注塑产品浇口去除工艺的应用探讨

房彦明 张艳军

关键词：注塑 浇口 去除 应用 探讨

注塑工艺在汽车行业中被广泛应用，但注塑浇口的二次去除、根部修补作业是制约生产过程效率提升的重要影響因素，比如：浇口的数量、浇口的结构、浇口去除工艺方法等，都对产品浇口的去除存在直接关系，在保证产品特性满足要求的前提下，如何实现浇口设计最少化、浇口去除最简化，浇口设计技术以及去除工艺显得尤为重要，并对制品的外观、后序的装配产生不同的影响。以下重点从浇口设计选型、浇口去除工艺方法以及模具改进三方面进行浇口去除少修化探讨。

1 浇口设计选型

浇口是熔料经过分流道后流经产品的唯一通道，对熔体流入型腔起限制作用，并且当注塑压力撤销后，浇口固化，封锁型腔，防止熔体倒流[1]，浇口的开设形式以及位置对塑件的影响很大，因此合理选择浇口尤为重要。

浇口位置选择应根据塑件的几何形状和品质要求，浇口的设计便于去除、不外漏、同时结合熔料在流道和型腔中的流动状态、填充、熔接线、排气等因素综合考虑，一般遵循原则如下：

（1）浇口不外漏、易修除。（2）浇口不能正对筋位或者孔位，且不能正对薄钢或者孤岛，防止料流将零件挤压变形。（3）浇口的设计便于模具脱模，防止夹料、拉伤等质量问题出现。（4）生产操作的可便利性，本着实现自动化、少人化原则进行设计。

浇口的类型：主要为侧浇口、潜伏浇口、直接浇口、点浇口。

侧浇口：

侧浇口为注塑产品用的最多的浇口形式，又称为标准浇口，一般开设在分型面上，根据搭接形式又分为对接侧浇口和搭接侧浇口，如图为搭接式浇口，搭接式有利于模具加工、产品保压、浇口去除及浇口修平，具体优缺点为：

优点：截面小，能减少浇注系统熔料消耗量，去除浇口容易，痕迹不明显，适用于各种形状的注塑制品[2]。

缺点：注塑时制品和浇口不能自动分离，存在熔接痕，压力损失较大。

潜伏式浇口：

潜伏式浇口位置比较灵活，可在塑料内外表面进浇，潜伏浇口必须做镶件，从正面安装，并用螺丝锁紧，流道开设在分型面上，浇口潜入分型面下，熔料斜向进入型腔，由于流道设置推出机构，开模时浇口被自动切断，流道凝料自动脱落，大大提高生产效率，但其不适用于尼龙或者ABS 类产品，容易堵塞浇口或者不易拉断。

直接浇口：

直接浇口即为主流道浇口，溶体由主流道大端直接进入型腔，流动阻力小、流程短以及补给时间长等特点，这样的浇口有较好的溶体流动状态，并且使注塑制品和浇注系统在分型面上投影面积最小，模具结构紧凑、注塑机受力均匀，但进料处有较大的残余应力，容易导致制品翘曲变形，浇口去除困难，并且痕迹明显，影响美观。

点浇口：截面形状小如针点的浇口[3]，又称为针尖型浇口，此类浇口成型周期短，快速填充型腔，可减少塑件翘曲变形，防止裂纹的发生，脱模后浇口残痕不明显，可自动拉断，有利于自动化操作，但注塑压力较大，一般采用三板模，模具相对复杂，点浇口孔径越小，材料流动所致的摩擦热也增加，射出压力损失也增加，一般为0.8-1mm 为准，对于三板模具浇口直径一般为1.27 至2.53mm。

通过以上侧浇口、潜伏式浇口、直接浇口和点浇口四类浇口的分析，其中潜伏式浇口和点浇口有利于浇口的自动拉断以及浇口的免修，选择何种浇口需要根据产品造型以及模流软件模拟分析，综合进行确定选用一种浇口或者二种以上浇口的配合使用。

2 浇口去除工艺方法

产品造型确定后，为保证保证产品品质，浇口无法实现免修或者自动脱落，需要考虑制造过程工艺方法进行浇口去除，浇口的去除依据自动化程度、产品特性以及浇口特性，分为人工去除浇口、模内切浇口、模外剪切浇口以及模外自动修剪浇口四种形式。

2.1 人工去除

人工去除一般采用壁纸刀或者钩刀，注塑制品成型稍微冷却后人工将浇口掰掉，根部残留位置采用刀具垂直切割，动作缓慢、平稳，一次性切除，防止二次切割出现接茬以及发白问题。

优点：成本节约，设备、机械手等出现不稳定因素时，人员应对灵活

缺点：不合适自动化生产，生产效率低下，一致性保证能力差，常出现过修、少修等问题。

随着企业发展，产品竞争力增加，人工去除浇口作业逐渐被自动化取消。

2.2 模内切浇口

浇口在模具内修剪完成，一般用在小型非外观且精度要求不高的产品，对于尺寸要求较高的产品或者浇口数量较多，建议使用模内冲切设备进行修剪浇口，简化后序加工程序，降低劳动力成本[4]（模具开发时在模具内部内置刀具，产品注塑完成后保压阶段进行冲切）。

优点：自动化生产，效率较高。

缺点：模具比较复杂，并且冲切时胶料

未完全冷却，浇口冲切会产生挤压内应力，出现暗印问题，一般浇口距离外观皮纹面≤ 10mm 时，不建议采用模内冲切方式。

2.3 模外切浇口

模外切浇口形式较多，有模外铣削、激光切割等，模外切自动化程度比较高，往往是多轴机械手配合热切刀，通过PLC 控制程序控制机械手运动，实现浇口逐渐切割的方法，采用此种方式，要考虑切刀的运动空间，同时浇口残留要考虑到与对手件的干涉装配情况，设计时需要进行避让，切割一般为侧浇口，切刀按照产品边缘轨迹运行切割。

优点：自动化程度最高，一致性较好，适用于切割多种类型的浇口，并且可以弧线运动。

缺点：切割存在浇口残留，必须考虑避让结构。

2.4 模外修剪浇口

采用固定直身刀架，上面固定刀具，依靠机械手X/Y/Z 三个方向单向带动产品运动将浇口去除，切除浇口位置必须为直线状态。

优点：修剪浇口装置简单易操作。

缺点：浇口位置必须为直线状态，刀具强度低，适用于切割PP 类材料。

以上四种浇口去除方式根据产品状态、精度要求、自动化程度进行合理选择。

2.5 模具改进

产品批量生产后，设备、模具以及产品进入了稳定阶段，可以从浇口数量减少方面进行模具改进，从而实现后序浇口的免修。

减少浇口产品选择原则：

浇口类型：仅起到保压作用的浇口（浇口分为主注胶浇口、保压浇口等）。

浇口数量：大于等于2 处浇口，即多浇口产品，可以间隔取消验证。

浇口影响： 浇口数量减少， 注塑压力会增加，但压力增加不允许超过设备极限70%，否则影响模具以及注塑设备寿命。

单件匹配：浇口直接影响产品的外观、形变、成型收缩以及强度，所以减少浇口后产品质量需要重点确认，包括产品外观以及与对手件的匹配。

下面以多个浇口产品案例进行过程开展说明。

（1）此为某注塑产品，共计5 处浇口（从左至右依次分布），浇口类型为搭接型侧浇口，图示如下：

（2）浇口状态：产品为搭接浇口，与产品搭接尺寸长为20mm，厚度1.5mm。

（3）进浇方式：1 号浇口——2 号、3 号浇口——4 号、5 号浇口，依次顺序进膠。

（4）模流分析：产品由中间浇口向两侧浇口注射，两侧注射压力最小，即模具受力最小，从模流分析可得出熔体填充时间、成型条件（如注射压力、注射速度、保压时间等）对于产品翘曲变形的影响、以及浇口数量位置变化后对于模具压力的变化[5]，取消浇口后材料流长比、注塑设备自身流长比均可满足（未超出设备最大流程比[6]）。

2.6 改善方案

浇口数量可由5 处减少至3 处，取消4 号、5 号浇口，进行模具修改，流道封堵，同时延长2 号、3 号浇口的注胶时间，射胶压力同步进行提升（提升后仍小于设备极限压力的70%，不会影响模具寿命），满足产品的材料用量需求。

2.7 改善效果

减少2 处浇口，产品原材料单台定额大大降低，同时提升了刀具作业安全性。

模具改进方面仅适用于产品生产稳定后，试制验证选择性的浇口减少，主要从产品结构分析、模流软件测试、模具结构改进、现场试制验证、零部件匹配五方面联合开展。

3 结语

伴随注塑行业的发展，企业之间的竞争已逐步转变为生产效率以及成本优势之间的竞争，注塑浇口的去除修补将直接影响生产效率的自动化，如何实现浇口最少化是提升过程能力的唯一途径。

浇口的去除可以设计阶段进行浇口类型的选择，也可以在产品定型生产后采用自动化、半自动化或者人工作业的方式去除，但后者往往需要投入大量的财力和物力（如自动化设备），成本较高，最优的方法为在产品设计阶段（也称为虚拟阶段），通过SE 评审，进行造型的微动修改、浇口的选型、浇口位置的放置、模流软件对于翘曲变形的分析，最终选择最合理、最经济的浇口方式。

总而言之，注塑工艺固然重要，但注塑浇口的去除修补是提升注塑过程能力的一个重要手段，在把握产品品质的基础上，探索新思路、新方法的同时选择浇口最少化设计技术，对于企业能耗、运行成本控制方面发挥不可替代的作用。