張 朋，趙國艷，王付勝

（中車青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031）

橡膠注射成型由于成型質(zhì)量可靠、成型周期短以及自動化程度高而一直備受關注。近些年隨著技術的發(fā)展，針對常規(guī)橡膠注射成型工藝在實際生產(chǎn)中所遇到的問題，涌現(xiàn)出了不少新的橡膠注射成型工藝[1]。傳統(tǒng)的橡膠注射成型工藝由于硫化時流道內(nèi)的膠料會跟型腔內(nèi)的膠料一起硫化，在脫模后會被當成廢料處理，因而存在膠料浪費現(xiàn)象，尤其當橡膠制品批量化生產(chǎn)或者原料價格上漲時，膠料浪費現(xiàn)象嚴重會影響到企業(yè)的生產(chǎn)效益[2]。一般來說，注射成型橡膠制品的流道耗膠量占整個制品質(zhì)量的20%～30%，小制品的流道耗膠量甚至達到50%[3]。

為解決膠料浪費等問題，人們提出了一種基于橡膠冷流道系統(tǒng)的新型注射模具，即對澆注系統(tǒng)加入溫度控制回路，使流道內(nèi)的膠料在硫化階段既不被硫化，又能保持一定的流動性，在下一次充模時直接使用，這樣就可實現(xiàn)橡膠制品的連續(xù)化生產(chǎn)，而且成型產(chǎn)品質(zhì)量高，從而達到高質(zhì)、高效、低能耗的自動化生產(chǎn)目的[4]。

本工作針對軌道車輛用縱向止擋橡膠件設計了橡膠冷流道注射成型模具及硫化工藝，并通過正交試驗方法對注射成型工藝參數(shù)對產(chǎn)品自由高度（或收縮率）及剛度的影響規(guī)律進行研究。

1 橡膠冷流道注射成型模具設計

跨座式單軌車輛用縱向止擋橡膠件由底板、摩擦板（聚四氟乙烯板）和橡膠硫化而成，為常見的橡膠嵌件結構減振制品，其結構如圖1所示。

圖1 縱向止擋橡膠件結構示意Fig.1 Structural diagram of longitudinal bumpstop rubber part

針對該產(chǎn)品設計的橡膠冷流道注射成型模具如圖2所示。該模具為一模4腔結構，按照功能，其主要由模架組件、冷流道組件、模腔組件3部分組成[5]。

圖2 橡膠冷流道注射成型模具結構示意Fig.2 Structural diagram of rubber cold runner injection molding mold

冷流道組件為冷流道模具的特有結構，通過在上模板和冷流道嘴上通入恒溫油以保證流道內(nèi)的膠料一直維持在粘流態(tài)[6]，并通過隔熱板將型腔溫度與流道溫度隔離。

另外，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，模具增加了抽真空功能[7]。

2 橡膠冷流道注射成型工藝設計

2.1 橡膠冷流道注射成型工藝參數(shù)

合理的橡膠注射成型工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的重要保證[8]。橡膠冷流道注射成型工藝較普通橡膠注射成型工藝多了流道溫度控制，而少了流道內(nèi)的膠料填充過程，因此一段注射可以較高速度開始[9]。

橡膠冷流道注射成型工藝參數(shù)見表1[10-15]。

表1 橡膠冷流道注射成型工藝參數(shù)Tab.1 Process parameters of rubber cold runner injection moulding

2.2 試驗方案及結果

試驗研究塑化溫度、料筒溫度、一段注射速度、冷流道溫度4個工藝參數(shù)，每個因子有3個水平，采用L9（34）正交試驗安排，即只需要做9次試驗就可確定4個工藝參數(shù)的最優(yōu)組合，這極大地減少了試驗次數(shù)，降低了試驗成本。

正交試驗方案及結果見表2。

表2 正交試驗方案及結果Tab.2 Orthogonal test schemes and results

3 數(shù)據(jù)處理及結果分析

針對產(chǎn)品自由高度，試驗數(shù)據(jù)處理結果如圖3所示。

圖3 產(chǎn)品自由高度的工藝參數(shù)效應曲線Fig.3 Process parameter effect curves of product free heights

通過極差分析可知，對于產(chǎn)品自由高度，各工藝參數(shù)影響由大到小的排序為塑化溫度、料筒溫度、一段注射速度、冷流道溫度。

從圖3還可以看出：隨著塑化溫度及料筒溫度的升高，產(chǎn)品自由高度逐漸增大；隨著一段注射速度及冷流道溫度的升高，產(chǎn)品自由高度先減小后增大。

針對產(chǎn)品剛度，試驗數(shù)據(jù)處理結果如圖4所示。

圖4 產(chǎn)品剛度的工藝參數(shù)效應曲線Fig.4 Process parameter effect curves of product stiffnesses

通過極差分析可知，對于產(chǎn)品剛度，各工藝參數(shù)影響由大到小的排序為料筒溫度、塑化溫度、冷流道溫度、一段注射速度。

從圖4還可以看出：隨著料筒溫度的升高，產(chǎn)品剛度逐漸增大；隨著塑化溫度及冷流道溫度的升高，產(chǎn)品剛度先減小后增大；隨著一段注射速度的提高，產(chǎn)品剛度變化不大。

4 結論

（1）工藝參數(shù)對產(chǎn)品自由高度（或收縮率）影響由大到小的排序為塑化溫度、料筒溫度、一段注射速度、冷流道溫度。

（2）隨著塑化溫度及料筒溫度的升高，產(chǎn)品自由高度逐漸增大；隨著一段注射速度及冷流道溫度的升高，產(chǎn)品自由高度先減小后增大。

（3）工藝參數(shù)對產(chǎn)品剛度影響由大到小的排序為料筒溫度、塑化溫度、冷流道溫度、一段注射速度。

（4）隨著料筒溫度的升高，產(chǎn)品剛度逐漸增大；隨著塑化溫度及冷流道溫度的升高，產(chǎn)品剛度先增大后減??；隨著一段注射速度的提高，產(chǎn)品剛度先增大后減小。