熱壓注塑一體化模具預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)設(shè)計

劉賽科　王一棟　丁宏參　高業(yè)漢

摘 要：針對普通麻纖維熱壓注塑模具在熱壓注塑過程中麻纖維板材易與掛針分離的情況，設(shè)計了帶預(yù)夾緊結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具，對帶預(yù)夾緊結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具進(jìn)行了成型工藝分析、模具結(jié)構(gòu)與工作過程介紹，闡述了帶預(yù)夾緊結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具的技術(shù)要點，通過實際生產(chǎn)應(yīng)用確定了帶預(yù)夾緊結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具設(shè)計的合理性，提高了產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：預(yù)夾緊結(jié)構(gòu) 成型工藝分析 模具結(jié)構(gòu)

1 引言

麻纖維熱壓注塑模具在處理麻纖維板材的注塑過程中，首先會通過人工的方式將麻纖維板材掛接到位于熱壓注塑模具上的掛針上，而掛針僅能用于掛接麻纖維板材。在熱壓注塑模具的動模組件和定模組件合模的過程中，麻纖維板材經(jīng)常會與掛針分離，這不僅會影響麻纖維板材與塑料原料的注塑質(zhì)量，還可能使正常的注塑過程中斷。在應(yīng)對當(dāng)前技術(shù)限制的背景下，本研究提出了一種新型汽車飾件熱壓注塑模具設(shè)計。此設(shè)計特別包含了一種麻纖維板材的預(yù)緊壓縮機構(gòu)。在進(jìn)行麻纖維板材和塑料原料的注塑處理之前，這種機構(gòu)利用氣缸的動力，實現(xiàn)了對麻纖維板材的預(yù)緊壓縮。這一過程有效防止了麻纖維板材在注塑過程中與掛針的分離，從而顯著提高了注塑的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2 預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)成型工藝分析

熱壓注塑模具中的預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)通常是為了確保模具在閉合時，動模和定模之間有足夠的壓力，以防止塑料原料的溢出或氣體滯留[1]。這種結(jié)構(gòu)可以增加模具的密封性，從而提高注塑成型的精度和質(zhì)量。熱壓注塑模具中出現(xiàn)預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)可通過相關(guān)工藝優(yōu)化：確定預(yù)壓緊力的需求：預(yù)壓緊力的大小取決于塑料的特性、模具的尺寸和成型工藝的要求[2]。在設(shè)計預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)之前，需要確定所需的預(yù)壓緊力，以確保模具能夠有效地防止塑料溢出和氣體滯留。設(shè)計合理的預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)：根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)和尺寸，設(shè)計合理的預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)。確保結(jié)構(gòu)緊湊、易于安裝和維修，并注意防止預(yù)壓緊力過大或過小對模具和塑料成型的影響[3]。優(yōu)化模具布局：在模具設(shè)計中，需要考慮預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)的布局。將其放置在適當(dāng)?shù)奈恢?，以確保預(yù)壓緊力能夠均勻地分布在模具的閉合面上，從而提高成型質(zhì)量。考慮溫度和冷卻因素：在注塑過程中，溫度和冷卻對預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)的影響不容忽視。設(shè)計時應(yīng)考慮溫度變化對彈性元件的影響，以及冷卻系統(tǒng)對預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)的作用[4]。

因此預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)是熱壓注塑模具中十分重要結(jié)構(gòu)，可以通過不同的工藝要求與模具特點進(jìn)行設(shè)計。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

熱壓注塑模具結(jié)構(gòu)簡介如下：

本研究設(shè)計了一種注塑模具，它由動態(tài)模塊（1）和靜態(tài)模塊（2）組成，兩者之間配備了用于預(yù)緊麻纖維板材的夾持框架（3）。此框架通過氣動缸（4）進(jìn)行操作，可實現(xiàn)靠近或遠(yuǎn)離動作，通過與氣缸的活塞桿連接的連接柱來固定。在每個氣缸的內(nèi)側(cè)，都裝有一個支撐板（5），這些支撐板分別與動態(tài)和靜態(tài)模塊相對應(yīng)并固定。夾持框架上有特別設(shè)計的開口槽，而氣缸的活塞桿上則固定了一個插入這些槽中的連接柱（6），通過卡接塊來實現(xiàn)固定。此外，開口槽（31）的兩側(cè)內(nèi)壁上都設(shè)有限位槽（32），卡接塊的兩端與開口槽兩側(cè)的限位槽相嵌合，并通過沉頭孔（71）中的螺釘與夾持框架固定，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和精確對齊。每個連接柱被設(shè)計為套裝在氣缸的活塞桿外部，并通過螺紋與活塞桿相連接。為了提升導(dǎo)向精度，我們在每個夾緊框的外側(cè)端面安裝了導(dǎo)柱。這些導(dǎo)柱與動模組件及定模組件內(nèi)側(cè)的相應(yīng)部分配對，分別是第一導(dǎo)套（12）和第二導(dǎo)套（22）。導(dǎo)柱通過這些導(dǎo)套穿過，并與它們形成滑動連接，從而確保夾緊框在移動過程中的平穩(wěn)和精確。在每個氣缸的內(nèi)端部，均配備了支撐板，目的是為了提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。對于動模組件，它被設(shè)計成含有第一凹槽（11），這些凹槽與其側(cè)面的各個支撐板相對應(yīng)。每個支撐板的內(nèi)端插入到這些第一凹槽中，并且通過螺栓緊固于動模組件上。類似地，定模組件配備了與其側(cè)面的支撐板相對應(yīng)的第二凹槽（21），支撐板的內(nèi)端同樣嵌入這些凹槽中，并通過螺栓與定模組件連接。此設(shè)計顯著增強了模具在使用中的穩(wěn)定性和精確度。每個夾緊框都裝備了一個與相應(yīng)氣缸的活塞桿適配的開口槽。在這些氣缸的活塞桿上固定有連接柱，每個連接柱都被準(zhǔn)確地放置進(jìn)對應(yīng)的開口槽內(nèi)。以增強連接的牢固度，每個連接柱的外圍設(shè)有一個圓環(huán)形狀的卡槽（61）。同時，在每個開口槽的入口處安裝了特制的卡接塊。這些卡接塊在內(nèi)側(cè)邊緣被設(shè)計為與環(huán)形卡槽緊密相合，確保了連接的可靠性和穩(wěn)定性。每個卡接塊在其兩端均固定于相應(yīng)開口槽的兩邊，以此確保整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固和操作的準(zhǔn)確性。這一設(shè)計方案不只提升了模具使用的效率，還保障了加工過程中的精準(zhǔn)對位和穩(wěn)定性。

模具工作過程如下：

初步步驟包括將麻纖維板固定于動模組件的掛鉤上。緊接著，所有氣缸的活塞桿伸展，使得兩個夾緊框?qū)A在動模組件和定模組件之間的麻纖維板施加初步的壓力。隨后，熱壓注塑的動模組件與定模組件閉合。在動定模組件完全合攏之后，它們會對麻纖維板的邊緣產(chǎn)生壓力。同時，所有氣缸的活塞桿開始回縮，導(dǎo)致兩個夾緊框外移并返回原位。接下來，熱壓注塑模具的動模和定模組件將麻纖維板和塑料原料共同進(jìn)行注塑成型。在注塑過程完成后，熱壓注塑模具在注塑機的推動下開模，并從模具中取出注塑成型的麻纖維板和塑料原料。此流程的目的是為了確保麻纖維板與塑料原料能夠高效、精確地進(jìn)行一體化注塑，從而提升產(chǎn)品的質(zhì)量和制造的效率。

4 模具設(shè)計要點

本研究介紹了一種用于汽車飾件的熱壓注塑模具，其獨特之處在于具備麻纖維板材的預(yù)壓緊機制。這種模具由動模組件（1）和定模組件（2）構(gòu)成。其關(guān)鍵特征是，在動模組件和定模組件之間配備了兩個專用于麻纖維板材預(yù)夾緊的夾緊框（3）。動模組件和定模組件的上下端各自固定有兩個氣缸（4），這些氣缸呈前后方向間隔排列。每個動模組件上的四個氣缸的活塞桿都分別與同側(cè)的夾緊框的上下兩端連接，定模組件上的氣缸配置也是如此。這些位于動模組件和定模組件上的氣缸負(fù)責(zé)驅(qū)動兩個夾緊框向彼此靠近或遠(yuǎn)離。當(dāng)這兩個夾緊框相互靠近時，它們將對夾在兩個夾緊框之間的麻纖維板材進(jìn)行預(yù)夾緊，為后續(xù)的熱壓注塑過程提供必要的準(zhǔn)備。這種設(shè)計增強了模具的功能性，提高了注塑過程中的精度和效率。

每個氣缸的內(nèi)部末端都裝有一個穩(wěn)固的支撐板（5）。這些支撐板在動模組件上與特定的第一凹槽（11）對應(yīng)，每個支撐板的內(nèi)端部均精確嵌入其相應(yīng)的第一凹槽中，并使用螺栓與動模組件牢固連接。同樣地，在定模組件上也設(shè)有針對每個支撐板設(shè)計的第二凹槽（21）。每個位于定模組件一側(cè)的支撐板的內(nèi)端部同樣嵌入相對應(yīng)的第二凹槽，并通過螺栓與定模組件固定。這種設(shè)計的主要目的是為了確保模具各部分的穩(wěn)定性和精確對齊，從而提高整個注塑過程的效率和質(zhì)量。通過這種精密的對接和固定方式，模具的各個組件能夠在高壓和高溫的操作條件下保持穩(wěn)定，從而確保注塑產(chǎn)品的質(zhì)量。

每個夾緊框上設(shè)有專門的開口槽（31），與模具中每個氣缸的活塞桿精確對應(yīng)。這些活塞桿上均安裝有連接柱（6），每個連接柱都恰當(dāng)?shù)夭迦肫湎鄳?yīng)的開口槽內(nèi)。為了確保連接的可靠性，每個連接柱的外壁上設(shè)計有一個環(huán)形卡槽（61）。每個開口槽的入口處則配備了一個卡接塊（7）。這些卡接塊的內(nèi)邊緣與環(huán)形卡槽緊密配合，以實現(xiàn)穩(wěn)固的卡接。進(jìn)一步地，每個卡接塊的兩端都與相應(yīng)開口槽的兩側(cè)牢固固定，以確保整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。這種設(shè)計精密而高效，保證了模具在使用過程中的穩(wěn)定性和注塑產(chǎn)品的質(zhì)量。

在每個開口槽（31）的兩側(cè)內(nèi)部，都巧妙地設(shè)計了限位槽（32）。為了維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和確保精準(zhǔn)的對齊，每個卡接塊（7）的兩端都與其相對應(yīng)的開口槽的限位槽緊密結(jié)合。另外，每個卡接塊的兩端均設(shè)計有沉頭孔（71）。這些卡接塊通過安裝在沉頭孔中的螺釘與夾緊框螺紋連接，從而在各自的夾緊框側(cè)面穩(wěn)固地固定。這一設(shè)計方案不僅確保了模具在使用中的穩(wěn)定性，而且對精確操作和制造過程提供了關(guān)鍵支持。通過這樣的精細(xì)組件布局和固定方法，模具在注塑期間能夠保持極高的穩(wěn)定性和精度

每個連接柱都被巧妙地安裝在相對應(yīng)的氣缸的活塞桿外側(cè)。這些連接柱與活塞桿之間通過螺紋連接，確保了它們的牢固結(jié)合和精確配合。這種配置方式在模具的操作過程中提供了穩(wěn)定的支撐和精確的導(dǎo)向，從而保證了注塑過程的高效性和產(chǎn)品的質(zhì)量一致性。

每個夾緊框的外側(cè)表面都安裝有四個環(huán)形排列的導(dǎo)柱（8）。這些導(dǎo)柱與動模組件內(nèi)側(cè)表面上的第一導(dǎo)套（12）相匹配，動模組件側(cè)的每個導(dǎo)柱分別穿過一個對應(yīng)的第一導(dǎo)套，形成滑動配合。同樣，在定模組件的內(nèi)側(cè)表面，也固定了與夾緊框上的四個導(dǎo)柱一一對應(yīng)的第二導(dǎo)套（22）。定模組件側(cè)的每個導(dǎo)柱則穿過一個相應(yīng)的第二導(dǎo)套，并與之滑動連接。這種設(shè)計確保了模具在注塑過程中的精確導(dǎo)向和穩(wěn)定運動，從而提高了注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。通過這種精密配合的導(dǎo)柱和導(dǎo)套系統(tǒng)，模具在操作過程中能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)、精確的開閉動作。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計了帶預(yù)夾緊裝置的熱壓注塑模具。首先從預(yù)夾緊裝置的成型工藝的方向分析了預(yù)夾緊裝置的優(yōu)化方向。再從模具結(jié)構(gòu)與工作過程分析了帶預(yù)夾緊裝置的熱壓注塑模具中各零件是如何裝配工作以及預(yù)夾緊裝置工作原理。最后分析了模具設(shè)計要點，介紹了帶預(yù)夾緊裝置的熱壓注塑模具的設(shè)計關(guān)鍵點與特殊性。本文從三個方面介紹了帶預(yù)夾緊裝置的熱壓注塑模具，經(jīng)實際生產(chǎn)應(yīng)用，充分驗證了該帶預(yù)夾緊裝置的熱壓注塑模具避免麻纖維板材與掛針分離的情況可行性，提高注塑質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

基金項目：寧波市重大科技攻關(guān)項目（2022Z010）。

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