摘 要：隨著中國工業(yè)不斷的發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本設計通過多次現(xiàn)場成型工藝試驗，分析襯墊模具設計問題，改進設計思路，優(yōu)化模具設計。

關鍵詞：現(xiàn)場成型襯墊；模具；設計

1 概述

現(xiàn)場成型工藝是將兩種液體原料混合，發(fā)生化學反應，生成固體的聚氨酯泡沫襯墊。實際包裝如圖1中所示。由于兩種材料反應時間較短，該襯墊可根據(jù)包裝內容現(xiàn)場制作襯墊，即用即做。小批量包裝時以紙箱和產(chǎn)品作為襯墊模具，制作貼合產(chǎn)品的襯墊，可滿足不同形狀的產(chǎn)品需要，較好地保護產(chǎn)品，因此，特別適用于多品種、小批量的產(chǎn)品包裝。

包裝批量較大時，為提高包裝效率，需要設計模具。與紙箱直接制作襯墊相比，模具制作襯墊優(yōu)勢如下：

（1）模具箱強度遠大于紙箱，制作襯墊時壓力更大，填充的成型料更多，成型襯墊密度更大，硬度也更大，能更多的吸收產(chǎn)品跌落時產(chǎn)生的能量，更好的保護產(chǎn)品。

（2）襯墊充滿程度高。模具箱做襯墊可以多加成型料，使襯墊完全充滿模箱，襯墊棱角明顯，各面平整，利于堆疊存放；紙箱承壓相對較小，襯墊制作時不能使用太多成型料，成型料反應時流動性不大，有些襯墊邊角不能完全充滿。

（3）辨識程度高。模具制作襯墊時容易添加標識，使襯墊容易分辨，便于包裝。紙箱制作襯墊不易辨識，襯墊容易弄混，再次包裝時不易分辨。

2 模具設計

現(xiàn)場成型襯墊模具設計的重點是保證襯墊的使用性和模具的可操作性。

襯墊的使用性是指襯墊應保證產(chǎn)品在包裝、裝卸、運輸過程中安全。體現(xiàn)在本襯墊設計中，主要是使產(chǎn)品從各種位置跌落時有足夠的受力面和緩沖厚度，保證產(chǎn)品在跌落過程中不損壞。

模具的可操作性是指設計中需考慮盡量方便用模具制作襯墊，提高襯墊生產(chǎn)效率，減少襯墊制作失敗率。最開始從機器中流出的成型料不是非常均勻地平鋪在薄膜袋中的，而是如從水龍頭中流出一樣集合得比較緊密。雖然通過傾斜薄膜袋可以略微影響流向，使成型料在薄膜袋中的分布略微均勻，但之后主要依靠泡沫自身膨脹擠壓來充滿模具，容易漲破薄膜袋。這要求模具各處應盡量圓滑，方便成型料膨脹填充。

2.1 初樣設計

本文以某型電子測量儀器為包裝產(chǎn)品設計襯墊模具。其三維模型如圖2所示。

（1）確定模具箱尺寸。包裝該儀器所用紙箱內尺寸為650mm×630mm×320mm。現(xiàn)場成型材料在薄膜袋中反應，薄膜袋寬19英寸（實際使用寬度440mm左右），限制了襯墊寬高之和。綜合考慮，采用4塊襯墊保護儀器，前后各兩塊，襯墊相應模具箱內尺寸為650mm×220mm×160mm。

（2）避讓脆弱部分。前后面板中的按鍵、接頭、液晶等處容易在跌落沖擊中產(chǎn)生應力集中或容易破壞，這些部分需避讓10mm左右，防止其在跌落時損壞。

（3）細節(jié)設計。為方便泡沫膨脹填充模具，模具各棱角處應留有不小于R5的圓角，方便成型料過渡。設計中注意避免既窄又深的槽，這些部分成型料很難膨脹擠壓進去，特別容易漲破薄膜袋，使襯墊制作失敗。設計襯墊如圖3所示。

（4）模具材料選擇。為方便操作、節(jié)省成本，模具箱只做一個即可，模具芯需要更換。為方便使用，模具應該選擇密度較小的材料，減輕模具重量。實際操作中可能出現(xiàn)模具表面阻礙薄膜袋沿模具表面滑動，使薄膜袋漲破的現(xiàn)象，所以接觸薄膜袋的模具各面應光滑，并且刮蹭后不易起毛刺。綜合考慮，模具箱主體采用木板，模具芯和模具箱內側面采用聚乙烯材料。

2.2 試驗

根據(jù)2.1設計的襯墊做出實物進行多次試驗后發(fā)現(xiàn)，襯墊能較好地保護儀器，滿足跌落要求。但產(chǎn)生襯墊制作成功率較低，薄膜袋經(jīng)常漲破，漏出成型料，需要經(jīng)常清理模具箱，生產(chǎn)效率較低。

2.3 原因分析

經(jīng)過分析，薄膜袋漲破的主要原因如下：

（1）成型料用量過大。通過增大薄膜袋長度、減小成型料用量，襯墊成功率有所提高。但即使降低到不能完全充滿模具的狀態(tài)，也沒有得到滿意的成功率。

（2）成型過程操作困難。觀察發(fā)現(xiàn)，成型料從機器中流出后的前5秒內，成型料還未充分混合，體積變化很小，5秒-20秒內成型料混合后體積迅速膨脹，20秒后成型料基本定型，很難再壓縮。為獲得符合要求的襯墊，需在前15秒內將裝入成型料的薄膜袋放在模具中的合適位置，并合上模具箱蓋，等待成型料膨脹，充滿模具箱。如果15秒內沒有合上模具箱蓋，襯墊會膨脹到凸出箱蓋，很難再合上箱蓋。本次設計的包裝襯墊太長，出料時間約10秒，還未將薄膜袋放入模具中，薄膜袋中的成型料就已經(jīng)開始膨脹；薄膜袋放入模具箱中后，沒有足夠的時間將薄膜袋展開在模具箱中，然后就必須迅速合上箱蓋，這使得薄膜袋分布不理想。在薄膜袋分布過少的地方，成型料很容易漲破薄膜袋。

2.4 改進設計

根據(jù)試驗分析和應用反饋，對襯墊模具進行了以下修改。

（1）減小襯墊長度。通過對成型過程分析發(fā)現(xiàn)，包裝襯墊太長，將4塊襯墊改為8塊襯墊，減小每塊襯墊長度，為薄膜袋在模具箱中展開提供足夠時間，增加模具的可操作性。

（2）添加標識。為指導包裝，各襯墊增加標識，能簡單區(qū)分各襯墊，如圖4所示。

經(jīng)過多次試驗，襯墊成功率提高明顯且方便包裝。襯墊實物如圖4（b）所示。

3 結束語

通過對襯墊模具進行分析，改進模具設計，增加了襯墊模具的可操作性，提高了制作襯墊的成功率，提高了襯墊的生產(chǎn)效率，為批量包裝提供了保證。

參考文獻

[1]《塑料模設計手冊》編寫組.塑料模設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[2]模具實用技術叢書編委會.塑料模具設計制造與應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

作者簡介：孫松海（1987-），男，工程師，主要從事系統(tǒng)結構設計工作。