橡膠注射機膠料過濾裝置研究

蘭 林，石旭偉

（無錫德士馬注射機械有限公司，江蘇 無錫 214000）

橡膠注射機是橡膠模壓制品生產的一項設備，在精密橡膠制品生產中得到廣泛使用[1-2]。橡膠制品的質量取決于4個因素：膠料品質、模具結構、設備性能、工藝過程控制[3-4]。這4個因素相互影響，只有將其優化配合才能得到理想的產品質量。膠料品質直接影響制品質量。因此膠料過濾裝置對橡膠制品的質量控制起著重要作用。

本工作對比分析橡膠注射機模腔內膠料過濾裝置與注射單元膠料過濾裝置的基本結構、在設計過程中出現的問題及使用優缺點，以期為橡膠注射機膠料過濾裝置選擇和優化設計提供參考。

1 模腔內膠料過濾裝置

1.1 基本結構

模腔內膠料過濾裝置安裝在定模板上，其基本結構如圖1所示。

圖1 模腔內膠料過濾裝置基本結構Fig.1 Basic structure of compound filtering in mold cavity

塑化后的膠料經過過濾裝置進入型腔內，膠料流動方向如圖中箭頭所示，膠料由澆口套進入，過濾后注射到模具型腔內。過濾裝置安裝在定模板上，并在加熱板與過濾裝置之間增加冷流道，對流入膠料進行溫度控制，防止出現膠料焦燒。橡膠注射機的注射壓力在200 MPa左右，膠料的濾網上下必須增加支撐板，否則濾網很容易破裂。

1.2 設計過程中出現的問題

（1）濾網破裂。最初設計中，上下支撐板設計為通孔式結構，濾網在注射壓力的作用下碎裂，膠料直接流入模具型腔內，產品報廢。因此改型設計中，上支撐板增加斜面流道，避開注射壓力的直接沖擊，上下支撐板中間不設置膠料流動通孔。改型設計上支撐板方案如圖2所示，上下支撐板設計為3°的斜面，并在斜面上開設膠料流道，兩側做通孔，膠料流動方向如箭頭所示。

圖2 改型設計的上支撐板Fig.2 Modified upper support plate

（2）上下支撐板彎曲變形。膠料進入模腔后，其注射背壓導致上下支撐板向上彎曲變形，影響下次膠料進入的流動性。考慮到膠料焦燒問題，上下支撐板不宜設計過厚。其次，為了便于膠料流動，在上支撐板上增加凸臺，不僅增大支撐板的剛性，也提高了膠料的流動性。

上支撐板最終方案如圖3所示，增加4個凸臺作為支撐，膠料經過斜面流道后進入兩側通孔，為便于膠料流動，在通孔上側增加環形流道。膠料流動方向與改型方案一致，試驗中該方案支撐板能達到較好的效果。

圖3 上支撐板最終結構Fig.3 Final structure of upper support plate

1.3 使用優缺點

優點：模腔內膠料過濾裝置的過濾能力強，過濾面積大；通用性強，無需匹配機器，只要在模具進膠口前面增加相關過濾裝置即可。

缺點：濾網更換困難，需配合輔助工具將加熱板等全部拆下后才能進行操作，更換工時較長，影響生產效率；模腔內過濾裝置增加了冷流道板，造價高，較難得到市場的認可。

2 注射單元膠料過濾裝置

2.1 FIFO-A注射單元及濾網結構

FIFO-A注射單元是一種先進先出從頂部中心注射的注射單元，主要用于垂直注射機，是公司現有機型中市場占有率最高的注射單元，其基本結構如圖4所示。膠料由進料口進入一體式活塞內，螺桿不斷旋轉將膠料向前推送，經過一體式活塞前端單向體后進入儲料缸，提升油缸驅動導向支架向下運動，使注嘴與模具的澆口緊密接觸，注射大油缸動作，一體式活塞進入儲料缸中，使得膠料流過注射本體及注嘴，最終進入模具中（圖中箭頭所示）。

圖4 FIFO-A注射單元基本結構Fig.4 Basic structure of FIFO-A injection unit

整個注射單元中，一體式活塞頭單向體之前承受的壓力最小（約為8 MPa），而儲料缸和注射本體內都承受約200 MPa的高壓。考慮到濾網的承壓能力，將過濾裝置設置在單向體之前，其結構如圖5所示。膠料流動方向如箭頭所示，濾網在支撐件及保持件之間，且都安裝在嵌入座內，濾網保持件通過螺紋與嵌入座固定。嵌入座為錐面式結構，上下設置溢膠槽。頂出油缸安裝在定模板上，當需要更換濾網時，拆卸壓板，頂出油缸動作，頂出桿將嵌入座頂出后再更換濾網。

圖5 注射單元膠料過濾裝置結構Fig.5 Structure of compound filtering in injection unit

2.2 設計過程中出現的問題

（1）嵌入座斷裂。注射單元膠料過濾裝置在設計試驗中，嵌入座出現斷裂現象。受一體式活塞頭直徑的影響，嵌入座的尺寸受到限制，為了增大過濾面積，導致嵌入座壁厚過小，氮化處理后的嵌入座受螺桿推力作用出現斷裂。增大嵌入座壁厚即可解決此類問題。

（2）膠料粘連過濾器。清理及更換濾網時，由于堆積膠料粘連在過濾器上，導致嵌入座很難從一體式活塞頭中拔出，因此需要頂出油缸將過濾裝置頂出，且濾網保持件旋出嵌入座也需配輔助工具，以減小工人的操作難度。

2.3 使用優缺點

優點：注射單元膠料過濾裝置設置在一體式活塞頭單向體之前，不承受注射的高壓，濾網的耐久性大幅提高；過濾裝置下方設置頂出油缸，拆裝及更換濾網方便，工人勞動強度低；一體式活塞頭內膠料不易焦燒，濾網上的膠料清理更容易。

缺點：濾網尺寸受活塞頭直徑限制，過濾能力一般，且對設備規格型號有一定要求，過濾裝置的通用性較低。

3 結論

（1）模腔內膠料過濾裝置為傳統式過濾方案，膠料過濾面積大，過濾能力強，但裝置復雜，更換濾網及設備維護時拆裝困難，耗費較長工時。

（2）注射單元膠料過濾裝置結構簡單，不承受注射高壓，濾網更換便捷，工人勞動強度低，但濾網尺寸受一體式活塞頭直徑限制，過濾能力有限。

（3）應根據實際需求選擇過濾裝置。對于小型注射機，為提高性價比及操作便利性，應優先選擇注射單元膠料過濾裝置；對于大型注射機，應優先選擇模腔內膠料過濾裝置。