楊凱程

（宿遷學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 宿遷 223800）

0 引言

塑料花盆是生活中常見(jiàn)的日用品，具有重量輕、花色多、耐腐蝕、制造方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是陶土花盆的理想替代品。其制造過(guò)程一般要通過(guò)注塑模具來(lái)完成。本文介紹的是一種高度較深的花盆注塑模具的設(shè)計(jì)，對(duì)于這樣的花盆塑件在選擇澆口類型時(shí)必須選擇直澆口，其具有流程短，壓力損失小，易于成型的特點(diǎn)。此外，流道類型的選擇也是注塑模具設(shè)計(jì)的重要部分，傳統(tǒng)的注塑模通常選用冷流道，節(jié)省了初期的設(shè)備成本。而由于本花盆注塑模具要求大批量生產(chǎn)，選用熱流道雖然增加了初期設(shè)備成本，但長(zhǎng)期來(lái)看由于在制造過(guò)程中熱流道減少了凝料的浪費(fèi)，總體成本得到了降低。因此本文介紹的花盆注塑模具適用于制造高度深、大批量生產(chǎn)的花盆塑件。

1 塑件制品分析

（1）材料：聚丙烯(PP塑料)是繼尼龍之后發(fā)展的又一優(yōu)良樹(shù)脂品種，它是一種高密度、無(wú)側(cè)鏈、高結(jié)晶的線性聚合物，具有優(yōu)良的綜合性能。其未著色時(shí)呈白色半透明蠟狀，比聚乙烯輕。透明度也較聚乙烯好，比聚乙烯剛硬。它的光澤性好，耐高溫，抗沖擊性能較好，所以塑料盆和塑料水桶都選它做材料[1]。

（2）產(chǎn)品批量：大批量生產(chǎn)，因此要具有較高的注塑效率，塑件尺寸一般，外形為深腔圓桶形狀（如圖1所示），可采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)。

圖1 花盆塑件截面圖

計(jì)算制品的體積和質(zhì)量：該產(chǎn)品材料為聚丙烯，密度為0.86～0.94 g/cm3，收縮率為1.8% ～2.4%，計(jì)算出其平均密度為0.9 g/cm3，平均收縮率為2.1%.使用UG軟件畫出花盆的三維實(shí)體圖，軟件自動(dòng)計(jì)算出所畫花盆塑件體積為V=99.2 cm3，塑件質(zhì)量M塑=ρV塑=0.9×99.2g=89.3g.估算澆注系統(tǒng)體積為塑件體積的25%，即V澆=V塑×0.25=99.2×0.25 cm3=24.8 cm3，澆注系統(tǒng)質(zhì)量M澆=M塑×0.25=89.3×0.25 g=22.3 g.故V總=V塑+V澆=124 cm3，M總=M塑+M澆=111.6 g.

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具機(jī)構(gòu)采用一模兩腔二板式結(jié)構(gòu)，澆口采用直澆口，頂出機(jī)構(gòu)采用推板式。其裝配結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 花盆注塑模具裝配圖

設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括模具的澆口位置及類型的選擇，冷熱流道的選擇，型芯型腔的設(shè)計(jì)以及頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.1 澆口位置及類型的選擇2.1.1澆口位置的選擇

模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)澆口的位置選擇較為嚴(yán)格，其選擇對(duì)塑件成型性能與質(zhì)量影響很大，通常要考慮以下幾個(gè)原則：

避免塑件上產(chǎn)生噴射等缺陷；有利于型腔排氣；考慮塑件使用時(shí)的載荷狀況；考慮澆口位置和數(shù)目對(duì)塑件成型尺寸的影響；防止將型腔或嵌件擠壓變形。

綜合考慮這些原則，結(jié)合花盆塑件的特征，將澆口位置定在塑件下方中心位置。

2.1.2 澆口類型的選擇

常用的澆口類型有直澆口、側(cè)澆口及點(diǎn)澆口三種。直澆口是主流道澆口套直接成形的澆口，具有流程短，壓力損失小，易于成型的特點(diǎn)。側(cè)澆口可靈活選擇進(jìn)料位置，但由于其流程較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生氣泡，對(duì)塑件質(zhì)量不利。點(diǎn)澆口在熔融塑料通過(guò)時(shí)流速增高，塑料流的溫度升高，易于獲得外形清晰表面光潔的塑料，且開(kāi)模后點(diǎn)澆口可自動(dòng)拉斷；缺點(diǎn)是注射壓力損失大，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜[2]。本花盆塑件的外形具有口徑大高度深，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此壓力損失必須要小，選擇直澆口即可。

2.2 流道類型的選擇

冷流道（主流道冷澆道澆口系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CR）和熱流道（主流道熱澆道澆口系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱HR）是利用塑料注射模加工塑料制品的兩種方式[3]。冷流道就是常規(guī)的注塑模具，注塑結(jié)束后在流道中有凝料需要取出。而熱流道則通過(guò)加熱裝置使塑料一直在澆注系統(tǒng)中處于熔融狀態(tài)，避免了取出凝料產(chǎn)生的浪費(fèi)。在選擇冷熱流道時(shí)主要應(yīng)考慮成本因素，由于花盆塑件大規(guī)模生產(chǎn)，因此采用熱流道的設(shè)計(jì)降低成本，如圖2中的加熱圈25為主要的加熱元件。

2.3 型芯（型腔）的設(shè)計(jì)

注塑模具的型芯（型腔），可分為整體式和組合鑲拼式型芯。整體式型芯（型腔）結(jié)構(gòu)更為牢固，但加工困難，消耗的工具鋼多，多用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的場(chǎng)合；組合鑲拼式型芯（型腔）則適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的場(chǎng)合，但其強(qiáng)度較差，加工也更加困難。由于花盆注塑模具要成型的塑件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，因此采用整體式型芯（型腔）設(shè)計(jì)即可。通過(guò)整體式的型腔鑲件7及型芯鑲件完成對(duì)型腔和型芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并且在型芯（型腔）中均設(shè)計(jì)了螺旋式冷卻水路，使冷卻效率提高。

2.4 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于塑件本身結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，本注塑模具選用了推板式頂出系統(tǒng)，并結(jié)合氣吹的方式。推板式頂出系統(tǒng)具有頂出面積及頂出力大，無(wú)明顯頂出痕跡的特點(diǎn)。其工作過(guò)程如下：開(kāi)模后，制品脫離型腔鑲件7留在型芯10上。推出時(shí)，連接推桿14和環(huán)形推件板9在推板13的作用下，將制品上推出一小段高度，然后高壓空氣經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管接頭11進(jìn)入制品與型芯脫松的空隙中，制品即吹起，最后由人工取出制品。連接推桿14上套有彈簧可使推件板9復(fù)位，即可進(jìn)行下一個(gè)塑件的生產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)該花盆注塑模具的設(shè)計(jì)中，主要完成了對(duì)模具澆注系統(tǒng)、流道類型、型芯型腔以及頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇。其中，澆口位置選擇在塑件底部中心位置，澆口類型選擇直澆口；流道類型選擇熱流道，在大批量生產(chǎn)下節(jié)約了成本；型芯（型腔）采用整體式設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了螺旋式冷卻水路；頂出系統(tǒng)采用推板式，其具有頂出面積及頂出力大，無(wú)明顯頂出痕跡的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)完成后的模具結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)出的塑件能夠滿足使用要求。

[1]張玉龍，孫 敏．塑料產(chǎn)品與性能手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2]David O.Kamer．注塑模具設(shè)計(jì)工程[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[3]文根寶．熱流道技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用概況[J].模具工業(yè)，2003（8）：32-36.