)系，為免熱膨脹時(shí)有凹入現(xiàn)象,應(yīng)采取與模具其它部分隔熱的措施，如利用空氣間隙進(jìn)行隔熱等。在熱流道板與模板之間用墊塊支撐，可以減少接觸面積，減少傳熱量，但熱接觸面積上所受的壓力卻因之增大。所以必須使用高強(qiáng)度的材料，定模固定板及定模板均選擇用P20 鋼，若選擇用45 鋼則在與熱流道系統(tǒng)接觸支撐處加硬墊片，如圖3（e）所示。熱流道分為全熱流道和半熱熱流道，其形式如圖3 中的（a）、（b）、（c）、（d）所示。

圖3 熱流道系統(tǒng)的類型

3.4 噴嘴的選擇

有些熱流道模由于剪澆口困難，所以要求自動(dòng)剪澆口，此時(shí)就需要閥針式系統(tǒng)。此模具采用針閥式熱嘴，因?yàn)獒橀y式熱嘴技術(shù)上較先進(jìn)，優(yōu)點(diǎn)有：1）在制品上不留痕跡，進(jìn)澆口處痕跡平滑；2）能使用較大直徑的澆口，可使型腔填充加快，并進(jìn)一步降低注射壓力，減小產(chǎn)品變形。3）可防止開模時(shí)出現(xiàn)牽絲現(xiàn)象及流涎現(xiàn)象；4）當(dāng)注塑機(jī)螺桿后退時(shí)，可有效地防止從模腔中反吸物料；5）能配合順序控制以減少制品熔接痕。這里選擇貝斯特公司的氣壓閥針系統(tǒng)。

3.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

排氣是注射模具中不可忽視的問題。在注射模成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮產(chǎn)生的熱量能使塑料燒焦。

排氣的形式分為兩種，通常是利用模具零件間的配合間隙及分型面之間的間隙進(jìn)行排氣，在必要時(shí)可采用排氣槽排氣。本模具的設(shè)計(jì)中，除了分型面排氣，還采用了產(chǎn)品骨位處割鑲件銑排氣槽排氣。

4 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

注塑模必須設(shè)有準(zhǔn)確的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動(dòng)地脫出模外，此產(chǎn)品有倒扣，所以用了滑塊以及頂桿頂出，起到脫出產(chǎn)品的作用。

4.1 模具對(duì)脫模機(jī)構(gòu)的要求

1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行可靠，機(jī)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，零件制造方便，配換容易。機(jī)構(gòu)動(dòng)作要準(zhǔn)確可靠、運(yùn)行靈活，機(jī)構(gòu)本身具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以抵抗脫模阻力。

2）不影響產(chǎn)品外觀，不造成塑件變形破壞，推頂產(chǎn)品的位置盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或隱蔽處，以免損壞產(chǎn)品外觀，要保證塑件在脫模過程中不變形、不擦傷。因此本設(shè)計(jì)通過分析脫模力的大小和集中的部位，從而選擇正確的脫模方式和推頂位置，使脫模力得到均勻合理的分布。在產(chǎn)品骨位深以及薄的位置盡量多加頂桿。

3）脫出機(jī)構(gòu)應(yīng)便于產(chǎn)品留在動(dòng)模，模具的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證產(chǎn)品在開模過程中留在具有脫模裝置的半模（即動(dòng)模）上。

4.2 頂針的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)頂針時(shí)應(yīng)注意：

1）頂針的截面應(yīng)有不少于1/2 的面積承受脫模力，否則易彎曲。

2）頂針直徑的選擇依產(chǎn)品具體情況而定，原則上寧多勿少，直徑寧小勿大。

3）頂針外周距型芯應(yīng)留有不小于0.2～0.5 mm 的距離（依型芯大小而定），以免頂針觸及型芯。另外頂針孔磨損時(shí)，有更換大截面推桿的余地。

4.3 滑塊的設(shè)計(jì)

1）滑塊機(jī)構(gòu)原理。因?yàn)楫a(chǎn)品結(jié)構(gòu)與開模方向有倒扣，在此必須采用一種結(jié)構(gòu)，能讓產(chǎn)品避開倒扣部分從模仁里出脫離出來，以達(dá)到產(chǎn)品外型的要求。如圖4 所示，滑塊機(jī)構(gòu)就是為了解決倒扣而發(fā)展出來的模具機(jī)構(gòu)，其基本原理是將模具開閉的垂直運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向成水平運(yùn)動(dòng)，而為了配合倒扣位置在公模或者是母模上變化出不同的機(jī)構(gòu)形式。在此選用滑塊出模，此模具因側(cè)面倒扣比較多，需要做2 個(gè)小滑塊和1 個(gè)大滑塊。

2）滑塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)?；瑝K材料必須具備適當(dāng)?shù)挠捕?、耐磨性，足夠承受運(yùn)動(dòng)的摩擦。滑塊上的型腔部分或型芯部分硬度要與模腔模芯其它部分同一級(jí)別。滑塊機(jī)構(gòu)的部件有：斜撐銷、鎖緊塊、滑塊本體、壓塊、耐磨塊，如圖5所示。

圖4 滑塊設(shè)計(jì)

圖5 滑塊機(jī)構(gòu)

3）滑塊長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)。一般取行程的3 倍，考慮強(qiáng)度時(shí)，斜銷的兩邊（前后）必須各留20 mm，考慮增加運(yùn)水時(shí)，運(yùn)水一般采用8 mm 的管徑，缺陷會(huì)大幅度減少。

5 冷卻回路的確定

本產(chǎn)品設(shè)計(jì)定模冷卻回路從定模水口板引水進(jìn)入。動(dòng)模冷卻水道縱向排布，具體布置內(nèi)陸3D，采用O 型密封圈密封，以免出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，而且快速管接頭不要露在模具外面，以免吊裝和放置模具時(shí)將其壓壞。

6 結(jié) 語(yǔ)

該模具采用了熱流道澆注系統(tǒng)，雖然成本很高，但能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，很好地實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)的要求，有利于提高生產(chǎn)效率。并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著能源和材料的短缺，人們對(duì)產(chǎn)品要求的不斷提高，熱流道澆注系統(tǒng)將是現(xiàn)代生產(chǎn)廠家首選的模具類型。

［1］ 賀平.塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)［M］.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

［2］《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).塑料模具技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［3］ 賈潤(rùn)禮，程志遠(yuǎn).實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000.