高壓隔膜片注塑模具設計研究

蘇馬財

摘要：利用熱流道技術，可以實現大型隔膜零件的高效生產及實現高成品率，將隔膜片原來使用壓縮模具改變為注塑模具。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計和結構設計為主要內容，對隔膜注塑模具設計中可能出現的問題提出了相應的措施，提高了隔膜片生產制造設備的整體效率及成品率。

關鍵詞：高壓隔膜片；注塑模具；隔膜模具；模具設計；生產制造設備 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

隨著社會經濟的快速發展，環保科技的發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膜片的方法，已經不能滿足市場的需求，故如何提高產量、優化和創新隔膜片生產成為關鍵，提高隔膜片產量成為我司及同行的發展重點。本文主要對能夠提高隔膜片生產量和高壓隔膜片質量的注塑模具設計進行簡要的分析。

1 高壓隔膜片注塑模具基本概型設計

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，甚至經常不到設備總行程的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。分型面必須設計在背面平整的位置。采用單層型腔模具設計，若條件允許也可采用雙層型腔模具那樣在相同設備、壓力條件下效率提高1倍。

2 高壓隔膜片注塑模具結構設計

通過以上分析了解到，腔隔膜片注塑模具設計中需要嚴格遵循相關原則，并根據隔膜片產品的實際要求來制定相應的注塑模具設計方案以及注塑方案，才能保證隔膜片生產的合理性，因此首要考慮隔膜片產品的結構特點進而去思考注塑模具的結構設計，以下主要從幾方結構設計展開分析：產品特點分析、澆注系統、冷卻系統等，每一項技術是否合理是直接影響到隔膜片注塑件的質量，具體分析研究如下。

2.1 產品特點分析

產品外形如圖1和圖2所示：

通過三維建模，分析該零件重量10kg，面積大，且結構有一定的復雜性，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。故而在模具設計時對于收縮率控制嚴格，應該在模具設計時考慮收縮對精度的影響，特別在冷卻和保溫系統做到均勻收縮。

2.2 澆注系統

普通注塑模具的澆注系統在運行時，不僅需要對模具進行澆口流道分布等設計，而且對設計人員設計經驗要求高，在運行投產時更需要大量的脫流道凝料，故而本設計采用開放式熱流道的澆注系統，不僅節約了大量的脫流道凝料，還大大提高產品的穩定性、成品率，確保模具高效運作，為我司節省大筆資金。除此開放式熱流道之外還考慮了針閥式熱流道，雖然針閥式在此產品應用上有更好的效果，但是考慮到后者價格貴是前者價格的5倍，綜合產品生產的經濟性，最終選定前者作為本模具的澆注系統。

根據產品特點澆口成星型布置，使得產品融合好，收縮時能夠很好的補料，在噴嘴的選擇上考慮內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，便會出現澆注不順利的問題，進而出現眾多制件的殘廢品，有甚者出現澆注系統損壞的情況，造成原料的浪費。因此，在模具澆注系統運作和制件成型時，都要確保熱噴嘴處于半絕熱的狀態，避免受到外界的干擾和影響，確保澆注系統的注塑順利。

2.3 冷卻系統

高壓隔膜片注塑模具設計需要考慮到冷卻系統設計，冷卻系統設計得是否合理直接影響到隔膜片的生產效益，甚至會影響到生產機械的散熱而引發故障等，因此在高壓隔膜片注塑模具設計的過程中，必須要注重冷卻系統的設計。在設計完澆注系統后，便是隔膜片模具成型冷卻系統的設計。一般的單層中小型注塑模具或原來生產隔膜的壓縮模具并不需要特別的冷卻系統，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，且根據該產品結構所設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，還提高了冷卻系統運作的

效率。

此外，在冷卻回路的設計中，先是在型芯上開設環形冷卻溝槽，為避免液體露出，溝槽間還要設置環形密封圈，讓冷卻水從冷卻回路中最內圈的溝槽緩慢通入，最后從最外圈流出，而在底型芯上設計螺旋形循環水道；為方便生產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蒸汽過滿、壓力過大，進而影響機械設備的運作。

2.4 脫模機構和分型機構的設計

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

（1）脫模機構，為了塑件脫模和簡化模具結構，所以將公模跟產品接觸的是一個平面，那么首先需要將產品留在公模上面，然后采用平行的多組頂桿將產品頂出；（2）分型面的設計是至關重要的，本著分型面應盡可能選擇在不影響外觀的部位，并使其產生的溢料邊易于消除或修整的原則，此產品的分型面放在平面處，分型面的排氣至關重要，設置多組排氣，并且將排氣位置設計在料的終端，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，輕則影響產品各個方面的質量。

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工藝，由于產品形狀、結構的不同，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方式與其他隔膜片模具生產方式也有著很大的差異，因此，需要結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計。

3.1 模具工作流程

依據上文高壓的隔膜片注塑模具的結構設計，下面將模具的工作流程設計分為兩部分：（1）第一步，包括澆注系統和冷卻系統兩部分，首先是啟動冷卻系統，引入冷水從型芯、型腔板二個位置的內部水道進入，充滿直到螺旋式循環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，外熱式噴嘴調制半絕熱狀態，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”。模具開啟，靠分型機構的作用，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 工作流程設計中應注意的問題

（1）澆注系統。在高壓注塑模具中，澆注系統運用的是外熱式噴嘴，且結合熱流道技術的結構特點，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，還要考慮熱流道的溫度控制，這也是熱流道技術運用的難點之一，是工作流程設計最應當注意的問題。對物料配方確定后經過反復試模記錄下最好的控制溫度，模具選用閉環控制的熱流道系統，此外，若改變了制件的物料配方，還要根據制件的塑料性能、成型溫度和制品要求，重新設定適合的溫控數值和精度。（2）冷卻系統。冷卻系統是一個承接系統，其不僅決定著澆注系統最后的成品，還影響著后續脫模機構及順序分型機構是否能夠繼續運作。然而，冷卻系統很容易受到外界和內部的影響和干擾。例如：冷卻系統需要大量的冷水，一般廠家會選擇循環水系統，然而一旦循環系統出現阻塞等現象，冷水供應不足，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的冷水回路正常流通應當成為在模具設計中重點關注的問題。

4 結語

高壓的隔膜片注塑模具和現有的壓縮模具相比，產品生產效率提高了一倍，在資源有限的情況下，能夠直接降低公司制件的生產成本，滿足節能減排的發展要求。并且，注塑件比壓縮件產品致密度更高，大大提高了制件的壽命，真正地做到了節約投資、科技環保和提高生產效率，增強了商家的經濟實力，實現了真正服務于客戶，促進了國民經濟的進一步發展。

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（責任編輯：黃銀芳）