一、產(chǎn)品分析
這是一款醫(yī)用滴液器，是美國(guó)一位朋友所委托，有一些難度，已經(jīng)幾個(gè)模具廠制造未果。難點(diǎn)在于頭部有一個(gè)橫向的圓管，圓度要求很高，是裝旋閥的，不能滲漏出液體，頭部的滴管長(zhǎng)度27mm，但是直徑很小，只有Φ3.2mm，注塑時(shí)容易發(fā)生偏芯
從上圖可以看到，頭部的圓管內(nèi)空有一條凸筋，是用來(lái)扣住旋閥的，旋閥裝在滴液器內(nèi)，見下圖
這個(gè)產(chǎn)品幾何形狀不是很復(fù)雜，但是模具結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，主要是難以控制定模凹腔與動(dòng)模型芯的同心度，還有定模抽芯時(shí)產(chǎn)品受滑塊的拉扯產(chǎn)生的變形，并且產(chǎn)品會(huì)吸附在滑塊上。從圖中可以看到，產(chǎn)品的小頭有個(gè)小圓管，是用來(lái)裝旋閥的位置，剖視圖中可以看到，模具的型芯是一邊長(zhǎng)一邊短的，產(chǎn)品肯定會(huì)依附在型芯長(zhǎng)的一邊的滑塊上。從產(chǎn)品的總體看，大端的圓筒狀的部分很難控制產(chǎn)品的壁厚均勻度
二、模具總結(jié)構(gòu)的構(gòu)想
怎樣在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面避免模芯的漂移和彈性變形？怎樣避免在定模滑塊外移時(shí)制品不跟著滑塊向一邊跑？進(jìn)膠形式怎么安排，是本案例的關(guān)鍵。通過思考和推理，模具的總結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這樣的，見下圖
三、動(dòng)模芯的設(shè)計(jì)。
動(dòng)模芯的設(shè)計(jì)要點(diǎn)關(guān)鍵是要控制動(dòng)模芯的剛性，盡量減少它的彈性變形。分二個(gè)部分來(lái)考慮，一是動(dòng)模芯與模板的固定方式，二是從所用鋼材和熱處理狀態(tài)來(lái)考慮。
在上圖中我們可以看到，模芯的固定部分比成型部分長(zhǎng)，根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，此類模具一定要達(dá)到如此的比例（不能小于1:1），否則動(dòng)模芯容易被熔融的塑料沖偏。動(dòng)模芯內(nèi)部是通冷卻水的，利用隔水片從動(dòng)模底板中進(jìn)出水。
動(dòng)模芯的硬度和剛性也很重要，我們采取的是8407，熱處理后的硬度是HRC48，由于產(chǎn)品是透明件，表面拋光后，進(jìn)行了鍍鉻處理（通過鍍層厚度來(lái)精確控制產(chǎn)品重量）。不僅如此，動(dòng)模芯的定位和緊固也非常重要，見下圖。
上圖中的定位套是緊壓入型芯壓板的，定位套和型芯壓板也可以做成整體，（但是加工比較麻煩）我們可以看到，型芯壓板與動(dòng)模板凹壁的配合，四周都是斜面的，定位套的內(nèi)壁與動(dòng)模芯配合的面也是斜面的，這樣，當(dāng)型芯壓板和定位套的錐面緊緊地壓住動(dòng)模芯的錐面時(shí)，動(dòng)模芯的定位精度和剛性會(huì)達(dá)到最佳狀態(tài)，見下圖。
在上圖中可以看到，由于型芯壓板的外圍斜面與動(dòng)模板的凹壁的斜面是緊密配合的，6個(gè)10mm的內(nèi)六角螺絲可以將動(dòng)模芯牢牢地固定在動(dòng)模板上，同時(shí)，上圖中藍(lán)色的定位套的外圓也是動(dòng)模滑塊的定位。另外，型芯壓板的加工要點(diǎn)是定位套壓入后，內(nèi)外斜面要一次性加工出來(lái)。否則不能夠保證動(dòng)模芯的定位精度，嚴(yán)重的可能將整套模具產(chǎn)生偏位。
四、動(dòng)模滑塊軌道的設(shè)計(jì)
我對(duì)于此類結(jié)構(gòu)，滑塊的軌道都是用加硬的材料“貼”上去的，我不贊成用厚的模板來(lái)挖槽，因?yàn)槟菚?huì)使得模板變形，嚴(yán)重影響導(dǎo)柱和導(dǎo)套的定位精度，有些廠家硬是要在模板上挖槽，還不貼硬片，試模時(shí)是可以的，但是模具的壽命不長(zhǎng)，假如開了槽再加硬片，模具的體積就要放大，很不劃算。所以用加硬的軌道附加在平的動(dòng)模板上是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的做法。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)模有大滑塊的結(jié)構(gòu)，所有的功能性的附件都要做在這個(gè)軌道面上，往往位置很緊張，所以，我們?cè)诓贾梦恢脮r(shí)要統(tǒng)籌兼顧，因?yàn)樗谴慊鸬模钠饋?lái)很困難，如下圖。
上圖中的軌道上布置有：尼龍膠釘、內(nèi)六角螺絲、精定位、雙節(jié)滑動(dòng)導(dǎo)套等零件。這個(gè)雙節(jié)滑動(dòng)導(dǎo)套還起到軌道與動(dòng)模板的精確定位作用，見下圖。
五、限位螺絲的設(shè)計(jì)
這個(gè)醫(yī)用滴液器產(chǎn)品比較長(zhǎng)，有效的頂出距離要110mm，產(chǎn)品才能夠順利地取出，可是設(shè)置限位螺絲的空間才50mm，（底板+型芯板-螺絲頭-臺(tái)階厚度）。也就是說(shuō)，限位螺絲的空間根本不夠，一般的處理方法是在模外加限位拉板，這樣做比較麻煩，而且拉板的固定螺絲經(jīng)常會(huì)斷，往往會(huì)影響生產(chǎn)。我這里介紹一種很簡(jiǎn)單很方便的方法。供大家參考，見下圖。
我在原來(lái)設(shè)置限位螺絲的位置加了一個(gè)套，一切就變得非常簡(jiǎn)單了。這個(gè)方法可以延伸，假如需要頂出的距離更長(zhǎng)，可以做雙層的加長(zhǎng)套，甚至三層，詳細(xì)結(jié)構(gòu)請(qǐng)看下圖。
六、動(dòng)模滑塊的設(shè)計(jì)
這個(gè)滑塊是非常傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我在這里做了一點(diǎn)點(diǎn)改進(jìn)，見下圖。
一般的模具設(shè)計(jì)師在滑塊的外側(cè)都是采用斜面，但是我在這里留了一點(diǎn)點(diǎn)平面，這樣做的好處是沒有增加加工成本，但是有了這個(gè)平面，火花機(jī)加工的時(shí)候非常方便，另外水接頭可以做在這個(gè)平面上，避免了在斜面上攻螺紋的麻煩。滑塊撥開的動(dòng)力是靠固定在定模一側(cè)的斜導(dǎo)柱作上的斜導(dǎo)柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，見下圖。
七、動(dòng)、定模之間的精定位的設(shè)計(jì)
動(dòng)、定模之間的精定位的設(shè)計(jì)見下圖。
這個(gè)精定位很重要，直接決定產(chǎn)品內(nèi)外圓的同心度，我采取的方法是在動(dòng)、定模全部組裝好以后，直接以型腔為基準(zhǔn)來(lái)加工精定位的。
八、澆口的設(shè)計(jì)
這個(gè)零件的澆口設(shè)置有點(diǎn)特殊性，不同于其他“試管”類的模具，因?yàn)樵诋a(chǎn)品的尾部的通孔直徑很小，根本談不上剛性，經(jīng)熔融的塑料流一沖就偏了。所以我采用了一種特別的澆口，是“爪形”澆口的變種，見下圖。
這個(gè)爪形澆口在出模時(shí)是與橫流道斷開的，并會(huì)連在產(chǎn)品上，以后有一道切澆口的工藝，并且要做一個(gè)專門的切斷工具，這看起來(lái)好像很麻煩，但是我認(rèn)為，要得到合格的產(chǎn)品，這是必須的，我見過以前不成功的模具試模的樣品，是用的潛伏式澆口，雖然會(huì)自動(dòng)斷澆口，但是產(chǎn)品的殘余應(yīng)力太大，頭部的圓管的圓度不穩(wěn)定，雖然想追求完美，但是目的沒有達(dá)到，我想通過這個(gè)案例與年輕的模具設(shè)計(jì)師交流一下設(shè)計(jì)的理念。以下圖是Moldex 3D公司的模流分析結(jié)果。
我設(shè)計(jì)模具第一考慮的是保證用我設(shè)計(jì)的模具生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品是合格的，客戶可以接受的，第二才是在保證模具合理壽命的前提下盡量減少成本。再看定模小型芯，直徑僅僅3.2mm，見下圖。
我是這樣設(shè)計(jì)的，雖然定模型芯的直徑很小，但是由于被定模滑塊夾緊，在根部有很大強(qiáng)度的，相當(dāng)于在材料力學(xué)里“簡(jiǎn)支梁”的計(jì)算公式里，簡(jiǎn)支梁的長(zhǎng)度為零。從理論上講，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上小型芯的強(qiáng)度是無(wú)窮大的。然后當(dāng)熔融的塑料流從端面進(jìn)入后，抱著小型芯向里進(jìn)膠，先進(jìn)去的塑料就抱緊了型芯，填充的塑料使得型芯在瞬間就有了強(qiáng)度，我做過很多類似的模具，這種澆口有很好的效果。
九、定模滑塊的設(shè)計(jì)
定模滑塊是這樣分型的，外分模線肯定在中間，內(nèi)分模面一定是在型芯的臺(tái)階處。見下圖。
根據(jù)產(chǎn)品的特征，產(chǎn)品的外分模面一定是在中間的。但是由于側(cè)抽芯是一邊長(zhǎng)一邊短，所以，分出來(lái)的滑塊1是這樣的，見下圖。
滑塊1對(duì)應(yīng)的滑塊鑲針比較短，但是滑塊2的鑲針比較長(zhǎng)，見下圖。
可以肯定，二個(gè)滑塊在分開時(shí)，產(chǎn)品是會(huì)粘在定模滑塊2 上的，并且會(huì)隨著滑塊2一起拉扯，由于產(chǎn)品中間有動(dòng)模芯掛住，產(chǎn)品一定會(huì)拉傷，因?yàn)槎；瑝K2一側(cè)的造型的特征，內(nèi)外的型面都在一側(cè)，而滑塊針是不允許有脫膜斜度的（因?yàn)槭茄b配旋閥的），包緊力很大，這也是以前的模具多次失敗的主要原因。所以我在定模滑塊2一側(cè)設(shè)置了止推裝置，首先，有一個(gè)推管，在滑塊分開時(shí)，它是不動(dòng)的，頂住產(chǎn)品，將產(chǎn)品強(qiáng)制性地留在中間，見下圖。
圖中，止推管是固定在定模上的，相對(duì)于產(chǎn)品是不動(dòng)的。而滑塊2 鑲針是固定在滑塊2 上的，是隨著滑塊2 運(yùn)動(dòng)的。這樣就可以有效地防止產(chǎn)品在脫模時(shí)隨滑塊2運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)致制品被拉傷。滑塊2 上的止推管是這樣固定的，見下圖。
從上圖可以看到，止推管相對(duì)于定模板板是不動(dòng)的，直接用螺絲固定在定模（A）上。但是鑲針是固定在鑲針固定塊上，鑲針固定塊是用螺絲固定滑塊2上的，它會(huì)隨滑塊2 一起外移，與制品分離，見下圖。
這是一個(gè)非常經(jīng)典的滑塊止推機(jī)構(gòu)。合起來(lái)是這樣的，見下圖。
十、定模滑塊的定位
一般這種敞開式軌道的大滑塊機(jī)構(gòu)，很容易產(chǎn)生滑塊的定位性不穩(wěn)定，因?yàn)榛瑝K會(huì)受到鎖緊塊斜面的擠壓，極微量的位移也會(huì)對(duì)制品的外觀產(chǎn)生很大的影響。特別是本產(chǎn)品的外形，錐度部分在定模滑塊上，直筒部分在定模大鑲件上，假如偏位0.05mm，產(chǎn)品外形就會(huì)很難看。所以在本套模具里，定模滑塊的定位機(jī)構(gòu)對(duì)制品的外觀品質(zhì)有舉足輕重的作用。.
這個(gè)定位機(jī)構(gòu)我是這樣設(shè)計(jì)的，非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，但是它起到了定模滑塊與定模仁的精確定位作用，同時(shí)也使得定模滑塊1、定模滑塊2之間產(chǎn)生精確定位，見下圖。
十一、定模滑塊的冷卻
定模滑塊的冷卻見下圖。
從上圖可以清楚地看到定模滑塊的冷卻水路的設(shè)置。前面講的圓度要求很高的圓管的成型是在定模滑塊上的。定模滑塊的冷卻系統(tǒng)的布置直接影響到這個(gè)圓管的圓度，其實(shí)定模滑塊的冷卻系統(tǒng)不單單起冷卻作用，（嚴(yán)格的講應(yīng)稱為熱交換系統(tǒng)）我認(rèn)為為了增加前面講到的圓管的圓度的穩(wěn)定性，定模滑塊必須保持穩(wěn)定的模溫，應(yīng)該在50°C左右，定模滑塊的冷卻系統(tǒng)是采用了一個(gè)模溫機(jī)，設(shè)定的溫度是48°C，在實(shí)際生產(chǎn)中取得了很好的效果。
十二、定模仁的設(shè)計(jì)
定模仁的結(jié)構(gòu)見下圖。
定模仁的設(shè)計(jì)是非常傳統(tǒng)的，沒有什么特殊的地方，從上圖可以看到，有分成三層的冷卻水路。因?yàn)槲铱紤]到該制品的特征，產(chǎn)品與另外一個(gè)零件（旋閥）之間的配合是要求不漏水的，產(chǎn)品的圓度要求比較高，所以首先要保證模具溫度非常穩(wěn)定，然后再考慮怎樣將制品定型。定模仁的型腔加工要與二個(gè)大滑塊定位在一起，然后才可以加工。最終的拋光也要將定模仁與二個(gè)定模滑塊定位在一起，不然很難保證結(jié)合線不錯(cuò)位。
十三、澆口的取出
澆口的取出方式比較特殊，見下圖。
從上圖看，按理講澆口是拿不出來(lái)的。它會(huì)留在二個(gè)滑塊中間。這可是非常麻煩的。可是始料不及的是，竟然有意外的驚喜，澆口在相互拉扯時(shí)，有一邊先斷開了，這是肯定的，因?yàn)樽π螡部谂c橫流道的連接是一個(gè)點(diǎn)澆口，具體形狀是小端直徑Φ1mm、錐度是30°的的圓錐體，沒有斷的一邊就跟隨制品一起出來(lái)了，見下圖。
模具的總體結(jié)構(gòu)是這樣的，下圖是模具打開的狀況。
小結(jié)：
這是一套很有實(shí)用價(jià)值的模具，曾經(jīng)困惑了我的朋友很久，現(xiàn)在這個(gè)難題終于被攻破了。但是，僅僅靠文字和圖片要切實(shí)了解這套模具的詳細(xì)結(jié)構(gòu)是不夠的，我在這里只是表達(dá)了我的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思路，希望可以起到拋磚引玉的效果。
設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)
動(dòng)模型芯的固定方法，確保了動(dòng)模型芯的剛性和穩(wěn)定性以及產(chǎn)品壁厚的均勻性；
定模滑塊的止推結(jié)構(gòu)，防止產(chǎn)品粘滑塊，是本套模具能夠成功的關(guān)鍵；
定模滑塊與定模仁的精確定位，確保產(chǎn)品外觀的接合線的美觀，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)極簡(jiǎn)單，加工方便；
動(dòng)模的鑲套式限位螺絲的設(shè)計(jì)，變相擴(kuò)展了動(dòng)模的頂出空間；
變相的爪形進(jìn)料口，有效地保護(hù)了定模小型芯不被沖偏。
本案例介紹到這里就差不多結(jié)束了，但是還有一個(gè)與模具沒有直接關(guān)系的問題，可是又非常有價(jià)值，我在這里補(bǔ)充一下。希望能夠?qū)Υ蠹覍?lái)的工作中有一點(diǎn)幫助和啟發(fā)。前面講到，本制品與另外一個(gè)零件（旋閥）的配合有較高的要求，這個(gè)內(nèi)孔的圓度要求很高，見下圖。
但是這個(gè)產(chǎn)品是PP做的，蠕變量比較大，就這樣直接注塑成型要達(dá)到不漏水是很困難的，我在生產(chǎn)的時(shí)候采用了定型的方法，定做了一批芯棒，制品出來(lái)后將芯棒插入，10分鐘后取出，效果很好見下圖。
