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、型腔系統、定位系統、排氣系統及封膠系統等結構設計，將注射模具結構3D模型數據導入sigmasoft軟件進行仿真分析，并修正流道結構，最終得出最優注膠系統，完成模具開發。結果表明，設計的Half瓣模結構借助注射機動力，實現了產品自動脫模，提高了生產效率。

關鍵詞：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生的振動，降低運行過程中產生的軌下基礎的振動，從而起到降低結構振動及振動噪聲的作用，如圖1所示。

1產品分析

圖2為某地鐵線路軌道減振器結構示意圖。所研制產品由橡膠及金屬骨架在一定工藝條件下硫化成型，其要求具有穩定的垂向動態及靜態剛度性能，且動靜剛度比≤1．5，疲勞≥300萬次。通過分析其結構特征及性能要求，并結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，實現了該類型產品注射成型生產，有效減少了硫化時間，降低了成本。

2注射模具總體結構設計

該產品模具總體結構如圖3所示。模具由注膠系統、型腔系統、定位系統、排氣系統、封膠系統5部分組成［1］。結合注射機結構及產品結構，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式結構，便于產品與模具型腔自動分模，分型面處設計密封系統，同時設計有排氣通道將型腔內部氣體通過真空泵抽出。

2．1注膠系統設計

［2］分析產品結構特點，產品為非對稱性結構且型腔膠層結構復雜，厚度不一，注膠系統水平流道采用四級分流道結構，垂直流道采用一級分流道結構［3］，如圖4所示。經過sigmasoft仿真計算修正，最終確定梯形截面結構水平流道，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，實現各模腔注膠平衡。

2．2型腔系統設計

型腔采用Half式結構如圖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，在注射機動力機構作用下實現縱向拉開與閉合，進而實現產品與模具自動分離。

2．3定位系統設計

為有效保障產品成型質量、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排氣系統設計

由于該產品的結構特點，型腔底部凹槽處易裹氣，模具型腔分為兩瓣Half式結構，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產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，靠近型腔側設計抽氣通道，并在末端設計排氣口，生產過程中通過真空泵進行抽氣，將氣體排出，有效降低產品氣泡質量缺陷發生率。

2．5封膠系統設計

該產品在金屬骨架邊緣部分位置全包膠，而部分位置非包膠結構，且金屬骨架結構不規則，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結構設計，然后將3D結構模型導入sigmasoft進行硫化仿真計算，如圖9，10所示，經過多輪計算修正，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，各模腔產品硫化程度一致，均達到99％以上。

4模具工藝驗證

經過批量生產驗證，該模具運行良好，如圖11所示，在磐石注射機上生產，借助注射機臺驅動力，實現產品與Half型腔瓣模自動分離，在出模工裝作用下實現產品出模，在注射成型工藝條件下，有效降低硫化成本，具有良好經濟效益。批生產產品經試驗檢測，各項性能滿足設計要求如圖12及表1所示。

5結論

經過大批量生產驗證，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，很巧妙地解決了產品出模時自動脫模問題。同時設計合理的排氣系統，有效降低了氣泡等質量缺陷發生率，產品合格率達99％以上，取得了較好的經濟效益。為軌道減振器類產品注射化模具設計奠定良好的基礎。

參考文獻：

［1］吳生緒．橡膠模具設計手冊［M］．北京：機械工業出版社，2012．

［2］溫泰斗，王昆．仿真分析技術在注壓橡膠模具注膠系統設計中的應用［J］．特種橡膠制品，2019，40（6）：55－58．

［3］張秀英．橡膠模具設計方法與實例［M］．北京：化學工業出版社，2009．

［4］虞福榮．橡膠模具實用手冊［M］．北京：化學工業出版社，2001．

［5］劉柏兵，溫泰斗．仿真分析技術在橡膠彈簧硫化時間設計中的應用［J］．橡膠工業，2019，65（9）：965－970．

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