注塑產(chǎn)品澆口去除工藝的應(yīng)用探討

房彥明 張艷軍

關(guān)鍵詞：注塑 澆口 去除 應(yīng)用 探討

注塑工藝在汽車行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，但注塑澆口的二次去除、根部修補作業(yè)是制約生產(chǎn)過程效率提升的重要影響因素，比如：澆口的數(shù)量、澆口的結(jié)構(gòu)、澆口去除工藝方法等，都對產(chǎn)品澆口的去除存在直接關(guān)系，在保證產(chǎn)品特性滿足要求的前提下，如何實現(xiàn)澆口設(shè)計最少化、澆口去除最簡化，澆口設(shè)計技術(shù)以及去除工藝顯得尤為重要，并對制品的外觀、后序的裝配產(chǎn)生不同的影響。以下重點從澆口設(shè)計選型、澆口去除工藝方法以及模具改進三方面進行澆口去除少修化探討。

1 澆口設(shè)計選型

澆口是熔料經(jīng)過分流道后流經(jīng)產(chǎn)品的唯一通道，對熔體流入型腔起限制作用，并且當(dāng)注塑壓力撤銷后，澆口固化，封鎖型腔，防止熔體倒流[1]，澆口的開設(shè)形式以及位置對塑件的影響很大，因此合理選擇澆口尤為重要。

澆口位置選擇應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀和品質(zhì)要求，澆口的設(shè)計便于去除、不外漏、同時結(jié)合熔料在流道和型腔中的流動狀態(tài)、填充、熔接線、排氣等因素綜合考慮，一般遵循原則如下：

（1）澆口不外漏、易修除。（2）澆口不能正對筋位或者孔位，且不能正對薄鋼或者孤島，防止料流將零件擠壓變形。（3）澆口的設(shè)計便于模具脫模，防止夾料、拉傷等質(zhì)量問題出現(xiàn)。（4）生產(chǎn)操作的可便利性，本著實現(xiàn)自動化、少人化原則進行設(shè)計。

澆口的類型：主要為側(cè)澆口、潛伏澆口、直接澆口、點澆口。

側(cè)澆口：

側(cè)澆口為注塑產(chǎn)品用的最多的澆口形式，又稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口，一般開設(shè)在分型面上，根據(jù)搭接形式又分為對接側(cè)澆口和搭接側(cè)澆口，如圖為搭接式澆口，搭接式有利于模具加工、產(chǎn)品保壓、澆口去除及澆口修平，具體優(yōu)缺點為：

優(yōu)點：截面小，能減少澆注系統(tǒng)熔料消耗量，去除澆口容易，痕跡不明顯，適用于各種形狀的注塑制品[2]。

缺點：注塑時制品和澆口不能自動分離，存在熔接痕，壓力損失較大。

潛伏式澆口：

潛伏式澆口位置比較靈活，可在塑料內(nèi)外表面進澆，潛伏澆口必須做鑲件，從正面安裝，并用螺絲鎖緊，流道開設(shè)在分型面上，澆口潛入分型面下，熔料斜向進入型腔，由于流道設(shè)置推出機構(gòu)，開模時澆口被自動切斷，流道凝料自動脫落，大大提高生產(chǎn)效率，但其不適用于尼龍或者ABS 類產(chǎn)品，容易堵塞澆口或者不易拉斷。

直接澆口：

直接澆口即為主流道澆口，溶體由主流道大端直接進入型腔，流動阻力小、流程短以及補給時間長等特點，這樣的澆口有較好的溶體流動狀態(tài)，并且使注塑制品和澆注系統(tǒng)在分型面上投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊、注塑機受力均勻，但進料處有較大的殘余應(yīng)力，容易導(dǎo)致制品翹曲變形，澆口去除困難，并且痕跡明顯，影響美觀。

點澆口：截面形狀小如針點的澆口[3]，又稱為針尖型澆口，此類澆口成型周期短，快速填充型腔，可減少塑件翹曲變形，防止裂紋的發(fā)生，脫模后澆口殘痕不明顯，可自動拉斷，有利于自動化操作，但注塑壓力較大，一般采用三板模，模具相對復(fù)雜，點澆口孔徑越小，材料流動所致的摩擦熱也增加，射出壓力損失也增加，一般為0.8-1mm 為準(zhǔn)，對于三板模具澆口直徑一般為1.27 至2.53mm。

通過以上側(cè)澆口、潛伏式澆口、直接澆口和點澆口四類澆口的分析，其中潛伏式澆口和點澆口有利于澆口的自動拉斷以及澆口的免修，選擇何種澆口需要根據(jù)產(chǎn)品造型以及模流軟件模擬分析，綜合進行確定選用一種澆口或者二種以上澆口的配合使用。

2 澆口去除工藝方法

產(chǎn)品造型確定后，為保證保證產(chǎn)品品質(zhì)，澆口無法實現(xiàn)免修或者自動脫落，需要考慮制造過程工藝方法進行澆口去除，澆口的去除依據(jù)自動化程度、產(chǎn)品特性以及澆口特性，分為人工去除澆口、模內(nèi)切澆口、模外剪切澆口以及模外自動修剪澆口四種形式。

2.1 人工去除

人工去除一般采用壁紙刀或者鉤刀，注塑制品成型稍微冷卻后人工將澆口掰掉，根部殘留位置采用刀具垂直切割，動作緩慢、平穩(wěn)，一次性切除，防止二次切割出現(xiàn)接茬以及發(fā)白問題。

優(yōu)點：成本節(jié)約，設(shè)備、機械手等出現(xiàn)不穩(wěn)定因素時，人員應(yīng)對靈活

缺點：不合適自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低下，一致性保證能力差，常出現(xiàn)過修、少修等問題。

隨著企業(yè)發(fā)展，產(chǎn)品競爭力增加，人工去除澆口作業(yè)逐漸被自動化取消。

2.2 模內(nèi)切澆口

澆口在模具內(nèi)修剪完成，一般用在小型非外觀且精度要求不高的產(chǎn)品，對于尺寸要求較高的產(chǎn)品或者澆口數(shù)量較多，建議使用模內(nèi)沖切設(shè)備進行修剪澆口，簡化后序加工程序，降低勞動力成本[4]（模具開發(fā)時在模具內(nèi)部內(nèi)置刀具，產(chǎn)品注塑完成后保壓階段進行沖切）。

優(yōu)點：自動化生產(chǎn)，效率較高。

缺點：模具比較復(fù)雜，并且沖切時膠料

未完全冷卻，澆口沖切會產(chǎn)生擠壓內(nèi)應(yīng)力，出現(xiàn)暗印問題，一般澆口距離外觀皮紋面≤ 10mm 時，不建議采用模內(nèi)沖切方式。

2.3 模外切澆口

模外切澆口形式較多，有模外銑削、激光切割等，模外切自動化程度比較高，往往是多軸機械手配合熱切刀，通過PLC 控制程序控制機械手運動，實現(xiàn)澆口逐漸切割的方法，采用此種方式，要考慮切刀的運動空間，同時澆口殘留要考慮到與對手件的干涉裝配情況，設(shè)計時需要進行避讓，切割一般為側(cè)澆口，切刀按照產(chǎn)品邊緣軌跡運行切割。

優(yōu)點：自動化程度最高，一致性較好，適用于切割多種類型的澆口，并且可以弧線運動。

缺點：切割存在澆口殘留，必須考慮避讓結(jié)構(gòu)。

2.4 模外修剪澆口

采用固定直身刀架，上面固定刀具，依靠機械手X/Y/Z 三個方向單向帶動產(chǎn)品運動將澆口去除，切除澆口位置必須為直線狀態(tài)。

優(yōu)點：修剪澆口裝置簡單易操作。

缺點：澆口位置必須為直線狀態(tài)，刀具強度低，適用于切割PP 類材料。

以上四種澆口去除方式根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)、精度要求、自動化程度進行合理選擇。

2.5 模具改進

產(chǎn)品批量生產(chǎn)后，設(shè)備、模具以及產(chǎn)品進入了穩(wěn)定階段，可以從澆口數(shù)量減少方面進行模具改進，從而實現(xiàn)后序澆口的免修。

減少澆口產(chǎn)品選擇原則：

澆口類型：僅起到保壓作用的澆口（澆口分為主注膠澆口、保壓澆口等）。

澆口數(shù)量：大于等于2 處澆口，即多澆口產(chǎn)品，可以間隔取消驗證。

澆口影響： 澆口數(shù)量減少， 注塑壓力會增加，但壓力增加不允許超過設(shè)備極限70%，否則影響模具以及注塑設(shè)備壽命。

單件匹配：澆口直接影響產(chǎn)品的外觀、形變、成型收縮以及強度，所以減少澆口后產(chǎn)品質(zhì)量需要重點確認，包括產(chǎn)品外觀以及與對手件的匹配。

下面以多個澆口產(chǎn)品案例進行過程開展說明。

（1）此為某注塑產(chǎn)品，共計5 處澆口（從左至右依次分布），澆口類型為搭接型側(cè)澆口，圖示如下：

（2）澆口狀態(tài)：產(chǎn)品為搭接澆口，與產(chǎn)品搭接尺寸長為20mm，厚度1.5mm。

（3）進澆方式：1 號澆口——2 號、3 號澆口——4 號、5 號澆口，依次順序進膠。

（4）模流分析：產(chǎn)品由中間澆口向兩側(cè)澆口注射，兩側(cè)注射壓力最小，即模具受力最小，從模流分析可得出熔體填充時間、成型條件（如注射壓力、注射速度、保壓時間等）對于產(chǎn)品翹曲變形的影響、以及澆口數(shù)量位置變化后對于模具壓力的變化[5]，取消澆口后材料流長比、注塑設(shè)備自身流長比均可滿足（未超出設(shè)備最大流程比[6]）。

2.6 改善方案

澆口數(shù)量可由5 處減少至3 處，取消4 號、5 號澆口，進行模具修改，流道封堵，同時延長2 號、3 號澆口的注膠時間，射膠壓力同步進行提升（提升后仍小于設(shè)備極限壓力的70%，不會影響模具壽命），滿足產(chǎn)品的材料用量需求。

2.7 改善效果

減少2 處澆口，產(chǎn)品原材料單臺定額大大降低，同時提升了刀具作業(yè)安全性。

模具改進方面僅適用于產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定后，試制驗證選擇性的澆口減少，主要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析、模流軟件測試、模具結(jié)構(gòu)改進、現(xiàn)場試制驗證、零部件匹配五方面聯(lián)合開展。

3 結(jié)語

伴隨注塑行業(yè)的發(fā)展，企業(yè)之間的競爭已逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)效率以及成本優(yōu)勢之間的競爭，注塑澆口的去除修補將直接影響生產(chǎn)效率的自動化，如何實現(xiàn)澆口最少化是提升過程能力的唯一途徑。

澆口的去除可以設(shè)計階段進行澆口類型的選擇，也可以在產(chǎn)品定型生產(chǎn)后采用自動化、半自動化或者人工作業(yè)的方式去除，但后者往往需要投入大量的財力和物力（如自動化設(shè)備），成本較高，最優(yōu)的方法為在產(chǎn)品設(shè)計階段（也稱為虛擬階段），通過SE 評審，進行造型的微動修改、澆口的選型、澆口位置的放置、模流軟件對于翹曲變形的分析，最終選擇最合理、最經(jīng)濟的澆口方式。

總而言之，注塑工藝固然重要，但注塑澆口的去除修補是提升注塑過程能力的一個重要手段，在把握產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上，探索新思路、新方法的同時選擇澆口最少化設(shè)計技術(shù)，對于企業(yè)能耗、運行成本控制方面發(fā)揮不可替代的作用。