叶轮注塑模具的研制 口孙方１，２ 口宋韬 １．上海工程技术大学高职学院 上海 ２００４３７ ２．上海市高级技工学校 上海 ２００４３７ 摘要：叶轮注塑模具的结构直接影响了叶轮注塑件的生产效率与产品质量，通过对现有叶轮注塑模具推出机构、 注塑模具 模架结构的改进提高了叶轮注塑的工艺水平。 关键词：叶轮中图分类号：ＴＨ３８；ＴＧ７６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４９９８（２ｏｌｏ）ｏ７—００７９—０３ 叶轮是广泛用于家庭用水表和工业用水表的重要 简单导致注塑工艺比较复杂：注塑成型后，必须人２１２先 把模具内模芯的镶块拆下后取出已注塑好的叶轮，然 零件之一。水流进入水表壳体内直接带动叶轮旋转，以 此带动齿轮、蜗杆、蜗轮和计数器对水流流量进行计 数。叶轮的尺－，ｊ－精度和形位公差值将直接影响叶轮旋 后再把镶块装上，准备下一次注塑。这样导致叶轮的注 塑和卸料就无法一次完成，不仅增加了生产成本，降低 转的平稳性和水表计数的精确度。叶轮零件设计图以 及实物图如图１、２所示。通常在设计叶轮注塑模具时， 考虑到叶轮的形状、结构比较复杂，螺旋升角（２５。）较 大导致其成型后无法强行脱模等因素，模具设计都比 了劳动效率，而且无法实现生产的自动化，２１２人劳动强 度增加，对操作工人的技术要求也较高。叶轮的精度也 因模具结构的简化以及每次都需要工人的重新装配而 降低，叶轮产品的各项技术指标就需要通过加大注塑 零件的外形尺寸并进行二次车削加工来保证。这样既 较简单。改进前模具的结构如图３所示，其结构设计的 收稿日期：２０１０年１月 浪费了原材料又增加工序，并使产品的制造成本增加， ４结束语 经过精心开发的本量仪能够很 好地完成测量任务，并且检测精度 开始 等待放人工件，并被触发 驱动测头到测量位置 计算相对于１，３，５球道圆心的球道半径 （ｓｑｒｔ【 —Ｘ１）－ｋ（ — １）＋（ｙ—Ｙ１）－／￣（Ｙ—Ｙ１）］） 计算相对于总圆心的球道半径 ＰＣＤ★ａｔａｎ【（Ｙ—ＹＯ）／（Ｘ—ＸＯ）】 完全能满足要求。它具有以下特点： ①通用性较强，通过更换少量 必要的零件（压块、测球、测杆、定位 获取测量头的测量值（Ｔ１一Ｔ１２） 计算球道直径（距离）Ｄ１一Ｄ３ 半径的最大值、最小值 Ｍａｘ（Ｒ１一Ｒ６）；Ｎｉｎ（Ｒ１一Ｒ６） 盘、定位片等）就可以使同一台量仪 测量值求平均（Ｔｌｌ＋…Ｔ１ ）／ｎ 用于测量多种规格的零件，大大降 低了制造成本； 计算６个球道的 ，ｌ，坐标 以２号球道为例： Ｔ２．ＣＯＳ（Ｐｉ／３）；Ｔ８．ｓｉｎ（Ｐｉ／３） 分度角的最大值、最小值 Ｎａｘ（Ａ１一Ａ６）；ｌｉｎ（Ａ１一Ａ６） 计算工件的ＰＣＤ直径 （Ｄ１＋Ｄ２＋Ｄ３）／３ ②用压缩空气为动力，以气缸 作为执行部件，传感器和接近开关 为信号源，专用工控机为计算、显示 器，具有结构牢固、耐用、精度高、稳 计算１、３、５球道的圆心坐标 Ｘ１，Ｙ１ （３Ａ求圆心的内部函数） 计算工件的分档级数 （根据ＰＣＤ和分档要求进行判断） 定可靠、测量迅速、效率高、性价比 计算２、４、６球道的圆心坐标 Ｘ２，Ｙ２ 高于同类产品等优点； ③本量仪为同类量仪的设计者 拓宽了思路，提供了有益的参考。 （３点求圆心的内部函数） 计算１—６球道的圆心坐标ＸＯ，ＹＯ （ 竺查 ） ▲图５软件执行流程图 参考文献 ［１】 张兴云．汽车冲压零件检具设计制造技术研究【Ｊ】．制造技 术与实践，２００４（１）． 【２】 张振友，李明，顾旭莹，等．一种薄板零件外形的专用检测 装置研制【Ｊ】．机械制造，２００８，４６（１０）． △ （编辑 功 成） 机械制造４８卷 第５５１期 ２ｏ１０／７圆 降低注塑件的内应力，同时可以 缩短注射成型周期。 １．２成型叶轮推出机构的改进 对整副模具的研制关键在 于推出机构的改造。由于叶轮自 身结构的原因，推出组件需要在 向上推出叶轮注塑件的同时带 动叶轮作旋转运动。叶轮在旋转 时，叶轮轮缘转动的线速度与其 升速的比值应等于叶轮注塑件 的螺旋升角２５。的正切值，这样 可实现叶轮注塑零件的旋转推 出。 如图１所示，由于叶轮中空 轴下端面的面积较小，因此注塑 成型后从图示叶片下端面推出 是不可靠的，只能将叶轮反转 须对叶轮注塑模具进行重新研制。 １８０￣，推出组件可以作用在图１所示的叶轮上端面上， 改进前叶轮注塑模具在制造过程中从注塑到生产 出合格的零件的操作过程如图４所示。 同时型芯安装在上模架（第１板）上，这样的结构才能方 便完成叶轮在注塑模具内自下而上地被推出。改进后 １模具结构的改进 １．１模架的改进 的推出组件如图６所示，叶轮推出动作靠二位四通的电 磁阀控制气缸带动推板来实现。 叶轮被推出到位后，气缸上的磁性开关发信，工业 机器人动作，将叶轮抓取后放置在传送带上送至下一 根据注塑模具型腔数量以及注塑工艺的要求，确 定叶轮注塑模具为“一出一”的拉断点浇口结构，即采 用分型时拉断点浇口的方法，每次脱模只完成一个注 塑件的加工。如图５为改造后注塑模具结构，经过这样 工位，模具在自动吹扫后回到初始位置，准备下个工件 的生产。 的改造后，原来的二板模架改成三板模架，浇注口的形 式由原来的直浇注口改成４个点浇注口。 图５所示为叶轮注塑的闭模状态。注塑成型后，喷嘴 ２模具的制造与试模 ２．１模具的制造过程 模具的制造过程如图７所示。 ２．２注塑模具的第１次试模 后退，通过气缸带动上模架（第１板）上升，此时，主浇道 凝料松动，１分型，浇注系统凝料留于脱浇板（第２板）上。 注塑模具的第１次试模结果表明：除叶轮空心轴部 分被推出外，叶片部分全部留在镶块中。其主要原因是 中心推杆在做旋转推出动作时，推杆端面与叶轮端面 之间是面接触的滑动摩擦，摩擦力较小不足以产生足 当上模架继续上升，轴端挡圈带动脱浇板（第２板）上升， Ｉ１分型，点浇口拉断，浇注系统凝料随脱浇板（第２板）继 续上升。到位后，限位开关发信号，工业用机器人将凝料 取走。 够的扭矩使叶轮旋转，推杆的端面与注塑件之间产生 由于叶片属于薄型 零件，除了模具结构的原 因，选择点浇口的另外一 个因素是在浇注时产生 很大摩擦热而使塑料熔 体温度升高，其塑料熔体 黏度下降，有利于充填。 另外，由于点浇口的固化 较快，冷却过程中不会产 生补缩现象从而有效地 ２０１０／７ 机械制造４８卷 第５５１期 了相对滑动，无法将叶轮注 塑件正常推出。 在不影响叶能及强 度的前提下，对叶轮的结构 ｌ８ 做简单修改，修改的结果如 图８、９所示。 匝巫 匝圜＜＝］区鲴 叶轮的修改是在叶轮的 端面上增加３条均布的腰形 槽，再对推出机构中心推杆 匝 ３ 做修改，在推杆端面上增加３ 根腰形定位键，定位键外形 尺寸要与叶轮端面处设计尺 寸一致。在推出注塑件时，推 杆上的３根定位键产生足够 匡 ▲图７模具的制造过程 的扭矩带动叶轮实现转动推出。通过此修改也使注塑 叶轮的端面厚度更加合理，这也避免了由于端面壁厚 过大造成的原料浪费以及冷却时间的增加。 ２．３模具的第２次试模 腔进行整形）加工 工装。使用工装在 电火花机上对模 具的型腔进行整 修改后，进行注塑模具的第２次试模，注塑件被顺 利推出。经测量，成型的注塑零件尺寸基本符合图纸要 求，但是叶轮的８片叶片厚薄不均匀。造成这一现象的 原因是８片型心镶块在定位时，由于叶片形状的不精 形，再进行表面抛 光。 通过电火花 对整个型腔进行 ▲图８修改后叶轮零件图 确，装配和定位相当困难，因此产生了误差而造成了８ 片叶片的厚薄不均匀。 整形后，注塑模具的第３次试模相当成功。成型的注塑 零件经测量，尺寸精度完全符合图纸的技术要求。 ３结束语 通过对现有叶轮注塑模具叶轮推出机构、模架结 构的改进以及分型面的重新选择提高了叶轮注塑的工 艺水平。注塑模具结构改进使注塑模具的寿命也成倍 延长了，所需的注塑模具的数量也减少了，可大大地 减轻操作工人的劳动强度，降低对操作工人技术等级 的要求，减少零件的加工工序，明显降低了注塑零件的 加工成本。 参考文献 ［１】 李亚锋．ＢＦ一４浮选机叶轮橡胶模具设计【ＪＪ．模具技术， ２００１（６）． 【２】 陈志刚．塑料成型工艺及模具设计［Ｍ】．北京：机械工业出 版社，２００７． ［３］ 徐灏．机械设计手册【Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９５． ［４】黄祥成，胡农，李德富．机修钳工技师手册［Ｍ］．北京：机械 工业出版社，１９９７． ［５】李奇，朱江峰．模具设计与制造【Ｍ】．北京：人民邮电出版 社，２００８． 【６】 黄锐，武永光．塑料成型模具［Ｍ］．北京：轻工业出版社， １９８２． Ａｋ （编辑 凌 云） 机械制造４８卷 第５５１期 ２０１０／７ Ｉ
