一種花盆注塑模具的設計

楊凱程

（宿遷學院機電工程學院，江蘇 宿遷 223800）

0 引言

塑料花盆是生活中常見的日用品，具有重量輕、花色多、耐腐蝕、制造方便、價格低廉等特點，是陶土花盆的理想替代品。其制造過程一般要通過注塑模具來完成。本文介紹的是一種高度較深的花盆注塑模具的設計，對于這樣的花盆塑件在選擇澆口類型時必須選擇直澆口，其具有流程短，壓力損失小，易于成型的特點。此外，流道類型的選擇也是注塑模具設計的重要部分，傳統的注塑模通常選用冷流道，節省了初期的設備成本。而由于本花盆注塑模具要求大批量生產，選用熱流道雖然增加了初期設備成本，但長期來看由于在制造過程中熱流道減少了凝料的浪費，總體成本得到了降低。因此本文介紹的花盆注塑模具適用于制造高度深、大批量生產的花盆塑件。

1 塑件制品分析

（1）材料：聚丙烯(PP塑料)是繼尼龍之后發展的又一優良樹脂品種，它是一種高密度、無側鏈、高結晶的線性聚合物，具有優良的綜合性能。其未著色時呈白色半透明蠟狀，比聚乙烯輕。透明度也較聚乙烯好，比聚乙烯剛硬。它的光澤性好，耐高溫，抗沖擊性能較好，所以塑料盆和塑料水桶都選它做材料[1]。

（2）產品批量：大批量生產，因此要具有較高的注塑效率，塑件尺寸一般，外形為深腔圓桶形狀（如圖1所示），可采用一模兩腔的結構。

圖1 花盆塑件截面圖

計算制品的體積和質量：該產品材料為聚丙烯，密度為0.86～0.94 g/cm3，收縮率為1.8% ～2.4%，計算出其平均密度為0.9 g/cm3，平均收縮率為2.1%.使用UG軟件畫出花盆的三維實體圖，軟件自動計算出所畫花盆塑件體積為V=99.2 cm3，塑件質量M塑=ρV塑=0.9×99.2g=89.3g.估算澆注系統體積為塑件體積的25%，即V澆=V塑×0.25=99.2×0.25 cm3=24.8 cm3，澆注系統質量M澆=M塑×0.25=89.3×0.25 g=22.3 g.故V總=V塑+V澆=124 cm3，M總=M塑+M澆=111.6 g.

2 模具結構設計

模具機構采用一模兩腔二板式結構，澆口采用直澆口，頂出機構采用推板式。其裝配結構如圖2所示。

圖2 花盆注塑模具裝配圖

設計的內容主要包括模具的澆口位置及類型的選擇，冷熱流道的選擇，型芯型腔的設計以及頂出系統的設計。

2.1 澆口位置及類型的選擇2.1.1澆口位置的選擇

模具設計的過程中，對澆口的位置選擇較為嚴格，其選擇對塑件成型性能與質量影響很大，通常要考慮以下幾個原則：

避免塑件上產生噴射等缺陷；有利于型腔排氣；考慮塑件使用時的載荷狀況；考慮澆口位置和數目對塑件成型尺寸的影響；防止將型腔或嵌件擠壓變形。

綜合考慮這些原則，結合花盆塑件的特征，將澆口位置定在塑件下方中心位置。

2.1.2 澆口類型的選擇

常用的澆口類型有直澆口、側澆口及點澆口三種。直澆口是主流道澆口套直接成形的澆口，具有流程短，壓力損失小，易于成型的特點。側澆口可靈活選擇進料位置，但由于其流程較長，容易產生氣泡，對塑件質量不利。點澆口在熔融塑料通過時流速增高，塑料流的溫度升高，易于獲得外形清晰表面光潔的塑料，且開模后點澆口可自動拉斷；缺點是注射壓力損失大，模具結構復雜[2]。本花盆塑件的外形具有口徑大高度深，結構簡單的特點，因此壓力損失必須要小，選擇直澆口即可。

2.2 流道類型的選擇

冷流道（主流道冷澆道澆口系統，簡稱CR）和熱流道（主流道熱澆道澆口系統，簡稱HR）是利用塑料注射模加工塑料制品的兩種方式[3]。冷流道就是常規的注塑模具，注塑結束后在流道中有凝料需要取出。而熱流道則通過加熱裝置使塑料一直在澆注系統中處于熔融狀態，避免了取出凝料產生的浪費。在選擇冷熱流道時主要應考慮成本因素，由于花盆塑件大規模生產，因此采用熱流道的設計降低成本，如圖2中的加熱圈25為主要的加熱元件。

2.3 型芯（型腔）的設計

注塑模具的型芯（型腔），可分為整體式和組合鑲拼式型芯。整體式型芯（型腔）結構更為牢固，但加工困難，消耗的工具鋼多，多用于結構簡單的場合；組合鑲拼式型芯（型腔）則適用于結構復雜的場合，但其強度較差，加工也更加困難。由于花盆注塑模具要成型的塑件結構比較簡單，因此采用整體式型芯（型腔）設計即可。通過整體式的型腔鑲件7及型芯鑲件完成對型腔和型芯結構的設計，并且在型芯（型腔）中均設計了螺旋式冷卻水路，使冷卻效率提高。

2.4 頂出系統的設計

由于塑件本身結構較為簡單，本注塑模具選用了推板式頂出系統，并結合氣吹的方式。推板式頂出系統具有頂出面積及頂出力大，無明顯頂出痕跡的特點。其工作過程如下：開模后，制品脫離型腔鑲件7留在型芯10上。推出時，連接推桿14和環形推件板9在推板13的作用下，將制品上推出一小段高度，然后高壓空氣經過進氣管接頭11進入制品與型芯脫松的空隙中，制品即吹起，最后由人工取出制品。連接推桿14上套有彈簧可使推件板9復位，即可進行下一個塑件的生產。

3 結束語

在對該花盆注塑模具的設計中，主要完成了對模具澆注系統、流道類型、型芯型腔以及頂出系統的設計和選擇。其中，澆口位置選擇在塑件底部中心位置，澆口類型選擇直澆口；流道類型選擇熱流道，在大批量生產下節約了成本；型芯（型腔）采用整體式設計，并設計了螺旋式冷卻水路；頂出系統采用推板式，其具有頂出面積及頂出力大，無明顯頂出痕跡的特點。設計完成后的模具結構合理，生產出的塑件能夠滿足使用要求。

[1]張玉龍，孫 敏．塑料產品與性能手冊[M].北京：化學工業出版社，2012.

[2]David O.Kamer．注塑模具設計工程[M]．北京：機械工業出版社，2014.

[3]文根寶．熱流道技術的發展和應用概況[J].模具工業，2003（8）：32-36.