劉賽科　王一棟　丁宏參　高業(yè)漢

摘 要：針對(duì)普通麻纖維熱壓注塑模具在熱壓注塑過(guò)程中麻纖維板材易與掛針?lè)蛛x的情況，設(shè)計(jì)了帶預(yù)夾緊結(jié)構(gòu)的熱壓注塑模具，對(duì)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(guò)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(diǎn)，通過(guò)實(shí)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(jì)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(guò)程中，首先會(huì)通過(guò)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(dòng)模組件和定模組件合模的過(guò)程中，麻纖維板材經(jīng)常會(huì)與掛針?lè)蛛x，這不僅會(huì)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(guò)程中斷。在應(yīng)對(duì)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(jì)。此設(shè)計(jì)特別包含了一種麻纖維板材的預(yù)緊壓縮機(jī)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(jī)構(gòu)利用氣缸的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)麻纖維板材的預(yù)緊壓縮。這一過(guò)程有效防止了麻纖維板材在注塑過(guò)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(shí)，動(dòng)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(guò)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(jì)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(jì)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(jì)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(guò)大或過(guò)小對(duì)模具和塑料成型的影響[3]。優(yōu)化模具布局：在模具設(shè)計(jì)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?？紤]溫度和冷卻因素：在注塑過(guò)程中，溫度和冷卻對(duì)預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)的影響不容忽視。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮溫度變化對(duì)彈性元件的影響，以及冷卻系統(tǒng)對(duì)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(guò)不同的工藝要求與模具特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

熱壓注塑模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介如下：

本研究設(shè)計(jì)了一種注塑模具，它由動(dòng)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(guò)氣動(dòng)缸（4）進(jìn)行操作，可實(shí)現(xiàn)靠近或遠(yuǎn)離動(dòng)作，通過(guò)與氣缸的活塞桿連接的連接柱來(lái)固定。在每個(gè)氣缸的內(nèi)側(cè)，都裝有一個(gè)支撐板（5），這些支撐板分別與動(dòng)態(tài)和靜態(tài)模塊相對(duì)應(yīng)并固定。夾持框架上有特別設(shè)計(jì)的開口槽，而氣缸的活塞桿上則固定了一個(gè)插入這些槽中的連接柱（6），通過(guò)卡接塊來(lái)實(shí)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(guò)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(duì)齊。每個(gè)連接柱被設(shè)計(jì)為套裝在氣缸的活塞桿外部，并通過(guò)螺紋與活塞桿相連接。為了提升導(dǎo)向精度，我們?cè)诿總€(gè)夾緊框的外側(cè)端面安裝了導(dǎo)柱。這些導(dǎo)柱與動(dòng)模組件及定模組件內(nèi)側(cè)的相應(yīng)部分配對(duì)，分別是第一導(dǎo)套（12）和第二導(dǎo)套（22）。導(dǎo)柱通過(guò)這些導(dǎo)套穿過(guò)，并與它們形成滑動(dòng)連接，從而確保夾緊框在移動(dòng)過(guò)程中的平穩(wěn)和精確。在每個(gè)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(duì)于動(dòng)模組件，它被設(shè)計(jì)成含有第一凹槽（11），這些凹槽與其側(cè)面的各個(gè)支撐板相對(duì)應(yīng)。每個(gè)支撐板的內(nèi)端插入到這些第一凹槽中，并且通過(guò)螺栓緊固于動(dòng)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(duì)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(guò)螺栓與定模組件連接。此設(shè)計(jì)顯著增強(qiáng)了模具在使用中的穩(wěn)定性和精確度。每個(gè)夾緊框都裝備了一個(gè)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(gè)連接柱都被準(zhǔn)確地放置進(jìn)對(duì)應(yīng)的開口槽內(nèi)。以增強(qiáng)連接的牢固度，每個(gè)連接柱的外圍設(shè)有一個(gè)圓環(huán)形狀的卡槽（61）。同時(shí)，在每個(gè)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(jì)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(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固和操作的準(zhǔn)確性。這一設(shè)計(jì)方案不只提升了模具使用的效率，還保障了加工過(guò)程中的精準(zhǔn)對(duì)位和穩(wěn)定性。

模具工作過(guò)程如下：

初步步驟包括將麻纖維板固定于動(dòng)模組件的掛鉤上。緊接著，所有氣缸的活塞桿伸展，使得兩個(gè)夾緊框?qū)A在動(dòng)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(dòng)模組件與定模組件閉合。在動(dòng)定模組件完全合攏之后，它們會(huì)對(duì)麻纖維板的邊緣產(chǎn)生壓力。同時(shí)，所有氣缸的活塞桿開始回縮，導(dǎo)致兩個(gè)夾緊框外移并返回原位。接下來(lái)，熱壓注塑模具的動(dòng)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(guò)程完成后，熱壓注塑模具在注塑機(jī)的推動(dòng)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(jì)要點(diǎn)

本研究介紹了一種用于汽車飾件的熱壓注塑模具，其獨(dú)特之處在于具備麻纖維板材的預(yù)壓緊機(jī)制。這種模具由動(dòng)模組件（1）和定模組件（2）構(gòu)成。其關(guān)鍵特征是，在動(dòng)模組件和定模組件之間配備了兩個(gè)專用于麻纖維板材預(yù)夾緊的夾緊框（3）。動(dòng)模組件和定模組件的上下端各自固定有兩個(gè)氣缸（4），這些氣缸呈前后方向間隔排列。每個(gè)動(dòng)模組件上的四個(gè)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(dòng)模組件和定模組件上的氣缸負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)夾緊框向彼此靠近或遠(yuǎn)離。當(dāng)這兩個(gè)夾緊框相互靠近時(shí)，它們將對(duì)夾在兩個(gè)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(guò)程提供必要的準(zhǔn)備。這種設(shè)計(jì)增強(qiáng)了模具的功能性，提高了注塑過(guò)程中的精度和效率。

每個(gè)氣缸的內(nèi)部末端都裝有一個(gè)穩(wěn)固的支撐板（5）。這些支撐板在動(dòng)模組件上與特定的第一凹槽（11）對(duì)應(yīng)，每個(gè)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(dòng)模組件牢固連接。同樣地，在定模組件上也設(shè)有針對(duì)每個(gè)支撐板設(shè)計(jì)的第二凹槽（21）。每個(gè)位于定模組件一側(cè)的支撐板的內(nèi)端部同樣嵌入相對(duì)應(yīng)的第二凹槽，并通過(guò)螺栓與定模組件固定。這種設(shè)計(jì)的主要目的是為了確保模具各部分的穩(wěn)定性和精確對(duì)齊，從而提高整個(gè)注塑過(guò)程的效率和質(zhì)量。通過(guò)這種精密的對(duì)接和固定方式，模具的各個(gè)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(gè)夾緊框上設(shè)有專門的開口槽（31），與模具中每個(gè)氣缸的活塞桿精確對(duì)應(yīng)。這些活塞桿上均安裝有連接柱（6），每個(gè)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(gè)連接柱的外壁上設(shè)計(jì)有一個(gè)環(huán)形卡槽（61）。每個(gè)開口槽的入口處則配備了一個(gè)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的卡接。進(jìn)一步地，每個(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。這種設(shè)計(jì)精密而高效，保證了模具在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和注塑產(chǎn)品的質(zhì)量。

在每個(gè)開口槽（31）的兩側(cè)內(nèi)部，都巧妙地設(shè)計(jì)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(duì)齊，每個(gè)卡接塊（7）的兩端都與其相對(duì)應(yīng)的開口槽的限位槽緊密結(jié)合。另外，每個(gè)卡接塊的兩端均設(shè)計(jì)有沉頭孔（71）。這些卡接塊通過(guò)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(jì)方案不僅確保了模具在使用中的穩(wěn)定性，而且對(duì)精確操作和制造過(guò)程提供了關(guān)鍵支持。通過(guò)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(gè)連接柱都被巧妙地安裝在相對(duì)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(guò)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(guò)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(guò)程的高效性和產(chǎn)品的質(zhì)量一致性。

每個(gè)夾緊框的外側(cè)表面都安裝有四個(gè)環(huán)形排列的導(dǎo)柱（8）。這些導(dǎo)柱與動(dòng)模組件內(nèi)側(cè)表面上的第一導(dǎo)套（12）相匹配，動(dòng)模組件側(cè)的每個(gè)導(dǎo)柱分別穿過(guò)一個(gè)對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)套，形成滑動(dòng)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(gè)導(dǎo)柱一一對(duì)應(yīng)的第二導(dǎo)套（22）。定模組件側(cè)的每個(gè)導(dǎo)柱則穿過(guò)一個(gè)相應(yīng)的第二導(dǎo)套，并與之滑動(dòng)連接。這種設(shè)計(jì)確保了模具在注塑過(guò)程中的精確導(dǎo)向和穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，從而提高了注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。通過(guò)這種精密配合的導(dǎo)柱和導(dǎo)套系統(tǒng)，模具在操作過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)、精確的開閉動(dòng)作。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)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?gòu)哪＞呓Y(jié)構(gòu)與工作過(guò)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(jì)要點(diǎn)，介紹了帶預(yù)夾緊裝置的熱壓注塑模具的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)與特殊性。本文從三個(gè)方面介紹了帶預(yù)夾緊裝置的熱壓注塑模具，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，充分驗(yàn)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?lè)蛛x的情況可行性，提高注塑質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

基金項(xiàng)目：寧波市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目（2022Z010）。

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