医用滴液器模具制造难度大，同心度和变形问题成关键

1. 产品分析

这是美国朋友委托的一款医用滴管，有一定的难度，换了好几家模具厂都没能成功。难点在于头部有一根横着的圆管，圆度要求很高，配旋转阀，不能漏液。头部的滴管长27mm，但是直径很小，只有Φ3.2mm，注塑时容易造成芯子偏移。

从上图可以看出，头部圆管内部有凸筋，用于固定旋转阀。旋转阀安装在滴管内，见下图。

此产品的几何形状不是很复杂，但模具结构很复杂，主要难点在于定模型腔和动模型芯的同心度控制，当定模型芯拉出时，产品受滑块作用而变形，产品就会吸附在滑块上。从图中可以看出，产品小端有一个小圆管，是用来安装旋转阀的。从剖面图可以看出模具型芯一端长，另一端短，产品肯定会在型芯长的那一端吸附在滑块上。从产品整体来看，大端圆柱部分壁厚均匀度控制比较困难。

2.模具整体结构的构思

模具结构设计中如何避免模仁发生漂移和弹性变形？如何避免产品在定模滑块向外移动时随定模滑块向一侧移动？注胶形式如何安排是本案的关键。通过思考和推理，模具整体结构应该是这样的，如下图所示。

3、动模芯的设计。

动模芯设计的重点是控制动模芯的刚性，尽量减少其弹性变形，需要考虑两部分：一是动模芯与模板的固定方式，二是所用钢材及热处理状态。

在上图中我们可以看到模仁的固定部分比成型部分要长，根据我的经验，这种模具一定要达到这个比例（不小于1:1），否则动模仁很容易被熔融的塑料偏移。动模仁中通入冷却水，水通过挡水条从动模底板排出。

动模芯的硬度和刚性也很重要，我们采用的是8407，热处理后硬度为HRC48。由于产品是透明件，表面采用抛光、镀铬处理（镀层厚度精确控制产品重量）。另外，动模芯的定位、紧固也很重要，如下图所示。

上图中的定位套是紧压在芯压板里面的。定位套和芯压板也可以做成一个整体（但加工比较麻烦）。我们可以看到芯压板和动模板凹壁四面都是斜面配合的，定位套的内壁和与动模芯配合的表面也是斜面。这样当芯压板和定位套的锥面紧压动模芯的锥面时，动模芯的定位精度和刚性就会达到最佳状态，如下图所示。

上图可见，由于芯压板外斜面与动模板凹壁斜面配合紧密，6颗10mm内六角螺钉即可将动模芯牢固固定在动模板上。同时上图中蓝色定位套外圆也是动模滑块的定位。另外芯压板加工的重点是定位套压入后，内外斜面必须一次性加工完成，否则动模芯的定位精度无法保证，可能造成整套模具严重偏移。

4.动模滑块轨道设计

对于这种结构，滑块的轨道是用加硬材料“粘贴”的。我不赞成用厚模板挖槽，因为那样会造成模板变形，严重影响导柱导套的定位精度。有些厂家坚持在模板上挖槽，不贴硬片。试模时还行，但模具寿命不长。如果开槽加硬片，模具体积就扩大了，不划算。所以在平整的动模板上贴加硬轨道比较经济。一般来说，动模都是大滑块结构，所有功能配件都要在这个轨道面上做，位置往往很紧。所以在布置位置时一定要考虑到整体布局，因为是加硬的，很难换，如下图所示。

上图中的轨道布置有：尼龙钉、内六角螺钉、精密定位、双节滑动导套等零件。这个双节滑动导套还起到轨道与动模板精密定位的作用，见下图。

5.限位螺钉的设计

这款医用滴管比较长，有效顶出距离必须达到110mm才能让产品顺利取出。但是设置限位螺丝的空间只有50mm（底板+芯板-螺丝头-台阶厚度）。也就是说，没有足够的空间放置限位螺丝。一般的解决办法是在模具外面加一个限位拉板，比较麻烦，而且拉板的固定螺丝经常会断，经常影响生产。这里我介绍一个很简单方便的方法。供大家参考，见下图。

我在限位螺丝原来的位置加了一个套筒，一切就变得非常简单了。这个方法可以延伸，如果需要弹射距离更长，可以做双层的延长套筒，甚至可以做三层的延长套筒，详细结构见下图。

6.动模滑块设计

这个滑块是一种非常传统的设计，我在这里做了一点改进，见下图。

一般模具设计师在滑块外侧都采用斜面，但我这里留了一点平面，这样做的好处是不增加加工成本，但有了这个平面，用火花机加工起来很方便。另外，水接缝可以在此平面上进行，免去了斜面上攻丝的麻烦。滑块的动力是通过固定在定模一侧的斜导柱来实现的，如下图所示。

7.动、定模间精确定位设计

动、定模间精确定位的设计如下图所示。

动模侧的精密定位直接在动模轨道上完成，材质为Cr12Mov，硬度为HRC52~56。定模侧凸台的精密定位为插入式，见下图。

这个精准定位很重要，直接决定了产品内外圆的同心度，我采用的方法是，在动模和定模完全组装好后，以型腔为参照进行精准定位。

8. 浇口设计

这个部分的浇口设置有点特殊，不同于其他的“试管”式模具，因为产品尾部的通孔直径很小，完全没有刚性，熔融的塑料流在冲的时候会发生偏离。所以我用了一个特殊的浇口，它是“爪式”浇口的一个变种，见下图。

此爪型浇口在顶出模具时，与横流道脱开，会与产品相连。以后会有一道浇口切断工序，需要用到专门的刀具。这个看似很麻烦，但我觉得要得到合格的产品，还是很有必要的。之前见过试模失败的样品，就是用潜伏式浇口，虽然能自动切断浇口，但产品残余应力过大，头部圆管真圆度不稳定。虽然想追求完美，但目的并没有达到。想借此案例，跟年轻的模具设计师沟通设计理念。下图是Moldex 3D的模流分析结果。

我在设计模具时首先考虑的是确保我设计的模具生产出来的产品是合格的，是客户可以接受的。其次就是在保证模具合理寿命的情况下，尽量降低成本。我们来看定模的小芯子，它的直径只有3.2mm，如下图所示。

我是这样设计的，虽然定模芯的直径很小，但是由于被定模滑块夹紧，所以在根部具有很大的强度。这相当于材料力学中“简支梁”的计算公式，简支梁的长度为零。理论上，此时小芯的强度是无穷大的。那么当熔融的塑料流从端面进入时，它抱住了小芯，将胶水注入其中。最先进入的塑料紧紧抱住了芯，充满的塑料使芯瞬间变得坚固。我做过很多类似的模具，这个浇口效果非常好。

9.定模滑块设计

定模滑块这样分型，外分型线一定要在中间，内分型面一定要在型芯的台阶处，见下图。

根据产品特性，产品外分型面肯定在中间，但由于侧抽芯是一边长，一边短，所以分离后的滑块1是这样的，如下图所示。

滑块1对应的滑块销较短，但滑块2对应的滑块销较长，见下图。

可以肯定的是，当两滑块分离的时候，产品会粘在定模滑块2上，会随着滑块2一起被拉动，由于动模芯挂在产品中间，产品肯定会被损坏。因为定模滑块2一侧的形状特点，内外表面都在一侧，滑块针又不允许有脱模斜度（因为是装配转阀），锁模力很大，这也是以前模具故障的主要原因。所以我在定模滑块2一侧设置了一个推力装置，首先有一个推管，在滑块分离的时候推管是无法移动的，它支撑着产品，迫使产品停留在中间，如下图所示。

图中推力管固定在定模上，相对于产品是不可移动的。滑块2销固定在滑块2上，随滑块2移动。这样可以有效防止脱模时产品随滑块2移动，造成产品被拉伤。滑块2上的推力管就是这样固定的，见下图。

从上图可以看出，推力管相对于定模板是不可移动的，直接用螺钉固定在定模板（A）上。但销子固定在销子固定块上，销子固定块用螺钉固定在滑块2上。它会随着滑块2向外移动，与产品分离，如下图所示。

这是一个非常经典的滑块推力机构，组装起来是这样的，如下图所示。

10.定模滑块的定位

一般这种开轨大滑块机构容易出现滑块定位不稳定的情况，因为滑块会受到锁紧块斜面的挤压，哪怕是稍微有一点位移都会对产品的外观造成很大的影响。尤其对于这种产品的外观，锥形部分在定模滑块上，直线部分在大定模镶件上，如果偏差0.05mm，产品外观就会非常难看。所以在这套模具中，定模滑块的定位机构对产品的外观质量起着决定性的作用。

这个定位机构我是这样设计的，结构很简单，但是起到了定模滑块和定模芯精确定位的作用，也起到了定模滑块1和定模滑块2之间的精确定位的作用，如下图所示。

11.定模滑块的冷却

定模滑块的冷却如下图所示。

从上图我们可以清楚的看到定模滑块冷却水路的设定，前文提到的对圆度要求较高的圆管就是在定模滑块上成型的，定模滑块冷却系统的布置直接影响圆管的圆度。其实定模滑块冷却系统不仅仅起到冷却的作用（严格来说应该叫热交换系统）。我觉得为了增加前文提到的圆管圆度的稳定性，定模滑块必须保持稳定的模温，应该在50℃左右。定模滑块冷却系统采用设定温度为48℃的模温机，在实际生产中取得了很好的效果。

12.定模芯设计

定模芯结构如下图所示。

定模的设计很传统，没什么特别的，从上图可以看到，有三层冷却水道。因为我考虑到产品的特性，产品和另外一个零件（旋转阀）的配合要水密，而且产品的真圆度要求比较高，所以首先模具温度要很稳定，然后再考虑产品如何定型。定模的模腔加工必须和两个大滑块一起定位后才能加工，最后的抛光也需要定模和两个定模滑块一起定位，否则很难保证对合线不错位。

13. 拆除闸门

拆除浇口的方法比较特殊，见下图。

从上图看，按理说浇口是抽不出来的，会卡在两个滑块之间，这样很麻烦。但是没想到，意外出现了，当浇口相互拉动时，有一边先断了。这是肯定的，因为爪式浇口和横流道连接处是点浇口，具体形状是小端直径φ1mm，锥度为30°的圆锥体。没有断掉的那一边，随产品一起出来了，如下图。

模具的整体结构是这样的，下图是模具打开的样子。

概括：

这是一个非常实用的模具，困惑了我朋友很久，现在这个问题终于解决了，不过光靠文字和图片是远远不够了解这个模具的详细结构的，我只是在这里表达一下我的设计理念和设计思路，希望能够起到启发的作用。

设计特点

这个案例分析差不多结束了，但是还有一个问题，虽然和模具没有直接关系，但是却非常有价值，我在这里补充一下，希望可以对你以后的工作有帮助和启发。前面提到过，这个产品和另外一个零件（旋转阀）的配合要求很高，这个内孔的圆度要求很高，见下图。

但是这款产品是PP材质，蠕变量比较大，直接注塑很难做到不透水。生产时我采用了模压的方式，定制了一批芯棒，成品出来后，插入芯棒，10分钟后取出，效果很好。见下图。