地鐵線路軌道減振器注射模具設(shè)計(jì)探析

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摘要：通過三維軟件進(jìn)行軌道減振器注射模具注膠系統(tǒng)、型腔系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及封膠系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將注射模具結(jié)構(gòu)3D模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入sigmasoft軟件進(jìn)行仿真分析，并修正流道結(jié)構(gòu)，最終得出最優(yōu)注膠系統(tǒng)，完成模具開發(fā)。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的Half瓣模結(jié)構(gòu)借助注射機(jī)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品自動(dòng)脫模，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：軌道減振器；模具；注射

地鐵線路軌道減振器安裝在地鐵軌道線路路基上，通過橡膠的剪切、壓縮變形來緩沖列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，降低運(yùn)行過程中產(chǎn)生的軌下基礎(chǔ)的振動(dòng)，從而起到降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)及振動(dòng)噪聲的作用，如圖1所示。

1產(chǎn)品分析

圖2為某地鐵線路軌道減振器結(jié)構(gòu)示意圖。所研制產(chǎn)品由橡膠及金屬骨架在一定工藝條件下硫化成型，其要求具有穩(wěn)定的垂向動(dòng)態(tài)及靜態(tài)剛度性能，且動(dòng)靜剛度比≤1．5，疲勞≥300萬次。通過分析其結(jié)構(gòu)特征及性能要求，并結(jié)合本司工藝成型特性，設(shè)計(jì)了注射模具，通過注射成型精準(zhǔn)控制工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了該類型產(chǎn)品注射成型生產(chǎn)，有效減少了硫化時(shí)間，降低了成本。

2注射模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該產(chǎn)品模具總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。模具由注膠系統(tǒng)、型腔系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、封膠系統(tǒng)5部分組成［1］。結(jié)合注射機(jī)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，模具采用立式三腔分布，每腔采用六點(diǎn)注膠方式。型腔采用縱向Half式結(jié)構(gòu)，便于產(chǎn)品與模具型腔自動(dòng)分模，分型面處設(shè)計(jì)密封系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)計(jì)有排氣通道將型腔內(nèi)部氣體通過真空泵抽出。

2．1注膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

［2］分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)品為非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)且型腔膠層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度不一，注膠系統(tǒng)水平流道采用四級(jí)分流道結(jié)構(gòu)，垂直流道采用一級(jí)分流道結(jié)構(gòu)［3］，如圖4所示。經(jīng)過sigmasoft仿真計(jì)算修正，最終確定梯形截面結(jié)構(gòu)水平流道，各級(jí)流道設(shè)計(jì)非等比例截面，同一級(jí)別水平流道中進(jìn)膠口一致，每個(gè)垂直流道末端處設(shè)計(jì)2個(gè)進(jìn)膠口，實(shí)現(xiàn)各模腔注膠平衡。

2．2型腔系統(tǒng)設(shè)計(jì)

型腔采用Half式結(jié)構(gòu)如圖5所示。型腔通過高精度控制分型尺寸，確保Half瓣模分型面處良好封膠，同時(shí)便于產(chǎn)品自動(dòng)脫模。各Half式瓣模之間通過拉桿連接，在注射機(jī)動(dòng)力機(jī)構(gòu)作用下實(shí)現(xiàn)縱向拉開與閉合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與模具自動(dòng)分離。

2．3定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為有效保障產(chǎn)品成型質(zhì)量、底模組件、型腔組件、上模組件、流道板組件等相互之間通過直銷定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行精定位［4］，如圖6所示。每瓣Half式型腔組件與底模通過兩直銷及銷套定位，7級(jí)精度間隙配合設(shè)計(jì)。上模組件與型腔組件通過直銷末端錐面定位，流道板與上模組件之間通過直銷定位。

2．4排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，型腔底部凹槽處易裹氣，模具型腔分為兩瓣Half式結(jié)構(gòu)，利于排氣，Half瓣模之間通過精密配合防止跑膠，分型面靠近橡膠型面處隨型設(shè)計(jì)容膠槽實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在成型過程中跑氣不跑膠。如圖7所示，主體部件在水平及垂直分型面處設(shè)計(jì)密封系統(tǒng)，靠近型腔側(cè)設(shè)計(jì)抽氣通道，并在末端設(shè)計(jì)排氣口，生產(chǎn)過程中通過真空泵進(jìn)行抽氣，將氣體排出，有效降低產(chǎn)品氣泡質(zhì)量缺陷發(fā)生率。

2．5封膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該產(chǎn)品在金屬骨架邊緣部分位置全包膠，而部分位置非包膠結(jié)構(gòu)，且金屬骨架結(jié)構(gòu)不規(guī)則，封膠難度極大。如圖8所示，本模具型腔采用垂向整體過壓封膠，側(cè)向錐面楔緊封膠。對(duì)于全包膠面，通過L型凸臺(tái)進(jìn)行金屬骨架托起定位，保障包膠厚度；對(duì)于非包膠面，采用平面接觸，高度方向過壓金屬骨架封膠。

3模具硫化仿真計(jì)算

在三維軟件中進(jìn)行模具3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后將3D結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入sigmasoft進(jìn)行硫化仿真計(jì)算，如圖9，10所示，經(jīng)過多輪計(jì)算修正，最終得出模具頂板溫度165℃，底板165℃，硫化時(shí)間［5］15min，注射壓力150kg／cm2工藝條件下，各模腔產(chǎn)品硫化程度一致，均達(dá)到99％以上。

4模具工藝驗(yàn)證

經(jīng)過批量生產(chǎn)驗(yàn)證，該模具運(yùn)行良好，如圖11所示，在磐石注射機(jī)上生產(chǎn)，借助注射機(jī)臺(tái)驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與Half型腔瓣模自動(dòng)分離，在出模工裝作用下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出模，在注射成型工藝條件下，有效降低硫化成本，具有良好經(jīng)濟(jì)效益。批生產(chǎn)產(chǎn)品經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，各項(xiàng)性能滿足設(shè)計(jì)要求如圖12及表1所示。

5結(jié)論

經(jīng)過大批量生產(chǎn)驗(yàn)證，該模具注射成型較壓注成型方式顯著降低了硫化溫度，縮短了硫化時(shí)間，很巧妙地解決了產(chǎn)品出模時(shí)自動(dòng)脫模問題。同時(shí)設(shè)計(jì)合理的排氣系統(tǒng)，有效降低了氣泡等質(zhì)量缺陷發(fā)生率，產(chǎn)品合格率達(dá)99％以上，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。為軌道減振器類產(chǎn)品注射化模具設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。

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作者:張仟 王昆 艾琦 彭院中 單位:株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司