林燦峰 肖后標(biāo)

（廣船國際技術(shù)中心、電梯公司）

0 前言

隨著塑料制品應(yīng)用的范圍越來越廣，所涉及的行業(yè)越來越多，對(duì)塑料制品的質(zhì)量要求越來越高，對(duì)注塑機(jī)生產(chǎn)的精度、效率、穩(wěn)定性提出了更高的要求，而柱架作為注塑機(jī)的重要部件，對(duì)控制在注塑生產(chǎn)過程中因漲模引起的變形起著決定性的影響，為此研發(fā)一款能最大限度消除變形的應(yīng)力板來提高注塑機(jī)生產(chǎn)精度顯得尤為重要。

1 現(xiàn)有板結(jié)構(gòu)及存在問題

柱架的主要構(gòu)成是由四根哥林柱、三大板、上下機(jī)鉸以及鎖模油缸與頂針油缸組成，其中三大板包含：頭板、中板、尾板，哥林柱將三大板連接在一起，鎖模油缸固定在尾板上，機(jī)鉸將鎖模油缸的力傳遞給中板，實(shí)現(xiàn)中板在哥林柱的軸線上來回運(yùn)動(dòng)，即開合模動(dòng)作，而相對(duì)于同一套模具頭板與尾板的位置是相對(duì)固定的，整體柱架結(jié)構(gòu)的受力方式為內(nèi)力方式，如圖1 所示。

合模時(shí)，鎖模油缸活塞桿伸出，機(jī)鉸慢慢打直，中板向著頭板方向移動(dòng)，等機(jī)鉸打直至死點(diǎn)位模具左右型腔被在機(jī)械鎖的作用被緊密關(guān)閉，此時(shí)熔膠筒將高溫熔膠料以高壓高速射出至模具內(nèi)腔，在0.4秒～1 秒之間充滿整個(gè)模具內(nèi)腔，此時(shí)模具內(nèi)腔形成高壓高溫狀態(tài)，在內(nèi)高壓的逼使下，引起模具左右型腔向外漲開，此時(shí)頭板、中板必須要有足夠的強(qiáng)度牢牢的壓緊模具，使得模具不能往外漲開，熔膠料狀態(tài)就像水一樣，只要有一點(diǎn)點(diǎn)的間隙，它都會(huì)被高壓逼出來，形成飛邊，造成不良品，如圖2 所示。

（1）現(xiàn)有板的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有舊頭板結(jié)構(gòu)，大模面與正面（哥林柱施力面）是直接剛性連接，如圖1，此時(shí)大模面與正面就如同一塊厚板，當(dāng)正面受到哥林柱施加的拉伸力（F 拉）后，會(huì)直接傳遞到大模面，同時(shí)大模面也受到模具的反作用力（F 壓），使大模面發(fā)生彎曲變形，猶如一張紙被吊起四個(gè)角，中部往下垂，變形量放大來看就如同一個(gè)弧形的盆，見圖3、圖4 所示。

（2）現(xiàn)有板的受力情況

針對(duì)SNA320 機(jī)型舊頭板進(jìn)行分析，對(duì)其大模面（即施力面）上添加3200KN（320 噸）的正壓力進(jìn)行受力分析，如圖5 所示，為舊頭板結(jié)構(gòu)的幾何固定面以及施力面的設(shè)定。

通過分析得出，舊頭板結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)變量為0.280mm，如圖6 所示。

（3）存在問題

結(jié)合目前國內(nèi)外對(duì)注塑成型設(shè)備產(chǎn)品所制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)柱架大模面的平面變形量考量標(biāo)準(zhǔn)為：小于哥林柱對(duì)角線長度的0.5～2/10000，如圖7 所示，針對(duì)SNA320 機(jī)型舊頭板數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，哥林柱對(duì)角線長度為1120.06，按照國內(nèi)外制定標(biāo)準(zhǔn)，頭板大模面的平面變形量最大應(yīng)控制在0.224mm（1120.06 x 2/10000）之內(nèi)，但從受力分析中得出，目前舊頭板的大模面平面變形量為0.2804mm，已超出最大變形量0.224mm。因此，舊頭板存在變形量大，不能滿足高精度生產(chǎn)的需求。

2 應(yīng)力板的構(gòu)想

引起漲模的原因主要有2 方面：

一方面是哥林柱的屈服應(yīng)力不足，不能固定死頭板與中板的固定鎖模位置，這種情況一般只會(huì)在大型或一出多的塑料制品模具用在不匹配的機(jī)型上時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。

另一方面就是因?yàn)橹邪迮c頭板的強(qiáng)度不足，在哥林柱的拉伸力以及模具的反作力下產(chǎn)生變形，使得模具有漲開的空間位置，這種情況如果簡單的往中板與頭板上加材料，使得中板與頭板變得非常笨重，在一定程度上會(huì)使得變形量有所改善，但這種簡單粗暴的改動(dòng)并不會(huì)帶來明顯的改良效果，反而會(huì)使成本增加不少，為此必須得從結(jié)構(gòu)上改變，通過力的轉(zhuǎn)移達(dá)到控制變形量，應(yīng)力板的出現(xiàn)就能達(dá)到質(zhì)的改變。

圖1 柱架結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 產(chǎn)品飛邊圖

圖3 舊板受力分析圖

圖4 舊板變形示意圖

應(yīng)力板的設(shè)想就是模板結(jié)構(gòu)按照應(yīng)力分析特性進(jìn)行合理規(guī)避等優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使大模面平面度高，變形小，從而確保制品品質(zhì)良好，也能確保模具變形小，延長模具使用壽命。

為了能使變形量盡可能的控制在正面，不傳遞至大模面，必須要改變哥林柱拉伸力（F 拉）的對(duì)大模面的直接傳遞方向，盡可能的使得F 拉力與模具的F 壓力處于正對(duì)的水平方向上，減小大模面因F 拉力而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力變形，而切斷正面與大模面的鋼性連接就是正確的思路，如圖8 所示。

正面與大模面斷開了直接的鋼性連接，當(dāng)正面受到哥林柱拉伸力（F 拉）后，因?yàn)闆]有了鋼性連接的存在，F(xiàn) 拉力只能往頭板中部位置延伸，進(jìn)而傳遞至大模面，如此一來，傳遞至大模面的F 拉力就與模具作用在大模面的F 壓力正面碰上，避免了F 拉力對(duì)大模面四個(gè)角位產(chǎn)生的彎曲應(yīng)變，大模面基本上保持一個(gè)高精度的平面度。如圖9、圖10 所示

3 方案驗(yàn)證（以頭板作為分析）

為了能進(jìn)一步確保應(yīng)力板構(gòu)想的可行性，落實(shí)到生產(chǎn)中，必須要對(duì)應(yīng)力板的各方面參數(shù)及性能進(jìn)行科學(xué)分析，主要以屈服應(yīng)力以及應(yīng)變量兩方面進(jìn)行。

第一步：設(shè)定固定面，以哥林柱拉伸力施在頭板上四個(gè)接觸面為固定幾何面，如圖11 所示。

第二步：設(shè)定施力面，由于施力面與固定幾何面是相對(duì)，所以設(shè)定模具與大模面接觸面為施力面，在施力面上添加3200KN（320 噸）的正壓力，如圖12 所示。

圖5 舊板施力位示意圖

圖6 舊板變形量示意圖

圖7 舊板模面示意圖

圖8 應(yīng)力板結(jié)構(gòu)圖圖

圖9 應(yīng)力板受力分析圖

最大屈服力為217180kn/m2，如圖13 所示。

大模面最大的應(yīng)變量為0.06198mm，如圖14 所示。從分析的數(shù)據(jù)及變形量來看，基本上驗(yàn)正了應(yīng)力板構(gòu)想的正確性。

應(yīng)力板的應(yīng)變量為：0.06198mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國內(nèi)外行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍值0.224，通過應(yīng)力板與舊板二者在相同條件進(jìn)行的分析可得出，應(yīng)力板的應(yīng)變量僅為舊結(jié)構(gòu)的22%，同時(shí)應(yīng)力板的整體重量也比舊結(jié)構(gòu)輕了7%。柱架的整體受力情況得到明顯改善。

圖10 應(yīng)力板力傳遞示意圖

圖11 固定支點(diǎn)示意圖

圖12 施力位示意圖

圖13 應(yīng)力板應(yīng)力分析圖

圖14 應(yīng)力板變形量示意圖

圖15 應(yīng)力板柱架受力示意圖

圖16 應(yīng)力板現(xiàn)場實(shí)物照

圖17 應(yīng)力板現(xiàn)場實(shí)物照

4 結(jié)束語

廣船品牌注塑機(jī)的重要部件是柱架在同行業(yè)中突現(xiàn)出受力變型小、重量輕、加工便捷、款式新等優(yōu)點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的應(yīng)力板重量相比較于老款，輕了7%，變型量僅為原來的22%，極大的改善了注塑產(chǎn)品在生產(chǎn)中因柱架受力變形而影響質(zhì)量及生產(chǎn)效益等嚴(yán)重問題。