注塑件脱模更快的工具系统

潘多拉

对于从事注塑加工的人来说，也许自认为一直所采用的脱模方式合理正确，无需作进改良和升级工作。但如果你正在加工某个具有一定深度尺寸的桶状部件， 或者盒子形状的部件，而部件本身的斜度又较小甚至没有的话，尤其是注塑部件中含有倒陷式嵌件或表面带有纹饰，那你就得重新设计开模和脱模的次序步骤，以此 可更快地脱模，并减少顶杆的数量，最终的制件产生变形和擦伤的可能性也降低。

美国Logic公司研制出已获得专利的“递增模腔脱模”(I.C.E.)技术，可能是在上述注塑加工中碰到难题的最佳解决方法。Logic公司主营 制造和销售各种模温控制仪、组合阀、分流板等，针对难于顶出模具的注塑部件，该公司提出的解决理念是，把材料的收缩率视为有利因素，而不是阻碍因素。

一般而言，在注塑加工过程中，制件产生收缩并包住型芯，这时往往需采用顶杆、空气和／或脱模板来帮助制件脱离型芯。然而，如果制件收缩率过大，紧紧 包住了型芯，制件在脱模之后，就会产生众多的表面缺陷问题。Logic公司的总裁Allen解释称：“型芯阻碍制件的自由收缩范围，由此产生了内应力。” 另外，要使冷却的部件脱离型芯，需采用高顶出力或脱模力，而这又会造成部件翘曲、变形，或者形成应力。

对于含有倒陷式嵌件或表面带有纹饰图案的制件，要求制件不发生翘曲变形和损害外观表面的情况下脱离型腔，也是非常困难的。再者，型芯阻碍部件收缩，也降低了部件从型腔表面分离的能力。当部件设计要求非常低的拔模斜度情况时，脱模的困难性还要增大。

目前，解决这些难题的方案无非是设计加大拔模斜度、使用脱模剂、在模具内添加滑块或者高度抛光模具表面，所有这些措施均导致成本上升。

同步模具动作

Logic公司的I.C.E.工艺技术可在模具内释放塑料熔体的应力，同时又降低所需的顶出力。在某种情况下，有可能采用空气顶出方式，而无需用顶针或脱模板。

开发I.C.E.工艺技术的首要目标，就是要将处于冷却和收缩状态下的部件紧粘在模具型芯上的粘附力消除；第二个目标是使部件产生收缩，快速与型腔模壁分离。要实现上述两个结果，采取了从部件中局部抽取型芯的方式，而部件仍紧贴在模具上。

当型芯局部退出后，仍处于熔融状态的部件中心位置与已冷却变硬的表层之间建立起了初始应力，这个初始应力可自行消除。“这时，跨过型芯的横断面快速 形成冷却和收缩，而不仅局限于在部件壁上产生冷却和收缩。”Allen作如此解释。然后完全打开模具，从模具型腔中取出部件，即可完全顶出并脱离型芯。

为了能打破部件与型芯之间的粘附力，I.C.E.工艺要求在没有完全打开模具的时候，将型芯稍微移动一点点。这就需对注塑机上的操作程序做改进。部 件脱离型芯时所增加的顶出距离，可根据部件形状、表面以及加工所用的树脂种类作调整。Allen介绍说：“部件脱离型芯时所加大了的距离，实际上可小至 0.010英寸，但却非常有效地消除了部件紧粘在型芯上的粘附力，同时又可保持部件套着型芯，便于型芯全部退出部件。采用线性传感器和光学测量仪这两种注 塑机上的标准配置装备对型芯和顶杆或脱模板的移动进行控制凋节。”

另外，I.C.E.工艺要求在型芯初始抽出移动期间，部件禁止作任何移动。将部件紧紧固定在型腔内的办法有顶杆机构、脱模板、压缩空气固定，或者同 时综合利用上述几种方法。最常用的方法是脱模板和顶杆系统机构。当型芯返回后，脱模板或顶杆机构即刻与型芯一道同时、同速地向前移功，顶杆接着将部件顶出 型腔。任何装备了真正“快速顶出装置”的注塑机都可应用I.C.E.工艺进行加工生产。

加工操作人员还可将压缩空气管道连接穿入到型芯内部，当型芯返回时，可把部件紧贴固定在型腔壁上。Logic公司为实现这个目的，已专门开发出一种 昂贵的气动控制仪。工艺还要求脱模板移动时必须与定模板平行。就像Allen所说：“你可注塑加工零拔模斜度的部件，但模具必需绝对笔直地移动。”最好使 用拉杆和定位销，以保持模板呈同一直线排列，而不仅依靠凸轮锁来固定。

采用I.C.E.工艺的最大优点，是基于甚少发生部件翘曲变形等缺陷，当部件还处于较热状态时即可顶出，缩短整个加工循环周期。

I.C.E.的实际应用优点

I.C.E.工艺已于1999年8月3日获得专利权，包括如何控制活动型芯和顶杆机构的移动步骤、和／或压缩空气系统装置的等操作技巧内容。截至目 前，只有很少数的几家企业已经应用了I.C.E.工艺，如Tupperware公司设在南卡罗来纳州的工厂、定制注塑加工企业——Whirley工业公 司、BPW塑料制品厂、原模及塑料模具国际有限公司。

原模及塑料模具国际有限公司每年加工600万套注塑部件，分别应用于军方、医疗、工业化等领域，其中，还应用I.C.E.工艺，采用聚砜材料生产军 用电池外壳。这种电池壳大约呈6.5×3×6.5英寸大小，拔模斜度只有0.15°。该公司在最开始注塑加工这一产品部件时，采用了一套3型腔的分瓣模 腔，存在脱模困难现象，造成最高达20％的擦伤性部件。

应用I.C.E.工艺在一套标准双模腔模具中进行加工，配备脱模板和100psi压力的压缩空气，即可降低30％～50％的加工成本。另外的降低成 本措施包括：可利用较低抛光水平的模具、无需脱模刑、缩短加工周期33%，并由于初始内应力已在模具内消除，省去了二次退火步骤。