氣體彈簧式噴嘴熱流道在醫用導管模具生產中的應用

楊　武

（珠海市高級技工學校機械技術系，廣東珠海519015）

裝備應用技術

氣體彈簧式噴嘴熱流道在醫用導管模具生產中的應用

楊武

（珠海市高級技工學校機械技術系，廣東珠海519015）

在工作實踐中時常面對著如何提高注塑模的生產效率和產品質量以及在滿足客戶需求的情況下盡可能地簡化模具結構的情況，針對氣體彈簧式噴嘴熱流道在醫用導管產品中的應用，論述了氣體彈簧式噴嘴熱流道在實際生產中的設計、制造及生產特點。

注塑模具；針閥式噴嘴熱流道；氣體彈簧式噴嘴熱流道

熱流道系統的模具設計技術是一種應用于塑料模具澆注系統比較先進的模具設計技術，是塑料制品注射成型工藝發展的一個重點方向。工業上熱流道系統一般由熱噴嘴、分流板、溫控箱和附件等幾部分組成，它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態［1］。本文針對實際產品醫療導管的熱流道系統模具設計，闡述氣體彈簧式噴嘴熱流道在醫用產品模具設計中的應用。

1　問題的提出

曾經接手一套醫用導管產品的項目，產品圖紙如下圖1所示。客戶對該產品有如下要求：

圖1　導管主體零件圖

（1）產品為透明PE材質，產品上不能留有進膠口殘痕，進澆口處痕跡平滑；

（2）開模時不能出現牽絲及流涎現象；

（3）產品材料不能重復使用；

（4）模具結構盡可能簡單，安裝、操作及維護簡單方便；

（5）產品需在一月內交貨。

由以上要求可知，該醫療導管對表面質量有較高要求，產品需要在一個月內交貨，時間比較緊張，而且產品的需求量大，需要產品要145 000套，在一個月的時間，采用普通模具設計，達不到產品所需的質量要求，時間也比較緊張。根據以前的生產經驗以及工廠的實際生產情況，生產一套這樣的模具大概需要半個月左右的時間，所以留給產品的注塑生產的時間只有半個月左右。由于該醫療導管產品采用的是PE材料，而且對產品的表面質量要求很高，所以基于提高工廠的經濟效益和產品注塑生產的效率，并且能夠保證產品的表面質量要求，該產品的模具應該采用熱流道澆注系統來進行設計以及制造，目的是保證材料在注塑生產的過程中能夠一直處于熔融狀態，不產生廢料的同時節省了去料頭的步驟，提高生產效率。但是現在市面上常用的熱流道系統通常采用開放式的噴嘴，通過該噴嘴生產出來的產品會有明顯的澆口痕跡或者開模時會出現牽絲及流涎現象，無法完全滿足客戶對該產品表面質量的要求。而且采用常用的熱流道系統制造的模具，其結構較為復雜，一般需要通過液壓、氣壓或者機械驅動機構來輔助生產，不能滿足客戶對于模具結構盡可能簡單以及安裝、操作和維護方便的要求。

2　解決方案

由以上分析可知，該模具所用的熱流道系統假設采用開放式噴嘴，那生產出來的產品將無法完全滿足客戶的要求，因此需要改變噴嘴的形式。通過綜合考慮，決定采用針閥式噴嘴的熱流道系統［2］，主要是根據針閥式噴嘴與其他形式的噴嘴相比有以下優勢：

（1）采用針閥式噴嘴熱流道系統的模具在生產出來的產品上不會留下進澆口痕跡，能保證產品的外觀質量。

（2）采用針閥式噴嘴熱流道系統的模具可以采用較大直徑的澆口，這樣的目的是使塑料填充型腔的速度加快，能夠進一步降低產品的注射壓力，從而保證產品的變形盡可能小。

（3）采用針閥式噴嘴熱流道系統的模具在開模時不會出現牽絲及流涎現象，進一步保證產品的外觀質量要求。

（4）采用針閥式噴嘴熱流道系統的模具在注射完成后，注塑機螺桿后退時，不會從模腔中反吸物料，從而保證產品質量。

（5）采用針閥式噴嘴熱流道系統的模具能配合順序控制，這樣可以以減少產品各部位之間的熔接痕。

所以采用針閥式噴嘴的熱流道系統可以滿足客戶對產品外觀的的要求。但是采用針閥式噴嘴存在一個問題：針閥式噴嘴內部針閥的開合動作一般都是通過液壓、氣壓或者機械驅動機構來完成。由于熱流道模具其結構相對比較復雜，現在采用針閥式噴嘴的熱流道系統的模具將要加裝液壓、氣壓或者機械驅動機構，這樣模具結構將變得更加復雜，導致模具的安裝、操作及維護也將變得更復雜，模具的制造成本也將大大增加，同時大大增加了該模具的后期維護費用，令客戶無法接受。為此，將通過改變控制針閥式噴嘴啟閉的形式來滿足客戶的需求，將針閥式噴嘴的啟閉形式改為氣體彈簧式噴嘴。其結構圖如圖2、圖3所示。

圖2　氣體彈簧式噴嘴立體圖

圖3　氣體彈簧式噴嘴結構圖

2.1氣體彈簧式噴嘴的結構

該氣體彈簧式噴嘴的噴嘴體為空心結構，內設有分流梭，分流梭的前部為前分流梭，分流梭的后部為后分流梭，由前分流梭和后分流梭組成的分流梭為空心結構，分流梭內設有十字型的針閥，針閥的一端延伸出前分流梭的外部。針閥與分流梭的側部之間設有彈簧，針閥通過彈簧與分流梭活動連接。噴嘴體的一側外表面設有熱電偶，熱電偶外表面設有加熱器。

2.2氣體彈簧式噴嘴的工作原理

氣體彈簧式噴嘴的工作原理如圖4所示。

圖4　扁形熱噴嘴熱流道結構示意圖

由于在注塑機開始工作之前不產生注塑壓力，所以這個時候針閥在彈簧的彈力的作用下保持關閉狀態。

在注塑機開始工作后，注塑機的螺桿不斷地擠壓熔融狀態的塑料，使注塑機的注塑壓力不斷上升，當注塑壓力大于針閥內部彈簧的彈力時，針閥式噴嘴口被逐漸打開，當達到設定壓力時，噴嘴口打開到最大的程度，并使熔融的塑料順利充滿型腔［3］。

在熔融塑料充滿模具型腔后，需要進行一段時間的保壓，保壓過后，注塑機的注塑壓力下降，這時彈簧的彈力將針閥自動地頂上，使噴嘴口關閉，完成一個完整的注塑過程。

2.3氣體彈簧式噴嘴的優勢

（1）針閥式氣體彈簧式噴嘴熱流道系統由于其結構獨特，在模具裝配的過程中只與型腔板（單塊）存在裝配關系，這樣將在很大程度上降低了模具安裝和維護過程中的難度，從而降低了該模具的制造成本，提升了企業的經濟效益。與此同時該噴嘴也不需要氣動控制裝置進行控制，進一步降低了模具的制造成本。尤其是對于點澆口的模具，采用氣體彈簧式噴嘴將將大大提高模具使用過程的的便利性，而且采用氣體彈簧式噴嘴熱流道系統的模具結構較采用其他形式噴嘴的熱流道系統的模具結構大大簡單化［4］。

（2）采用氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統模具的開合模行程比與采用普通噴嘴的熱流道系統模具的開合模行程要短1/6，因此產品的脫模和成型周期將大大縮短縮短，每天可生產1200件左右，可提高生產效率大約25%，而且此類型的模具易于實現自動化生產，將大大提高產品的生產效率，提高企業的經濟效益。

（3）該氣體彈簧式噴嘴的噴嘴口啟閉順暢且非?？煽?。內部的針閥結構在注塑壓力和彈簧力的作用下，可將噴嘴口完全開啟和關閉，這樣將不會出現抽絲和澆口位置突出的情況。

（4）該氣體彈簧式噴嘴的澆道內的流路由于采用的是流線形式，每個部分之間都光滑過渡，這種設計就防止了因塑料停留在噴嘴澆道內而影響產品質量的情況發生，大大提高了產品的合格率。

綜上所述，上述醫療導管產品的模具的熱流道系統應該采用氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統來進行設計制造，這樣生產出來的產品才能滿足客戶對該產品的以上所有要求。

3　結束語

本文以實際產品醫用導管為案例，分析了醫用導管氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統的特點、結構及工作原理，通過比較分析采用氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統進行模具設計及制造，以及后續的產品生產可以順利滿足客戶對該產品提出的以上所有要求。綜上所述，氣體彈簧式噴嘴熱流道主要有以下幾方面的優點。

（1）可提高生產效率；

（2）提高產品表面質量；

（3）模具結構相對于普通熱流道系統的模具大大簡化；

（4）安裝、操作及維護簡單方便，大大節約了人力物力。

［1］（德）彼得.翁格爾.《熱流道技術》［M］.北京：化學工業出版社，2008，108.

［2］閆志波.熱流道技術的特點及其發展方向［J］.石家莊職業技術學院學報，2010，（6）：87.

［3］王建華，徐佩弦.《注射模的熱流道技術》［M］.北京：機械工業出版社，2006：269.

［4］陳劍玲，劉廷華.熱流道技術的發展和應用概況［J］.模具工業，2003，（10）：197.

App lication ofGas Spring Nozzle HotRunner in PracticalProduction

YANGWu
（Department ofMechanical Technology，Zhuhai City High School of Technology，Zhuhai Guangdong 519015，China）

In practice often face toward how to improve the production efficiency and the product quality of the injection mold and to meet customer demand under as much as possible to simplify mould structure of the situation，this paper for the application of gas spring type hot runner nozzle in the medical catheter products，discusses the gas spring type hot runner nozzle in the actual production design，manufacturing and production characteristics.

njection mould；hot runner nozzle；gas spring type nozzle hot runner

TG241

A

1672-545X（2016）06-0187-03

2016-03-16

楊武（1977-），男，吉林磐石人，本科，教師，研究方向：注射模具。