注塑模具冷流道的平衡式和非平衡式選擇

金勇

摘 要：目前，注塑模具主流技術(shù)中，模具流道有熱流道和冷流道之分，而冷流道又分為平衡式和非平衡式。因此，本文詳細(xì)論述注塑模具冷流道的平衡式和非平衡式選擇。研究表明，平衡式冷流道和非平衡式冷流道都能滿足產(chǎn)品順利生產(chǎn)的要求，人們要將產(chǎn)品的功能、精度、開(kāi)模數(shù)量等技術(shù)要求作為選擇依據(jù)。

關(guān)鍵詞：注塑模具;冷流道;平衡式;非平衡式;回收料

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ320.662 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）09-0044-03

Abstract： At present， in the mainstream technology of injection molds， mold runners are divided into hot runners and cold runners， and cold runners are divided into balanced and unbalanced types. Therefore， this paper discussed in detail the balanced and unbalanced selection of the cold runner of the injection mold. Studies have shown that both balanced cold runners and unbalanced cold runners can meet the requirements of smooth production of products， and people take the product's function， accuracy， and number of mold openings as the basis for selection.

Keywords： injection mold;cold runner;balanced type;unbalanced type;recycled material

隨著塑料制品在生活中的廣泛使用，注塑模具生產(chǎn)越來(lái)越高效，產(chǎn)品越來(lái)越精密，一模多穴成為提高效率和降低成本的重要途徑。所以，本文重點(diǎn)分析了注塑模具冷流道的平衡式和非平衡式選擇。

1 平衡式流道和非平衡式流道的對(duì)比

模具設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，大多數(shù)設(shè)計(jì)師在考慮模具如何進(jìn)膠的過(guò)程中會(huì)優(yōu)先使用平衡式流道進(jìn)膠，因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)很多。例如，進(jìn)膠平衡可以保證工藝的穩(wěn)定性，一模生產(chǎn)的相同產(chǎn)品尺寸差異不大，注塑機(jī)工藝調(diào)整方便[1]。但是，平衡式流道進(jìn)膠也存在缺點(diǎn)，最直接的問(wèn)題就是流道料的質(zhì)量過(guò)大，給流道料回收后的粉碎工序增加工作量，相比產(chǎn)品本身，回收料占比太大，而所謂的平衡式流道實(shí)際上并非絕對(duì)的平衡，多個(gè)產(chǎn)品末端的注塑壓力還是有一定的差別。

非平衡式流道的優(yōu)點(diǎn)則是流道料的質(zhì)量小，相比產(chǎn)品本身，回收料占比小，流道料回收后，粉碎的工作量降低。其采用一字布局，模具原材料尺寸也會(huì)減少一部分。當(dāng)然，非平衡式流道的缺點(diǎn)也很明顯，產(chǎn)品末端壓力遞減，注塑工藝在控制飛邊、外觀不良和產(chǎn)品尺寸方面復(fù)雜一些。

回收料為冷流道的填充料經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)粉碎成小顆粒后再次回收使用的料，而回收料占比為每千克料的回收料比例?；厥樟险急仍礁?，即混料中粉碎料越多，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品不良率越高。每一模生產(chǎn)出來(lái)的回收料和產(chǎn)品的比例是一定的，若流道過(guò)長(zhǎng)，體積過(guò)大，必然出現(xiàn)回收料占比過(guò)大的現(xiàn)象，而生產(chǎn)中為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，人們往往會(huì)限制回收料使用的比例，那用不完的回收料就會(huì)積壓，最后淪為工業(yè)廢料。

下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析，產(chǎn)品規(guī)格（長(zhǎng)×寬×高）為40 mm×20 mm×2 mm，其使用ABS材料，密度選用1.05 g/cm3，產(chǎn)品克重為1.68 g。如圖1至圖4所示，這四張圖的流道尺寸相等，產(chǎn)品步距相等，流道直徑選用4 mm。

圖1為1模出8穴平衡式進(jìn)膠，圖2為1模出8穴非平衡式進(jìn)膠，圖3為1模出16穴平衡式進(jìn)膠，圖4為1模出16穴非平衡式進(jìn)膠。

圖1和圖2都是8穴產(chǎn)品，相比非平衡式進(jìn)膠，平衡式進(jìn)膠的流道明顯長(zhǎng)了很多，流道的陰影部分為對(duì)比差異值示意圖，經(jīng)計(jì)算，平衡式流道總質(zhì)量為5.25 g，非平衡式流道總質(zhì)量為2.4 g，而一模產(chǎn)品總克重為13.44 g。平衡式流道回收料占比為28%，非平衡式流道回收料占比為15%，對(duì)比結(jié)果差異明顯，平衡式流道回收料占比高于非平衡式流道。

圖3和圖4都是16穴產(chǎn)品，相比非平衡式進(jìn)膠，平衡式進(jìn)膠的流道明顯變得更長(zhǎng)，流道的陰影部分為對(duì)比差異值示意圖，經(jīng)計(jì)算，平衡式流道總質(zhì)量為14.5 g，非平衡式流道總質(zhì)量為4.5 g，而一模產(chǎn)品總克重為26.88 g。平衡式流道回收料占比為35%，非平衡式流道回收料占比為14%，對(duì)比結(jié)果差異仍然明顯，平衡式流道回收料占比高于非平衡式流道。

圖3和圖1同樣采用平衡式進(jìn)膠，但布局增加了8個(gè)產(chǎn)品，流道的質(zhì)量則增加了9.25 g，差異非常大。也就是說(shuō)，產(chǎn)品越多，平衡式進(jìn)膠的冷流道體積越大，回收料占比越高。

反觀非平衡式流道，理論上，產(chǎn)品變多時(shí)，回收料占比變化不大。那是不是流道越長(zhǎng)越好呢？結(jié)果仍然不是。當(dāng)流道過(guò)長(zhǎng)時(shí)，中心部位的注塑壓力和末端產(chǎn)品的注塑壓力差異過(guò)大，而料從中心流到末端的距離越長(zhǎng)，注塑壓力越大，而這兩方面會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

當(dāng)前，人們要解決平衡式流道和非平衡式流道的弊端，使兩種方式更有利于生產(chǎn)和成本控制。

2 解決平衡式流道回收料占比過(guò)大的問(wèn)題

對(duì)于企業(yè)而言，同種料的使用不限于一種產(chǎn)品。有些產(chǎn)品克重小，但是尺寸嚴(yán)格，不得不排布平衡式進(jìn)膠，而有些產(chǎn)品克重大，尺寸公差相對(duì)寬松。人們可以從回收料占比過(guò)大的產(chǎn)品中分出一些回收料，將其投放在那些克重大的產(chǎn)品中，分擔(dān)回收料壓力。這樣一來(lái)，克重小的產(chǎn)品回收料占比降低，有利于產(chǎn)品生產(chǎn)，而克重相對(duì)大些的產(chǎn)品排布的模具數(shù)量往往很少，回收料占比很小，分擔(dān)一部分不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

生產(chǎn)期間，回收料容易影響產(chǎn)品質(zhì)量，因?yàn)榉鬯檫^(guò)程可能出現(xiàn)顆粒過(guò)大、粉塵和雜料混入等情況。當(dāng)前，人們要提高回收料再加工的工藝要求。例如，成立單獨(dú)的粉碎車(chē)間，粉碎機(jī)分類(lèi)使用，即同種料使用相同的粉碎機(jī)，防止出現(xiàn)混料情況;注塑機(jī)旁邊可以放置機(jī)邊粉碎機(jī)，隨時(shí)生產(chǎn)，隨時(shí)粉碎，有效減少人員成本，提高生產(chǎn)效率;車(chē)間內(nèi)使用排塵設(shè)備，減少粉塵的產(chǎn)生，改善車(chē)間環(huán)境;定期維護(hù)設(shè)備，檢查刀片的損壞度，及時(shí)更換零部件，以提高設(shè)備精度，減少粉碎顆粒過(guò)大、粉碎不合格的現(xiàn)象。

3 解決非平衡式流道容易飛邊、外觀不良和產(chǎn)品尺寸不合格的問(wèn)題

3.1 了解產(chǎn)品飛邊起因，對(duì)癥下藥

產(chǎn)品的飛邊源于模具間隙，而導(dǎo)致間隙的原因可歸納為五點(diǎn)。

一是模具研配過(guò)程中有尖角頂住R角。例如，模具凸面配合模具凹面，當(dāng)采用機(jī)加工工藝加工模具凹面的根部位置時(shí)，加工模具角落往往會(huì)有輕微的R角留下，通常介于0.05～0.10 mm。模具裝配時(shí)，如果尖角頂住R角，就會(huì)有間隙產(chǎn)生，若產(chǎn)品材料流動(dòng)性好，則容易出現(xiàn)飛邊。通常，鉗工會(huì)使用油石輕微處理凸面的尖角，或者通過(guò)機(jī)加工再次返修，調(diào)整加工工藝。

二是模具分型面加工不準(zhǔn)，導(dǎo)致一面貼合緊密，另一面存在間隙。模具加工通常有多個(gè)工序，而多個(gè)工序以相同的位置多次碰數(shù)會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差，再加上機(jī)器精度誤差和人為操作因素，有時(shí)候會(huì)產(chǎn)生中心位置的錯(cuò)位，一面配合過(guò)緊，而另一面有間隙。解決方式通常為三坐標(biāo)3D數(shù)模檢測(cè)，對(duì)不合格的面進(jìn)行返修處理，而機(jī)加工則通過(guò)多次校驗(yàn)原點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，減少人為誤差，加工的過(guò)程中可以二次驗(yàn)證原點(diǎn)，判斷工件是否出現(xiàn)位置變化。

三是型腔邊緣處塌角，屬于加工工藝錯(cuò)誤導(dǎo)致的二次損傷。例如，當(dāng)電火花放電時(shí)，若電極為凸臺(tái)，加工工件為凹面，則通常不會(huì)出現(xiàn)上述情況;若電極中心為凹面，加工的工件為凸臺(tái)，則很容易出現(xiàn)工件頂部塌角的情況，通常為排碳不良，加工位置的工作液循環(huán)不流暢。常見(jiàn)的解決方式為設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免凹面電極，如果不可避免，要設(shè)計(jì)電極的排油孔，而工件頂部應(yīng)預(yù)留余量，加工結(jié)束后再用其他工序?qū)⒂嗔咳コ?/p>

四是注塑壓力過(guò)大，注塑機(jī)鎖模力參數(shù)值不能滿足要求。解決方式通常為增大流道和澆口來(lái)緩解注塑壓力，若仍不能滿足要求，則需要考慮更換噸位大一些的注塑機(jī)。

五是注塑壓力過(guò)大，模具鋼材變形。解決方式通常為增加模芯料厚度和合理排布支撐柱。

非平衡式產(chǎn)品不是排布得越長(zhǎng)越好，這里可以使用分析軟件計(jì)算模具的模擬注塑壓力，這個(gè)壓力值要處于注塑機(jī)壓力范圍內(nèi)，越低越好。模具要選擇厚一些的鋼材，以便抵抗變形。裝配師傅要提高自身的技藝水平，多使用機(jī)加工進(jìn)行返修和研配[2]。

3.2 調(diào)整流道截面積，縮小壓力變化差異

非平衡式流道的中間注塑壓力和末端注塑壓力差異過(guò)大，人們可以進(jìn)行人為干預(yù)，從而解決外觀不良問(wèn)題[3]。

支流道可做流道橫截面遞增處理，以便計(jì)算最近點(diǎn)最小使用截面積和最遠(yuǎn)點(diǎn)最大使用截面積的差，并將其分?jǐn)傇谥虚g的其他支流道上。例如，1模出16穴產(chǎn)品的一側(cè)有4個(gè)支流道，假定流道最小使用直徑為3 mm，最大使用直徑為4 mm，那么中間的2個(gè)流道使用直徑分別為3.33 mm和3.66 mm。

澆口可做進(jìn)膠點(diǎn)橫截面積遞增處理，同樣計(jì)算最近點(diǎn)最小使用截面積和最遠(yuǎn)點(diǎn)最大使用截面積的差，并將其分?jǐn)傇谥虚g的其他澆口上。例如，1模出16穴產(chǎn)品的一側(cè)有4個(gè)進(jìn)膠點(diǎn)，假定最小澆口直徑為0.8 mm，最大澆口直徑為1.1 mm，那么中間的2個(gè)澆口直徑分別為0.9 mm和1.0 mm。

通過(guò)以上調(diào)整，非平衡式流道仍然不能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的平衡，只能縮小差距。當(dāng)然，平衡式流道也并非絕對(duì)的平衡。

3.3 模具預(yù)留維修量，方便試模后調(diào)整尺寸

產(chǎn)品圖紙有技術(shù)要求和尺寸公差，企業(yè)生產(chǎn)的塑料制品要符合圖紙中的技術(shù)要求。注塑模具通常都是加膠容易、減膠難，意思是說(shuō)，去掉產(chǎn)品對(duì)應(yīng)尺寸的鋼材時(shí)，人們可以使用機(jī)加工設(shè)備進(jìn)行加工;而增加產(chǎn)品對(duì)應(yīng)尺寸的鋼材時(shí)，人們只能使用激光焊修補(bǔ)或者在模具上鑲拼一個(gè)零件。前者是在鋼材的基礎(chǔ)上額外焊補(bǔ)，會(huì)影響模具壽命，而相同的部位反復(fù)焊補(bǔ)容易導(dǎo)致鋼材開(kāi)裂，而后者需要視模具的結(jié)構(gòu)能否鑲拼進(jìn)行評(píng)估，有些地方有運(yùn)水就沒(méi)有辦法做鑲拼結(jié)構(gòu)[4]。

在進(jìn)行模具加工時(shí)，人們可以預(yù)留0.05～0.20 mm的修整量。模具試模后，測(cè)量產(chǎn)品尺寸，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)合格或者不合格兩種情況。當(dāng)出現(xiàn)不合格時(shí)，預(yù)留的修整量就起到作用，依據(jù)產(chǎn)品腔號(hào)，針對(duì)不同的腔號(hào)來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)。若所有產(chǎn)品的數(shù)據(jù)差異不是很大，維修時(shí)可以考慮做統(tǒng)一修整，如果末端產(chǎn)品尺寸和中心位置產(chǎn)品尺寸差異比較大，那么可以針對(duì)不同位置的產(chǎn)品進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。當(dāng)模具全部進(jìn)行尺寸修整后，再次試模驗(yàn)證產(chǎn)品，直到產(chǎn)品尺寸合格[5]。

4 結(jié)論

平衡式冷流道和非平衡式冷流道都可以順利地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)，人們要做好選擇。一是精度要求高的產(chǎn)品，例如，齒輪產(chǎn)品屬于要求很高的零部件，對(duì)于這樣的產(chǎn)品，無(wú)論產(chǎn)品大小，建議使用平衡式進(jìn)膠。二是零部件比較大、克重大于10 g的產(chǎn)品，通常，其外形尺寸較大，模具排布的數(shù)量有限，一般為1模出1件、1模出2件和1模出4件，對(duì)于這樣布局，通常使用平衡式進(jìn)膠，回收料占比非常小。三是克重小的產(chǎn)品，建議10 g以下產(chǎn)品（如筆帽）使用非平衡式進(jìn)膠。產(chǎn)品越小，數(shù)量越多，越有利于非平衡式進(jìn)膠，有效地控制回收料占比，節(jié)省成本，降低工業(yè)廢料產(chǎn)生量。四是注塑模具生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量要求多時(shí)，例如，1模生產(chǎn)32個(gè)產(chǎn)品，人們可以將平衡式和非平衡式冷流道混用，將32個(gè)產(chǎn)品四等分，8個(gè)產(chǎn)品使用非平衡冷流道，每8個(gè)產(chǎn)品看作一個(gè)整體，再使用平衡式冷流道進(jìn)膠，這樣混用的方式可以降低回收料占比，同時(shí)又能滿足多穴產(chǎn)品的同時(shí)生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)：

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