摘要：模具是塑料成型加工工藝的一種重要設(shè)備，而澆注系統(tǒng)又是注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是熔融態(tài)塑料進(jìn)入模具型腔的必經(jīng)通道。結(jié)合注塑模具在機械、電子、航空航天和日常生活等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，展望了其廣闊的發(fā)展前景，通過介紹注塑模具在設(shè)備生產(chǎn)中的重要性，以及注塑模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計，綜合分析了注塑模具的工藝性，包括溫度變化、成型壓力、成型時間以及塑件成型不良的原因。

關(guān)鍵詞：注塑模具； 澆注系統(tǒng)； 設(shè)計； 工藝分析

隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對注塑模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。盡管國內(nèi)注塑模具種類繁多，但大型、精密、復(fù)雜及長壽命模具仍不能達(dá)到自給自足，標(biāo)準(zhǔn)化模具件的缺少使得整個行業(yè)模具標(biāo)準(zhǔn)化得不到推廣。因此，從長遠(yuǎn)看來，只有加快發(fā)展與推廣標(biāo)準(zhǔn)化注塑模具，才能不斷提高我國注塑模具的標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而才能提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。如此說來，高精度、高效率、自動化、高壽命模具仍是模具行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

注塑模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，它被用來生產(chǎn)具有一定形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)的工藝制品，在材料加工工業(yè)的各種工藝設(shè)備中，95%以上的塑料制品是通過模具來成型的，因此注塑模具的設(shè)計與工藝分析在塑件生產(chǎn)中顯得尤為重要。注塑模具的設(shè)計應(yīng)既滿足塑件的使用功能，又要降低模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度以及塑件在成型過程中的成型條件，以達(dá)到最大化降低成本的生產(chǎn)要求。而注塑模具的設(shè)計優(yōu)劣很大程度上取決于澆注系統(tǒng)的設(shè)計，澆注系統(tǒng)利用其引導(dǎo)作用將熔融態(tài)塑料從注射機噴嘴引導(dǎo)注入模具型腔，它具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，澆注系統(tǒng)的幾何形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否直接影響了聚合物熔體在模具通道中的流變特性及填充效果，進(jìn)而直接影響到最終成型后塑件的質(zhì)量及成型周期[1]。注塑模具澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。普通澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、澆口和冷料井四部分組成[2]，相比之下，由于熱流道澆注系統(tǒng)具有改善產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)省原料和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，熱流道模具被廣泛采用于塑料模具行業(yè)中。在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，為滿足澆注系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)要求，首先需要確保澆注系統(tǒng)適應(yīng)塑料品種及其特性要求，如塑料材料的溫度特性、流動性能、黏度特性及可塑性等等；其次澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，斷面尺寸盡可能大，轉(zhuǎn)彎盡量少，以確保聚合物熔體的熱量及壓力損失不會過大；除此之外，還應(yīng)在滿足要求的前提下，使?jié)沧⑾到y(tǒng)的容積盡量小，以減少塑料材料的消耗及縮短成型周期；為保證多型腔模具在注射充模時能同時充滿型腔，還應(yīng)采用平衡方式布置澆注系統(tǒng)；考慮到細(xì)小型芯在熔料充模時的沖擊作用下會發(fā)生變形及偏移，應(yīng)盡量避免熔料的直接沖擊，可采用切向式引流流道；在澆注系統(tǒng)中諸多結(jié)構(gòu)設(shè)計中，排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計的良好與否也直接影響著塑件制品的優(yōu)劣。

結(jié)合澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，我們需要綜合考慮注塑模具的工藝性，其中影響成型工藝的主要因素包括溫度變化、成型壓力、成型時間等。

在注塑成型加工中，系統(tǒng)各個部分溫度的高低及其分布的均勻性是影響注塑生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。對于料筒來說，其溫度過低，會導(dǎo)致塑化不充分，溫度過高，會促使塑料發(fā)生分解；對于噴嘴而言，其溫度過低會出現(xiàn)早凝現(xiàn)象，進(jìn)而堵塞噴嘴，因此應(yīng)盡量使其溫度略低于料筒溫度，防止噴嘴出產(chǎn)生“流涎”；而模具的溫度直接影響塑料的流動、冷卻定型及塑件的內(nèi)在性能和外觀質(zhì)量[3]。

注塑成型是一個具有非線性的多參數(shù)相互作用的復(fù)雜過程，其工藝參數(shù)往往需要多次測試與校核，尤其是注射壓力，其在很大程度上影響著注塑件的最終質(zhì)量[4]。所謂注射壓力，是指柱塞或螺桿頭部軸向移動時頭部對塑料熔體所施加的壓力，以用來克服塑料熔體從料筒向模腔運動時的流動阻力，給與熔體一定的填充速率以及對熔體進(jìn)行施壓。注射壓力大小的設(shè)定與塑料品種、注射機類型、模具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸以及塑件壁厚等因素有關(guān)。

成型時間又稱作成型周期，即完成一次注射模塑過程所需的時間。成型周期包括注射時間、閉模冷卻時間和其他時間。其中，注射時間又包括充模時間和保壓時間，兩者約占整個成型周期的5%、閉模冷卻時間是塑料熔體冷卻成型的關(guān)鍵時期，約占整個成型周期的80%。其他時間，包括開模、合模、脫模和安放嵌件等操作，約占整個成型周期的15%，成型周期的長短直接影響著生產(chǎn)效率和注塑機的使用率，因此，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下盡可能縮短塑件成型時間。

塑件的成型受多重因素的影響，影響塑件成型的主要原因包括成型機的結(jié)構(gòu)及工況、注塑材料的流動性以及注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否，其中直接造成塑件成型不良的原因包括模具進(jìn)料口位置不妥當(dāng)，模具通氣方法不恰當(dāng)，或是由于流道太狹小，導(dǎo)致冷料堵塞流道或進(jìn)料口。當(dāng)然，模具的溫度過高或者成型塑件壁太薄也會造成塑件成型的不良。因此，為了保證塑件制品的質(zhì)量，應(yīng)合理化、最優(yōu)化設(shè)計模具相關(guān)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王文廣，田寶善，田雁晨.塑料注射模具設(shè)計技巧與實例.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004

[2]《塑料模具設(shè)計手冊》編寫組.塑料模具設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2000.06

[3] 葉久新，王群主編.塑料制品成型及模具設(shè)計 [M].湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2005

[4] 王善勤，劉萍，柳宗媛著.塑料注射成型工藝與設(shè)計 [M].機械工業(yè)出版社，1997