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摘 要:目前电视机行业里，面壳模具普遍采用热流道转牛角方式进胶，这种进胶方式产生大量流道废料，造成资源浪费的同时，注塑周期也比较长，且自动断胶处时有流道残留，影响装机。在采用热流道直接进胶倒装模具结构后，进胶位置在产品背面骨位上，热胶料通过热流道直接进入产品，无需转冷流道，并在后模设计二次顶出机构。模具设计实现了零流道废料，节省35%～60%原材料，同时完全避免了流道残留问题。在提高产品质量的同时，降低了注塑成本，缩短注塑周期，也提高了效率。 关键词:电视机面壳；热流道；牛角进胶；直接进胶；倒装模具设计 中图分类号: ＴG 241 文献标识码：B Design of direct injection mould for hot runner of TV front cover ZHAO Zhen-qiang，DENG Jian-feng，XIAO Xin-li，WANG Guo-qiang Abstract：In TV industry, the front cover mould normally uses hot runner of horn gate type to injection at present, which produces a large number of runner waste, resulting in waste of resources and the long injection cycle at the same time. Besides, there are residual flow channel at the automatically break gum, affecting the installation. After using the hot runner directly into the inverted mould structure, the glue position is on the back of the product. Thus ,The hot glue material enters the product directly through the hot runner, without the cold runner, and the two ejection mechanism is designed in the rear mould. The waste of material is zero. About 35% to 60% raw materials can be saved. And the problem of the residual runner is completely avoided. While the quality of the product is improved, the cost of injection molding is also reduced. Meanwhile, the injection molding cycle time is shortened and efficiency is improved. Keywords：TV front cover；hot runner；horn gate；direct injection；inverse-installing mould design
0引言 目前电视机行业里，面壳模具进胶方式普遍采用热流道转牛角进胶方式。这种进胶方式的优点是自动切断浇口，模具成本较低，已经是行业里公认的一种比较好的进胶方式，但流道废料的产生是不可避免的。以一出一面壳为例，流道废料质量与单件产品质量的比值约为0.35～0.60。随着塑料原材料价格节节攀升，如何在保证产品质量的同时降低原材料的损耗，是每个在市场上竞争的企业都必须深思的一个问题。在产品设计已经相当成熟的前提下，如何在模具设计中减少或避免流道废料来实现提效降本、节能减排是当前要讨论的课题。 1塑件分析 图1为电视机某型号某面壳塑胶产品。产品尺寸约为640mm×1 103mm× 15mm，塑件材料是ABS＋10%GF（ABS:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 GF:玻璃纤维）。产品窄边设计，外观采用从外往内渐变弧面设计。产品外观要求镜面效果，无缩痕、露纤、飞边、毛刺等成形缺陷，且变形量在公差范围内。 图1 电视机面壳塑件 2浇注系统优化设计 常规热流道转牛角进胶方式，流道废料多,注塑成本高。采用创新的热流道直接进胶方式，可以实现零流道废料。下面就牛角进胶方式和热流道直接进胶方式在理论上进行各方面的对比分析。 2.1牛角进胶方式 某电视机面壳产品平均壁厚为2.0mm，最薄壁厚为1.3mm，并非均匀壁厚，根据注塑材料特性及其壁厚限制[1]，为了更好地调节产品熔接痕位置及熔接质量，产品采用22点针阀热流道。传统的牛角进胶方案如图2所示。 牛角进胶方式是指喷嘴伸入到主流道中，再转牛角方式进胶在产品内壁处，如图3所示。喷嘴采用阀针点浇口热流道，主流道为梯形流道[2]，大端为6.9mm，底端6mm，高度为6mm，然后转牛角进胶。为防止冷流道在顶出的时候不规则跌落，刮伤面壳，一般会做一圈工艺分流道把所有牛角连接一起，避免了流道跌落对产品二次伤害。此案例中的某面壳产品质量为180g，流道废料质量为105g。流道废料质量与单件产品质量的比值为0.55。
图3 牛角进胶 2.2热流道直接进胶方式 热流道直接进胶方式是采用22点针阀热流道直接进胶在产品骨位上，排布方式如图4所示，具体进胶方式如图5所示。喷嘴的阀针进胶口处直径为Ø1.5mm。由于骨位最小端宽度为1.0mm，所以需增加进胶筒柱来辅助进胶。此案例中增加的进胶筒柱小端为1.8mm，大端为2.0mm，且进胶筒柱不能超出骨位内侧，否则会与屏体干涉，同时，进胶筒柱不能与后壳装配干涉，如有干涉需做避让。此处为了避免与后壳装配干涉，对进胶筒柱进行0.1mm厚的切边避让。 图4 热流道直接进胶分布图 图5 热流道直接进胶 为了更好地展现牛角进胶方式与直接进胶方式的优劣对比，应用Moldflow软件进行了仿真分析对比。图6、图7、图8分别为牛角进胶方式与直接进胶方式的注塑冻结时间对比、产品翘曲对比和注塑压力对比，具体参数如表1所示。由此可见，采用热流道直接进胶方式不但能减少流道废料，注塑压力的降低使产品外观上也更有保障，在注塑效率方面也得到了提升。 采用直接进胶热流道系统如图9所示。为防止热流道板变形，适当位置需增加支撑柱。 图6 牛角进胶方式与直接进胶方式注塑冻结时间对比 图7 牛角进胶方式与直接进胶方式的产品翘曲变形对比 图8 牛角进胶方式与直接进胶方式的注塑压力对比 图9 直接进胶热流道系统 3倒装模具结构设计 3.1 前模蒸汽设计 产品外观要求镜面效果，因此前模需要采用蒸汽加热。蒸汽管道设计采用一进一出形式，在蒸汽管道排布方面要做到均匀合理。某面壳产品蒸汽管道排布具体设计如图10所示。 3.2 模具结构 3.2.1滑块 产品有孔位倒扣结构，故在模具结构上需要采用滑块抽芯形式进行脱扣[3]。每个孔位倒扣深度为1.30mm，所以滑块设计行程3mm即可安全脱扣，设计如图11所示。 3.2.2产品顶出方式 为减少产品顶出变形，产品顶出采用油缸提供动力的二次顶出方式，如图12所示。由推板与直顶装置共同顶出一段20mm的距离，再由直顶装置单独顶出产品，这时就可以由机械手取件。 3.2.3其他结构 由于型芯较大，为节省加工时间，型芯采用两件镶拼结构，如图13所示。 按要求及标准设计好冷却系统及相应的辅助系统。图14所示为前模三维图，图15所示为后模三维图。 模具总装三维图如图16所示，转成二维工程图，修改后得到的模具装配图如图17所示，其中图17（a）为热流道直接进胶及二次顶出结构，图17（b）为直顶装置及滑块结构。 3.3模具的工作原理 由于是倒装模具，所以模具的工作原理与正装模具会有所不同。具体工作过程如下：合模状态下，前模型腔19先通蒸汽管道26通蒸汽，使模具温度达到设定值后，进行注塑保压，注塑保压完成后，蒸汽设备开始对模具冷却，当冷却达到设定值时进行开模。开模时，前模往后移动，分型面分开，塑件在型芯7及推板 6、17、18包紧力的作用下留在后模上。在铲机20的带动下，滑块21进行抽芯。打开完毕后，模具由油缸5提供动力进行顶出。顶针板8、15往上顶出，将推板6、17、18与直顶装置24共同顶出20mm距离，在二次顶出机构16的作用下，推板6、17、18停止顶出，直顶装置24再继续单独顶出产品20mm距离，这时就可以由机械手取件。合模时，在油缸5的作用下，直顶装置24和推板6、17、18先行复位，前模向前移动，同时滑块21也在铲机20作用下复位，分型面合拢，整个合模过程完毕，为下一次注塑做好准备。 4产品实物 采用热流道直接进胶倒装模具结构注塑出来的进胶局部实物如图18所示，完整实物图如图19所示。
5结论 采用热流道直接进胶倒装模具注塑某电视机面壳，使用热流道直接进胶方式，并在倒装模具上设计二次顶出机构，使产品顶出更平衡和取件更方便。经注塑量产验证，产品外观满足镜面要求，尺寸也在公差范围内，无缩痕、露纤、飞边、毛刺等成形不良现象，同时变形也得到更好的控制，满足客户要求。而面壳使用热流道直接进胶倒装模具结构后，实现了零流道废料，节省35%～60%原材料，在效率上提高了15%～20%，同时注塑压力也有所降低，减少因注塑压力过大造成的产品飞边现象，延长了模具的使用寿命，达到了提效降本，节能减排的目标。 参考文献： [1] 王建华，徐佩弦 编著.注射模的热流道技术[M].北京：机械工业出版社，2006. [2] H.里斯. 模具工程[M]. 朱元吉,等译.2版.北京：化学工业出版社，2005. [3] 《塑料模具技术手册》编委会. 塑料模具技术手册[M].北京：机械工业出 版社，2004. 说明：该文章已发表在《模具技术》杂志2017年第五期。 |
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