注塑模具冷流道的平衡式和非平衡式選擇

金勇

摘 要：目前，注塑模具主流技術中，模具流道有熱流道和冷流道之分，而冷流道又分為平衡式和非平衡式。因此，本文詳細論述注塑模具冷流道的平衡式和非平衡式選擇。研究表明，平衡式冷流道和非平衡式冷流道都能滿足產品順利生產的要求，人們要將產品的功能、精度、開模數量等技術要求作為選擇依據。

關鍵詞：注塑模具;冷流道;平衡式;非平衡式;回收料

中圖分類號：TQ320.662 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）09-0044-03

Abstract： At present， in the mainstream technology of injection molds， mold runners are divided into hot runners and cold runners， and cold runners are divided into balanced and unbalanced types. Therefore， this paper discussed in detail the balanced and unbalanced selection of the cold runner of the injection mold. Studies have shown that both balanced cold runners and unbalanced cold runners can meet the requirements of smooth production of products， and people take the product's function， accuracy， and number of mold openings as the basis for selection.

Keywords： injection mold;cold runner;balanced type;unbalanced type;recycled material

隨著塑料制品在生活中的廣泛使用，注塑模具生產越來越高效，產品越來越精密，一模多穴成為提高效率和降低成本的重要途徑。所以，本文重點分析了注塑模具冷流道的平衡式和非平衡式選擇。

1 平衡式流道和非平衡式流道的對比

模具設計環節，大多數設計師在考慮模具如何進膠的過程中會優先使用平衡式流道進膠，因為它的優點很多。例如，進膠平衡可以保證工藝的穩定性，一模生產的相同產品尺寸差異不大，注塑機工藝調整方便[1]。但是，平衡式流道進膠也存在缺點，最直接的問題就是流道料的質量過大，給流道料回收后的粉碎工序增加工作量，相比產品本身，回收料占比太大，而所謂的平衡式流道實際上并非絕對的平衡，多個產品末端的注塑壓力還是有一定的差別。

非平衡式流道的優點則是流道料的質量小，相比產品本身，回收料占比小，流道料回收后，粉碎的工作量降低。其采用一字布局，模具原材料尺寸也會減少一部分。當然，非平衡式流道的缺點也很明顯，產品末端壓力遞減，注塑工藝在控制飛邊、外觀不良和產品尺寸方面復雜一些。

回收料為冷流道的填充料經過粉碎機粉碎成小顆粒后再次回收使用的料，而回收料占比為每千克料的回收料比例。回收料占比越高，即混料中粉碎料越多，生產出來的產品不良率越高。每一模生產出來的回收料和產品的比例是一定的，若流道過長，體積過大，必然出現回收料占比過大的現象，而生產中為了保證產品質量，人們往往會限制回收料使用的比例，那用不完的回收料就會積壓，最后淪為工業廢料。

下面結合實例進行分析，產品規格（長×寬×高）為40 mm×20 mm×2 mm，其使用ABS材料，密度選用1.05 g/cm3，產品克重為1.68 g。如圖1至圖4所示，這四張圖的流道尺寸相等，產品步距相等，流道直徑選用4 mm。

圖1為1模出8穴平衡式進膠，圖2為1模出8穴非平衡式進膠，圖3為1模出16穴平衡式進膠，圖4為1模出16穴非平衡式進膠。

圖1和圖2都是8穴產品，相比非平衡式進膠，平衡式進膠的流道明顯長了很多，流道的陰影部分為對比差異值示意圖，經計算，平衡式流道總質量為5.25 g，非平衡式流道總質量為2.4 g，而一模產品總克重為13.44 g。平衡式流道回收料占比為28%，非平衡式流道回收料占比為15%，對比結果差異明顯，平衡式流道回收料占比高于非平衡式流道。

圖3和圖4都是16穴產品，相比非平衡式進膠，平衡式進膠的流道明顯變得更長，流道的陰影部分為對比差異值示意圖，經計算，平衡式流道總質量為14.5 g，非平衡式流道總質量為4.5 g，而一模產品總克重為26.88 g。平衡式流道回收料占比為35%，非平衡式流道回收料占比為14%，對比結果差異仍然明顯，平衡式流道回收料占比高于非平衡式流道。

圖3和圖1同樣采用平衡式進膠，但布局增加了8個產品，流道的質量則增加了9.25 g，差異非常大。也就是說，產品越多，平衡式進膠的冷流道體積越大，回收料占比越高。

反觀非平衡式流道，理論上，產品變多時，回收料占比變化不大。那是不是流道越長越好呢？結果仍然不是。當流道過長時，中心部位的注塑壓力和末端產品的注塑壓力差異過大，而料從中心流到末端的距離越長，注塑壓力越大，而這兩方面會影響產品的質量。

當前，人們要解決平衡式流道和非平衡式流道的弊端，使兩種方式更有利于生產和成本控制。

2 解決平衡式流道回收料占比過大的問題

對于企業而言，同種料的使用不限于一種產品。有些產品克重小，但是尺寸嚴格，不得不排布平衡式進膠，而有些產品克重大，尺寸公差相對寬松。人們可以從回收料占比過大的產品中分出一些回收料，將其投放在那些克重大的產品中，分擔回收料壓力。這樣一來，克重小的產品回收料占比降低，有利于產品生產，而克重相對大些的產品排布的模具數量往往很少，回收料占比很小，分擔一部分不會影響產品質量。

生產期間，回收料容易影響產品質量，因為粉碎過程可能出現顆粒過大、粉塵和雜料混入等情況。當前，人們要提高回收料再加工的工藝要求。例如，成立單獨的粉碎車間，粉碎機分類使用，即同種料使用相同的粉碎機，防止出現混料情況;注塑機旁邊可以放置機邊粉碎機，隨時生產，隨時粉碎，有效減少人員成本，提高生產效率;車間內使用排塵設備，減少粉塵的產生，改善車間環境;定期維護設備，檢查刀片的損壞度，及時更換零部件，以提高設備精度，減少粉碎顆粒過大、粉碎不合格的現象。

3 解決非平衡式流道容易飛邊、外觀不良和產品尺寸不合格的問題

3.1 了解產品飛邊起因，對癥下藥

產品的飛邊源于模具間隙，而導致間隙的原因可歸納為五點。

一是模具研配過程中有尖角頂住R角。例如，模具凸面配合模具凹面，當采用機加工工藝加工模具凹面的根部位置時，加工模具角落往往會有輕微的R角留下，通常介于0.05～0.10 mm。模具裝配時，如果尖角頂住R角，就會有間隙產生，若產品材料流動性好，則容易出現飛邊。通常，鉗工會使用油石輕微處理凸面的尖角，或者通過機加工再次返修，調整加工工藝。

二是模具分型面加工不準，導致一面貼合緊密，另一面存在間隙。模具加工通常有多個工序，而多個工序以相同的位置多次碰數會產生累計誤差，再加上機器精度誤差和人為操作因素，有時候會產生中心位置的錯位，一面配合過緊，而另一面有間隙。解決方式通常為三坐標3D數模檢測，對不合格的面進行返修處理，而機加工則通過多次校驗原點坐標數據，減少人為誤差，加工的過程中可以二次驗證原點，判斷工件是否出現位置變化。

三是型腔邊緣處塌角，屬于加工工藝錯誤導致的二次損傷。例如，當電火花放電時，若電極為凸臺，加工工件為凹面，則通常不會出現上述情況;若電極中心為凹面，加工的工件為凸臺，則很容易出現工件頂部塌角的情況，通常為排碳不良，加工位置的工作液循環不流暢。常見的解決方式為設計時盡量避免凹面電極，如果不可避免，要設計電極的排油孔，而工件頂部應預留余量，加工結束后再用其他工序將余量去除。

四是注塑壓力過大，注塑機鎖模力參數值不能滿足要求。解決方式通常為增大流道和澆口來緩解注塑壓力，若仍不能滿足要求，則需要考慮更換噸位大一些的注塑機。

五是注塑壓力過大，模具鋼材變形。解決方式通常為增加模芯料厚度和合理排布支撐柱。

非平衡式產品不是排布得越長越好，這里可以使用分析軟件計算模具的模擬注塑壓力，這個壓力值要處于注塑機壓力范圍內，越低越好。模具要選擇厚一些的鋼材，以便抵抗變形。裝配師傅要提高自身的技藝水平，多使用機加工進行返修和研配[2]。

3.2 調整流道截面積，縮小壓力變化差異

非平衡式流道的中間注塑壓力和末端注塑壓力差異過大，人們可以進行人為干預，從而解決外觀不良問題[3]。

支流道可做流道橫截面遞增處理，以便計算最近點最小使用截面積和最遠點最大使用截面積的差，并將其分攤在中間的其他支流道上。例如，1模出16穴產品的一側有4個支流道，假定流道最小使用直徑為3 mm，最大使用直徑為4 mm，那么中間的2個流道使用直徑分別為3.33 mm和3.66 mm。

澆口可做進膠點橫截面積遞增處理，同樣計算最近點最小使用截面積和最遠點最大使用截面積的差，并將其分攤在中間的其他澆口上。例如，1模出16穴產品的一側有4個進膠點，假定最小澆口直徑為0.8 mm，最大澆口直徑為1.1 mm，那么中間的2個澆口直徑分別為0.9 mm和1.0 mm。

通過以上調整，非平衡式流道仍然不能實現絕對的平衡，只能縮小差距。當然，平衡式流道也并非絕對的平衡。

3.3 模具預留維修量，方便試模后調整尺寸

產品圖紙有技術要求和尺寸公差，企業生產的塑料制品要符合圖紙中的技術要求。注塑模具通常都是加膠容易、減膠難，意思是說，去掉產品對應尺寸的鋼材時，人們可以使用機加工設備進行加工;而增加產品對應尺寸的鋼材時，人們只能使用激光焊修補或者在模具上鑲拼一個零件。前者是在鋼材的基礎上額外焊補，會影響模具壽命，而相同的部位反復焊補容易導致鋼材開裂，而后者需要視模具的結構能否鑲拼進行評估，有些地方有運水就沒有辦法做鑲拼結構[4]。

在進行模具加工時，人們可以預留0.05～0.20 mm的修整量。模具試模后，測量產品尺寸，結果會出現合格或者不合格兩種情況。當出現不合格時，預留的修整量就起到作用，依據產品腔號，針對不同的腔號來調整數據。若所有產品的數據差異不是很大，維修時可以考慮做統一修整，如果末端產品尺寸和中心位置產品尺寸差異比較大，那么可以針對不同位置的產品進行單獨調整。當模具全部進行尺寸修整后，再次試模驗證產品，直到產品尺寸合格[5]。

4 結論

平衡式冷流道和非平衡式冷流道都可以順利地實現產品生產，人們要做好選擇。一是精度要求高的產品，例如，齒輪產品屬于要求很高的零部件，對于這樣的產品，無論產品大小，建議使用平衡式進膠。二是零部件比較大、克重大于10 g的產品，通常，其外形尺寸較大，模具排布的數量有限，一般為1模出1件、1模出2件和1模出4件，對于這樣布局，通常使用平衡式進膠，回收料占比非常小。三是克重小的產品，建議10 g以下產品（如筆帽）使用非平衡式進膠。產品越小，數量越多，越有利于非平衡式進膠，有效地控制回收料占比，節省成本，降低工業廢料產生量。四是注塑模具生產產品的數量要求多時，例如，1模生產32個產品，人們可以將平衡式和非平衡式冷流道混用，將32個產品四等分，8個產品使用非平衡冷流道，每8個產品看作一個整體，再使用平衡式冷流道進膠，這樣混用的方式可以降低回收料占比，同時又能滿足多穴產品的同時生產要求。

參考文獻：

[1]羅汀林.塑膠模模仁的分模技術分析[J].時代農機，2019（4）：45-46.

[2]王志華.塑料注射模具澆注系統的設計淺析[J].輕工科技，2017（5）：35-36.

[3]喬女.玩具殼蓋CAE流道平衡分析與注塑模具設計[J].模具技術，2017（2）：24-27.

[4]孫洪良.投影儀側蓋熱流道注塑模具設計[J].機電信息，2020（33）：92-93.

[5]卞平.熱流道雙疊層注塑模具設計[J].塑料工業，2017（10）：65-68.