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模板斷裂的原因及預(yù)防
國家級專家 黃步明模板是注塑件機(jī)最重要的零件之一，它的成本是注塑件機(jī)成本的主要組成部分，模板斷裂注塑件機(jī)就不能正常工作。從強(qiáng)度出發(fā)，當(dāng)然是選用好的材料，而且盡量將模板的厚度做得厚一些，但這兩點(diǎn)均提高模板的造價(jià)，影響整機(jī)成本，制造者從性能、價(jià)格綜合考慮，現(xiàn)在模板大部分采用球墨鑄鐵鑄造。這主要考慮：（1）球鐵成本低、在模板上鑄出加強(qiáng)筋或?qū)⒛０逄涂?，可有效減少重量；（2）由于減少加工面及球鐵本身容易切削加工，可有效減少加工成本；（3）球鐵剛性較好，也具有一定硬度。盡管設(shè)計(jì)者已經(jīng)充分考慮了模板的剛性、強(qiáng)度，但仍然有許多模板斷裂的事故發(fā)生，這是什么原因呢？目前市面上大多數(shù)注塑件機(jī)采用肘桿式（機(jī)鉸式）合模裝置，一些進(jìn)口注塑件機(jī)采用充液式（全液壓式）合模裝置，廣東泓利機(jī)器有限公司（原順德市秦川恒利塑機(jī)有限公司）采用四缸直鎖二板式合模裝置。下面對這幾種合模裝置模板斷裂原因加以分析。圖2.動模板一、肘桿式合模裝置（一）模板受力分析對于前模板（如圖1）來說，其受力好象用手帕包東西一樣，要注意的是，中間挖空如果太大，或者在軸對稱線附近有鑄造缺陷、螺釘孔、銷孔等缺陷，就有發(fā)生斷裂的危險(xiǎn)。對于動模板，在F3和F4的作用下，模板的變形如圖2，由于力臂長，故水平軸線發(fā)生斷裂的危險(xiǎn)最大。對于后模板，其受力與前模板相近，但是從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，為了增加開模行程，勢必要減少圖3中A的尺寸，這也是后模板斷裂的主要原因。（二）系統(tǒng)受力分析1．在肘桿伸直時，四根拉桿（哥林柱）必然受拉，由于加工及裝配的原因，四根拉桿受力長度未必相同，這樣受拉力也不同，作用在模板上的力也不同，這就容易引起模板局部超載而斷裂。2．同樣由于加工、安裝的原因，如兩邊前后肘桿不等長、四根拉桿不等長、模板厚薄不均，甚至注塑件模具安裝面不平行等均會使肘桿伸直后所受的力不同。當(dāng)注塑件模具剛剛閉合，如果上下肘桿形成的初始角不同（如下圖），即a1=a2，必然會使肘桿受力不均，嚴(yán)重時可達(dá)30％以上，那么注塑件模具受力也不均，這將使注塑件模具與模板接觸面積減少，彎曲力增加，這必然導(dǎo)致模板受力不均而斷裂。（三）肘桿的排列及注塑件模具安裝1．肘桿主要分為上下排列或水平排列兩種，如果不考慮潤滑因素，只考慮裝模方便，一般為H1≥H2，故采用水平排列時后肘桿的長度可考慮長些，以增加模板行程，這樣，如果采用長條型注塑件模具，注塑件模具寬度B比L1小得多，則動模板比較容易斷裂。當(dāng)然，采用上下排列則注塑件模具水平軸線附近容易出現(xiàn)飛邊，而且開模行程較小。2．注塑件模具安裝面積太小，使模板所受的彎曲力大增，模板也容易斷裂。（四）使用過程1．調(diào)模不當(dāng)或安裝不當(dāng)，使4條拉桿（哥林柱）受力不均或鎖模力超載均會造成模板斷裂。2．對于加工一些投影面積大、粘度低的產(chǎn)品，如用PP做錄像帶盒及VCD盒子等，如果注塑件模具質(zhì)量較差或受力不均，制品很容易出現(xiàn)飛邊，出現(xiàn)飛邊后，一方面脹模力增加，使肘桿、拉桿、哥林柱等負(fù)載增加，另一方面，肘桿可能越過中點(diǎn)，在開模時，肘桿在回到中點(diǎn)時就相當(dāng)于給了注塑件模具等一個附加鎖模力，過了中點(diǎn)后，系統(tǒng)恢復(fù)彈性，變形力與開模力的疊加就會使系統(tǒng)產(chǎn)生瞬時沖擊，這種沖擊力是造成模板斷裂的主要原因。特別是當(dāng)模板采用球鐵鑄造時，使用時間一長，鑄件容易產(chǎn)生疲勞，當(dāng)有鑄造缺陷時，就特別容易斷裂。所以，為了減少開模的困難，減少沖擊，常把肘桿設(shè)計(jì)成斜排列（帶有r角）如圖6（1）或角排列（帶有w角）如圖6（2），但這兩者均減少了力的放大倍數(shù)，并無法自鎖，在鎖模過程中必須繼續(xù)向合模油缸補(bǔ)充高壓油，增加能耗。二、（全液壓）充液式合模裝置充液式合模裝置后模板的受力與肘桿式前模板的受力相同，后模板一般與鎖模油缸鑄造成一體，其主要問題是油缸本身的磨損及滲油問題。動模板的受力比肘桿式的動模板好得多，故一般較薄，也較少斷裂。三、四缸直鎖二板式合模裝置二板式由于鎖模力僅作用在前模板與動模板之間，其受力與肘桿式前模板相同，故不再加以評述。從以上分析中可以看出，肘桿式合模裝置的模板比較容易斷裂，這一點(diǎn)與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，因?yàn)樗强空麄€系統(tǒng)的剛性變形產(chǎn)生鎖模力的，而且，這種斷裂往往有時還與使用等其它因素有關(guān)，故使用者要特別注意。全液壓合模裝置一般不出現(xiàn)超載現(xiàn)象。廣東泓利機(jī)器有限公司（原順德市秦川恒利塑機(jī)有限公司）生產(chǎn)的全液壓四缸直鎖二板式系列注塑件機(jī)除不超載外，由于采用四缸直鎖鎖模結(jié)構(gòu)（如圖7），拉桿（哥林柱）承受單個油缸的鎖模力，這些油缸作用在模板四個角。四個油缸的油路是連通的，故鎖模時，模板四個角上受力均衡。該機(jī)油路設(shè)計(jì)比較特別，它能夠使鎖模力隨注射結(jié)束而分級大幅減少，可減少系統(tǒng)（包括模板、注塑件模具）承受高負(fù)荷時間60％或以上，故模板不易疲勞。而且，該注塑件加工模板采用45號鋼板制造，從而不存在鑄造缺陷導(dǎo)致的疲勞破壞的問題。這是該注塑件加工敢對鎖模結(jié)構(gòu)三包五年而其他注塑件加工家無法模仿的主要原因。總之，模板的斷裂是很嚴(yán)重的事故，希望注塑件加工家在選購和使用注塑件機(jī)時要特別留意。 廣東泓利機(jī)器有限公司
