保持架注塑模具的排氣設計

寧仲，張煒，丁幸波，孫小波

(1.洛陽軸研科技股份有限公司，河南 洛陽 471039； 2.總參工程兵科研三所，河南 洛陽 471922 )

塑料保持架注塑成型后無需機械加工，生產效率高，成型簡單快捷，軸承裝配方便，容易實現自動化控制；保持架具有質輕、耐磨、耐腐蝕、防磁和低摩擦等優良性能，因此塑料保持架應用范圍和使用場合越來越廣泛[1-2]。

塑料保持架注塑成型是將干燥粒狀的工程塑料置于料筒內，經加熱熔化成半液體狀態，借助柱塞或移動螺桿加壓，使半液態原料從噴嘴注入保持架成型模具內，經過保壓保溫、冷卻定型后獲得所需要的保持架[3-4]。當保持架塑料熔體填充型腔時，必須排除型腔和澆注系統內的空氣以及塑料受熱或凝固產生的低分子揮發氣體，若不能及時有效地將這些氣體排出，保持架產品上會出現氣泡、接縫和缺料等缺陷；型腔內的氣體驟然受壓后會產生瞬時局部高溫，使塑料熔體分解變色，嚴重時出現碳化燒焦；同時被壓縮的氣體還會產生反向壓力而降低充模速度，使注塑成型困難，影響保持架外觀質量。設計保持架注塑模具時必須考慮排氣問題并設計合適的排氣系統，注塑保持架模具排氣槽的設計極為重要。

1 排氣系統的作用

保持架注塑模具排氣系統的合理設置，能在保持架注塑成型時有效排除模腔內的空氣，排除物料在加熱過程中反應分解產生的氣體及水蒸氣，平衡脫模過程中型腔內、外氣壓。保持架壁越薄，越是遠離澆口的位置和在兩股料流匯合的部位，排氣槽的設計顯得尤為重要。對于精密注塑保持架，開設排氣槽能避免制品表面產生灼傷和熔接痕，消除保持架的各種缺陷，保證其尺寸精度和形位公差，實現塑料保持架生產的批量化和自動化。因此，保持架注塑模具排氣系統合理設置是保證保持架產品質量的關鍵之一。一般來說，在高壓最高速注射熔料時，如果保持架表面未產生焦斑，則說明模具的排氣系統設計是合理的。

2 排氣系統設計原則

2.1 排氣系統尺寸設計原則

保持架注塑模具排氣系統的尺寸設計要以有利于排氣但不溢料為原則。對于黏度低流動性好的塑料熔體開設較小的排氣槽高度，并防止氣流堵塞。排氣槽截面積應按所需排氣量確定，先確定排氣槽高度，然后計算排氣槽寬度，氣流方向的排氣槽長度應不超過2 mm。排氣槽后的導氣溝應適當加深、加寬，以減少排氣阻力。

2.2 排氣系統位置設計原則

一般排氣槽開設在分型面上，因為在分型面上若因設置排氣槽而產生飛邊，很容易隨保持架一起脫模。在實際生產中排氣槽開設位置主要考慮產品的薄壁處；流程的最終點；兩股料流的匯合處，尤其是保持架相鄰窗口或兜孔之間；型腔中容易滯留氣體的部位和型腔中盲孔的底部。由于保持架為圓周對稱等分結構，形位公差要求高，排氣槽的開設需要考慮產品成型時各部位的均一性和排氣槽的對稱均勻性。

3 排氣系統結構設計

3.1 模具自然排氣結構

塑料保持架在軸承高速旋轉時會繞內圈高速公轉，如果保持架有飛邊和毛刺,就會在工作過程中脫落，殘留物粘附在軸承滾道和滾動體表面，將嚴重損害軸承的使用壽命。因此，保持架模具設計中必須考慮模具的配合緊密性，避免飛邊、毛刺的產生。由于模具配合良好，單純通過模具零件的間隙來排氣效果不佳。對于有推桿頂出的保持架模具應設計盡可能多的頂桿和盡可能大的配合間隙來提高模具排氣效果。如深溝球軸承和調心球軸承冠形保持架模具可以利用模具自然排氣，如圖1所示。

圖1 模具自然排氣形式

3.2 排氣槽排氣

排氣槽由于開設簡單，便于操作，是各種保持架模具常用的排氣方式。排氣槽應盡可能開設在分型面上型腔一側，排氣槽與澆口一一對應，由于保持架圓周方向結構均勻，排氣槽應均勻布置，圖2所示為圓柱滾子軸承保持架模具排氣形式。排氣槽由內向外呈梯形，截面形狀由窄變寬，保證注塑時氣體低速排出模具，封膠處深度必須小于材料的溢邊值，一般為0.01～0.03 mm，后段深度可加深至0.1～0.3 mm。

圖2 排氣槽排氣形式

3.3 溢流槽排氣

在模具排氣充分，產品沒有明顯缺陷的情況下通常不設置溢流槽，但當某些保持架的工作轉速高，尺寸和形位公差要求較嚴，而產品在成型過程中又易出現明顯的熔接痕跡，影響外觀又嚴重破壞各兜孔共面性，應在開設澆口的對稱方向兩股料流匯合處開設溢流槽。溢流槽下利用推桿拉料并推出溢流槽內的冷凝料，在推桿與孔配合5 mm后開設大的排氣環，使溢流槽排氣良好，從而消除保持架上的熔接痕跡。溢流槽排氣結構如圖3所示。

圖3 溢流槽排氣形式

3.4 整體圓環排氣

保持架越大，排氣量越大，要求排氣越充分。如筐形保持架尺寸大，模腔空間大，模具內的氣體在注塑成型時不容易排出模具，保持架上熔接痕跡明顯且圓周方向形變量大，很難保證圓度。為了保證保持架良好的精度，模具設計時開設了多個澆口，注塑過程中料流時間短，模腔內氣體壓強大，如果排氣不理想就無法保證產品質量。保持架模具在排氣時僅僅依靠頂桿與孔配合間隙排氣遠遠不夠，為此在料流的末端設計出如圖4所示的圓環排氣結構，在封膠處設計整個薄圓環，高度一般控制在0.01～0.02 mm，封膠寬度5～8 mm，在薄圓環外緣上設計深的排氣圓環實現整體排氣。

圖4 整體圓環排氣

4 結束語

注塑保持架模具排氣系統的結構形式及尺寸會直接影響保持架外觀和尺寸、形位公差，選用一種排氣方式還是多種排氣方式，需根據注塑生產過程中產品情況兼顧考慮。