抽真空注塑模具設(shè)計及應(yīng)用分析

樊志軍 黃松梅

建達電氣有限公司 浙江溫州 325025

信息技術(shù)的創(chuàng)新突破使得人們的生活水平逐漸提升，人們更加青睞節(jié)能環(huán)保、品質(zhì)優(yōu)越、時尚安全的產(chǎn)品，消費模式逐漸向科技創(chuàng)新領(lǐng)域靠近。在模具設(shè)計過程中引入抽真空方式可以提高產(chǎn)品完成度，節(jié)省生產(chǎn)成本。因此，有必要深入分析抽真空注塑模具設(shè)計及應(yīng)用過程，提高模具制作的精確度和嚴格度。

1 抽真空注塑工藝概述

在設(shè)計抽真空注塑模具時，應(yīng)分析塑件制作技術(shù)要求，探究注塑工藝和模具設(shè)計的可行性。抽真空模具的應(yīng)用優(yōu)勢是可以減少注塑壓力，注塑壓力較低能夠降低注塑階段的殘余應(yīng)力，使得產(chǎn)品擁有較低的變形翹曲[1]。當完成抽真空操作后型腔內(nèi)處于真空狀態(tài)，在填入熔體后內(nèi)部產(chǎn)生瓦斯氣體。

本課題將裝飾蓋板作為案例，分析該產(chǎn)品注塑模具的實際設(shè)計和注塑成型階段的關(guān)鍵點，圍繞注塑工藝和模具結(jié)構(gòu)細致分析，實現(xiàn)模具精益化生產(chǎn)，其中產(chǎn)品主要借助ABS 塑料成型[1]。塑件的具體技術(shù)標準如下：無縮水、氣孔問題，表面光滑平整。在制作階段塑件的壁厚均勻，十分便于填充。但BOSS 孔位置壁厚較大，注塑階段容易出現(xiàn)氣孔和縮痕，極易對注塑周期產(chǎn)生影響。因此，本文借助抽真空技術(shù)，依托保壓補縮過程優(yōu)化壁厚填充過程，減少實際冷卻時間，提升模具制作質(zhì)量。

2 抽真空注塑模具的設(shè)計與應(yīng)用探究

2.1 模具設(shè)計

（1）澆注系統(tǒng)。本課題中裝飾蓋板正面不設(shè)置澆口，因此需要將該部分轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品的背面，圍繞變形翹曲、流長、填充等要素，借助大水口工藝，在產(chǎn)品背面中心區(qū)域進行澆注。確保模具角落可以同時完成填充，防止因保壓和填充不平衡出現(xiàn)變形翹曲情況。當澆注完成后建議在產(chǎn)品背面張貼標簽，遮蓋澆口，保證產(chǎn)品的美觀度。常見的接口澆注形式有三種：第一，直接澆口。對材料表面完成大量澆注。第二，側(cè)澆口。在材料側(cè)面進行澆注。第三，點澆口。通過在材料表面增加小孔可以提升澆注的便捷性，但對于形狀復(fù)雜的模具此方法不適用，充模效果不佳。建議改進為多點同時澆注形式，優(yōu)化模具的制作質(zhì)量。此外，澆注填充階段若想解決困氣情況，需要科學(xué)控制填充速度和料溫，確保模具溫度超過80℃，且表面平整光滑，在設(shè)計階段將熱脹、傳熱、配模等問題考慮在內(nèi)。

（2）冷卻系統(tǒng)。在設(shè)計冷卻系統(tǒng)中的冷卻水路時應(yīng)確保模具均勻冷卻，若冷卻不均勻會出現(xiàn)產(chǎn)品變形情況。因此，水路設(shè)計應(yīng)保證定模端、動模端設(shè)計形式和排布方式相契合，實現(xiàn)動模與定模溫度均衡，規(guī)避產(chǎn)品變形問題。建議水路直徑設(shè)計為φ 12，距離約為水路直徑的1-2 倍。若動模端結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品距離較遠，可以設(shè)置隔水片優(yōu)化冷卻效果。同時，由于澆口套位置聚集熱量，若對其開展冷卻設(shè)計能夠節(jié)省冷卻時間。因此本課題在模具澆口位置增加冷卻水路，去除熱傳通道中的空氣間隙，規(guī)避冷卻效果。澆口套及其鑲件配合間隙約為0.04-0.1，并在組裝過程中涂抹提升熱傳導(dǎo)能力的材料，如耐熱的潤滑脂，優(yōu)化結(jié)構(gòu)傳熱效果。若條件允許可以選擇隨形冷卻澆口套，該結(jié)構(gòu)利用3D 打印技術(shù)制成，能夠提升材料熱傳導(dǎo)性[2]。模具生產(chǎn)過程中需要確保模溫大于80℃，因此在動定模位置應(yīng)增加電木材質(zhì)的隔熱板。

（3）抽真空系統(tǒng)與頂出系統(tǒng)。抽真空系統(tǒng)設(shè)計階段可以優(yōu)化產(chǎn)品的填充效果，避免其在成型過程中受到空氣的不良影響，規(guī)避排氣不良情況。同時，模具型腔內(nèi)的真空狀態(tài)有助于開展填充工作，減少注塑機背壓和注塑壓力，縮短成型時間，提升注塑的速度，優(yōu)化熔接線工藝，規(guī)避產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡、燒焦、缺陷等問題。此外，由于模具設(shè)計過程中澆口位置受限，建議借助倒裝模方式使頂針板位于前模，完成采油缸的頂出。由于BOSS 孔的壁厚較大，需要通過特殊手段進行注塑，利用氣頂方式和機械手段完成自動化生產(chǎn)。

（4）特殊注塑工藝處理。本課題中塑件具有壁厚較大的BOSS 孔，若模具制作過程中出現(xiàn)氣孔和縮痕，會對注塑周期與產(chǎn)品良率產(chǎn)生消極影響，因此設(shè)置注塑工藝時建議頂出頂針板。借助保壓補縮的形式，將剩余材料填補至壁厚位置。在注塑階段BOSS孔位置的膠位最先凝固，其表面不會出現(xiàn)縮水問題，能夠提升產(chǎn)品良率。

2.2 模具應(yīng)用研究

若設(shè)計薄壁、精密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑件，需要在其成型過程中消除空氣的不良影響，避免產(chǎn)品出現(xiàn)欠注、質(zhì)量不穩(wěn)定、產(chǎn)品變形、注塑壓力大等問題。在借助抽真空技術(shù)注塑時，產(chǎn)品表面光潔，成型品質(zhì)佳，因此該技術(shù)應(yīng)用前景較廣。比如，智能手機在生產(chǎn)設(shè)計時對其壁薄要求較大，為了提升其強度會增加玻纖。通常借助高速注塑機進行生產(chǎn)，對于模具排氣工作產(chǎn)生挑戰(zhàn)。在應(yīng)用抽真空注塑模具進行產(chǎn)品制造時，可以結(jié)合pro/E 技術(shù)，提前模擬示范抽真空注塑流程，及時規(guī)避不良問題，改進系列參數(shù)。依據(jù)相關(guān)特征完成優(yōu)化設(shè)計，獲取型腔壓力和溫度數(shù)據(jù)，及時查看熔料的消耗情況，記錄熔接痕位置和時間，明確澆口參數(shù)和位置，針對制件存在的缺陷及時優(yōu)化處理，減少模具報廢幾率。

因此，借助抽真空注塑方式可以優(yōu)化模具設(shè)計過程，提升產(chǎn)品制造品質(zhì)。新時期部分產(chǎn)品模具注塑階段為了時尚與美觀，在模具設(shè)計階段壁厚差異性較大，采取的設(shè)計模式具有多樣性，如水輔、氣輔、高低模溫變換、微發(fā)泡成型注射技術(shù)等。上述工藝設(shè)計和開發(fā)需要花費一定時間與成本，因此可以借助抽真空注塑模具設(shè)計工藝，通過保壓補縮過程填充壁厚位置，有效規(guī)避其縮孔情況，減少冷卻時間[2]。

3 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)模具設(shè)計過程十分復(fù)雜，成本投入較高，優(yōu)化注塑模具的設(shè)計和應(yīng)用過程是大勢所趨。因此，通過深入分析注塑模具設(shè)計內(nèi)容，基于平衡原理升級注塑模具設(shè)計理念，確保填充過程實現(xiàn)流動平衡，使得熔膠溫度、壓力、體積收縮程度均勻。借助注塑原理優(yōu)化模具制作工藝，提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。