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尼龙扎带模具的浇口去除自动化设计

时间:2025-07-11 16:19:00 来源:宇泉模具 点击次数:
尼龙扎带模具的浇口去除自动化设计需实现 “无人工干预、切口平整(残留量≤0.1mm)、与注塑周期同步” 三大目标,核心是通过 “模具结构预设计 + 自动化切除机构 + 联动控制” 的协同,适配不同浇口类型(点浇口、侧浇口、潜伏式浇口)的去除需求,具体设计如下:
一、自动化设计的核心目标与约束条件
1. 核心性能指标
  • 切除精度:浇口残留量≤0.1mm(避免扎带装配时划伤电缆绝缘层);

  • 效率匹配:去除时间≤注塑周期的 1/3(如 2s 注塑周期,去除时间≤0.6s);

  • 兼容性:适配多型腔模具(4~64 腔),支持不同规格扎带(宽度 2~10mm)的切换。

2. 约束条件
  • 空间限制:自动化机构需集成于模具或注塑机周边(宽度≤模具宽度 + 200mm),避免与开合模动作干涉;

  • 可靠性:连续运行 10 万模次无故障(MTBF≥1000 小时),适应尼龙扎带批量生产需求。

二、基于浇口类型的自动化去除机构设计
1. 点浇口(φ0.5~1.5mm,微型扎带)
  • 机构类型气动冲击剪切机构

  • 结构组成:高频电磁阀(响应时间≤30ms)+ 硬质合金刀片(厚度 0.3~0.5mm,刃口角度 30°)+ 导向套(定位精度 ±0.02mm);

  • 动作逻辑:注塑机顶出产品后,剪切机构沿垂直方向(与浇口轴线一致)快速冲击(行程 5~8mm,冲击力 50~100N),瞬间切断浇口,随后刀片复位(复位时间≤50ms)。

  • 模具协同设计

  • 型腔上方预留 “剪切避让槽”(直径比刀片大 0.5mm,深度≥3mm),避免刀片接触型腔表面;

  • 顶出机构将产品顶出至 “剪切位”(浇口外露 1~2mm),通过定位销(公差 ±0.01mm)每模次浇口位置一致。

2. 侧浇口(宽度 1~3mm,中型扎带)
  • 机构类型伺服旋转切割机构

  • 结构组成:伺服电机(转速 3000r/min,定位精度 ±0.01mm)+ 圆盘刀片(直径 50mm,材质 SKD11,硬度 HRC60)+ 同步带传动(传动误差≤0.1mm);

  • 动作逻辑:产品被顶出后,刀片沿浇口根部切线方向旋转切割(进给速度 50~100mm/s),通过 “接触式传感器” 感知浇口位置,自动调整切割深度(比浇口宽度大 0.2mm)。

  • 模具协同设计

  • 分型面设置 “浇口导向槽”(宽度比浇口大 0.3mm),限制产品晃动(位移≤0.03mm);

  • 切割区域下方设计 “废料滑道”(坡度≥15°),通过负压吸管(吸力≥5kPa)将切下的浇口废料吸入收集箱。

3. 潜伏式浇口(外观要求高的扎带)
  • 机构类型顶切一体化机构

  • 结构组成:液压顶针(兼做切刀,行程 10~15mm)+ 斜面导向块(角度 45°)+ 位置传感器(精度 ±0.01mm);

  • 动作逻辑:与模具顶出系统联动,顶针在顶出产品 2~5mm 时,通过斜面导向块迫使顶针横向移动(位移 1~2mm),沿潜伏式浇口的 45° 斜面切断,实现 “顶出即切除”(无额外时间消耗)。

  • 模具协同设计

  • 顶针头部加工 “楔形刃口”(硬度 HRC55~58),与浇口根部斜面贴合(间隙≤0.01mm);

  • 设置 “复位缓冲装置”(弹簧 + 阻尼器),避免切割后顶针复位冲击模具型腔。

三、模具与自动化机构的协同设计要点
1. 定位与导向精度控制
  • 基准统一:自动化机构的定位基准与模具型腔基准重合(通过销孔定位,误差≤0.01mm),切割位置与浇口的对准偏差≤0.03mm;

  • 浮动补偿:对于多型腔模具(如 32 腔),每个切除单元配备 “弹簧浮动机构”(补偿量 ±0.1mm),抵消型腔尺寸误差导致的浇口位置偏移。

2. 废料处理集成设计
  • 即时排废:在切割工位下方设置 “分级废料通道”(主通道直径 30mm,分支通道直径 10mm),通过压缩空气(0.4~0.6MPa)将浇口废料(重量 0.05~0.2g / 个)吹送至收集箱,避免堆积堵塞;

  • 空废检测:通道末端安装光电传感器,当废料堵塞时触发报警(响应时间≤1s),并自动启动反向吹气清理。

3. 防护与维护便捷性
  • 防尘防水:自动化机构外壳采用 IP65 防护等级(尤其切割区域),防止尼龙熔渣、冷却水汽侵入;

  • 快拆设计:刀片、导向套等易损件通过卡扣式连接,更换时间≤5min(无需拆卸整个机构),并配备磨损传感器(检测刀片刃口磨损量≥0.1mm 时报警)。

四、联动控制逻辑与智能化优化
1. 与注塑机的信号交互
  • 时序协同:通过 Profinet 总线实现 “注塑机 - 模具 - 切除机构” 的信号联动:

  1. 注塑机发送 “开模完成” 信号(T0 时刻);

  1. 模具顶出产品至切割位(T0+0.2s),发送 “定位完成” 信号;

  1. 切除机构启动(T0+0.3s),完成后发送 “切除完成” 信号;

  1. 注塑机开始合模(T0+0.8s),整个过程无等待时间。

2. 自适应切割参数调整
  • 智能识别系统:通过摄像头(分辨率 200 万像素)拍摄每模次浇口图像,AI 算法实时计算浇口尺寸(宽度、厚度),自动调整切割参数:

  • 浇口宽度增加 0.2mm 时,刀片进给量增加 0.1mm;

  • 检测到浇口偏移(>0.05mm)时,通过伺服电机微调切割位置。

3. 故障自诊断与保护
  • 实时监测:集成力传感器(检测切割力)、位置传感器(检测刀片行程),当出现 “切割力异常(>设定值 150%)” 或 “刀片未复位” 时,立即停止动作并锁定注塑机(防止模具损坏);

  • 数据追溯:记录每模次的切割时间、残留量(通过激光测距仪测量),形成质量追溯报告(可查询近 1000 模次数据)。

五、典型应用案例与效果对比
浇口类型
自动化机构
传统人工去除
自动化设计优势
点浇口(8 腔)
气动剪切机构
每模次需 2 人辅助,残留量 0.3~0.5mm
无人干预,残留量≤0.08mm,效率提升 300%
侧浇口(16 腔)
伺服旋转切割机构
砂纸打磨 + 刀片修边,耗时 3s / 模
切口 Ra≤0.8μm,无二次加工
潜伏式浇口(32 腔)
顶切一体化机构
无法人工同步切除,需后续工序
与注塑周期同步,无额外时间消耗
总结
尼龙扎带模具的浇口去除自动化设计核心是 “机构与模具的深度集成”,通过针对不同浇口类型定制切除方案,结合精密定位、智能控制与即时排废,实现 “高效、高精度、高可靠” 的自动化生产。其价值不仅在于降低人工成本(单班可减少 2~3 人),更通过稳定的切除质量(不良率从 5% 降至 0.1%)提升扎带产品的装配性能,尤其适配汽车、船舶等对扎带外观和精度要求严苛的领域。未来将向 “AI 视觉引导 + 柔性机器人切除” 方向发展,进一步提升多规格扎带的兼容性和自适应能力。


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