大型活塞环注射模设计与制造

作者：信息来源:模具 2008-5-5

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1 引言图1为本溪重型汽车制造有限公司生产的77t矿山自卸车前悬挂液——氮缸用活塞环。另外，重型矿山自卸车的实际工况是：吨位大，温度高，磨损快，对活塞环所用材料的物理机械性能要求极高。为此选用了特殊研制的玻璃纤维加碳纤维增强PA－66改性料做为活塞环材料，以满...

1 引言

　　图1为本溪重型汽车制造有限公司生产的77t矿山自卸车前悬挂液——氮缸用活塞环。由图可知，尽管塑件形状简单，但其壁厚和尺寸都很大。另外，重型矿山自卸车的实际工况：吨位大，温度高，磨损快，对活塞环所用材料的物理机械性能要求极高。为此选用了特殊研制的玻璃纤维加碳纤维增强PA－66改性料做为活塞环材料，以满足耐磨、耐压、耐温要求。
　　对于上述大型工程塑件，在注射成型过程中可能出现排气不良、熔接痕、冷却不均等现象，造成塑件中产生气孔、机械性能下降、尺寸波动较大、脱模困难等缺陷。因此在模具设计及制造中必须给予高度重视。

图1 塑料活塞环

2 模具结构设计

　　由于塑件尺寸较大，只能采用1模1腔结构，浇注系统采用普通流道。模具总体结构见图2

图2 模具结构
1.动模座板 2、15.导柱 3、13.导套 4.顶板 5.顶板固定板
6.顶杆 7.进气杆 8.支座 9.垫板 10.型芯固定板
11、18、22.密封圈 12.推板 14.型腔套 16.定模板
17.定模座板 19.型腔板 20.定位圈 21.主流道衬套 23.型芯水套 24.型芯

2.1 浇注系统
　　图1所示塑件采用盘形浇口，此种浇口的充模过程是最理想的，注射时浇口一端首先充满物料，而且进料均匀。
　　(1)保证了型腔中的气体能顺利有序地从分型面排出，使得制品中不含有气孔。
　　(2)不会产生熔接痕，使材料的机械性能得以充分保证。
　　(3)分子链以及纤维的取向趋于一致，从而提高了制品的尺寸稳定性。
2.2 成型零件
　　成型采用型腔组合结构，既节省较贵的模具材料，方便加工，又保证了较为复杂的冷却系统得以实现。
2.3 导向定位机构
　　采用4根导柱对动、定模进行导向与定位，导柱的端头要高于型芯，可确保制品完全脱离型芯后，推板也不会与导柱分开甚至脱落。
2.4 脱模机构
　　采用推板式脱模机构，以获得平稳均匀的脱模效果，活塞环塑件在脱模时其脱模阻力相当大，当塑件完全脱离型芯时，由于惯性力的存在，推板可能脱离导柱而脱落使成型工作无法顺利进行甚至会造成事故，因此推板与顶杆要采用螺纹联接。另外在每次脱模过程中推板不能在型芯上滑动，以免划伤精度较高的型芯表面，必须使推板内孔直径略大于型芯成型部分直径，推板的支撑由导柱完成。盘形浇口塑件在脱模时，内部会产生真空，阻碍脱模，严重时还会使塑件变形损坏，必须设置进气杆，在杆上开设进气的沟槽。
2.5 冷却系统
　　对于大型塑件，模具温度趋于均匀是非常重要的，一致的模温可改善制品的尺寸波动，为此采用冷却效果极佳的循环螺旋槽水道结构。为使尼龙活塞环有较高的耐磨性与润滑性，模具应该设置较高的温度，以利于产生结晶。但过高的模温又会使成形周期延，因此正确地设置模温也是保证产品质量的一个重要因素，通常模温可控制在80℃～100℃。

3 模具制造

　　(1)由于塑件脱模阻力较大，所用塑料又经过纤维增强，在脱模时磨损非常严重。因此型芯材料选用40CrMnMo，渗氮处理650HV，渗氮层厚度δ=0.5～0.6mm，经过精加工后表面粗糙度值Ra=0.4μm，使型芯既具有较高的耐磨性又能保证塑件顺利脱模。
　　(2)型芯水套冷却水道的端面螺旋槽可按图3尺寸在铣床上加工，其中R=r＋b，其余类推。
　　(3)型芯与推板之间的锥面配合在加工与装配时有一定难度，可采用如下方法：首先
加工推板锥孔，测量其尺寸，再依测得的尺寸加工型芯锥面，最后修磨装配，可保证模具的
设计要求。