一般初學(xué)模具的人，往往會(huì)認(rèn)為如下圖所示杯子的模具是非常簡(jiǎn)單的模具。其實(shí)不然，這個(gè)透明PS杯子訂單量巨大，用來(lái)注塑杯子的模具，有很多細(xì)節(jié)問題要處理。我有幸參與了這些項(xiàng)目，通過幾年的改進(jìn)，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，在這里與大家分享。

一、產(chǎn)品分析

圖1

1 、產(chǎn)品的壁厚為0.6mm。

2、 要求配合機(jī)械手進(jìn)行全自動(dòng)生產(chǎn)，注塑周期為12秒（含機(jī)械手動(dòng)作）。

3、 杯口和杯底部不能有毛邊。產(chǎn)品透明，不能夠有拖花的現(xiàn)象。

4 、壁厚的不均勻度小于0.02mm。

二、分模

分模確實(shí)是非常簡(jiǎn)單的，就是簡(jiǎn)單的上下模，通過以往在使用的模具，總結(jié)出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)，在模具結(jié)構(gòu)方面，模芯絕對(duì)不可以做鑲件式的，否則動(dòng)、定模的同心度很不穩(wěn)定。不可以采用“刮板式”脫模，否則杯口容易出毛邊，而且都要做成獨(dú)立型腔，獨(dú)立精定位，見圖2。

圖2

由于產(chǎn)品的杯口不允許有任何的毛邊，所以產(chǎn)品的脫模形式很關(guān)鍵，一般有三種形式：刮板脫模，吹氣脫模、中間頂出。以前曾經(jīng)試過刮板脫模和吹氣脫模二種方式，經(jīng)過長(zhǎng)期使用，效果不是很好，刮板脫模雖然簡(jiǎn)單，但是模具使用一段時(shí)間后杯口部分會(huì)出現(xiàn)毛邊。吹氣脫模也是可行的，但是在與機(jī)械手的配合方面，會(huì)由于氣壓的變化而產(chǎn)生節(jié)奏上的差異，使得機(jī)械手經(jīng)常報(bào)警，所以我采取了中間頂出的方式（成型頂桿頂?shù)祝?，見圖3。

圖3

三、定模的布置

1、定模的外觀

定模的外觀見圖4。

圖4

2、定模熱流道的設(shè)計(jì)

a、熱流道元件是由專業(yè)的熱流道供應(yīng)商提供的，在這里我不描述熱流道元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我關(guān)心的是熱流道元件的外部尺寸，特別是裝配尺寸。我們?cè)谠O(shè)計(jì)模具時(shí)，必須要考慮到熱流道元件與模具的合理配合，和關(guān)鍵部位的尺寸配合，因?yàn)檫@些尺寸是由模具廠負(fù)責(zé)加工的。這套杯子模具的熱流道是最常見的做法，在這里與大家分享，見圖5。

圖5

熱流道元件與模具的尺寸配合見圖6。

圖6

我要重點(diǎn)的指出，圖6中封膠的部位（這套模是直徑13mm），熱嘴與澆口鑲件的配合檔，間隙不可以大于單面0.01，否則熔融的塑料會(huì)溢出來(lái)，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞導(dǎo)線和熱流道元件。這一檔尺寸也不可以太緊，太緊會(huì)使得裝配困難，甚至在拆的時(shí)候?qū)嶙觳饓?。所以，在加工這檔尺寸時(shí)要特別注意尺寸公差，我喜歡用冷擠壓的方法加工這檔尺寸，見圖7。

圖7

在圖7中，操作時(shí)加一個(gè)護(hù)套，可以使得冷擠壓棒不歪斜，護(hù)套與冷擠壓棒和進(jìn)口鑲件是松配的，操作完畢后冷擠壓棒尾端有螺紋，可以將冷擠壓棒拉出。沒有冷擠壓機(jī)時(shí)，也可以用鐵錘輕輕地打下去。

另外有個(gè)重要的問題，澆口鑲件的出口一定要留一個(gè)直面，否則澆口鑲件的壽命會(huì)很短，在產(chǎn)品上的進(jìn)膠點(diǎn)會(huì)越來(lái)越大，影響產(chǎn)品的外觀，見圖8。

圖8

b、熱嘴大端與熱流道裝配板的配合

熱流道的大端有一個(gè)直徑38的臺(tái)階，它控制熱嘴的同心度和熱嘴尖端與澆口鑲件齊平見圖9和圖10。

圖9

圖10

C、墊片和進(jìn)膠發(fā)蘭，見圖11。

圖11

在圖11中可以看到，法蘭的支撐面與墊片是等高的，在模具的流道板的厚度不精準(zhǔn)時(shí)，可以調(diào)整法蘭的支撐面和墊片的厚度。我一般的習(xí)慣是將模具的流道板做準(zhǔn)，因?yàn)檫M(jìn)膠法蘭與墊片是標(biāo)準(zhǔn)件，尺寸是整數(shù)，很精準(zhǔn)的，假如做模具的時(shí)候貪圖方便，調(diào)整了進(jìn)膠法蘭和墊片的厚度，以后模具維修時(shí)，就比較麻煩，特別是當(dāng)模具檔案遺失和人員更換后，容易搞錯(cuò)，因?yàn)檫@個(gè)尺寸不對(duì)，就會(huì)漏膠，產(chǎn)生很大的麻煩。

3、澆口鑲件的設(shè)計(jì)

澆口鑲件的剖面見圖12。

圖12

澆口鑲件是一個(gè)較難設(shè)計(jì)和加工的零件，鋼材是采用S136H，硬度為HRC38，外形見圖13。

圖13

由于注塑機(jī)開模時(shí)，定模腔有真空（負(fù)壓）現(xiàn)象，產(chǎn)品有時(shí)會(huì)吸附在定模，引起機(jī)械手報(bào)警。比較難處理，所以，定模腔必須設(shè)計(jì)補(bǔ)氣機(jī)構(gòu)，澆口鑲件上的這條槽是補(bǔ)氣的通道，它通過定模仁上的孔，直接通到模具外，見圖14。

圖14

補(bǔ)氣的通道即澆口鑲件和定模仁裝配后產(chǎn)生的間隙必須小于塑料的溢邊值。先講一下什么叫溢邊值，通俗地講，當(dāng)模具的間隙為多大的時(shí)候，熔融的塑料可以“鉆”過去？這個(gè)間隙的值就是溢邊值。當(dāng)然，這個(gè)溢邊值的大小受很多因素的影響，譬如熔融的塑料的實(shí)際溫度、注塑機(jī)射膠的壓力和速度等。

考慮到PS的溢邊值在0.012左右，我設(shè)計(jì)時(shí)將補(bǔ)氣的間隙定為0.008（單面），見圖9-14中，封膠的圓的直徑比上面一檔的圓（固定檔）的直徑小0.016mm。當(dāng)注塑機(jī)將熔融的塑料射入模腔時(shí)，模腔里的空氣除了通過主分型面排出外（后面有詳細(xì)介紹），部分空氣也會(huì)從澆口鑲件與定模仁的間隙中排出。注塑機(jī)將模具打開時(shí)，空氣會(huì)從這個(gè)間隙補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，避免產(chǎn)品由于負(fù)壓的原因留在定模。

4、澆口鑲件補(bǔ)氣外園的精密加工

澆口鑲件補(bǔ)氣檔的直徑為ф48.374 ，固定檔的直徑為ф48.390。通常這二檔尺寸可以在外園磨床上加工，但是考慮到外園磨床加工時(shí)必須要有砂輪越程槽，按機(jī)械行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)是寬度4mm，但是澆口鑲件的固定檔的長(zhǎng)度尺寸為5.4mm，僅僅留下1.4mm，這樣就不合理。我現(xiàn)在介紹一種研磨的方法給大家，可以不用外圓磨床加工，也不需要砂輪越程槽。這個(gè)研磨工具很有價(jià)值，見圖15和16。

圖15

圖16

圖17中的鑄鐵研磨套要開4條或者6條槽，見圖17。

圖17

先期加工時(shí)將澆口鑲件上要研磨的尺寸留單面0.02mm。研磨時(shí)先在鑄鐵研磨套的內(nèi)面均勻地抹上研磨膏（從1000號(hào)開始）。然后套上圖17中的內(nèi)錐套，然后旋上螺母，但是不要夾得太緊，以手柄勉強(qiáng)可以轉(zhuǎn)動(dòng)為宜，用3爪卡盤夾住澆口鑲件，雙手輕輕扳動(dòng)手柄，感到很松的時(shí)候，微微旋緊螺母，再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鑄鐵研磨套。經(jīng)過2次旋緊螺母后，松開螺母，取出澆口鑲件，用煤油洗干凈澆口鑲件并擦干，測(cè)量澆口鑲件的固定檔的尺寸ф48.390。假如未到數(shù)，則繼續(xù)研磨，直到尺寸理想為止。

然后將澆口鑲件取出，加個(gè)墊圈，再將澆口鑲件放入，見圖18。

圖18

這時(shí)鑄鐵研磨套只夾到澆口鑲件上的補(bǔ)氣檔，即封膠的那一檔，見圖19。

圖19

按上述的方法，將封膠補(bǔ)氣檔的尺寸研磨到ф48.374。

四、定模仁的設(shè)計(jì)和加工

定模仁的材料也是用S136H，硬度為HRC42，見圖20。

圖20

反過來(lái)是這樣的，見圖21。

圖21

1、定模仁的定位和固定

定模板上有4處定位的凹槽，這4處方形凹槽的尺寸要求加工得非常精準(zhǔn)，見圖22。

圖22

定模仁固定在定模板上見圖23。

圖23

定模仁固定在定模板上的螺絲是從正面擰的，這樣裝配時(shí)比較方便，而且可以極有效地保護(hù)熱流道系統(tǒng)。也就是說，在維護(hù)和更換模具零件時(shí)，完全不用接觸到熱流道元件。

定模仁與動(dòng)模仁的精確定位是獨(dú)立的，補(bǔ)氣和冷卻水也是獨(dú)立的。

2、定模仁的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

定模仁的冷卻系統(tǒng)見圖24。

圖24

定模仁的冷卻系統(tǒng)是采用了垂直水塘加隔水片的形式，加工起來(lái)很方便，冷卻效果也很好。由于是獨(dú)立的冷卻，生產(chǎn)時(shí)調(diào)整模具溫度時(shí)不會(huì)受其他型腔的影響?？梢詫⒛＞邷囟日{(diào)整到最佳狀態(tài)。

3、定模仁上裝澆口鑲件的孔的加工

定模仁上裝澆口鑲件的孔由于要考慮補(bǔ)氣的功能與澆口鑲件的配合要非常精準(zhǔn)，直徑尺寸為ф48.390+0.01，可以在內(nèi)圓磨床上磨出來(lái)。但是由于外形是長(zhǎng)方形，裝夾不方便，我在這里介紹一種研磨的工具，見圖25、圖26。

圖25

圖26

定模仁的孔用數(shù)控加工中心加工出來(lái)，單面留0.01~0.02，在開了縫的鑄鐵研磨套外圓上均勻地涂上研磨膏（1000號(hào)），旋動(dòng)螺母，調(diào)整到研磨夾具勉強(qiáng)放入孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)并且上下抽動(dòng)幾次后，取出夾具，清洗并且擦干內(nèi)孔，用量缸表或者內(nèi)徑千分尺測(cè)量?jī)?nèi)孔，直到尺寸到位為止。

4、定模仁的排氣槽的加工方法

定模仁除了補(bǔ)氣外，還要設(shè)計(jì)排氣機(jī)構(gòu)，見圖27。

圖27

在動(dòng)模仁上，對(duì)著排氣槽的位置有一個(gè)排氣孔，見圖28。

圖28

反面再開排氣槽，見圖29。

圖29

按這樣設(shè)計(jì)，動(dòng)、定模仁組合成為一個(gè)理想的排氣系統(tǒng)。封膠位采用了整圈的排氣，目的是在產(chǎn)品的杯口不產(chǎn)生任何的飛邊和毛刺，使得產(chǎn)品的杯口非常光滑?，F(xiàn)在的問題是，這個(gè)內(nèi)圈的封膠面比分型面低0.008是怎么加工出來(lái)的？我在這里介紹一種研磨的方法，見圖30和圖31。

圖30

圖31

操作時(shí)先將研磨定位圈與定模仁用502膠水黏牢，在鑄鐵研磨塊上均勻地涂上研磨膏，轉(zhuǎn)動(dòng)鑄鐵研磨塊，就可以將封膠面磨低，要多次測(cè)量，慢慢接近尺寸，以免磨過頭。鑄鐵研磨塊磨損后可用平面磨床修正。

5、定模等高墊鐵的作用

由于這套模具的總結(jié)構(gòu)采用了模仁直接布置在模板的面上的形式，所以，僅僅靠動(dòng)、定模仁的結(jié)合面來(lái)承受注塑機(jī)的鎖模力是不安全的，這樣會(huì)增加動(dòng)、定模仁的定位斜面的磨損，縮短模具的壽命，我在定模側(cè)設(shè)計(jì)了4個(gè)等高墊鐵，材料為50號(hào)鋼，硬度為HRC32~36，見圖32。

圖32

從圖32可以看到，分型面和模仁的基面以及等高墊鐵的面是同時(shí)接觸動(dòng)模側(cè)的相應(yīng)的面的，當(dāng)?shù)雀邏|鐵的面高0.005mm時(shí)，就能夠?qū)δＨ势鸬胶芎玫谋Ｗo(hù)，注塑機(jī)的鎖模力被均勻地分?jǐn)?，模具的總體受力很合理，可有效降低模具受到的交變應(yīng)力。

五、動(dòng)驀的布置

1、動(dòng)模的外觀

動(dòng)模的外觀見圖33。

圖33

從圖34中可以看到，動(dòng)模仁是分成4塊的，但是動(dòng)模仁的內(nèi)芯和外面的定位部分是整體的這樣的設(shè)計(jì)，可以最大限度地減少模仁在注塑機(jī)射膠時(shí)的變形量，以大大延長(zhǎng)模具的壽命。動(dòng)模仁與模板的連接與定模一樣，也是放置在動(dòng)模板上的方形凹槽中，從正面擰螺絲，裝拆比較方便。

2、動(dòng)模仁的設(shè)計(jì)和加工

動(dòng)模仁的材料也是S136H,硬度HRC42，見圖34。

圖34

從圖34中可以看到，模芯與外圍的定位斜面是整體的，是用高速加工中心一次性加工出來(lái)的，用這樣的定位方式，可以確保模芯與定模腔的同心度，而且，動(dòng)模仁有足夠的剛性和強(qiáng)度。

這個(gè)杯子產(chǎn)品有嚴(yán)格的重量要求，動(dòng)模仁在加工完后表面要鍍鉻，一般來(lái)說，產(chǎn)品的精確的重量是靠鍍鉻層的厚度來(lái)控制的。所以，我們?cè)诩庸ぶ行木幊痰臅r(shí)候要將模芯的表面多切削掉單面0.02mm,表面拋光后試模。試出的樣品稱出重量，然后決定鍍鉻層的厚度。

五、動(dòng)模仁的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.動(dòng)模仁的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

見圖35。

圖35

從圖35中可以看到，進(jìn)水和出水的接頭是在一側(cè)的，這樣接水比較方便，冷卻水從第一個(gè)水接頭進(jìn)入模仁內(nèi)部，在水芯上環(huán)繞一圈后，從第二個(gè)水接頭出來(lái)，每個(gè)模仁的冷卻水是獨(dú)立的，便于很好的控制動(dòng)模仁的溫度。以保證注塑生產(chǎn)的穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2.模仁底部有水芯密封板

使得動(dòng)模仁在局部裝配時(shí)就成為一個(gè)獨(dú)立的水冷卻系統(tǒng)，總裝配前就可以測(cè)試漏不漏水。水芯的設(shè)計(jì)也是很有創(chuàng)意的，見圖36。

圖36

水芯的加工非常方便，線切割出來(lái)后，銑3個(gè)缺口，再車密封圈槽就完成了。

3、動(dòng)模仁中密封圈的設(shè)計(jì)

見圖37。

圖37

從圖37中可以看到，由于模仁和水芯之間有一個(gè)耐磨套，所以，耐磨套與模仁之間要布置密封圈，耐磨套與水芯之間也要布置密封圈，密封板與模仁及水芯之間都要布置密封圈。

4、成型頂桿的冷卻系統(tǒng)

通過生產(chǎn)實(shí)踐，以前的模具影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)周期的一個(gè)重要原因是成型頂桿沒有位置安排冷卻水，事實(shí)上，成型頂桿通冷卻水是非常困難的，因?yàn)槌尚晚敆U是隨著推板一起動(dòng)的，其次，由于模具裝配的原因，成型頂桿的下部是很難安排密封圈的。我這次搞了一個(gè)設(shè)計(jì)方案，見圖38和39。

圖38

圖39

從圖39中可以看到，螺紋接頭與成型頂桿的尾部是用帶錐鍍的管螺紋連接的，并且在螺紋部分纏上聚四氟乙烯膠帶，起到很好的封水作用。螺紋接頭有4個(gè)內(nèi)六角螺絲固定在推板上，這樣裝配比較方便。

5、螺紋接頭的設(shè)計(jì)

見圖40。

圖40

在圖40中可以看到，螺紋接頭的圓盤部分我是設(shè)計(jì)成為2段的，第一段是直的，可以與推板上的凹槽精密定位，第二段是斜度的。為什么要設(shè)計(jì)成為斜度呢，請(qǐng)看圖41。

圖41

裝配的時(shí)候，成型頂桿穿過動(dòng)模板，擰上螺紋接頭后，由于動(dòng)模板上穿過成型頂桿的孔是騰空的，由于重量的關(guān)系，成型頂桿與螺紋接頭的組合體微微有些下沉，模具工在裝推板時(shí)會(huì)對(duì)不上推板的圓形凹槽，現(xiàn)在將螺紋接頭的第二段設(shè)計(jì)成為斜度的，推板就容易套上去。這是個(gè)很小的細(xì)節(jié)，但是會(huì)給鉗工的裝配提供很大的方便。

六、頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

前一節(jié)由于動(dòng)模系統(tǒng)的冷卻設(shè)計(jì)我們已經(jīng)講到了成型頂桿的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在我們接著講頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，見圖42。

1、頂出系統(tǒng)的冷卻水路設(shè)計(jì)

請(qǐng)看前面圖39，采用的是噴淋式的冷卻，冷卻水從銅管的下部進(jìn)入，噴 到成型頂桿的頭部，然后從成型頂桿的內(nèi)孔回下來(lái)，從出水口流出。

2、頂出系統(tǒng)的布置

見圖42。

圖42

從圖42可以看到，我放棄了傳統(tǒng)的推板和頂桿板的二塊板的形式，采用了單獨(dú)一塊推板的結(jié)構(gòu)，這樣的推板結(jié)構(gòu)我在很多場(chǎng)合用過，主要是這樣做推板的剛性強(qiáng)，因?yàn)樵诓牧狭W(xué)的計(jì)算公式中，板的剛性與板的厚度的4次方成正比。另外，現(xiàn)在這樣的結(jié)構(gòu)很大程度地簡(jiǎn)化了水路的密封。我僅僅在螺紋接頭底部用了一組密封圈就解決了頂出系統(tǒng)的所有密封問題。以往，帶有成型頂桿的機(jī)構(gòu)，冷卻問題是十分麻煩的，見圖43。

圖43

在圖42中可以看到，這套模具的頂出系統(tǒng)我沒有采用復(fù)位桿，我是用4個(gè)強(qiáng)力的彈簧來(lái)復(fù)位的。另外推板上的導(dǎo)柱導(dǎo)套保證了推板的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，配合動(dòng)模仁上的耐磨銅套，使得成型頂桿的運(yùn)動(dòng)很滑順，確保產(chǎn)品的正常脫模。推板的向前運(yùn)動(dòng)的距離為8mm，然后由機(jī)械手將產(chǎn)品吸出。

小結(jié)：本套模具有幾個(gè)亮點(diǎn)

1、定模系統(tǒng)的補(bǔ)氣。徹底杜絕產(chǎn)品留定模。

2、澆口鑲件安裝部分的手工研磨?？膳囵B(yǎng)模具鉗工精密加工的技能。并確保零件的精密尺寸和統(tǒng)一性和互換性。

3、分型面的整圈排氣，使得產(chǎn)品杯口光滑。

4、成型頂桿尾部的螺紋接頭的設(shè)計(jì)，徹底簡(jiǎn)化了頂出系統(tǒng)的裝配。是本套模具的精華。

5、單一推板的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了水路的密封，增加了推板的剛性，使得成型頂桿的運(yùn)動(dòng)很平穩(wěn)。