蘇馬財(cái)

（廣東新環(huán)環(huán)保產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000）

高壓隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)研究

蘇馬財(cái)

（廣東新環(huán)環(huán)保產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000）

利用熱流道技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)大型隔膜零件的高效生產(chǎn)及實(shí)現(xiàn)高成品率，將隔膜片原來(lái)使用壓縮模具改變?yōu)樽⑺苣＞摺Ｎ恼聦?duì)高壓隔膜片注塑模具進(jìn)行了介紹，并以注塑模具的基本型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，對(duì)隔膜注塑模具設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題提出了相應(yīng)的措施，提高了隔膜片生產(chǎn)制造設(shè)備的整體效率及成品率。

高壓隔膜片；注塑模具；隔膜模具；模具設(shè)計(jì)；生產(chǎn)制造設(shè)備

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)保科技的發(fā)展對(duì)于高壓壓濾機(jī)膜片的使用量和需求量越來(lái)越大，在這種情況下，普通采用壓縮模具的生產(chǎn)膜片的方法，已經(jīng)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，故如何提高產(chǎn)量、優(yōu)化和創(chuàng)新隔膜片生產(chǎn)成為關(guān)鍵，提高隔膜片產(chǎn)量成為我司及同行的發(fā)展重點(diǎn)。本文主要對(duì)能夠提高隔膜片生產(chǎn)量和高壓隔膜片質(zhì)量的注塑模具設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

1 高壓隔膜片注塑模具基本概型設(shè)計(jì)

隔膜屬于薄壁淺腔或者是片狀零件，所需要的鎖模力和成型面積都很大，但最后的開(kāi)模行程、注塑量和容模厚度卻需要的很少，甚至經(jīng)常不到設(shè)備總行程的20%，例如一件隔膜片直徑1200mm其厚度只用25mm，其所要的脫模行程是很短的。隔膜片模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮采用熱流道以及多個(gè)澆口布置，使得入料均衡。分型面必須設(shè)計(jì)在背面平整的位置。采用單層型腔模具設(shè)計(jì)，若條件允許也可采用雙層型腔模具那樣在相同設(shè)備、壓力條件下效率提高1倍。

2 高壓隔膜片注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)以上分析了解到，腔隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格遵循相關(guān)原則，并根據(jù)隔膜片產(chǎn)品的實(shí)際要求來(lái)制定相應(yīng)的注塑模具設(shè)計(jì)方案以及注塑方案，才能保證隔膜片生產(chǎn)的合理性，因此首要考慮隔膜片產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)而去思考注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以下主要從幾方結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開(kāi)分析：產(chǎn)品特點(diǎn)分析、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，每一項(xiàng)技術(shù)是否合理是直接影響到隔膜片注塑件的質(zhì)量，具體分析研究如下。

2.1 產(chǎn)品特點(diǎn)分析

產(chǎn)品外形如圖1和圖2所示：

圖1 隔膜三維造型圖

圖2 隔膜實(shí)物三維照片

通過(guò)三維建模，分析該零件重量10kg，面積大，且結(jié)構(gòu)有一定的復(fù)雜性，溝槽多，厚度不均性大，對(duì)平面度要求極高，表面粗糙度要求高。故而在模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于收縮率控制嚴(yán)格，應(yīng)該在模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮收縮對(duì)精度的影響，特別在冷卻和保溫系統(tǒng)做到均勻收縮。

2.2 澆注系統(tǒng)

普通注塑模具的澆注系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，不僅需要對(duì)模具進(jìn)行澆口流道分布等設(shè)計(jì)，而且對(duì)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)要求高，在運(yùn)行投產(chǎn)時(shí)更需要大量的脫流道凝料，故而本設(shè)計(jì)采用開(kāi)放式熱流道的澆注系統(tǒng)，不僅節(jié)約了大量的脫流道凝料，還大大提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、成品率，確保模具高效運(yùn)作，為我司節(jié)省大筆資金。除此開(kāi)放式熱流道之外還考慮了針閥式熱流道，雖然針閥式在此產(chǎn)品應(yīng)用上有更好的效果，但是考慮到后者價(jià)格貴是前者價(jià)格的5倍，綜合產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，最終選定前者作為本模具的澆注系統(tǒng)。

根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)澆口成星型布置，使得產(chǎn)品融合好，收縮時(shí)能夠很好的補(bǔ)料，在噴嘴的選擇上考慮內(nèi)熱式和外熱式兩種噴嘴，最終選擇外熱式，這種對(duì)壓降損失小，特別是注塑后期補(bǔ)壓時(shí)能夠較好地進(jìn)行補(bǔ)壓。

注意，外熱式噴嘴的噴嘴運(yùn)作效果會(huì)受到外界因素的干擾，一旦被干擾，便會(huì)出現(xiàn)澆注不順利的問(wèn)題，進(jìn)而出現(xiàn)眾多制件的殘廢品，有甚者出現(xiàn)澆注系統(tǒng)損壞的情況，造成原料的浪費(fèi)。因此，在模具澆注系統(tǒng)運(yùn)作和制件成型時(shí)，都要確保熱噴嘴處于半絕熱的狀態(tài)，避免受到外界的干擾和影響，確保澆注系統(tǒng)的注塑順利。

2.3 冷卻系統(tǒng)

高壓隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)需要考慮到冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)得是否合理直接影響到隔膜片的生產(chǎn)效益，甚至?xí)绊懙缴a(chǎn)機(jī)械的散熱而引發(fā)故障等，因此在高壓隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要注重冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完澆注系統(tǒng)后，便是隔膜片模具成型冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一般的單層中小型注塑模具或原來(lái)生產(chǎn)隔膜的壓縮模具并不需要特別的冷卻系統(tǒng)，因此多采用自然冷卻。但是，此零件較為大型且薄厚嚴(yán)重分布不均，且根據(jù)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)出來(lái)的注塑模具所具有特點(diǎn)是模具板面多、板厚、冷卻效果差，所以在該模具的型芯和型腔板等多處位置都設(shè)計(jì)了冷卻回路，不僅確保了模具的均勻冷卻，還提高了冷卻系統(tǒng)運(yùn)作的效率。

此外，在冷卻回路的設(shè)計(jì)中，先是在型芯上開(kāi)設(shè)環(huán)形冷卻溝槽，為避免液體露出，溝槽間還要設(shè)置環(huán)形密封圈，讓冷卻水從冷卻回路中最內(nèi)圈的溝槽緩慢通入，最后從最外圈流出，而在底型芯上設(shè)計(jì)螺旋形循環(huán)水道；為方便生產(chǎn)加工制作多以直通式的冷卻水道，但要注意水道要有一定寬度，若是水道寬度過(guò)窄，不僅會(huì)影響冷水在整體冷卻回路中的水流速度，還會(huì)由于制件溫度過(guò)高而造成水道內(nèi)蒸汽過(guò)滿(mǎn)、壓力過(guò)大，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作。

2.4 脫模機(jī)構(gòu)和分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

脫模機(jī)構(gòu)和順序分型機(jī)構(gòu)是高壓的隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)中機(jī)械聯(lián)合性動(dòng)作較強(qiáng)的部分，面積大，在脫模時(shí)需要使得產(chǎn)品受力均勻的脫出，否則在產(chǎn)品脫出時(shí)將會(huì)損壞產(chǎn)品的密封面以及產(chǎn)品外觀(guān)，此機(jī)構(gòu)也是決定隔膜片最后成型的關(guān)鍵。

（1）脫模機(jī)構(gòu)，為了塑件脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，所以將公模跟產(chǎn)品接觸的是一個(gè)平面，那么首先需要將產(chǎn)品留在公模上面，然后采用平行的多組頂桿將產(chǎn)品頂出；（2）分型面的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，本著分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀(guān)的部位，并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整的原則，此產(chǎn)品的分型面放在平面處，分型面的排氣至關(guān)重要，設(shè)置多組排氣，并且將排氣位置設(shè)計(jì)在料的終端，否則如此大的零件又在快速注塑的條件下，排氣不暢通勢(shì)必會(huì)造成廢品，輕則影響產(chǎn)品各個(gè)方面的質(zhì)量。

2.5 模具總裝圖

模具總裝圖如下：

圖3

圖4

3 高壓隔膜片注塑模具的工作流程設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)單的說(shuō)，工作流程就是高壓隔膜片注塑模具的注塑生產(chǎn)工藝，由于產(chǎn)品形狀、結(jié)構(gòu)的不同，因此工作流程也有著一定的差異，而且高壓隔膜片注塑模具生產(chǎn)方式與其他隔膜片模具生產(chǎn)方式也有著很大的差異，因此，需要結(jié)合高壓隔膜片注塑模具的具體施工條件以及施工要求進(jìn)行工作流程的設(shè)計(jì)。

3.1 模具工作流程

依據(jù)上文高壓的隔膜片注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，下面將模具的工作流程設(shè)計(jì)分為兩部分：（1）第一步，包括澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)兩部分，首先是啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，引入冷水從型芯、型腔板二個(gè)位置的內(nèi)部水道進(jìn)入，充滿(mǎn)直到螺旋式循環(huán)冷卻回路都有冷水流動(dòng)為止；等待冷水充滿(mǎn)冷卻回路后，啟動(dòng)澆注系統(tǒng)，外熱式噴嘴調(diào)制半絕熱狀態(tài)，進(jìn)行初期的制件澆制，并運(yùn)向冷卻回路，使得初期制件基本成型，注塑完畢后進(jìn)行一定時(shí)間的保壓；（2）第二步。在第一步完成制件的成型，第二步是制件的“出模”。模具開(kāi)啟，靠分型機(jī)構(gòu)的作用，使得模具先拉出零件將零件留在動(dòng)模上進(jìn)行有效分型，等待達(dá)到預(yù)定距離后，注射機(jī)頂桿頂動(dòng)出板，進(jìn)而將隔膜頂離型芯，幾十個(gè)均勻分布的頂出桿頂出，使得制品脫離型芯，至此，制件的完成品被完全脫離。

3.2 工作流程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）澆注系統(tǒng)。在高壓注塑模具中，澆注系統(tǒng)運(yùn)用的是外熱式噴嘴，且結(jié)合熱流道技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得使用外熱式噴嘴時(shí)，不僅要考慮外熱式噴嘴運(yùn)行的半絕熱狀態(tài)，還要考慮熱流道的溫度控制，這也是熱流道技術(shù)運(yùn)用的難點(diǎn)之一，是工作流程設(shè)計(jì)最應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。對(duì)物料配方確定后經(jīng)過(guò)反復(fù)試模記錄下最好的控制溫度，模具選用閉環(huán)控制的熱流道系統(tǒng)，此外，若改變了制件的物料配方，還要根據(jù)制件的塑料性能、成型溫度和制品要求，重新設(shè)定適合的溫控?cái)?shù)值和精度。（2）冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)是一個(gè)承接系統(tǒng)，其不僅決定著澆注系統(tǒng)最后的成品，還影響著后續(xù)脫模機(jī)構(gòu)及順序分型機(jī)構(gòu)是否能夠繼續(xù)運(yùn)作。然而，冷卻系統(tǒng)很容易受到外界和內(nèi)部的影響和干擾。例如：冷卻系統(tǒng)需要大量的冷水，一般廠(chǎng)家會(huì)選擇循環(huán)水系統(tǒng)，然而一旦循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)阻塞等現(xiàn)象，冷水供應(yīng)不足，便會(huì)造成初品冷卻失敗，有甚者，冷卻水管開(kāi)裂，則如何確保冷卻系統(tǒng)的冷水回路正常流通應(yīng)當(dāng)成為在模具設(shè)計(jì)中重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓的隔膜片注塑模具和現(xiàn)有的壓縮模具相比，產(chǎn)品生產(chǎn)效率提高了一倍，在資源有限的情況下，能夠直接降低公司制件的生產(chǎn)成本，滿(mǎn)足節(jié)能減排的發(fā)展要求。并且，注塑件比壓縮件產(chǎn)品致密度更高，大大提高了制件的壽命，真正地做到了節(jié)約投資、科技環(huán)保和提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了商家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，實(shí)現(xiàn)了真正服務(wù)于客戶(hù)，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）

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1009-2374（2017）07-0009-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.004

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