高压隔膜片注塑模具设计研究

摘要：利用热流道技术，可以实现大型隔膜零件的高效生产及实现高成品率，将隔膜片原来使用压缩模具改变为注塑模具。文章对高压隔膜片注塑模具进行了介绍，并以注塑模具的基本型设计和结构设计为主要内容，对隔膜注塑模具设计中可能出现的问题提出了相应的措施，提高了隔膜片生产制造设备的整体效率及成品率。

关键词：高压隔膜片；注塑模具；隔膜模具；模具设计；生产制造设备 文献标识码：A

中图分类号：TQ320 文章编号：1009-2374（2017）07-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.07.004

S着社会经济的快速发展，环保科技的发展对于高压压滤机膜片的使用量和需求量越来越大，在这种情况下，普通采用压缩模具的生产膜片的方法，已经不能满足市场的需求，故如何提高产量、优化和创新隔膜片生产成为关键，提高隔膜片产量成为我司及同行的发展重点。本文主要对能够提高隔膜片生产量和高压隔膜片质量的注塑模具设计进行简要的分析。

1 高压隔膜片注塑模具基本概型设计

隔膜属于薄壁浅腔或者是片状零件，所需要的锁模力和成型面积都很大，但最后的开模行程、注塑量和容模厚度却需要的很少，甚至经常不到设备总行程的20%，例如一件隔膜片直径1200mm其厚度只用25mm，其所要的脱模行程是很短的。隔膜片模具设计时，必须考虑采用热流道以及多个浇口布置，使得入料均衡。分型面必须设计在背面平整的位置。采用单层型腔模具设计，若条件允许也可采用双层型腔模具那样在相同设备、压力条件下效率提高1倍。

2 高压隔膜片注塑模具结构设计

通过以上分析了解到，腔隔膜片注塑模具设计中需要严格遵循相关原则，并根据隔膜片产品的实际要求来制定相应的注塑模具设计方案以及注塑方案，才能保证隔膜片生产的合理性，因此首要考虑隔膜片产品的结构特点进而去思考注塑模具的结构设计，以下主要从几方结构设计展开分析：产品特点分析、浇注系统、冷却系统等，每一项技术是否合理是直接影响到隔膜片注塑件的质量，具体分析研究如下。

2.1 产品特点分析

产品外形如图1和图2所示：

通过三维建模，分析该零件重量10kg，面积大，且结构有一定的复杂性，沟槽多，厚度不均性大，对平面度要求极高，表面粗糙度要求高。故而在模具设计时对于收缩率控制严格，应该在模具设计时考虑收缩对精度的影响，特别在冷却和保温系统做到均匀收缩。

2.2 浇注系统

普通注塑模具的浇注系统在运行时，不仅需要对模具进行浇口流道分布等设计，而且对设计人员设计经验要求高，在运行投产时更需要大量的脱流道凝料，故而本设计采用开放式热流道的浇注系统，不仅节约了大量的脱流道凝料，还大大提高产品的稳定性、成品率，确保模具高效运作，为我司节省大笔资金。除此开放式热流道之外还考虑了针阀式热流道，虽然针阀式在此产品应用上有更好的效果，但是考虑到后者价格贵是前者价格的5倍，综合产品生产的经济性，最终选定前者作为本模具的浇注系统。

根据产品特点浇口成星型布置，使得产品融合好，收缩时能够很好的补料，在喷嘴的选择上考虑内热式和外热式两种喷嘴，最终选择外热式，这种对压降损失小，特别是注塑后期补压时能够较好地进行补压。

注意，外热式喷嘴的喷嘴运作效果会受到外界因素的干扰，一旦扰，便会出现浇注不顺利的问题，进而出现众多制件的残废品，有甚者出现浇注系统损坏的情况，造成原料的浪费。因此，在模具浇注系统运作和制件成型时，都要确保热喷嘴处于半绝热的状态，避免受到外界的干扰和影响，确保浇注系统的注塑顺利。

2.3 冷却系统

高压隔膜片注塑模具设计需要考虑到冷却系统设计，冷却系统设计得是否合理直接影响到隔膜片的生产效益，甚至会影响到生产机械的散热而引发故障等，因此在高压隔膜片注塑模具设计的过程中，必须要注重冷却系统的设计。在设计完浇注系统后，便是隔膜片模具成型冷却系统的设计。一般的单层中小型注塑模具或原来生产隔膜的压缩模具并不需要特别的冷却系统，因此多采用自然冷却。但是，此零件较为大型且薄厚严重分布不均，且根据该产品结构所设计出来的注塑模具所具有特点是模具板面多、板厚、冷却效果差，所以在该模具的型芯和型腔板等多处位置都设计了冷却回路，不仅确保了模具的均匀冷却，还提高了冷却系统运作的

效率。

此外，在冷却回路的设计中，先是在型芯上开设环形冷却沟槽，为避免液体露出，沟槽间还要设置环形密封圈，让冷却水从冷却回路中最内圈的沟槽缓慢通入，最后从最外圈流出，而在底型芯上设计螺旋形循环水道；为方便生产加工制作多以直通式的冷却水道，但要注意水道要有一定宽度，若是水道宽度过窄，不仅会影响冷水在整体冷却回路中的水流速度，还会由于制件温度过高而造成水道内蒸汽过满、压力过大，进而影响机械设备的运作。

2.4 脱模机构和分型机构的设计

脱模机构和顺序分型机构是高压的隔膜片注塑模具设计中机械联合性动作较强的部分，面积大，在脱模时需要使得产品受力均匀的脱出，否则在产品脱出时将会损坏产品的密封面以及产品外观，此机构也是决定隔膜片最后成型的关键。

（1）脱模机构，为了塑件脱模和简化模具结构，所以将公模跟产品接触的是一个平面，那么首先需要将产品留在公模上面，然后采用平行的多组顶杆将产品顶出；（2）分型面的设计是至关重要的，本着分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除或修整的原则，此产品的分型面放在平面处，分型面的排气至关重要，设置多组排气，并且将排气位置设计在料的终端，否则如此大的零件又在快速注塑的条件下，排气不畅通势必会造成废品，轻则影响产品各个方面的质量。

2.5 模具总装图

模具总装图如下：

3 高压隔膜片注塑模具的工作流程设计

简单的说，工作流程就是高压隔膜片注塑模具的注塑生产工艺，由于产品形状、结构的不同，因此工作流程也有着一定的差异，而且高压隔膜片注塑模具生产方式与其他隔膜片模具生产方式也有着很大的差异，因此，需要结合高压隔膜片注塑模具的具体施工条件以及施工要求进行工作流程的设计。

3.1 模具工作流程

依据上文高压的隔膜片注塑模具的结构设计，下面将模具的工作流程设计分为两部分：（1）第一步，包括浇注系统和冷却系统两部分，首先是启动冷却系统，引入冷水从型芯、型腔板二个位置的内部水道进入，充满直到螺旋式循环冷却回路都有冷水流动为止；等待冷水充满冷却回路后，启动浇注系统，外热式喷嘴调制半绝热状态，进行初期的制件浇制，并运向冷却回路，使得初期制件基本成型，注塑完毕后进行一定时间的保压；（2）第二步。在第一步完成制件的成型，第二步是制件的“出模”。模具开启，靠分型机构的作用，使得模具先拉出零件将零件留在动模上进行有效分型，等待达到预定距离后，注射机顶杆顶动出板，进而将隔膜顶离型芯，几十个均匀分布的顶出杆顶出，使得制品脱离型芯，至此，制件的完成品被完全脱离。

3.2 工作流程设计中应注意的问题

（1）浇注系统。在高压注塑模具中，浇注系统运用的是外热式喷嘴，且结合热流道技术的结构特点，使得使用外热式喷嘴时，不仅要考虑外热式喷嘴运行的半绝热状态，还要考虑热流道的温度控制，这也是热流道技术运用的难点之一，是工作流程设计最应当注意的问题。对物料配方确定后经过反复试模记录下最好的控制温度，模具选用闭环控制的热流道系统，此外，若改变了制件的物料配方，还要根据制件的塑料性能、成型温度和制品要求，重新设定适合的温控数值和精度。（2）冷却系统。冷却系统是一个承接系统，其不仅决定着浇注系统最后的成品，还影响着后续脱模机构及顺序分型机构是否能够继续运作。然而，冷却系统很容易受到外界和内部的影响和干扰。例如：冷却系统需要大量的冷水，一般厂家会选择循环水系统，然而一旦循环系统出现阻塞等现象，冷水供应不足，便会造成初品冷却失败，有甚者，冷却水管开裂，则如何确保冷却系统的冷水回路正常流通应当成为在模具设计中重点关注的问题。

4 结语

高压的隔膜片注塑模具和现有的压缩模具相比，产品生产效率提高了一倍，在资源有限的情况下，能够直接降低公司制件的生产成本，M足节能减排的发展要求。并且，注塑件比压缩件产品致密度更高，大大提高了制件的寿命，真正地做到了节约投资、科技环保和提高生产效率，增强了商家的经济实力，实现了真正服务于客户，促进了国民经济的进一步发展。

参考文献

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