一种涂层辊模具的分析与设计

2016-11-21汤恒武黎明

橡塑技术与装备 2016年20期

关键词：轴头胶辊模体

汤恒，武黎明

（南京金三力橡塑有限公司，江苏　南京　210061）

一种涂层辊模具的分析与设计

汤恒，武黎明

（南京金三力橡塑有限公司，江苏南京210061）

本文针对冷模斑和大小头偏移问题，对生产用模具进行分析与设计。所设计的模具在实际生产中，消除了涂层辊因模具原因造成的产品缺陷问题，从而提高了生产效率及产品质量。

涂层辊模具；法兰设计；凹凸筋；凹凸圈；加强筋

目前，以聚氨酯为代表的液体浇注型胶辊已广泛应用于全国各大钢厂［1］。其中，低硬度涂层辊（硬度邵尔A35～65度）扮演着板材表面处理的重要角色（钝化液、油漆等涂层处理）。板材的防腐性、耐久性、抗老化性等主要取决于涂层的性能，涂层的性能除与涂料本身具有的特性有关外，板材的清洗工艺、涂层的厚度、烘干工艺等因素都与之有很大关系，而这些因素主要取决于生产线的工艺与设备性能，所以良好的生产线设备是优良产品的基本保证［2］。因此，涂层辊在钢厂板材生产环节中起着主要工作部件的作用。

对于涂层辊的生产质量标准，目前推荐的是国标《金属薄板用涂覆胶辊》，综合了苏州宝苏、浙江德清、鞍山宏图等相关单位的意见，该标准是由我公司负责起草完成。适用于冶金行业和其他行业金属薄板涂覆生产线用涂覆胶辊。该标准对涂层辊表面要求规定：不允许有气泡、杂质、气孔、暗泡、色差、印痕等任何缺陷，表面不允许修补；表面须精磨加工，Ra值在0.4～1.6 μm等。

为了提高涂层辊的生产速度及质量，涂层辊生产中所用到的模具起着重要的作用，在一定程度上影响着涂层辊的质量。

1　涂层辊生产工艺

（1）将辊芯、工装法兰及模体组装为一个整体的模具在设定温度下预热。

（2）将特制预聚物料（A组分）与专用交联剂（B组分）在设定温度下预热。

（3）A组分投料后，需进行充分的真空脱泡，随后A、B组分在达到浇注工艺要求温度条件时分别计量，调校至规定吐出量，以达到在一定时间内完成浇注的要求。

（4）以无泡方式浇满已预热的组装模具。

（5）胶辊交联固化一定时间后再进行后硫化。

（6）后硫化后进行后期精加工。

2　实际生产中模具易出现的问题分析

2.1问题及分析

我单位为钢厂生产的涂层辊，规格Ф外305×Ф内254× 1 800。一般情况下，在生产过程中由模具出现的不良现象可以归结为以下两点：

2.1.1冷模斑

涂层辊长度较长，为满足生产需要及成本问题，生产涂层辊用的模具为拼接模具。在生产工艺中，半模与半模的接缝处因合并不完全导致的受热不均匀，容易出现冷模斑。该问题会导致涂层辊在直径方向胶层厚度不足，影响后续加工。严重时直接导致生产失败，需重新制作。

图1　涂层辊产品图

2.1.2辊芯定位偏移导致的直径大小头现象

生产过程中，模具浇注需要对涂层辊的辊芯进行定位，我们采用上下法兰定位轴头，及模体内壁的方法，如果涂层辊辊芯与模具装配及运送模具至生产场地，还有浇注过程中，出现辊芯歪斜偏移，浇注出来的涂层辊就会出现我们常说的“大小头现象”，即径向包胶厚度不均，在后期加工过程中出现尺寸不够，严重时导致尺寸不满足客户要求，需重新制作。

3　模具的设计措施

为解决以上两点问题，我们对涂层辊模具进行如下设计：

3.1对于冷模斑问题的设计

图2　凸筋

图3　凹筋

图4　凸圈

图5　凹圈

实际生产中的模体为6片半圆半模，轴向由3片半圆半模组成半模体，径向通过哈呋组合将两个半模体组成一个完整模体。按照图2～图5，将模体径向沿轴线的接缝处两侧分别焊接凸筋与凹筋，设计为凹凸筋结合（图2与图3配合），模具轴向沿径线的接缝处两侧分别焊接凹圈与凸圈，设计为凹凸圈结合（图4与图5配合）。模具拼接时，凹凸的配合可以更准确更快的完成装配，防止上下模具的错位现象，缩短生产准备时间。在接缝处再以螺栓螺母配合加以锁紧，使模体基本做到无缝结合，形成一个整体模具，更易让模具在生产过程中受热均匀，所生产出的胶辊不易出现冷模斑现象。

3.2对于辊芯定位偏移导致的大小头问题的设计

在实际生产中，上、下法兰及模体相互配合共同起到防止偏移的作用，上法兰与模体组合需要留出一定浇注空间。

以往上法兰只是通过辊芯与模具间的有效实际距离，通过金属本身重量相互支撑定位。而下法兰只是定位轴头根部（即图2轴头与筒体交接处），定位于浇注面端面。为更好的防止辊芯偏移，现将上法兰按图6所示，加大横截面，并在正中开辊芯轴头直径孔，固定上轴头，在两边开螺纹孔，通过螺栓螺孔配合固定上法兰与模体。下法兰按照图7的设计方式，焊套加长，延长轴向定位距离，加大下法兰与辊芯的接触面，使下法兰与辊芯轴头定位在圆周上，这样不仅可以支撑定位浇注面端面，还依附于轴头端面，使模具下法兰与辊芯形成一个定位下整体，这样辊芯、上、下法兰及模体两两相互配合，形成一个整体定位的效果，以防止生产准备及浇注阶段产生的辊芯偏移，从而杜绝生产大小头问题。

图6　上法兰

图7　下法兰

3.3其他相关的问题设计。

（1）此外，为了防止该涂层辊在生产过程中发生端面脱层现象，对于下法兰接触面处，我们根据实际生产对模具下法兰进行了工艺设计：

如图8所示，左半边为模具外观图，右半边为模体与辊芯装配的剖视图。将下法兰与轴头根部接触面加工出两道梯形台，让开轴头推拔处，保持辊芯端面与下法兰无缝贴合，同时在辊芯外径单边收缩5 mm对应的下法兰直径处加工一道深度为5 mm的台，这样浇注时液体聚氨酯流至法兰加工台处，形成轴头端面包胶，使辊面与胶层更好的结合，加工时只需直接劈掉辊芯端面多余的胶层，既避免了生产中及后期胶料因收缩导致的包胶端面不平，又防止了后期加工中出现的脱层现象。