模具設計中模內熱切的實際應用

王權兵

（ 廣東格蘭仕微波爐電器制造有限公司，廣東 佛山528000）

在國外的塑膠模具生產中， 有一半以上應用了模內熱切技術， 甚至一些廠商的模具生產對該技術的應用高達廠80%以上。 而我們國家對這項技術的真正應用和推廣是從最近幾年才開始的，其中最先使用該技術的企業包括Midea 美的、GREE 格力等。 可以肯定，模內熱切技術的應用，不僅可以減低模具生產的人力成本，也大大提升了產品的品質。 國外的實踐應用證明，沒有應用模內熱切技術的模具企業是不具備競爭力的，這也是促使我們國家模具企業開展重視該技術的主要因素。 本文將從以下諸多方面分析模內熱切技術在模具設計中的應用。

1 模內熱切系統概況

1.1 技術原理。 在傳統的塑料模具的生產中，通常采用的是澆口凝料切割工藝，根本達不到制品外觀高質量的切割效果，主要因素在于傳統的切割環節在模具開啟后進行，此時的凝料早已經冷卻，不能保證制品的質量。 而模內熱切技術則完全不同，采用的注塑機在完成澆筑及保壓工序后，進入冷卻階段而且澆口凝料的位置還存在很高的溫度的時候，采用切刀對澆口凝料和制品實施切割，這時候的塑料熔體還是粘流狀態，同時迫于切刀的適當壓力，溶料被迫回流，對制品無不良影響。 模內熱切系統如圖1 所示。

圖1 模內熱切系統示意圖

1.2 模內熱切技術的優勢。 1.2.1 該技術實現了生產機械自動化，而且達到了開模前進行制品與澆口的切割，省卻了澆口實施分離的二道工序，有效降低了人工成本，與傳統的切割模式比較，有明顯的利潤優勢。 1.2.2 避免了人為對產品品質影響的缺陷。 傳統模具生產的冷。 切工藝是切割冷卻后的塑料件，所以無法避免刀口處的發白的負面現象，對制品的外觀品質有影響，同時產品的力學性能會受到應力的不良影響。 而模內熱切工藝是在模腔內保壓后對制品和澆口實施分離，而且切割的時候塑件還是溶融狀態，確保了分離后塑件的外觀品質，同時也不會受到應力的影響，制品的合格率大大提升。1.2.3 生產周期明顯縮短，生產效率顯著提升； 該技術的自動化成型工序避免了生產過程中的毫無意義的手工操作，產品的成型周期明顯縮短，生產效率大大提升。 比起傳統的生產工藝具備效率優勢。1.2.4 該技術可以對不同形式的澆口的料頭實施切除， 而且確保模內成型，例如：出孔環節在開模前、局部薄厚的處理，以及驅動滑塊抽芯等新工藝，促使模具結構得以簡化，縮減了模具結構尺寸，大大降低了維護成本。

1.3 典型的模內熱切系統部件組成。 1.3.1 超高壓時序控制系統。 通過可編程邏輯控制器控制切刀的頂出和退回， 借助氣動增壓推動液壓油產生五千到一萬牛頓的高壓。1.3.2 微型超高壓油缸。 該部件制作的鋼材必須符合耐高壓、耐腐蝕的特點，參照油缸直徑的大小， 承受壓力的范圍為4 500～10 000 N 。1.3.3 高速高壓切刀。 切刀的制作材料為高速工具鋼，具備硬度高、耐磨性高和耐熱性高等特點，能夠保證切刀可持續地高頻率作業。1.3.4 輔助零件。對各主要部件進行連接的構件，比如對高壓油管、時序控制器等部件進行連接。

1.4 模內熱切模具的缺點

比起傳統的冷切模具，雖然模內熱切模具有諸多優勢，但其存在的缺點也是不可避免的， 總結起來有幾個方面問題。 1.4.1模具成本升高。 模內熱切構建相對價格昂貴， 會導致模具成本明顯增加。 例如相對低的產品附加值，商品的產量也很低，對于利益第一的廠商來說經濟不劃算。 尤其是對不發達國家的模具用戶，該系統的高價格是阻礙應用推廣的主要問題。 1.4.2 工藝設備要求高。 生產模內熱切模具的必備前提是具備精密加工機械。 模內熱切系統要想真正與模具進行融合， 必須有嚴格的工藝要求，否則就會在模具加工中出現嚴重的問題。 例如：基于油缸安裝孔平面粗糙喪失封油功能導致油缸運動受阻， 模仁與切刀配合不佳致使切刀卡死等。1.4.3 操作維修復雜。 與傳統的冷切模具相比， 模內熱切模具維修和操作都具備復雜性。 例如基于操作的復雜導致零件易損，影響加工正常運行，會造成很大的經濟損失。 特別是針對該模具的新用戶， 掌握操作維護要領需要很長時間。

2 根據模內熱切供應商需求精準設計方案

一個精準的設計方案， 對于模具行業的發展定位是至關重要的。 對于不同類型的產品， 模內熱切供應商要根據不同材料提供最適合的設計方案，否則就會出現使用中的諸多問題，例如油缸力量弱、切刀無法切斷制品、切刀回位受阻等問題。 當前相關的技術具備解決諸多問題的措施， 國內的相關企業正在看好模內熱切技術的市場前景， 有些廠家在原有的技術框架基礎上，組織企業技術人員對模內熱切全套結構實施開發和利用。 這是設計單位和廠家結合的模式，模具企業提供整套的模具結構圖形，模內熱切結構設計制造單位按照該廠家的模具要求，有針對性地進行模內熱切的結構設計，對模具中澆口模式等技術環節實施輔導性的改進以及對模具整體結構進行完善。 同時設計單位要參與模具的裝配、試模、調整和培訓等關鍵環節，直到注塑制品的質量合格為止，完全消除了用戶使用模內熱切的后顧之憂。

3 模內熱切模技術的應用綜合狀況

3.1 模內熱切塑料材料種類。 在目前的技術背景下，各種塑料材料都可以通過模內熱切模具進行加工生產。 例如：ABS/PC、PEI、PVC、PP、PE、PS、ABS、PMMA、PBT、PA、PSU、PC、POM、PET等。 也就是說，模內熱切模具可以加工所有傳統模具可以加工的塑料材料。

3.2 零件尺寸與重量。 模內熱切的模具不僅在尺寸上應用靈活，在制件重量上也是運用自如的。 制造最小的零件可以是0.1 g 以下，最大的部件可以在30 kg 以上。

3.3 工業領域的應用。 模內熱切模具可以在任何工業領域普遍應用，例如：包裝、建筑、辦公設備、電子，汽車，醫療，日用品，玩具等。

4 模內熱切使用實例應用分析

該零件是利用ABS 原料加工的， 零件包括澆口在內重量30 g±2 g。 該部件的外圍寬度滿足成型條件，但中間的格子成型就沒那么簡單了，為了克服格子成型難題，利用了通過多澆口的模式。 第一是為了保證成型，滿足在特定時間里注塑成型的材料；第二是有效解決熔接痕的現象，雖然制件是成型了，但沒有解決熔接痕跡的問題，產品缺乏必要的強度，格子里面有斷裂。 在制件成型過程中要使用模溫機，通過cae 分析利用22個進料澆口進料，充分符合成型的條件。 針對修剪22 個進料澆口，修剪外圍的八個澆口不是困難，而要想修剪中間格子里14個進料澆口就沒那么容易了，需要很多人力方可完成，會產生很大的修剪成本。 而利用模內熱切技術，周圍利用4 組，格子里為7 組。 通過兩端為方格里一組實施進料，可以選擇一個油缸實現降低成本。 周邊的4 組也是采用兩個進料澆口為一個油缸進料，但基于油缸的大小不等，最終要達到所有油缸一致的壓力。

結束語

眾所周知，模內熱切結構應用的成本是不菲的，應該平衡考慮對該結構進行正確選擇。 不同企業面臨的情況不同，考慮的角度也各盡不同。 模內熱切技術不僅適合新模具制造， 更有利于現有模具的更新改造，而且其效果是顯著的。 在目前情況下，該技術在單獨的模具制造企業里開發能力很弱，可以考慮以模內熱切結構設計單位為依托， 以合作的形式進行模具制作，這樣可以降低模具企業的風險，實現利益最大化。