現(xiàn)場(chǎng)成型襯墊模具設(shè)計(jì)

摘 要：隨著中國(guó)工業(yè)不斷的發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來(lái)越重要。本設(shè)計(jì)通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)成型工藝試驗(yàn)，分析襯墊模具設(shè)計(jì)問(wèn)題，改進(jìn)設(shè)計(jì)思路，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)成型襯墊；模具；設(shè)計(jì)

1 概述

現(xiàn)場(chǎng)成型工藝是將兩種液體原料混合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固體的聚氨酯泡沫襯墊。實(shí)際包裝如圖1中所示。由于兩種材料反應(yīng)時(shí)間較短，該襯墊可根據(jù)包裝內(nèi)容現(xiàn)場(chǎng)制作襯墊，即用即做。小批量包裝時(shí)以紙箱和產(chǎn)品作為襯墊模具，制作貼合產(chǎn)品的襯墊，可滿足不同形狀的產(chǎn)品需要，較好地保護(hù)產(chǎn)品，因此，特別適用于多品種、小批量的產(chǎn)品包裝。

包裝批量較大時(shí)，為提高包裝效率，需要設(shè)計(jì)模具。與紙箱直接制作襯墊相比，模具制作襯墊優(yōu)勢(shì)如下：

（1）模具箱強(qiáng)度遠(yuǎn)大于紙箱，制作襯墊時(shí)壓力更大，填充的成型料更多，成型襯墊密度更大，硬度也更大，能更多的吸收產(chǎn)品跌落時(shí)產(chǎn)生的能量，更好的保護(hù)產(chǎn)品。

（2）襯墊充滿程度高。模具箱做襯墊可以多加成型料，使襯墊完全充滿模箱，襯墊棱角明顯，各面平整，利于堆疊存放；紙箱承壓相對(duì)較小，襯墊制作時(shí)不能使用太多成型料，成型料反應(yīng)時(shí)流動(dòng)性不大，有些襯墊邊角不能完全充滿。

（3）辨識(shí)程度高。模具制作襯墊時(shí)容易添加標(biāo)識(shí)，使襯墊容易分辨，便于包裝。紙箱制作襯墊不易辨識(shí)，襯墊容易弄混，再次包裝時(shí)不易分辨。

2 模具設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)成型襯墊模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證襯墊的使用性和模具的可操作性。

襯墊的使用性是指襯墊應(yīng)保證產(chǎn)品在包裝、裝卸、運(yùn)輸過(guò)程中安全。體現(xiàn)在本襯墊設(shè)計(jì)中，主要是使產(chǎn)品從各種位置跌落時(shí)有足夠的受力面和緩沖厚度，保證產(chǎn)品在跌落過(guò)程中不損壞。

模具的可操作性是指設(shè)計(jì)中需考慮盡量方便用模具制作襯墊，提高襯墊生產(chǎn)效率，減少襯墊制作失敗率。最開(kāi)始從機(jī)器中流出的成型料不是非常均勻地平鋪在薄膜袋中的，而是如從水龍頭中流出一樣集合得比較緊密。雖然通過(guò)傾斜薄膜袋可以略微影響流向，使成型料在薄膜袋中的分布略微均勻，但之后主要依靠泡沫自身膨脹擠壓來(lái)充滿模具，容易漲破薄膜袋。這要求模具各處應(yīng)盡量圓滑，方便成型料膨脹填充。

2.1 初樣設(shè)計(jì)

本文以某型電子測(cè)量?jī)x器為包裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)襯墊模具。其三維模型如圖2所示。

（1）確定模具箱尺寸。包裝該儀器所用紙箱內(nèi)尺寸為650mm×630mm×320mm?，F(xiàn)場(chǎng)成型材料在薄膜袋中反應(yīng)，薄膜袋寬19英寸（實(shí)際使用寬度440mm左右），限制了襯墊寬高之和。綜合考慮，采用4塊襯墊保護(hù)儀器，前后各兩塊，襯墊相應(yīng)模具箱內(nèi)尺寸為650mm×220mm×160mm。

（2）避讓脆弱部分。前后面板中的按鍵、接頭、液晶等處容易在跌落沖擊中產(chǎn)生應(yīng)力集中或容易破壞，這些部分需避讓10mm左右，防止其在跌落時(shí)損壞。

（3）細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。為方便泡沫膨脹填充模具，模具各棱角處應(yīng)留有不小于R5的圓角，方便成型料過(guò)渡。設(shè)計(jì)中注意避免既窄又深的槽，這些部分成型料很難膨脹擠壓進(jìn)去，特別容易漲破薄膜袋，使襯墊制作失敗。設(shè)計(jì)襯墊如圖3所示。

（4）模具材料選擇。為方便操作、節(jié)省成本，模具箱只做一個(gè)即可，模具芯需要更換。為方便使用，模具應(yīng)該選擇密度較小的材料，減輕模具重量。實(shí)際操作中可能出現(xiàn)模具表面阻礙薄膜袋沿模具表面滑動(dòng)，使薄膜袋漲破的現(xiàn)象，所以接觸薄膜袋的模具各面應(yīng)光滑，并且刮蹭后不易起毛刺。綜合考慮，模具箱主體采用木板，模具芯和模具箱內(nèi)側(cè)面采用聚乙烯材料。

2.2 試驗(yàn)

根據(jù)2.1設(shè)計(jì)的襯墊做出實(shí)物進(jìn)行多次試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，襯墊能較好地保護(hù)儀器，滿足跌落要求。但產(chǎn)生襯墊制作成功率較低，薄膜袋經(jīng)常漲破，漏出成型料，需要經(jīng)常清理模具箱，生產(chǎn)效率較低。

2.3 原因分析

經(jīng)過(guò)分析，薄膜袋漲破的主要原因如下：

（1）成型料用量過(guò)大。通過(guò)增大薄膜袋長(zhǎng)度、減小成型料用量，襯墊成功率有所提高。但即使降低到不能完全充滿模具的狀態(tài)，也沒(méi)有得到滿意的成功率。

（2）成型過(guò)程操作困難。觀察發(fā)現(xiàn)，成型料從機(jī)器中流出后的前5秒內(nèi)，成型料還未充分混合，體積變化很小，5秒-20秒內(nèi)成型料混合后體積迅速膨脹，20秒后成型料基本定型，很難再壓縮。為獲得符合要求的襯墊，需在前15秒內(nèi)將裝入成型料的薄膜袋放在模具中的合適位置，并合上模具箱蓋，等待成型料膨脹，充滿模具箱。如果15秒內(nèi)沒(méi)有合上模具箱蓋，襯墊會(huì)膨脹到凸出箱蓋，很難再合上箱蓋。本次設(shè)計(jì)的包裝襯墊太長(zhǎng)，出料時(shí)間約10秒，還未將薄膜袋放入模具中，薄膜袋中的成型料就已經(jīng)開(kāi)始膨脹；薄膜袋放入模具箱中后，沒(méi)有足夠的時(shí)間將薄膜袋展開(kāi)在模具箱中，然后就必須迅速合上箱蓋，這使得薄膜袋分布不理想。在薄膜袋分布過(guò)少的地方，成型料很容易漲破薄膜袋。

2.4 改進(jìn)設(shè)計(jì)

根據(jù)試驗(yàn)分析和應(yīng)用反饋，對(duì)襯墊模具進(jìn)行了以下修改。

（1）減小襯墊長(zhǎng)度。通過(guò)對(duì)成型過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)，包裝襯墊太長(zhǎng)，將4塊襯墊改為8塊襯墊，減小每塊襯墊長(zhǎng)度，為薄膜袋在模具箱中展開(kāi)提供足夠時(shí)間，增加模具的可操作性。

（2）添加標(biāo)識(shí)。為指導(dǎo)包裝，各襯墊增加標(biāo)識(shí)，能簡(jiǎn)單區(qū)分各襯墊，如圖4所示。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，襯墊成功率提高明顯且方便包裝。襯墊實(shí)物如圖4（b）所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)襯墊模具進(jìn)行分析，改進(jìn)模具設(shè)計(jì)，增加了襯墊模具的可操作性，提高了制作襯墊的成功率，提高了襯墊的生產(chǎn)效率，為批量包裝提供了保證。

參考文獻(xiàn)

[1]《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會(huì).塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：孫松海（1987-），男，工程師，主要從事系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。