高壓隔膜片注塑模具設(shè)計研究

蘇馬財

摘要：利用熱流道技術(shù)，可以實現(xiàn)大型隔膜零件的高效生產(chǎn)及實現(xiàn)高成品率，將隔膜片原來使用壓縮模具改變?yōu)樽⑺苣＞?。文章對高壓隔膜片注塑模具進行了介紹，并以注塑模具的基本型設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計為主要內(nèi)容，對隔膜注塑模具設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題提出了相應(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。

關(guān)鍵詞：高壓隔膜片；注塑模具；隔膜模具；模具設(shè)計；生產(chǎn)制造設(shè)備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ320 文章編號：1009-2374（2017）07-0009-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.004

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)保科技的發(fā)展對于高壓壓濾機膜片的使用量和需求量越來越大，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)不能滿足市場的需求，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。本文主要對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)計進行簡要的分析。

1 高壓隔膜片注塑模具基本概型設(shè)計

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)計時，必須考慮采用熱流道以及多個澆口布置，使得入料均衡。分型面必須設(shè)計在背面平整的位置。采用單層型腔模具設(shè)計，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

通過以上分析了解到，腔隔膜片注塑模具設(shè)計中需要嚴格遵循相關(guān)原則，并根據(jù)隔膜片產(chǎn)品的實際要求來制定相應(yīng)的注塑模具設(shè)計方案以及注塑方案，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)特點進而去思考注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以下主要從幾方結(jié)構(gòu)設(shè)計展開分析：產(chǎn)品特點分析、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，每一項技術(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)品特點分析

產(chǎn)品外形如圖1和圖2所示：

通過三維建模，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，對平面度要求極高，表面粗糙度要求高。故而在模具設(shè)計時對于收縮率控制嚴格，應(yīng)該在模具設(shè)計時考慮收縮對精度的影響，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)在運行時，不僅需要對模具進行澆口流道分布等設(shè)計，而且對設(shè)計人員設(shè)計經(jīng)驗要求高，在運行投產(chǎn)時更需要大量的脫流道凝料，故而本設(shè)計采用開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，確保模具高效運作，為我司節(jié)省大筆資金。除此開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，但是考慮到后者價格貴是前者價格的5倍，綜合產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟性，最終選定前者作為本模具的澆注系統(tǒng)。

根據(jù)產(chǎn)品特點澆口成星型布置，使得產(chǎn)品融合好，收縮時能夠很好的補料，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，這種對壓降損失小，特別是注塑后期補壓時能夠較好地進行補壓。

注意，外熱式噴嘴的噴嘴運作效果會受到外界因素的干擾，一旦被干擾，便會出現(xiàn)澆注不順利的問題，進而出現(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。因此，在模具澆注系統(tǒng)運作和制件成型時，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)計需要考慮到冷卻系統(tǒng)設(shè)計，冷卻系統(tǒng)設(shè)計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)計的過程中，必須要注重冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計完澆注系統(tǒng)后，便是隔膜片模具成型冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。一般的單層中小型注塑模具或原來生產(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重分布不均，且根據(jù)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所設(shè)計出來的注塑模具所具有特點是模具板面多、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)運作的

效率。

此外，在冷卻回路的設(shè)計中，先是在型芯上開設(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，若是水道寬度過窄，不僅會影響冷水在整體冷卻回路中的水流速度，還會由于制件溫度過高而造成水道內(nèi)蒸汽過滿、壓力過大，進而影響機械設(shè)備的運作。

2.4 脫模機構(gòu)和分型機構(gòu)的設(shè)計

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

（1）脫模機構(gòu)，為了塑件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，所以將公模跟產(chǎn)品接觸的是一個平面，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，排氣不暢通勢必會造成廢品，輕則影響產(chǎn)品各個方面的質(zhì)量。

2.5 模具總裝圖

模具總裝圖如下：

3 高壓隔膜片注塑模具的工作流程設(shè)計

簡單的說，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行工作流程的設(shè)計。

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，下面將模具的工作流程設(shè)計分為兩部分：（1）第一步，包括澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)兩部分，首先是啟動冷卻系統(tǒng)，引入冷水從型芯、型腔板二個位置的內(nèi)部水道進入，充滿直到螺旋式循環(huán)冷卻回路都有冷水流動為止；等待冷水充滿冷卻回路后，啟動澆注系統(tǒng)，外熱式噴嘴調(diào)制半絕熱狀態(tài)，進行初期的制件澆制，并運向冷卻回路，使得初期制件基本成型，注塑完畢后進行一定時間的保壓；（2）第二步。在第一步完成制件的成型，第二步是制件的“出?！?。模具開啟，靠分型機構(gòu)的作用，使得模具先拉出零件將零件留在動模上進行有效分型，等待達到預(yù)定距離后，注射機頂桿頂動出板，進而將隔膜頂離型芯，幾十個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)計中應(yīng)注意的問題

（1）澆注系統(tǒng)。在高壓注塑模具中，澆注系統(tǒng)運用的是外熱式噴嘴，且結(jié)合熱流道技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點，使得使用外熱式噴嘴時，不僅要考慮外熱式噴嘴運行的半絕熱狀態(tài)，還要考慮熱流道的溫度控制，這也是熱流道技術(shù)運用的難點之一，是工作流程設(shè)計最應(yīng)當(dāng)注意的問題。對物料配方確定后經(jīng)過反復(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)定適合的溫控數(shù)值和精度。（2）冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)是一個承接系統(tǒng)，其不僅決定著澆注系統(tǒng)最后的成品，還影響著后續(xù)脫模機構(gòu)及順序分型機構(gòu)是否能夠繼續(xù)運作。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，一般廠家會選擇循環(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，便會造成初品冷卻失敗，有甚者，冷卻水管開裂，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)計中重點關(guān)注的問題。

4 結(jié)語

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，增強了商家的經(jīng)濟實力，實現(xiàn)了真正服務(wù)于客戶，促進了國民經(jīng)濟的進一步發(fā)展。

參考文獻

[1] 俞芙芳.塑料成形工藝與模具設(shè)計[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.

[2] 彭滿華，劉斌，鄒仕放.疊層式注塑模具設(shè)計與應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].塑料科技，2009，（11）.

[3] 王振保，李輝，方少明.疊層式注塑模具的研究[J].橡塑技術(shù)與裝備，2006，（1）.

[4] 郭幼丹，吳春篤，程曉農(nóng).超薄塑料隔膜片注塑模具設(shè)計與注塑過程控制[J].包裝與食品機械，2011，（4）.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）