房彥明 張艷軍

關鍵詞：注塑 澆口 去除 應用 探討

注塑工藝在汽車行業(yè)中被廣泛應用，但注塑澆口的二次去除、根部修補作業(yè)是制約生產過程效率提升的重要影響因素，比如：澆口的數量、澆口的結構、澆口去除工藝方法等，都對產品澆口的去除存在直接關系，在保證產品特性滿足要求的前提下，如何實現澆口設計最少化、澆口去除最簡化，澆口設計技術以及去除工藝顯得尤為重要，并對制品的外觀、后序的裝配產生不同的影響。以下重點從澆口設計選型、澆口去除工藝方法以及模具改進三方面進行澆口去除少修化探討。

1 澆口設計選型

澆口是熔料經過分流道后流經產品的唯一通道，對熔體流入型腔起限制作用，并且當注塑壓力撤銷后，澆口固化，封鎖型腔，防止熔體倒流[1]，澆口的開設形式以及位置對塑件的影響很大，因此合理選擇澆口尤為重要。

澆口位置選擇應根據塑件的幾何形狀和品質要求，澆口的設計便于去除、不外漏、同時結合熔料在流道和型腔中的流動狀態(tài)、填充、熔接線、排氣等因素綜合考慮，一般遵循原則如下：

（1）澆口不外漏、易修除。（2）澆口不能正對筋位或者孔位，且不能正對薄鋼或者孤島，防止料流將零件擠壓變形。（3）澆口的設計便于模具脫模，防止夾料、拉傷等質量問題出現。（4）生產操作的可便利性，本著實現自動化、少人化原則進行設計。

澆口的類型：主要為側澆口、潛伏澆口、直接澆口、點澆口。

側澆口：

側澆口為注塑產品用的最多的澆口形式，又稱為標準澆口，一般開設在分型面上，根據搭接形式又分為對接側澆口和搭接側澆口，如圖為搭接式澆口，搭接式有利于模具加工、產品保壓、澆口去除及澆口修平，具體優(yōu)缺點為：

優(yōu)點：截面小，能減少澆注系統(tǒng)熔料消耗量，去除澆口容易，痕跡不明顯，適用于各種形狀的注塑制品[2]。

缺點：注塑時制品和澆口不能自動分離，存在熔接痕，壓力損失較大。

潛伏式澆口：

潛伏式澆口位置比較靈活，可在塑料內外表面進澆，潛伏澆口必須做鑲件，從正面安裝，并用螺絲鎖緊，流道開設在分型面上，澆口潛入分型面下，熔料斜向進入型腔，由于流道設置推出機構，開模時澆口被自動切斷，流道凝料自動脫落，大大提高生產效率，但其不適用于尼龍或者ABS 類產品，容易堵塞澆口或者不易拉斷。

直接澆口：

直接澆口即為主流道澆口，溶體由主流道大端直接進入型腔，流動阻力小、流程短以及補給時間長等特點，這樣的澆口有較好的溶體流動狀態(tài)，并且使注塑制品和澆注系統(tǒng)在分型面上投影面積最小，模具結構緊湊、注塑機受力均勻，但進料處有較大的殘余應力，容易導致制品翹曲變形，澆口去除困難，并且痕跡明顯，影響美觀。

點澆口：截面形狀小如針點的澆口[3]，又稱為針尖型澆口，此類澆口成型周期短，快速填充型腔，可減少塑件翹曲變形，防止裂紋的發(fā)生，脫模后澆口殘痕不明顯，可自動拉斷，有利于自動化操作，但注塑壓力較大，一般采用三板模，模具相對復雜，點澆口孔徑越小，材料流動所致的摩擦熱也增加，射出壓力損失也增加，一般為0.8-1mm 為準，對于三板模具澆口直徑一般為1.27 至2.53mm。

通過以上側澆口、潛伏式澆口、直接澆口和點澆口四類澆口的分析，其中潛伏式澆口和點澆口有利于澆口的自動拉斷以及澆口的免修，選擇何種澆口需要根據產品造型以及模流軟件模擬分析，綜合進行確定選用一種澆口或者二種以上澆口的配合使用。

2 澆口去除工藝方法

產品造型確定后，為保證保證產品品質，澆口無法實現免修或者自動脫落，需要考慮制造過程工藝方法進行澆口去除，澆口的去除依據自動化程度、產品特性以及澆口特性，分為人工去除澆口、模內切澆口、模外剪切澆口以及模外自動修剪澆口四種形式。

2.1 人工去除

人工去除一般采用壁紙刀或者鉤刀，注塑制品成型稍微冷卻后人工將澆口掰掉，根部殘留位置采用刀具垂直切割，動作緩慢、平穩(wěn)，一次性切除，防止二次切割出現接茬以及發(fā)白問題。

優(yōu)點：成本節(jié)約，設備、機械手等出現不穩(wěn)定因素時，人員應對靈活

缺點：不合適自動化生產，生產效率低下，一致性保證能力差，常出現過修、少修等問題。

隨著企業(yè)發(fā)展，產品競爭力增加，人工去除澆口作業(yè)逐漸被自動化取消。

2.2 模內切澆口

澆口在模具內修剪完成，一般用在小型非外觀且精度要求不高的產品，對于尺寸要求較高的產品或者澆口數量較多，建議使用模內沖切設備進行修剪澆口，簡化后序加工程序，降低勞動力成本[4]（模具開發(fā)時在模具內部內置刀具，產品注塑完成后保壓階段進行沖切）。

優(yōu)點：自動化生產，效率較高。

缺點：模具比較復雜，并且沖切時膠料

未完全冷卻，澆口沖切會產生擠壓內應力，出現暗印問題，一般澆口距離外觀皮紋面≤ 10mm 時，不建議采用模內沖切方式。

2.3 模外切澆口

模外切澆口形式較多，有模外銑削、激光切割等，模外切自動化程度比較高，往往是多軸機械手配合熱切刀，通過PLC 控制程序控制機械手運動，實現澆口逐漸切割的方法，采用此種方式，要考慮切刀的運動空間，同時澆口殘留要考慮到與對手件的干涉裝配情況，設計時需要進行避讓，切割一般為側澆口，切刀按照產品邊緣軌跡運行切割。

優(yōu)點：自動化程度最高，一致性較好，適用于切割多種類型的澆口，并且可以弧線運動。

缺點：切割存在澆口殘留，必須考慮避讓結構。

2.4 模外修剪澆口

采用固定直身刀架，上面固定刀具，依靠機械手X/Y/Z 三個方向單向帶動產品運動將澆口去除，切除澆口位置必須為直線狀態(tài)。

優(yōu)點：修剪澆口裝置簡單易操作。

缺點：澆口位置必須為直線狀態(tài)，刀具強度低，適用于切割PP 類材料。

以上四種澆口去除方式根據產品狀態(tài)、精度要求、自動化程度進行合理選擇。

2.5 模具改進

產品批量生產后，設備、模具以及產品進入了穩(wěn)定階段，可以從澆口數量減少方面進行模具改進，從而實現后序澆口的免修。

減少澆口產品選擇原則：

澆口類型：僅起到保壓作用的澆口（澆口分為主注膠澆口、保壓澆口等）。

澆口數量：大于等于2 處澆口，即多澆口產品，可以間隔取消驗證。

澆口影響： 澆口數量減少， 注塑壓力會增加，但壓力增加不允許超過設備極限70%，否則影響模具以及注塑設備壽命。

單件匹配：澆口直接影響產品的外觀、形變、成型收縮以及強度，所以減少澆口后產品質量需要重點確認，包括產品外觀以及與對手件的匹配。

下面以多個澆口產品案例進行過程開展說明。

（1）此為某注塑產品，共計5 處澆口（從左至右依次分布），澆口類型為搭接型側澆口，圖示如下：

（2）澆口狀態(tài)：產品為搭接澆口，與產品搭接尺寸長為20mm，厚度1.5mm。

（3）進澆方式：1 號澆口——2 號、3 號澆口——4 號、5 號澆口，依次順序進膠。

（4）模流分析：產品由中間澆口向兩側澆口注射，兩側注射壓力最小，即模具受力最小，從模流分析可得出熔體填充時間、成型條件（如注射壓力、注射速度、保壓時間等）對于產品翹曲變形的影響、以及澆口數量位置變化后對于模具壓力的變化[5]，取消澆口后材料流長比、注塑設備自身流長比均可滿足（未超出設備最大流程比[6]）。

2.6 改善方案

澆口數量可由5 處減少至3 處，取消4 號、5 號澆口，進行模具修改，流道封堵，同時延長2 號、3 號澆口的注膠時間，射膠壓力同步進行提升（提升后仍小于設備極限壓力的70%，不會影響模具壽命），滿足產品的材料用量需求。

2.7 改善效果

減少2 處澆口，產品原材料單臺定額大大降低，同時提升了刀具作業(yè)安全性。

模具改進方面僅適用于產品生產穩(wěn)定后，試制驗證選擇性的澆口減少，主要從產品結構分析、模流軟件測試、模具結構改進、現場試制驗證、零部件匹配五方面聯合開展。

3 結語

伴隨注塑行業(yè)的發(fā)展，企業(yè)之間的競爭已逐步轉變?yōu)樯a效率以及成本優(yōu)勢之間的競爭，注塑澆口的去除修補將直接影響生產效率的自動化，如何實現澆口最少化是提升過程能力的唯一途徑。

澆口的去除可以設計階段進行澆口類型的選擇，也可以在產品定型生產后采用自動化、半自動化或者人工作業(yè)的方式去除，但后者往往需要投入大量的財力和物力（如自動化設備），成本較高，最優(yōu)的方法為在產品設計階段（也稱為虛擬階段），通過SE 評審，進行造型的微動修改、澆口的選型、澆口位置的放置、模流軟件對于翹曲變形的分析，最終選擇最合理、最經濟的澆口方式。

總而言之，注塑工藝固然重要，但注塑澆口的去除修補是提升注塑過程能力的一個重要手段，在把握產品品質的基礎上，探索新思路、新方法的同時選擇澆口最少化設計技術，對于企業(yè)能耗、運行成本控制方面發(fā)揮不可替代的作用。