地鐵線路軌道減振器注射模具設計探析
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摘要：通過三維軟件進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)設計，將注射模具結(jié)構(gòu)3D模型數(shù)據(jù)導入sigmasoft軟件進行仿真分析，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，設計的Half瓣模結(jié)構(gòu)借助注射機動力，實現(xiàn)了產(chǎn)品自動脫模，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行過程中產(chǎn)生的振動，降低運行過程中產(chǎn)生的軌下基礎的振動，從而起到降低結(jié)構(gòu)振動及振動噪聲的作用，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)定的垂向動態(tài)及靜態(tài)剛度性能，且動靜剛度比≤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，設計了注射模具，通過注射成型精準控制工藝參數(shù)，實現(xiàn)了該類型產(chǎn)品注射成型生產(chǎn)，有效減少了硫化時間，降低了成本。
2注射模具總體結(jié)構(gòu)設計
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)品與模具型腔自動分模，分型面處設計密封系統(tǒng)，同時設計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)設計
［2］分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，產(chǎn)品為非對稱性結(jié)構(gòu)且型腔膠層結(jié)構(gòu)復雜，厚度不一，注膠系統(tǒng)水平流道采用四級分流道結(jié)構(gòu)，垂直流道采用一級分流道結(jié)構(gòu)［3］，如圖4所示。經(jīng)過sigmasoft仿真計算修正，最終確定梯形截面結(jié)構(gòu)水平流道，各級流道設計非等比例截面，同一級別水平流道中進膠口一致，每個垂直流道末端處設計2個進膠口，實現(xiàn)各模腔注膠平衡。
2．2型腔系統(tǒng)設計
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，同時便于產(chǎn)品自動脫模。各Half式瓣模之間通過拉桿連接，在注射機動力機構(gòu)作用下實現(xiàn)縱向拉開與閉合，進而實現(xiàn)產(chǎn)品與模具自動分離。
2．3定位系統(tǒng)設計
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構(gòu)進行精定位［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級精度間隙配合設計。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)設計
由于該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，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計容膠槽實現(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計密封系統(tǒng)，靠近型腔側(cè)設計抽氣通道，并在末端設計排氣口，生產(chǎn)過程中通過真空泵進行抽氣，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)設計
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。對于全包膠面，通過L型凸臺進行金屬骨架托起定位，保障包膠厚度；對于非包膠面，采用平面接觸，高度方向過壓金屬骨架封膠。
3模具硫化仿真計算
在三維軟件中進行模具3D結(jié)構(gòu)設計，然后將3D結(jié)構(gòu)模型導入sigmasoft進行硫化仿真計算，如圖9，10所示，經(jīng)過多輪計算修正，最終得出模具頂板溫度165℃，底板165℃，硫化時間［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，均達到99％以上。
4模具工藝驗證
經(jīng)過批量生產(chǎn)驗證，該模具運行良好，如圖11所示，在磐石注射機上生產(chǎn)，借助注射機臺驅(qū)動力，實現(xiàn)產(chǎn)品與Half型腔瓣模自動分離，在出模工裝作用下實現(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)濟效益。批生產(chǎn)產(chǎn)品經(jīng)試驗檢測，各項性能滿足設計要求如圖12及表1所示。
5結(jié)論
經(jīng)過大批量生產(chǎn)驗證，該模具注射成型較壓注成型方式顯著降低了硫化溫度，縮短了硫化時間，很巧妙地解決了產(chǎn)品出模時自動脫模問題。同時設計合理的排氣系統(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99％以上，取得了較好的經(jīng)濟效益。為軌道減振器類產(chǎn)品注射化模具設計奠定良好的基礎。
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作者:張仟 王昆 艾琦 彭院中 單位:株洲時代新材料科技股份有限公司
