楊　武

（珠海市高級(jí)技工學(xué)校機(jī)械技術(shù)系，廣東珠海519015）

裝備應(yīng)用技術(shù)

氣體彈簧式噴嘴熱流道在醫(yī)用導(dǎo)管模具生產(chǎn)中的應(yīng)用

楊武

（珠海市高級(jí)技工學(xué)校機(jī)械技術(shù)系，廣東珠海519015）

在工作實(shí)踐中時(shí)常面對(duì)著如何提高注塑模的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量以及在滿足客戶(hù)需求的情況下盡可能地簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)的情況，針對(duì)氣體彈簧式噴嘴熱流道在醫(yī)用導(dǎo)管產(chǎn)品中的應(yīng)用，論述了氣體彈簧式噴嘴熱流道在實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)特點(diǎn)。

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(tǒng)的模具設(shè)計(jì)技術(shù)是一種應(yīng)用于塑料模具澆注系統(tǒng)比較先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)技術(shù)，是塑料制品注射成型工藝發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)方向。工業(yè)上熱流道系統(tǒng)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(guò)加熱的辦法來(lái)保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)［1］。本文針對(duì)實(shí)際產(chǎn)品醫(yī)療導(dǎo)管的熱流道系統(tǒng)模具設(shè)計(jì)，闡述氣體彈簧式噴嘴熱流道在醫(yī)用產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1　問(wèn)題的提出

曾經(jīng)接手一套醫(yī)用導(dǎo)管產(chǎn)品的項(xiàng)目，產(chǎn)品圖紙如下圖1所示?？蛻?hù)對(duì)該產(chǎn)品有如下要求：

圖1　導(dǎo)管主體零件圖

（1）產(chǎn)品為透明PE材質(zhì)，產(chǎn)品上不能留有進(jìn)膠口殘痕，進(jìn)澆口處痕跡平滑；

（2）開(kāi)模時(shí)不能出現(xiàn)牽絲及流涎現(xiàn)象；

（3）產(chǎn)品材料不能重復(fù)使用；

（4）模具結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，安裝、操作及維護(hù)簡(jiǎn)單方便；

（5）產(chǎn)品需在一月內(nèi)交貨。

由以上要求可知，該醫(yī)療導(dǎo)管對(duì)表面質(zhì)量有較高要求，產(chǎn)品需要在一個(gè)月內(nèi)交貨，時(shí)間比較緊張，而且產(chǎn)品的需求量大，需要產(chǎn)品要145 000套，在一個(gè)月的時(shí)間，采用普通模具設(shè)計(jì)，達(dá)不到產(chǎn)品所需的質(zhì)量要求，時(shí)間也比較緊張。根據(jù)以前的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及工廠的實(shí)際生產(chǎn)情況，生產(chǎn)一套這樣的模具大概需要半個(gè)月左右的時(shí)間，所以留給產(chǎn)品的注塑生產(chǎn)的時(shí)間只有半個(gè)月左右。由于該醫(yī)療導(dǎo)管產(chǎn)品采用的是PE材料，而且對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求很高，所以基于提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品注塑生產(chǎn)的效率，并且能夠保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求，該產(chǎn)品的模具應(yīng)該采用熱流道澆注系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及制造，目的是保證材料在注塑生產(chǎn)的過(guò)程中能夠一直處于熔融狀態(tài)，不產(chǎn)生廢料的同時(shí)節(jié)省了去料頭的步驟，提高生產(chǎn)效率。但是現(xiàn)在市面上常用的熱流道系統(tǒng)通常采用開(kāi)放式的噴嘴，通過(guò)該噴嘴生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品會(huì)有明顯的澆口痕跡或者開(kāi)模時(shí)會(huì)出現(xiàn)牽絲及流涎現(xiàn)象，無(wú)法完全滿足客戶(hù)對(duì)該產(chǎn)品表面質(zhì)量的要求。而且采用常用的熱流道系統(tǒng)制造的模具，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般需要通過(guò)液壓、氣壓或者機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)輔助生產(chǎn)，不能滿足客戶(hù)對(duì)于模具結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單以及安裝、操作和維護(hù)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(tǒng)假設(shè)采用開(kāi)放式噴嘴，那生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品將無(wú)法完全滿足客戶(hù)的要求，因此需要改變噴嘴的形式。通過(guò)綜合考慮，決定采用針閥式噴嘴的熱流道系統(tǒng)［2］，主要是根據(jù)針閥式噴嘴與其他形式的噴嘴相比有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）采用針閥式噴嘴熱流道系統(tǒng)的模具在生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品上不會(huì)留下進(jìn)澆口痕跡，能保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。

（2）采用針閥式噴嘴熱流道系統(tǒng)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(jìn)一步降低產(chǎn)品的注射壓力，從而保證產(chǎn)品的變形盡可能小。

（3）采用針閥式噴嘴熱流道系統(tǒng)的模具在開(kāi)模時(shí)不會(huì)出現(xiàn)牽絲及流涎現(xiàn)象，進(jìn)一步保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量要求。

（4）采用針閥式噴嘴熱流道系統(tǒng)的模具在注射完成后，注塑機(jī)螺桿后退時(shí)，不會(huì)從模腔中反吸物料，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。

（5）采用針閥式噴嘴熱流道系統(tǒng)的模具能配合順序控制，這樣可以以減少產(chǎn)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(tǒng)可以滿足客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品外觀的的要求。但是采用針閥式噴嘴存在一個(gè)問(wèn)題：針閥式噴嘴內(nèi)部針閥的開(kāi)合動(dòng)作一般都是通過(guò)液壓、氣壓或者機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。由于熱流道模具其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，現(xiàn)在采用針閥式噴嘴的熱流道系統(tǒng)的模具將要加裝液壓、氣壓或者機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這樣模具結(jié)構(gòu)將變得更加復(fù)雜，導(dǎo)致模具的安裝、操作及維護(hù)也將變得更復(fù)雜，模具的制造成本也將大大增加，同時(shí)大大增加了該模具的后期維護(hù)費(fèi)用，令客戶(hù)無(wú)法接受。為此，將通過(guò)改變控制針閥式噴嘴啟閉的形式來(lái)滿足客戶(hù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)圖

2.1氣體彈簧式噴嘴的結(jié)構(gòu)

該氣體彈簧式噴嘴的噴嘴體為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)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(jié)構(gòu)，分流梭內(nèi)設(shè)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(cè)部之間設(shè)有彈簧，針閥通過(guò)彈簧與分流梭活動(dòng)連接。噴嘴體的一側(cè)外表面設(shè)有熱電偶，熱電偶外表面設(shè)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(jié)構(gòu)示意圖

由于在注塑機(jī)開(kāi)始工作之前不產(chǎn)生注塑壓力，所以這個(gè)時(shí)候針閥在彈簧的彈力的作用下保持關(guān)閉狀態(tài)。

在注塑機(jī)開(kāi)始工作后，注塑機(jī)的螺桿不斷地?cái)D壓熔融狀態(tài)的塑料，使注塑機(jī)的注塑壓力不斷上升，當(dāng)注塑壓力大于針閥內(nèi)部彈簧的彈力時(shí)，針閥式噴嘴口被逐漸打開(kāi)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，噴嘴口打開(kāi)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(jìn)行一段時(shí)間的保壓，保壓過(guò)后，注塑機(jī)的注塑壓力下降，這時(shí)彈簧的彈力將針閥自動(dòng)地頂上，使噴嘴口關(guān)閉，完成一個(gè)完整的注塑過(guò)程。

2.3氣體彈簧式噴嘴的優(yōu)勢(shì)

（1）針閥式氣體彈簧式噴嘴熱流道系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，在模具裝配的過(guò)程中只與型腔板（單塊）存在裝配關(guān)系，這樣將在很大程度上降低了模具安裝和維護(hù)過(guò)程中的難度，從而降低了該模具的制造成本，提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)該噴嘴也不需要?dú)鈩?dòng)控制裝置進(jìn)行控制，進(jìn)一步降低了模具的制造成本。尤其是對(duì)于點(diǎn)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(guò)程的的便利性，而且采用氣體彈簧式噴嘴熱流道系統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)較采用其他形式噴嘴的熱流道系統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)單化［4］。

（2）采用氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統(tǒng)模具的開(kāi)合模行程比與采用普通噴嘴的熱流道系統(tǒng)模具的開(kāi)合模行程要短1/6，因此產(chǎn)品的脫模和成型周期將大大縮短縮短，每天可生產(chǎn)1200件左右，可提高生產(chǎn)效率大約25%，而且此類(lèi)型的模具易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，將大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）該氣體彈簧式噴嘴的噴嘴口啟閉順暢且非?？煽俊?nèi)部的針閥結(jié)構(gòu)在注塑壓力和彈簧力的作用下，可將噴嘴口完全開(kāi)啟和關(guān)閉，這樣將不會(huì)出現(xiàn)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(nèi)的流路由于采用的是流線形式，每個(gè)部分之間都光滑過(guò)渡，這種設(shè)計(jì)就防止了因塑料停留在噴嘴澆道內(nèi)而影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況發(fā)生，大大提高了產(chǎn)品的合格率。

綜上所述，上述醫(yī)療導(dǎo)管產(chǎn)品的模具的熱流道系統(tǒng)應(yīng)該采用氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，這樣生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品才能滿足客戶(hù)對(duì)該產(chǎn)品的以上所有要求。

3　結(jié)束語(yǔ)

本文以實(shí)際產(chǎn)品醫(yī)用導(dǎo)管為案例，分析了醫(yī)用導(dǎo)管氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統(tǒng)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及工作原理，通過(guò)比較分析采用氣體彈簧式噴嘴的熱流道系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)及制造，以及后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)可以順利滿足客戶(hù)對(duì)該產(chǎn)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(yōu)點(diǎn)。

（1）可提高生產(chǎn)效率；

（2）提高產(chǎn)品表面質(zhì)量；

（3）模具結(jié)構(gòu)相對(duì)于普通熱流道系統(tǒng)的模具大大簡(jiǎn)化；

（4）安裝、操作及維護(hù)簡(jiǎn)單方便，大大節(jié)約了人力物力。

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

［2］閆志波.熱流道技術(shù)的特點(diǎn)及其發(fā)展方向［J］.石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（6）：87.

［3］王建華，徐佩弦.《注射模的熱流道技術(shù)》［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：269.

［4］陳劍玲，劉廷華.熱流道技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用概況［J］.模具工業(yè)，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。