脫模脫模與測量

微小孔越來越多地被應用在航空航天、能源動力、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的關(guān)鍵零部件中，在一些應用中，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)動機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)動機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，應對被測件進行清洗，去除被測面上附著的雜質(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其施加壓力，使其充滿待測的微小孔或其他微細型腔內(nèi)，待混合體固化后，將其與被測件分離，脫模得到被測對象的模型。

在厚 1 mm 鋼片上用微細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

運用圖像處理技術(shù)對顯微圖像中的微細特征進行測量。對于通過顯微鏡放大采集的圖像，首先進行預處理。 采用的圖像處理手段主要針對灰度圖像，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圖像進行降噪濾波，在降低噪聲的同時保持了圖像中的邊緣特征。 在預處理階段，必要時可對圖像進行增強處理，增強圖像的對比度及邊緣特征。

1 圖像分割：

圖像分割是利用被測目標與背景在圖像中的灰度分布差異將被測目標與背景分割開來。邊緣提取步驟將目標的邊緣提取出來。特征檢測步驟檢測邊緣中的直線、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量結(jié)果。

2 直線檢測與數(shù)據(jù)處理：

對于微孔模型，測量的主要目的是得到孔徑隨孔深度的變化情況。為了測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兩點的距離作為模型相應位置的直徑，如此沿中心線方向進行掃描，就可以得到微孔孔徑在不同深度位置的變化情況。

以 ABS 塑料瓶蓋為例，設(shè)計了螺紋旋轉(zhuǎn)脫模內(nèi)螺紋塑件注塑模。該模具無需外接脫螺紋動力裝置，利用注塑機的開模力實現(xiàn)塑件自動旋轉(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、易拉傷塑件螺紋的問題。對澆注系統(tǒng)、小拉桿限位結(jié)構(gòu)、螺紋旋轉(zhuǎn)脫模結(jié)構(gòu)等進行了設(shè)計分析，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)簡單、緊湊、體積小，適用于大批量生產(chǎn)。

脫模模具設(shè)計

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)，進澆形式采用從塑件頂端中心點澆口進澆，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齒輪旋轉(zhuǎn)，實現(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，每個塑件進澆處上方都設(shè)有拉料銷，塑件的點澆口設(shè)計在塑件的底部中心位置。該設(shè)計方法可很好地改善熔融塑料的流動性，有效地保證塑件的質(zhì)量和尺寸一致性，塑件在脫模時能順利地將凝料拉出。該澆注系統(tǒng)流動性好，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)具有加工比較簡單、使用方便、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，通常用于三板二開式模具的點澆口結(jié)構(gòu)中。用來進行模具分模時的定距分型。

開模時，卸料板 2 首先與流道板 3 分離，接著動模部分后移，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)運動將塑件脫模，在推板的作用下將塑件自動頂出。采用螺紋旋轉(zhuǎn)脫模能夠?qū)崿F(xiàn)整個螺紋的完整成型，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、緊湊，體積小，無需外接脫螺紋動力裝置，利用注塑機的開模力實現(xiàn)自動旋轉(zhuǎn)脫模頂出，節(jié)約成本，適用于中、大批量塑件的生產(chǎn)。

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

脫模仿真及分析

影響脫模應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 。而自動脫模和手動脫模主要的區(qū)別在于，手動脫模時其脫模方向容易出現(xiàn)一個角度偏差。為了便于表示脫模應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，將脫模時模具和聚合物相對位移 △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

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

同時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。該裝置還可獨立地作為對脫模后微結(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。

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。達到規(guī)定的脫模時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脫錠(見圖)。全部預脫完畢，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?？玳g。

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(或整模跨間冷卻臺)冷卻，重載鑄車送初軋廠均熱跨間由鋼錠裝爐起重機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。

脫模(錠)機 基本任務是處理不同形狀、尺寸和單重的鋼錠，完成以下工藝操作：自由或強制脫模、脫保溫帽、脫錠；自由或強制取下底板上的鋼錠。現(xiàn)有的脫模機，多數(shù)依靠靜力作用在起重機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動和鋼錠、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直線運動而進行強制脫模(脫錠)作業(yè)。

脫模常用脫模機

常用的脫模機為橋式(或半龍門式、地上走行式)脫模起重機，有的鋼廠也裝有地上(固定式)脫模裝置。橋式脫模起重機的工作能力一般用強制脫模能力、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的能力，可參照以下經(jīng)驗公式：

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

橋式脫模起重機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；強制脫模時下降頂桿頂住鋼錠用大鉗脫模；強制脫錠時貝ij用大鉗制止模子隨錠上升。地上脫模機一般只用于處理錠一模粘連預脫錠失敗的上大下小鋼錠，其操作是：用一對夾鉗夾持模子下耳使之固定不動，開動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。