電腦DVD托盤熱流道注射模具設計

羅萍，曾福輝

（廣東省技師學院，廣東 惠州 516100）

0 引 言

電腦DVD 托盤作為電腦光驅的核心支架，保證光碟能夠順利進入光驅和接觸光驅讀寫觸頭，其質量的好壞直接影響光碟的播放。近幾年，隨著電腦的普及，光驅的應用也越來越廣泛，因此如何做到保證質量又能批量生產電腦DVD 托盤是重點。目前，熱流道模具越來越廣泛地應用在塑料模具行業當中，熱流道技術只適合于塑膠模具，而且也并不是每種塑膠模具都適合。筆者從事模具設計制造多年，認為熱流道模具非常滿足電腦DVD 托盤的要求。

1 產品分析

圖1 產品圖以及進膠點位置

如圖1 所示所示為電腦DVD 托盤，材料為ABS，平均收縮率為0.5%，經過分析：1）此產品有外觀要求，因此不能從外部直接進膠；2）碰穿孔位比較多，在注塑時注塑壓力增加，容易導致產品變形；3）在一出四的情況下，三板模簡化型細水口產生的水口廢料會很多，相對成本會增大。所以經過分析后確定此制品做熱流道進膠，熱流道針閥式熱嘴技術的一個優點就是在制品上不留痕跡，進澆口處痕跡平滑。射嘴是直接與產品相連接，這樣就不會有水口廢料產生，另外，也不需要專門安排人工去修剪水口。

2 熱流道的成型工藝

模具裝配圖如圖2 所示。

2.1 熱流道注射成型工藝及原理

所謂熱流道成型是指從注射機噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態，可看做注塑機射嘴的延伸，它是一個加熱系統，同時也是一個保溫系統，在每次開模時水口不需要固化作為廢料取出，滯留在澆注系統中的熔料可在再一次注射時被注入型腔。熱流道工藝在工廠也被稱為無流道塑膠模。

2.2 分型面的確定

分開模具能取出塑件的面，稱為分型面。根據分型面方向的選擇原則并滿足分型面在最大輪廓處及不影響產品的表面質量，對產品的結構進行分析，最終將分型面選擇在沿產品周邊最大輪廓位置。

圖2 模具結構裝配圖

2.3 型腔數目的確定

模具型腔數量是根據模具與注塑機相匹配以及保證注塑精度，提高批量生產率和經濟效益來確定的。由于熱流道設計會使模具制作成本加大，所以常用于一模多腔以及大批量注塑生產的模具，該產品結構比較復雜，孔位比較多，根據批量與經濟效益分析及經驗，選擇一模四腔。

3 澆注以及排氣系統的設計

3.1 主流道的設計

主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴出來的熔體導入分流道或者型腔中，此模具為一模四件，為了避免注射進膠不均勻，將塑料均勻地注射入模具里面，將主流道直接開在模具中心，主流道的形狀為圓錐形，以便于塑料熔體的流動和流道的清理。

熱流道技術應用的關鍵，熱流道設計時要注意：

1）流道表面要光滑，流道的拐角處要避免死角，圓滑過渡。

2）在第一次試模時一定要選用無色的膠料，第一次試模后，會在流道壁周圍形成一層薄膜，此層薄膜會永久地附著在流道壁上，當正式生產后，又會在原先的薄膜周圍形成一層薄膜，此層薄膜是可清除的。再次生產時，開始必須用高于正常生產的溫度以清除掉上一次生產時殘留的膠料。此后，每次注塑時都會將第一次試模時所殘留的膠料帶走少許，因此，若在第一次試模時選擇用有色的塑料，則會影響以后生產的成品外觀。所以，第一次試模必須用無色的塑膠。

3.2 澆口位置的確定

根據該產品本身的幾何形狀、結構特征、結構特點、技術和質量要求及塑件的流動性能等級因素，將其定在產品3 個角位上。

3.3 熱流道的加熱形式

熱流道采用外加熱形式。流道板內安裝加熱棒對整個流道板（包括流道）進行加熱，采用外加熱方法，流道內熔體流動路徑是無障礙物的圓形截面，熔體在流道內流動順暢，很少有殘留物，停機后再啟動時不需要清理流道中的凝料，只需要控制加熱器的開關就可以，但是由于熱流道板的溫度高，熱流道模應在定模固定板及定模板之間設熱流道板，由于熱膨脹的關系，為免熱膨脹時有凹入現象,應采取與模具其它部分隔熱的措施，如利用空氣間隙進行隔熱等。在熱流道板與模板之間用墊塊支撐，可以減少接觸面積，減少傳熱量，但熱接觸面積上所受的壓力卻因之增大。所以必須使用高強度的材料，定模固定板及定模板均選擇用P20 鋼，若選擇用45 鋼則在與熱流道系統接觸支撐處加硬墊片，如圖3（e）所示。熱流道分為全熱流道和半熱熱流道，其形式如圖3 中的（a）、（b）、（c）、（d）所示。

圖3 熱流道系統的類型

3.4 噴嘴的選擇

有些熱流道模由于剪澆口困難，所以要求自動剪澆口，此時就需要閥針式系統。此模具采用針閥式熱嘴，因為針閥式熱嘴技術上較先進，優點有：1）在制品上不留痕跡，進澆口處痕跡平滑；2）能使用較大直徑的澆口，可使型腔填充加快，并進一步降低注射壓力，減小產品變形。3）可防止開模時出現牽絲現象及流涎現象；4）當注塑機螺桿后退時，可有效地防止從模腔中反吸物料；5）能配合順序控制以減少制品熔接痕。這里選擇貝斯特公司的氣壓閥針系統。

3.5 排氣系統的設計

排氣是注射模具中不可忽視的問題。在注射模成型中，若模具排氣不良，型腔內的氣體受壓將產生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時氣體壓縮產生的熱量能使塑料燒焦。

排氣的形式分為兩種，通常是利用模具零件間的配合間隙及分型面之間的間隙進行排氣，在必要時可采用排氣槽排氣。本模具的設計中，除了分型面排氣，還采用了產品骨位處割鑲件銑排氣槽排氣。

4 頂出機構的設計

注塑模必須設有準確的脫模機構，以便在每一循環中將塑件從型腔內或型芯上自動地脫出模外，此產品有倒扣，所以用了滑塊以及頂桿頂出，起到脫出產品的作用。

4.1 模具對脫模機構的要求

1）結構優化、運行可靠，機構盡可能簡單，零件制造方便，配換容易。機構動作要準確可靠、運行靈活，機構本身具有足夠的剛度和強度，以抵抗脫模阻力。

2）不影響產品外觀，不造成塑件變形破壞，推頂產品的位置盡量設在塑件內部或隱蔽處，以免損壞產品外觀，要保證塑件在脫模過程中不變形、不擦傷。因此本設計通過分析脫模力的大小和集中的部位，從而選擇正確的脫模方式和推頂位置，使脫模力得到均勻合理的分布。在產品骨位深以及薄的位置盡量多加頂桿。

3）脫出機構應便于產品留在動模，模具的結構應保證產品在開模過程中留在具有脫模裝置的半模（即動模）上。

4.2 頂針的設計

在設計頂針時應注意：

1）頂針的截面應有不少于1/2 的面積承受脫模力，否則易彎曲。

2）頂針直徑的選擇依產品具體情況而定，原則上寧多勿少，直徑寧小勿大。

3）頂針外周距型芯應留有不小于0.2～0.5 mm 的距離（依型芯大小而定），以免頂針觸及型芯。另外頂針孔磨損時，有更換大截面推桿的余地。

4.3 滑塊的設計

1）滑塊機構原理。因為產品結構與開模方向有倒扣，在此必須采用一種結構，能讓產品避開倒扣部分從模仁里出脫離出來，以達到產品外型的要求。如圖4 所示，滑塊機構就是為了解決倒扣而發展出來的模具機構，其基本原理是將模具開閉的垂直運動，轉向成水平運動，而為了配合倒扣位置在公?；蛘呤悄改Ｉ献兓霾煌臋C構形式。在此選用滑塊出模，此模具因側面倒扣比較多，需要做2 個小滑塊和1 個大滑塊。

2）滑塊的設計要點?；瑝K材料必須具備適當的硬度、耐磨性，足夠承受運動的摩擦。滑塊上的型腔部分或型芯部分硬度要與模腔模芯其它部分同一級別?；瑝K機構的部件有：斜撐銷、鎖緊塊、滑塊本體、壓塊、耐磨塊，如圖5所示。

圖4 滑塊設計

圖5 滑塊機構

3）滑塊長度的設計。一般取行程的3 倍，考慮強度時，斜銷的兩邊（前后）必須各留20 mm，考慮增加運水時，運水一般采用8 mm 的管徑，缺陷會大幅度減少。

5 冷卻回路的確定

本產品設計定模冷卻回路從定模水口板引水進入。動模冷卻水道縱向排布，具體布置內陸3D，采用O 型密封圈密封，以免出現泄漏現象，而且快速管接頭不要露在模具外面，以免吊裝和放置模具時將其壓壞。

6 結 語

該模具采用了熱流道澆注系統，雖然成本很高，但能夠實現自動化生產，很好地實現了大批量生產的要求，有利于提高生產效率。并且從長遠來看，隨著能源和材料的短缺，人們對產品要求的不斷提高，熱流道澆注系統將是現代生產廠家首選的模具類型。

［1］ 賀平.塑料成型工藝及模具設計［M］.北京：科學技術出版社，2011.

［2］《塑料模具設計手冊》編委會.塑料模具技術手冊［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［3］ 賈潤禮，程志遠.實用注塑模具設計手冊［M］.北京：中國輕工業出版社，2000.