简析滴液管注塑模具设计
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滴液管是某外资公司开发的新产品系列中的关键性零件。在产品前期研发过程中，客户曾委托某模具厂试制该产品及模具。由于厂家对塑料件的特殊性及成型难度估计不足，模具结构设计不够合理。试模后，塑料件小端壁厚不均，模具整体冷却效果不佳。该模具经反复调整后，虽能够勉强使用，但塑料件尺寸精度差、生产效率低，无法满足客户的使用要求。针对此类问题，经过与客户的交流与协商，笔者承接了滴液管模具的设计任务，从成型零件、浇注系统、推出机构、冷却系统等方面人手，在确保塑料件质量的前提下，尽可能简化模具结构，缩短模具制造周期。
1 塑件分析
滴液管由丙烯腈一丁二烯一苯乙烯塑料(ABS)注射成型而得。作为应用广泛的T程塑料之一，ABS具有优良的耐磨性和尺寸稳定性，可用于制造汽车内饰件、机械部件、电器外壳、通讯T具、旋钮、仪表盘、容器、灯具、家具等产品，使用温度为-40～85℃。
根据塑料件的年需求量及客户注射成型设备的具体状况，滴液管模具的设计要求为一模两腔，塑料件的结构与主要尺寸如图1所示。
滴液管总长104mm，塑料件左端内径3.2mm，外径4.6mm，最薄处壁厚仅为0.7mm。滴液管属于外观件，外表面要求平整、光滑、无毛刺。在使用过程中，由于塑料件内部有液体流动，所以不允许留有推出痕迹。滴液管的特点是长度长、一端孔的直径小，其模具设计与制作的关键是要保证塑料件左右两端的孔及内部各环状曲面的同轴度。
2 模具结构设计
当前，尽管数控加工技术在模具制造业中的应用越来越广泛，但尽量多采用通用设备完成模具的制作任务依然是广大模具制造企业极力追求的目标之一。在模具设计前，应认真分析塑料件的结构特点。在确保塑料件质量的前提下，要尽可能采用简便、合理的模具结构，缩短模具的设计与制造周期。
根据塑料件技术要求可知，在滴液管外部不得留有分模线，所以塑料件外表面应由安装在模具定模部分的型腔整体成型。滴液管的内表面由多个同轴环状曲面构成。在模具中，该部分由位于模具动模部分的型芯整体成型。模具的分型面设置在塑料件的大端口部。
2.1 成型零件结构设计
对于一模多腔的回转体类零件来说，为降低模具成型零件的制作难度，减少模具长期使用中维修的麻烦，其型腔部分应尽可能采用整体嵌入式结构。
通常情况下，整体尺寸较大的塑料件在成型时常需选用注射量较大的注塑机，这往往是不够经济的。传统注塑模具的整体嵌入式型腔镶件与定模板等厚，其尾部设有固定台阶，其结构如图2a所示，由于模具闭合高度较大，因而需要选用大型号的注塑机，导致成本上升。
为降低模具的闭合高度，滴液管模具采用了将型腔镶件的头部设置在定模座板内的结构，如图2b所示，这一突破传统结构的做法降低了滴液管模具的闭合高度，使其可以在通用的XS-ZY-125型注塑机上注射成型，而若采用传统结构，则不得不选用型号更大的注塑机。
为保证同轴度，必须保证模具型芯与型腔镶件同心，因此在动模型芯的头部设计了可以插入定模导向镶件内部的导向部分，如图3所示。
为降低模具成本，在确保模具制作周期及加工质量的前提下，应尽可能多采用通用设备完成模具的加工制作任务。具体到滴液管模具，为保证动模型芯、推件衬套、型腔镶件及导向镶件间的同轴度，理想的加工方式是组合加工各模板上的安装固定孔，在一次装夹的情况下，各孔被同一车床统一加工出来。
为降低模具的加工难度，滴液管模具的导向镶件、型腔镶件、动模型芯及推件衬套采用相同外径的结构形式。这样设计的优点是可以将各模板组装在一起，然后利用普通车床将各安装孔一次性加工完成。
2.2 浇注系统设计
浇注系统的作用是使塑料熔体平稳地流人并充满型腔，顺利排出型腔中的气体，以获得组织致密、外形清晰、尺寸稳定的制件。模具浇注系统设计的合理性是注射成型能否顺利进行及获得高质量塑料件的关键。
滴液管模具的主流道采用标准浇口套，其口部锥孔小端直径为4.5mm，总长135mm。
在注塑模具中，常用的分流道截面形式包括网形、梯形、U形、半网形和矩形等，它可以由两块模板组合而成，也可单独开设在一块模板上。为便于加工制造，滴液管模具采用热量及压力损失小、成型效果好、只需开设在一块模板上的梯形截面分流道。
综合考虑塑料件结构、模具零件强度及成型加工的方便性，滴液管模具采用了侧浇口进料的形式，浇口设置在塑料件右端最大直径的边缘处。为了去除料流中的前锋冷料，滴液管模具的冷料穴开设在主流道的末端。在注塑过程中，模具的主流道、分流道及浇口的凝料由设置在动模板内的拉料杆拉出。
2.3 推出机构设计
在模具的使用过程中，最容易出现故障的是推出机构。在进行推出机构设计时，必须考虑到加工和维修的方便。由于滴液管底部呈环状，内部不允许留有推出痕迹，所以该模具采用推出面积大，塑料件推出平稳、可靠的推件板推出形式。
为延长模具的使用寿命，在滴液管模具的推件板内部，嵌入了具有较高硬度的推件衬套。该衬套内部设有与动模型芯吻合的锥度，彻底解决了普通模具推件板与动模型芯磨损的问题。
2.4 冷却系统设计
合理的冷却系统是模具正常生产的重要保证。滴液管模具的动模型芯和型腔镶件都是回转体，为了达到理想的冷却效果，模具的定模部分采用了在型腔镶件外侧设置环形水槽的冷却形式，其水流方向如图5a所示。由于型腔镶件的高度较高，为了提高塑料件的成型质量，在型腔镶件上设置了上、下两道水路。为进一步提高动模型芯的冷却效果，滴液管模具动模型芯外部采用环形水槽冷却，内部采用了隔水板冷却的形式，其水流方向如图5b所示。
3 模具装配图
滴液管模具装配图如图6所示。开模后，模具分型，塑料件因材料热胀冷缩而紧紧包住动模型芯。推出机构顶出动作开始后，复位杆推动推件板，将塑料件及浇注系统凝料推出模具。
4 结论
滴液管注塑模具结构虽然不算复杂，但细微之处构思巧妙、合理。例如，将型腔镶件的一部分设置在定模座板内部以降低模具闭合高度;采用头部具有导向功能的且内外冷却的动模型芯;将导向镶件、型腔镶件、动模型芯及推件衬套设计为相同外径的结构，然后将其组装在一起一次性加工好各安装孔等。除标准件外，模具中的全部零件均采用通用设备加工制造。模具装配完成后，在试模过程中动作平稳、可靠，所成型的滴液管外形美观、无毛刺，尺寸合格。