一、產(chǎn)品分析

　　這是一款醫(yī)用滴液器，是美國一位朋友所委托，有一些難度，已經(jīng)幾個模具廠制造未果。

　　難點在于頭部有一個橫向的圓管，圓度要求很高，是裝旋閥的，不能滲漏出液體，頭部的滴管長度27mm，但是直徑很小，只有Φ3.2mm，注塑時容易發(fā)生偏芯。

　　

　　

　　從上圖可以看到，頭部的圓管內(nèi)空有一條凸筋，是用來扣住旋閥的，旋閥裝在滴液器內(nèi)，見下圖。

　　

　　

　　這個產(chǎn)品幾何形狀不是很復(fù)雜，但是模具結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，主要是難以控制定模凹腔與動模型芯的同心度，還有定模抽芯時產(chǎn)品受滑塊的拉扯產(chǎn)生的變形，并且產(chǎn)品會吸附在滑塊上。

　　從圖中可以看到，產(chǎn)品的小頭有個小圓管，是用來裝旋閥的位置，剖視圖中可以看到，模具的型芯是一邊長一邊短的，產(chǎn)品肯定會依附在型芯長的一邊的滑塊上。

　　從產(chǎn)品的總體看，大端的圓筒狀的部分很難控制產(chǎn)品的壁厚均勻度。

　　二、模具總結(jié)構(gòu)的構(gòu)想

　　怎樣在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面避免模芯的漂移和彈性變形?怎樣避免在定?；瑝K外移時制品不跟著滑塊向一邊跑?

　　進膠形式怎么安排，是本案例的關(guān)鍵。通過思考和推理，模具的總結(jié)構(gòu)應(yīng)該是這樣的，見下圖。

　　

　

　　三、動模芯的設(shè)計

　　動模芯的設(shè)計要點關(guān)鍵是要控制動模芯的剛性，盡量減少它的彈性變形。分二個部分來考慮，一是動模芯與模板的固定方式，二是從所用鋼材和熱處理狀態(tài)來考慮。

　　

　　在上圖中我們可以看到，模芯的固定部分比成型部分長，根據(jù)我的經(jīng)驗，此類模具一定要達到如此的比例(不能小于1:1)，否則動模芯容易被熔融的塑料沖偏。動模芯內(nèi)部是通冷卻水的，利用隔水片從動模底板中進出水。

　　動模芯的硬度和剛性也很重要，我們采取的是8407，熱處理后的硬度是HRC48，由于產(chǎn)品是透明件，表面拋光后，進行了鍍鉻處理(通過鍍層厚度來精確控制產(chǎn)品重量)。

　　不僅如此，動模芯的定位和緊固也非常重要，見下圖。

　　

　　上圖中的定位套是緊壓入型芯壓板的，定位套和型芯壓板也可以做成整體，(但是加工比較麻煩)我們可以看到，型芯壓板與動模板凹壁的配合，四周都是斜面的，定位套的內(nèi)壁與動模芯配合的面也是斜面的。

　　這樣，當型芯壓板和定位套的錐面緊緊地壓住動模芯的錐面時，動模芯的定位精度和剛性會達到最佳狀態(tài)，見下圖。

　　

　　在上圖中可以看到，由于型芯壓板的外圍斜面與動模板的凹壁的斜面是緊密配合的，6個10mm的內(nèi)六角螺絲可以將動模芯牢牢地固定在動模板上，同時，上圖中藍色的定位套的外圓也是動?；瑝K的定位。

　　另外，型芯壓板的加工要點是定位套壓入后，內(nèi)外斜面要一次性加工出來。否則不能夠保證動模芯的定位精度，嚴重的可能將整套模具產(chǎn)生偏位。

　　四、動?；瑝K軌道的設(shè)計

　　我對于此類結(jié)構(gòu)，滑塊的軌道都是用加硬的材料“貼”上去的，我不贊成用厚的模板來挖槽，因為那會使得模板變形，嚴重影響導(dǎo)柱和導(dǎo)套的定位精度。

　　有些廠家硬是要在模板上挖槽，還不貼硬片，試模時是可以的，但是模具的壽命不長，假如開了槽再加硬片，模具的體積就要放大，很不劃算。所以用加硬的軌道附加在平的動模板上是經(jīng)濟實惠的做法。

　　一般來說，動模有大滑塊的結(jié)構(gòu)，所有的功能性的附件都要做在這個軌道面上，往往位置很緊張，所以，我們在布置位置時要統(tǒng)籌兼顧，因為它是淬火的，改起來很困難，如下圖。

　　

　　上圖中的軌道上布置有：尼龍膠釘、內(nèi)六角螺絲、精定位、雙節(jié)滑動導(dǎo)套等零件。這個雙節(jié)滑動導(dǎo)套還起到軌道與動模板的精確定位作用，見下圖。

　　

　　五、限位螺絲的設(shè)計

　　這個醫(yī)用滴液器產(chǎn)品比較長，有效的頂出距離要110mm，產(chǎn)品才能夠順利地取出，可是設(shè)置限位螺絲的空間才50mm，(底板+型芯板-螺絲頭-臺階厚度)。

　　也就是說，限位螺絲的空間根本不夠，一般的處理方法是在模外加限位拉板，這樣做比較麻煩，而且拉板的固定螺絲經(jīng)常會斷，往往會影響生產(chǎn)。

　　我這里介紹一種很簡單很方便的方法。供大家參考，見下圖。

　　

　　我在原來設(shè)置限位螺絲的位置加了一個套，一切就變得非常簡單了。這個方法可以延伸，假如需要頂出的距離更長，可以做雙層的加長套，甚至三層，詳細結(jié)構(gòu)請看下圖。

　　六、動?；瑝K的設(shè)計

　　這個滑塊是非常傳統(tǒng)的設(shè)計，我在這里做了一點點改進，見下圖。

　　

　　一般的模具設(shè)計師在滑塊的外側(cè)都是采用斜面，但是我在這里留了一點點平面，這樣做的好處是沒有增加加工成本，但是有了這個平面，火花機加工的時候非常方便，另外水接頭可以做在這個平面上，避免了在斜面上攻螺紋的麻煩。

　　滑塊撥開的動力是靠固定在定模一側(cè)的斜導(dǎo)柱作上的斜導(dǎo)柱來實現(xiàn)的，見下圖。

　　

　　七、動、定模之間的精定位的設(shè)計

　　動、定模之間的精定位的設(shè)計見下圖。

　　

　　動模側(cè)的精定位是直接做在動模軌道上的，動模軌道是用Cr12Mov做的，硬度是HRC52~56。定模側(cè)的凸起的精定位是鑲件式的，見下圖。

　　

　　這個精定位很重要，直接決定產(chǎn)品內(nèi)外圓的同心度，我采取的方法是在動、定模全部組裝好以后，直接以型腔為基準來加工精定位的。

　　八、澆口的設(shè)計

　　這個零件的澆口設(shè)置有點特殊性，不同于其他“試管”類的模具，因為在產(chǎn)品的尾部的通孔直徑很小，根本談不上剛性，經(jīng)熔融的塑料流一沖就偏了。

　　所以我采用了一種特別的澆口，是“爪形”澆口的變種，見下圖。

　　

　　這個爪形澆口在出模時是與橫流道斷開的，并會連在產(chǎn)品上，以后有一道切澆口的工藝，并且要做一個專門的切斷工具，這看起來好像很麻煩，但是我認為，要得到合格的產(chǎn)品，這是必須的。

　　我見過以前不成功的模具試模的樣品，是用的潛伏式澆口，雖然會自動斷澆口，但是產(chǎn)品的殘余應(yīng)力太大，頭部的圓管的圓度不穩(wěn)定，雖然想追求完美，但是目的沒有達到，我想通過這個案例與年輕的模具設(shè)計師交流一下設(shè)計的理念。

　　以下圖是Moldex 3D公司的模流分析結(jié)果。

　　

　　我設(shè)計模具第一考慮的是保證用我設(shè)計的模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是合格的，客戶可以接受的，第二才是在保證模具合理壽命的前提下盡量減少成本。再看定模小型芯，直徑僅僅3.2mm，見下圖。

　　

　　我是這樣設(shè)計的，雖然定模型芯的直徑很小，但是由于被定?；瑝K夾緊，在根部有很大強度的，相當于在材料力學(xué)里“簡支梁”的計算公式里，簡支梁的長度為零。

　　從理論上講，這個時間點上小型芯的強度是無窮大的。然后當熔融的塑料流從端面進入后，抱著小型芯向里進膠，先進去的塑料就抱緊了型芯，填充的塑料使得型芯在瞬間就有了強度，我做過很多類似的模具，這種澆口有很好的效果。

　　九、定?；瑝K的設(shè)計

　　定模滑塊是這樣分型的，外分模線肯定在中間，內(nèi)分模面一定是在型芯的臺階處。見下圖。

　　

　　根據(jù)產(chǎn)品的特征，產(chǎn)品的外分模面一定是在中間的。但是由于側(cè)抽芯是一邊長一邊短，所以，分出來的滑塊1是這樣的，見下圖。

　　滑塊1對應(yīng)的滑塊鑲針比較短，但是滑塊2的鑲針比較長，見下圖。

　　

　　可以肯定，二個滑塊在分開時，產(chǎn)品是會粘在定?；瑝K2 上的，并且會隨著滑塊2一起拉扯，由于產(chǎn)品中間有動模芯掛住，產(chǎn)品一定會拉傷，因為定?；瑝K2一側(cè)的造型的特征，內(nèi)外的型面都在一側(cè)。

　　而滑塊針是不允許有脫膜斜度的(因為是裝配旋閥的)，包緊力很大，這也是以前的模具多次失敗的主要原因。

　　所以我在定模滑塊2一側(cè)設(shè)置了止推裝置，首先，有一個推管，在滑塊分開時，它是不動的，頂住產(chǎn)品，將產(chǎn)品強制性地留在中間，見下圖。

　　

　　圖中，止推管是固定在定模上的，相對于產(chǎn)品是不動的。而滑塊2 鑲針是固定在滑塊2 上的，是隨著滑塊2 運動的。

　　這樣就可以有效地防止產(chǎn)品在脫模時隨滑塊2運動。導(dǎo)致制品被拉傷?；瑝K2 上的止推管是這樣固定的，見下圖。

　　

　　從上圖可以看到，止推管相對于定模板板是不動的，直接用螺絲固定在定模(A)上。

　　但是鑲針是固定在鑲針固定塊上，鑲針固定塊是用螺絲固定滑塊2上的，它會隨滑塊2 一起外移，與制品分離，見下圖。

　　

　　這是一個非常經(jīng)典的滑塊止推機構(gòu)。合起來是這樣的，見下圖。

　　

　　十、定模滑塊的定位

　　一般這種敞開式軌道的大滑塊機構(gòu)，很容易產(chǎn)生滑塊的定位性不穩(wěn)定，因為滑塊會受到鎖緊塊斜面的擠壓，極微量的位移也會對制品的外觀產(chǎn)生很大的影響。

　　特別是本產(chǎn)品的外形，錐度部分在定?；瑝K上，直筒部分在定模大鑲件上，假如偏位0.05mm，產(chǎn)品外形就會很難看。

　　所以在本套模具里，定?；瑝K的定位機構(gòu)對制品的外觀品質(zhì)有舉足輕重的作用。.

　　這個定位機構(gòu)我是這樣設(shè)計的，非常簡單的結(jié)構(gòu)，但是它起到了定?；瑝K與定模仁的精確定位作用，同時也使得定?；瑝K1、定?；瑝K2之間產(chǎn)生精確定位，見下圖。

　　十一、定?；瑝K的冷卻

　　定?；瑝K的冷卻見下圖。

　　

　　從上圖可以清楚地看到定?；瑝K的冷卻水路的設(shè)置。前面講的圓度要求很高的圓管的成型是在定?；瑝K上的。

　　定?；瑝K的冷卻系統(tǒng)的布置直接影響到這個圓管的圓度，其實定?；瑝K的冷卻系統(tǒng)不單單起冷卻作用，(嚴格的講應(yīng)稱為熱交換系統(tǒng))我認為為了增加前面講到的圓管的圓度的穩(wěn)定性。

　　定?；瑝K必須保持穩(wěn)定的模溫，應(yīng)該在50°C左右，定?；瑝K的冷卻系統(tǒng)是采用了一個模溫機，設(shè)定的溫度是48°C，在實際生產(chǎn)中取得了很好的效果。

　　十二、定模仁的設(shè)計

　　定模仁的結(jié)構(gòu)見下圖。

　　

　　定模仁的設(shè)計是非常傳統(tǒng)的，沒有什么特殊的地方，從上圖可以看到，有分成三層的冷卻水路。

　　因為我考慮到該制品的特征，產(chǎn)品與另外一個零件(旋閥)之間的配合是要求不漏水的，產(chǎn)品的圓度要求比較高，所以首先要保證模具溫度非常穩(wěn)定，然后再考慮怎樣將制品定型。

　　定模仁的型腔加工要與二個大滑塊定位在一起，然后才可以加工。最終的拋光也要將定模仁與二個定?；瑝K定位在一起，不然很難保證結(jié)合線不錯位。

　　十三、澆口的取出

　　澆口的取出方式比較特殊，見下圖。

　　

　　從上圖看，按理講澆口是拿不出來的。它會留在二個滑塊中間。這可是非常麻煩的。

　　可是始料不及的是，竟然有意外的驚喜，澆口在相互拉扯時，有一邊先斷開了，這是肯定的，因為爪形澆口與橫流道的連接是一個點澆口，具體形狀是小端直徑Φ1mm、錐度是30°的的圓錐體，沒有斷的一邊就跟隨制品一起出來了，見下圖。

　　

　　模具的總體結(jié)構(gòu)是這樣的，下圖是模具打開的狀況。

　　

　　小結(jié)：

　　這是一套很有實用價值的模具，曾經(jīng)困惑了我的朋友很久，現(xiàn)在這個難題終于被攻破了。但是，僅僅靠文字和圖片要切實了解這套模具的詳細結(jié)構(gòu)是不夠的，我在這里只是表達了我的設(shè)計理念和設(shè)計思路，希望可以起到拋磚引玉的效果。

　　設(shè)計方案的特點

　　動模型芯的固定方法，確保了動模型芯的剛性和穩(wěn)定性以及產(chǎn)品壁厚的均勻性;

　　定模滑塊的止推結(jié)構(gòu)，防止產(chǎn)品粘滑塊，是本套模具能夠成功的關(guān)鍵;

　　定?；瑝K與定模仁的精確定位，確保產(chǎn)品外觀的接合線的美觀，特點是結(jié)構(gòu)極簡單，加工方便;

　　動模的鑲套式限位螺絲的設(shè)計，變相擴展了動模的頂出空間;

　　變相的爪形進料口，有效地保護了定模小型芯不被沖偏。

　　本案例介紹到這里就差不多結(jié)束了，但是還有一個與模具沒有直接關(guān)系的問題，可是又非常有價值，我在這里補充一下。

　　希望能夠?qū)Υ蠹覍淼墓ぷ髦杏幸稽c幫助和啟發(fā)。

　　前面講到，本制品與另外一個零件(旋閥)的配合有較高的要求，這個內(nèi)孔的圓度要求很高，見下圖。

　　

　　但是這個產(chǎn)品是PP做的，蠕變量比較大，就這樣直接注塑成型要達到不漏水是很困難的，我在生產(chǎn)的時候采用了定型的方法，定做了一批芯棒，制品出來后將芯棒插入，10分鐘后取出，效果很好見下圖。

　　

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