脫模操作工藝

脫模(錠)機(jī) 基本任務(wù)是處理不同形狀、尺寸和單重的鋼錠，完成以下工藝操作：自由或強(qiáng)制脫模、脫保溫帽、脫錠；自由或強(qiáng)制取下底板上的鋼錠?，F(xiàn)有的脫模機(jī)，多數(shù)依靠靜力作用在起重機(jī)械上裝配的夾扯和推頂專用工具。通過夾鉗的開閉與提升運(yùn)動(dòng)和鋼錠、鋼錠模的重力作用完成各種自由脫模、脫帽和脫錠作業(yè)，利用推頂工具的頂、擋及與夾扯工具之間的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行強(qiáng)制脫模(脫錠)作業(yè)。

脫模常用脫模機(jī)

常用的脫模機(jī)為橋式(或半龍門式、地上走行式)脫模起重機(jī)，有的鋼廠也裝有地上(固定式)脫模裝置。橋式脫模起重機(jī)的工作能力一般用強(qiáng)制脫模能力、自由脫模(起重)能力和輔鉤起重能力表示。根據(jù)鋼錠重量選定脫模機(jī)的能力，可參照以下經(jīng)驗(yàn)公式：

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P=(10～20)Q或P=75 10Q式中P為脫模機(jī)工作能力，t；Q為鋼錠單重，t。

橋式脫模起重機(jī)的操作功能及夾鉗形狀見圖。自由睨模使用大鉗；自由脫錠使用小鉗；強(qiáng)制脫模時(shí)下降頂桿頂住鋼錠用大鉗脫模；強(qiáng)制脫錠時(shí)貝ij用大鉗制止模子隨錠上升。地上脫模機(jī)一般只用于處理錠一模粘連預(yù)脫錠失敗的上大下小鋼錠，其操作是：用一對(duì)夾鉗夾持模子下耳使之固定不動(dòng)，開動(dòng)頂桿使之上升伸入模子底孔，利用頂桿的頂推力撕開粘連部分將鋼錠頂出鋼錠模。

車鑄的各類鋼錠的脫模工藝各不相同。

脫模上大下小鋼錠

(1)上大下小帶保溫帽鎮(zhèn)靜鋼鋼錠。全桶鋼澆注完畢，在原地靜置40～60min后鑄錠車移至專用線繼續(xù)靜置冷凝，再送至脫?？玳g。達(dá)到規(guī)定的脫模時(shí)間開始按澆注先后順序脫除保溫帽，保溫帽放在專用平板車上送回整?？玳g。脫帽后開始按原順序預(yù)脫錠(見圖)。全部預(yù)脫完畢，將重載鑄車送初軋廠均熱爐跨間用鋼錠裝爐起重機(jī)將鋼錠自模內(nèi)取出并裝入均熱爐，載有空模的鑄車返回整模跨間。

脫模上小下大鋼錠

(2)上小下大鋼錠(包括鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼鋼錠)，全桶鋼澆注完畢原地靜置30～40mim。然后鑄車移至專用線繼續(xù)靜置冷凝，再送脫?？玳g按澆注順序脫模，鋼錠模放置專用平板車上送冷卻線(或整?？玳g冷卻臺(tái))冷卻，重載鑄車送初軋廠均熱跨間由鋼錠裝爐起重機(jī)將鋼錠由底板上取下裝爐，鑄車返回整?？玳g。為減小上小下大鋼錠脫模后送錠過程中散熱，有的鋼廠在脫模車間將鋼錠自底板上取下放置在保溫車內(nèi)送均熱跨間，以提高鋼錠裝爐溫度。

為了提高熱壓成型品質(zhì)，對(duì)手動(dòng)脫模及自動(dòng)脫模所產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行了分析。采用有限元模擬了高深寬比微結(jié)構(gòu)的脫模過程。模擬結(jié)果顯示在自動(dòng)脫模時(shí)應(yīng)力集中主要出現(xiàn)于微結(jié)構(gòu)底部，而最大脫模應(yīng)力出現(xiàn)于脫模的起始階段，這時(shí)的脫模缺陷主要 以頸縮和根部斷裂為主。而手動(dòng)脫模引入的微小脫模方向偏差會(huì)造成 巨大的應(yīng)力集中，該應(yīng)力集中在脫模階段后期達(dá)到最大。5⁰ 的脫模方向偏差造成的應(yīng)力集中可達(dá) 190 MPa，這時(shí)的脫模缺陷主要表現(xiàn)為微結(jié)構(gòu)傾倒及其根部斷裂。因而對(duì)于高深寬比微結(jié)構(gòu)的熱壓印成型， 必須要采用自動(dòng)脫模裝置。

脫模仿真及分析

影響脫模應(yīng)力的因素主要有脫模溫度T_d、模具與聚合物間的摩擦因數(shù)u、模具和聚合物間熱膨脹系數(shù)的差值等 。而自動(dòng)脫模和手動(dòng)脫模主要的區(qū)別在于，手動(dòng)脫模時(shí)其脫模方向容易出現(xiàn)一個(gè)角度偏差。為了便于表示脫模應(yīng)力在不同階段的分布，以微結(jié)構(gòu)高度H 的 /10 作為長度單位，將脫模時(shí)模具和聚合物相對(duì)位移 △H 表 示為該長度單位下量綱一值，即D= 1 0 x△H/H_O。

脫模裝置設(shè)計(jì)

常規(guī)的脫模機(jī)構(gòu)是將聚合物的兩邊夾住，然后拉住模具往上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到分離的效果。這種結(jié)構(gòu)由于聚合物材料 中心部位缺少約束，易造成脫模時(shí)微結(jié)構(gòu)中心凸起，引起翹曲變形，同時(shí)中心部位微結(jié)構(gòu)也會(huì)由于脫模方向不垂直而引入側(cè)向應(yīng)力。為了降低自動(dòng)脫 模時(shí)微結(jié)構(gòu)變形，設(shè)計(jì)了一種新型的氣動(dòng)脫模裝置，其原理就是通過進(jìn)氣口注入氣體 (如氮?dú)?) ，通過氣體的壓力推動(dòng)聚合物和模具的分離。由于流體的等壓性，可以確保脫模時(shí)模具和聚合物受到均勻的壓力，不發(fā)生傳統(tǒng)脫模機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)的翹曲變形現(xiàn)象。

同時(shí)氣體分子還可以憑借氣壓作用，滲透到模具和聚合物作用表面，從而有效地降低模具和聚合物間的粘附作用。該裝置還可獨(dú)立地作為對(duì)脫模后微結(jié)構(gòu)翹曲變形的矯正裝置及微結(jié)構(gòu)脫模后降低表面粗糙度的回火裝置。

以 ABS 塑料瓶蓋為例，設(shè)計(jì)了螺紋旋轉(zhuǎn)脫模內(nèi)螺紋塑件注塑模。該模具無需外接脫螺紋動(dòng)力裝置，利用注塑機(jī)的開模力實(shí)現(xiàn)塑件自動(dòng)旋轉(zhuǎn)脫模頂出，保證了內(nèi)螺紋塑件的質(zhì)量，解決了現(xiàn)有技術(shù)中螺紋脫模耗時(shí)、易拉傷塑件螺紋的問題。對(duì)澆注系統(tǒng)、小拉桿限位結(jié)構(gòu)、螺紋旋轉(zhuǎn)脫模結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，介紹了模具的整體結(jié)構(gòu)和開、合模工作過程及脫模步驟分解圖。該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小，適用于大批量生產(chǎn)。

脫模模具設(shè)計(jì)

該塑件為中等批量生產(chǎn)，為節(jié)約模具成本和模具成型零件的加工難度，模具選用一模八腔布局形式。模具采用普通三板二開式結(jié)構(gòu)，進(jìn)澆形式采用從塑件頂端中心點(diǎn)澆口進(jìn)澆，塑件內(nèi)螺紋采用整體式旋轉(zhuǎn)脫模方式，該方式利用模具的開模力，在螺旋桿的作用下帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺紋脫模頂出。

脫模澆注系統(tǒng)

主流道采用垂直式模具中心進(jìn)澆，分流道截面形狀采用梯形截面，塑件采用平衡圓周排列方式，每個(gè)塑件進(jìn)澆處上方都設(shè)有拉料銷，塑件的點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)在塑件的底部中心位置。該設(shè)計(jì)方法可很好地改善熔融塑料的流動(dòng)性，有效地保證塑件的質(zhì)量和尺寸一致性，塑件在脫模時(shí)能順利地將凝料拉出。該澆注系統(tǒng)流動(dòng)性好，不容易出現(xiàn)塑件的熔接現(xiàn)象，模具的排氣性好。

脫模限位結(jié)構(gòu)

小拉桿限位結(jié)構(gòu)具有加工比較簡(jiǎn)單、使用方便、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，通常用于三板二開式模具的點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu)中。用來進(jìn)行模具分模時(shí)的定距分型。

開模時(shí)，卸料板 2 首先與流道板 3 分離，接著動(dòng)模部分后移，在小拉桿 5 的作用下使定模座板 1 與卸料板 2 分離，取出流道中的冷凝料，動(dòng)模部分繼續(xù)后移，在小拉桿 5 限位的作用下，使定模板 4 與推板6 分離，再接著完成脫模動(dòng)作。

脫模脫模結(jié)構(gòu)

該螺紋旋轉(zhuǎn)脫模結(jié)構(gòu)是利用塑件及成型零件上的螺紋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將塑件脫模，在推板的作用下將塑件自動(dòng)頂出。采用螺紋旋轉(zhuǎn)脫模能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)螺紋的完整成型，可有效地避免塑件的變形、劃傷。該螺紋旋轉(zhuǎn)脫模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)、緊湊，體積小，無需外接脫螺紋動(dòng)力裝置，利用注塑機(jī)的開模力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)脫模頂出，節(jié)約成本，適用于中、大批量塑件的生產(chǎn)。

微小孔越來越多地被應(yīng)用在航空航天、能源動(dòng)力、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的關(guān)鍵零部件中，在一些應(yīng)用中，不僅要求微小孔出入口的孔徑有一定的尺寸精度，還要求微小孔內(nèi)部的輪廓呈特殊的形狀，來滿足特定的功能需求。例如，高端柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴要求噴孔呈孔徑沿噴射方向逐漸縮小的錐形，并且噴射入口處具有圓弧過渡，以提升其噴射性能； 航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的冷卻孔也常采用變截面的形式，以改善其冷卻效果。

脫模脫模方法

采用乙烯基聚硅氧烷材料作為制模材料。這種材料分為 A、B 雙組份，A、B 組份混合前為液態(tài)，混合后在數(shù)分鐘內(nèi)完全固化。在脫模操作前，應(yīng)對(duì)被測(cè)件進(jìn)行清洗，去除被測(cè)面上附著的雜質(zhì)，便于后續(xù)的脫模操作。脫模操作中，將 A、B 組份混合，并在混合液體固化前對(duì)其施加壓力，使其充滿待測(cè)的微小孔或其他微細(xì)型腔內(nèi)，待混合體固化后，將其與被測(cè)件分離，脫模得到被測(cè)對(duì)象的模型。

在厚 1 mm 鋼片上用微細(xì)電火花加工方法加工得到 3 × 3 陣列微孔，微孔的出入口孔徑在 145 ～ 155 μm 范圍內(nèi)。

采用脫模方法得到 3 × 3 陣列微孔的模型，在原有的分辨率約為 2 μm的測(cè)量手段下難以分辨出模型與原始孔的尺寸差別。

脫模圖像處理

運(yùn)用圖像處理技術(shù)對(duì)顯微圖像中的微細(xì)特征進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于通過顯微鏡放大采集的圖像，首先進(jìn)行預(yù)處理。 采用的圖像處理手段主要針對(duì)灰度圖像，首先需要將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖，然后采用中值濾波法對(duì)圖像進(jìn)行降噪濾波，在降低噪聲的同時(shí)保持了圖像中的邊緣特征。 在預(yù)處理階段，必要時(shí)可對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，增強(qiáng)圖像的對(duì)比度及邊緣特征。

1 圖像分割：

圖像分割是利用被測(cè)目標(biāo)與背景在圖像中的灰度分布差異將被測(cè)目標(biāo)與背景分割開來。邊緣提取步驟將目標(biāo)的邊緣提取出來。特征檢測(cè)步驟檢測(cè)邊緣中的直線、圓等幾何特征，將得到的邊緣以及特征數(shù)據(jù)經(jīng)過處理分析即得到測(cè)量結(jié)果。

2 直線檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理：

對(duì)于微孔模型，測(cè)量的主要目的是得到孔徑隨孔深度的變化情況。為了測(cè)量模型在不同位置的直徑，首先需要找到圖像中微孔模型中心線的方向，然后以垂直于中心線方向上模型輪廓中相對(duì)兩點(diǎn)的距離作為模型相應(yīng)位置的直徑，如此沿中心線方向進(jìn)行掃描，就可以得到微孔孔徑在不同深度位置的變化情況。