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【摘 要】随着汽车行业的竞争加剧，对油封行业的成本要求越来越严格。在保证质量的前提下如何节省原材料而降低成本成为了油封制造企业的首要任务，冷流道注射机的出现恰好有效的解决了该问题，现就我公司在冷流道注射工艺在气门油封生产应用中解决问题的经验和相关理论支持予以阐述。
【关键词】冷流道；注射工艺；设计与加工
1.冷流道的设计与加工
用冷流道注射气门油封存在着模比多，流道设计复杂的问题，我公司的冷流道经过近期的优化和实践检验，满足了现有生产的需要。
1.1冷流道设计的原则
由于我公司是利用已有模具进行设计冷流道，因此在规格和空间上受到一定限制，不能尽善尽美。我公司的气门油封模具基本都是型腔数行和列相等的。冷流道和热流道设计原则相近，对于气门油封的冷流道，模比多是其必须攻克的难题，设计过程中遵循了以下原则。
1.1.1等距原则
对于多模比模具，设计流道一般有两种方法，一种是等距流道，就是从注射机的注射孔到各型腔的注射孔流道等距离，此种方法的优点是各流道尺寸一致，便于加工，且各分流道橡胶流速均衡，缺点是流道距离长，容易导致橡胶的焦烧。另一种是非等距流道，是采取从主流道到各型腔距离最短的原则而设计流道位置，该流道的优点是橡胶流动距离短，对橡胶的安全性要求较低，缺点是为保证各型腔同时注射和注射量的均匀，不得不通过改变各型腔注射孔和流道的截面尺寸而达到控制各流道橡胶流量的目的，因此在流道和注射孔尺寸上要有丰富的实践经验和理论计算能力。同时流道加工难度加大。
1.1.2顺利引导、导向原则
由于模比多，流道空间结构复杂，因此橡胶在流道内如何快速均匀流动给流道设计增加了很多细致而实在的问题。我们在流道设计中采取了胶料流动转向引导技术，使橡胶流动过程中避免涡流，同时在转向处设计合适的R角使橡胶流动剪切热降到最低）。
1.1.3压力降递增原则
同样由于模比多导致流道长度较长，因此对于注射压力的消耗不得不考虑。为保证注射孔足够的注射压力，我们在主流道和分流道的流动面积上进行了差异化设计，让主流道消耗的阻力尽量小，从而保证注射机的注射压力能够充分的被传递到型腔注射孔位置，这样不但可以减少设备能耗，同时可以降低橡胶焦烧的机会，也可以避免橡胶压力传递滞后导致的产品包胶问题。
1.2冷流道的加工
由于冷流道的设计要求较高，公差和光度要求都比较严格，为保证各分流道的加工一致性，因此我们采用三步加工法，不但缩短加工周期，同时保证了加工精度。加工过程如下：
第一步：精加工各基准面，粗加工各流道。不但为后续加工找正位置度提供了足够的精度，同时粗加工各流道克服了直接精加工导致的生产周期长的问题。
第二步：找正基准，流道全数控精加工。通过第一步加工的基准面进行位置找正，可以保证精加工的切削余量稳定，減少刀具的磨损和异常断刀问题。
第三步：精细抛光。通过合适的粒径的研磨膏和相应的羊毛毡轮配合，抛光后流道能达到图纸规定的粗糙度Ra0.2的要求，不但减小了橡胶的流动阻力，同时避免了橡胶在流道内的残留。
2.冷流道的安装与调试
冷流道在设计和加工精度保证的前提下，安装也至关重要，安装过程中应注意以下几点：
（1）主流道分流注射孔和分流道板分流孔位置应对正，防止出现分流道之间橡胶流量的差异导致出现产品缺料问题。
（2）冷流板中心注射孔与主流道分流中心对正，避免主流道分流差异导致的分流板四个分区橡胶流速差异，因此能有效避免大批量包胶和缺料的产生。
（3）分流板注射孔与模具注射孔应充分对正，防止出现憋料现象发生，同时避免模具料室内大量毛边的出现，也避免了熟胶混入制品的可能。
（4）紧固充分，避免出现各流道相互串通，同时防止由于注射压力大导致的冷流道分层处溢胶。
3.工艺参数的确定
为保证良好的注射动作的完成和加工完美的制品，工艺参数的合理性非常关键。同一机台同一模具可以设计很多种工艺参数满足生产的需要，但合理的工艺参数设计不仅要考虑原材料的性能，同时应考虑模具、制品要求和生产效率及成本问题。我们在工艺参数确定上应保证在最低废品或次品率的前提下尽可能的提高生产效率和减低能耗。
3.1入料工艺参数的确定
合适的入料工艺参数对橡胶的安全性影响比较大，主要影响生产效率和橡胶的焦烧时间。一般的想法是入料越快越好，因此在工艺确定中经常以最快的螺杆转速进行设定，往往造成橡胶的高温和焦烧，给产品质量埋下巨大隐患。
为确定合理的入料工艺参数，我们应了解入料的目的和作用：使胶料在螺杆转动剪切的作用下，利用料筒热量和剪切热使橡胶升温的同时达到推进和塑炼的目的。
3.1.1料筒温度的确定
根据预成型切片机的使用经验和流变曲线，我们可以断定橡胶在70-100℃范围内既有良好的流动性又不至于导致氟橡胶的焦烧，由于我们采用热喂料方式，因此对塑炼要求不高。由于螺杆没有冷却装置故我们采用70-80℃的温度范围给料筒进行控温，以便防止螺杆剪切产生的热量导致橡胶焦烧。高温固然会提高橡胶的流动性从而减少喂料能耗，但高温会迅速消耗氟橡胶的焦烧时间，尤其氟橡胶的剪切热较高，在保证入料时间足够的前提下，我们采用低温入料可大大提高橡胶温度的一致性和橡胶的安全性。
3.1.2螺杆转速和压力的设定
由于橡胶反应随压力和温度的提高而加快，因此为避免橡胶的焦烧，我们在满足生产节拍的前提下，采用低压低速的入料，有利于保持橡胶温度的稳定和一致。另外由于设备螺杆和料筒之间的间隙导致橡胶对螺杆的跟随性下降，高速旋转螺杆并不能以加快将橡胶向前推进至射料室内。经实践验证入料压力100Kgf转速40%的条件下和入料压力140Kgf转速100%条件下入料时间没有明显的变化，且都在10秒以内，且能保证料的恒温过程，当压力继续调低会导致入料困难，因此我们确定前者为最佳入料压力和转速。
3.2注射工艺参数的确定
注射过程是保证产品质量的关键环节，注射参数设置不当不但可导致包胶不合格的出现，同时可产生缺料的废品。注射压力过大可能导致产品变形和胶料升温过快而焦烧。我们选择注射参数的同时应考虑产品外观质量和生产效率以及橡胶的焦烧时间。注射工艺参数应考虑注射温度、压力和速度。
3.3硫化工艺参数的确定
硫化参数的设定应在满足产品质量的前提下充分考虑生产效率和操作者节拍需求。我公司过去十余年气门油封生产已经习惯模比多的现状并摸索出一整套的生产经验。同时为满足自检节拍的需求，最佳硫化时间为300-360秒，通过流变曲线在此条件下适宜的硫化温度应为175-180℃。在此条件下通过流变曲线可以判定（下转第198页）（上接第53页）现有氟橡胶具有较高的一致性，同时经过实践验证此条件下硫化产品的均一性较好，受操作者操作速度的影响较小。由于冷流道注射机没有真空罩，模具裸露散热快，加之北方冬季气温低，因此在冬季硫化时间应适当延长30秒。
4.结束语
冷流道注射在国内还是一种新兴技术，必将为橡胶制品节省原材料做出杰出的贡献，冷流道注射的技术也在不断摸索中得到提高。我公司在冷流道生产气门油封技术上验证了冷流道的设计及加工技巧；在工艺参数的确定上经过无数次跟踪和实验，已优化工艺参数数次并对产品安全性有所提升；在解决溢胶和碳化问题上坚持理论和实践相结合的办法，不断攻克难关。在今后的生产实践中我们将进一步完善冷流道注射技术，使冷流道注射技术成为公司又一项技术突破。冷流道注射技术必将在后续的气门油封生产过程中为公司节省大量的资金，为提高产品竞争力夯实坚实的基础。
【关键词】冷流道；注射工艺；设计与加工
1.冷流道的设计与加工
用冷流道注射气门油封存在着模比多，流道设计复杂的问题，我公司的冷流道经过近期的优化和实践检验，满足了现有生产的需要。
1.1冷流道设计的原则
由于我公司是利用已有模具进行设计冷流道，因此在规格和空间上受到一定限制，不能尽善尽美。我公司的气门油封模具基本都是型腔数行和列相等的。冷流道和热流道设计原则相近，对于气门油封的冷流道，模比多是其必须攻克的难题，设计过程中遵循了以下原则。
1.1.1等距原则
对于多模比模具，设计流道一般有两种方法，一种是等距流道，就是从注射机的注射孔到各型腔的注射孔流道等距离，此种方法的优点是各流道尺寸一致，便于加工，且各分流道橡胶流速均衡，缺点是流道距离长，容易导致橡胶的焦烧。另一种是非等距流道，是采取从主流道到各型腔距离最短的原则而设计流道位置，该流道的优点是橡胶流动距离短，对橡胶的安全性要求较低，缺点是为保证各型腔同时注射和注射量的均匀，不得不通过改变各型腔注射孔和流道的截面尺寸而达到控制各流道橡胶流量的目的，因此在流道和注射孔尺寸上要有丰富的实践经验和理论计算能力。同时流道加工难度加大。
1.1.2顺利引导、导向原则
由于模比多，流道空间结构复杂，因此橡胶在流道内如何快速均匀流动给流道设计增加了很多细致而实在的问题。我们在流道设计中采取了胶料流动转向引导技术，使橡胶流动过程中避免涡流，同时在转向处设计合适的R角使橡胶流动剪切热降到最低）。
1.1.3压力降递增原则
同样由于模比多导致流道长度较长，因此对于注射压力的消耗不得不考虑。为保证注射孔足够的注射压力，我们在主流道和分流道的流动面积上进行了差异化设计，让主流道消耗的阻力尽量小，从而保证注射机的注射压力能够充分的被传递到型腔注射孔位置，这样不但可以减少设备能耗，同时可以降低橡胶焦烧的机会，也可以避免橡胶压力传递滞后导致的产品包胶问题。
1.2冷流道的加工
由于冷流道的设计要求较高，公差和光度要求都比较严格，为保证各分流道的加工一致性，因此我们采用三步加工法，不但缩短加工周期，同时保证了加工精度。加工过程如下：
第一步：精加工各基准面，粗加工各流道。不但为后续加工找正位置度提供了足够的精度，同时粗加工各流道克服了直接精加工导致的生产周期长的问题。
第二步：找正基准，流道全数控精加工。通过第一步加工的基准面进行位置找正，可以保证精加工的切削余量稳定，減少刀具的磨损和异常断刀问题。
第三步：精细抛光。通过合适的粒径的研磨膏和相应的羊毛毡轮配合，抛光后流道能达到图纸规定的粗糙度Ra0.2的要求，不但减小了橡胶的流动阻力，同时避免了橡胶在流道内的残留。
2.冷流道的安装与调试
冷流道在设计和加工精度保证的前提下，安装也至关重要，安装过程中应注意以下几点：
（1）主流道分流注射孔和分流道板分流孔位置应对正，防止出现分流道之间橡胶流量的差异导致出现产品缺料问题。
（2）冷流板中心注射孔与主流道分流中心对正，避免主流道分流差异导致的分流板四个分区橡胶流速差异，因此能有效避免大批量包胶和缺料的产生。
（3）分流板注射孔与模具注射孔应充分对正，防止出现憋料现象发生，同时避免模具料室内大量毛边的出现，也避免了熟胶混入制品的可能。
（4）紧固充分，避免出现各流道相互串通，同时防止由于注射压力大导致的冷流道分层处溢胶。
3.工艺参数的确定
为保证良好的注射动作的完成和加工完美的制品，工艺参数的合理性非常关键。同一机台同一模具可以设计很多种工艺参数满足生产的需要，但合理的工艺参数设计不仅要考虑原材料的性能，同时应考虑模具、制品要求和生产效率及成本问题。我们在工艺参数确定上应保证在最低废品或次品率的前提下尽可能的提高生产效率和减低能耗。
3.1入料工艺参数的确定
合适的入料工艺参数对橡胶的安全性影响比较大，主要影响生产效率和橡胶的焦烧时间。一般的想法是入料越快越好，因此在工艺确定中经常以最快的螺杆转速进行设定，往往造成橡胶的高温和焦烧，给产品质量埋下巨大隐患。
为确定合理的入料工艺参数，我们应了解入料的目的和作用：使胶料在螺杆转动剪切的作用下，利用料筒热量和剪切热使橡胶升温的同时达到推进和塑炼的目的。
3.1.1料筒温度的确定
根据预成型切片机的使用经验和流变曲线，我们可以断定橡胶在70-100℃范围内既有良好的流动性又不至于导致氟橡胶的焦烧，由于我们采用热喂料方式，因此对塑炼要求不高。由于螺杆没有冷却装置故我们采用70-80℃的温度范围给料筒进行控温，以便防止螺杆剪切产生的热量导致橡胶焦烧。高温固然会提高橡胶的流动性从而减少喂料能耗，但高温会迅速消耗氟橡胶的焦烧时间，尤其氟橡胶的剪切热较高，在保证入料时间足够的前提下，我们采用低温入料可大大提高橡胶温度的一致性和橡胶的安全性。
3.1.2螺杆转速和压力的设定
由于橡胶反应随压力和温度的提高而加快，因此为避免橡胶的焦烧，我们在满足生产节拍的前提下，采用低压低速的入料，有利于保持橡胶温度的稳定和一致。另外由于设备螺杆和料筒之间的间隙导致橡胶对螺杆的跟随性下降，高速旋转螺杆并不能以加快将橡胶向前推进至射料室内。经实践验证入料压力100Kgf转速40%的条件下和入料压力140Kgf转速100%条件下入料时间没有明显的变化，且都在10秒以内，且能保证料的恒温过程，当压力继续调低会导致入料困难，因此我们确定前者为最佳入料压力和转速。
3.2注射工艺参数的确定
注射过程是保证产品质量的关键环节，注射参数设置不当不但可导致包胶不合格的出现，同时可产生缺料的废品。注射压力过大可能导致产品变形和胶料升温过快而焦烧。我们选择注射参数的同时应考虑产品外观质量和生产效率以及橡胶的焦烧时间。注射工艺参数应考虑注射温度、压力和速度。
3.3硫化工艺参数的确定
硫化参数的设定应在满足产品质量的前提下充分考虑生产效率和操作者节拍需求。我公司过去十余年气门油封生产已经习惯模比多的现状并摸索出一整套的生产经验。同时为满足自检节拍的需求，最佳硫化时间为300-360秒，通过流变曲线在此条件下适宜的硫化温度应为175-180℃。在此条件下通过流变曲线可以判定（下转第198页）（上接第53页）现有氟橡胶具有较高的一致性，同时经过实践验证此条件下硫化产品的均一性较好，受操作者操作速度的影响较小。由于冷流道注射机没有真空罩，模具裸露散热快，加之北方冬季气温低，因此在冬季硫化时间应适当延长30秒。
4.结束语
冷流道注射在国内还是一种新兴技术，必将为橡胶制品节省原材料做出杰出的贡献，冷流道注射的技术也在不断摸索中得到提高。我公司在冷流道生产气门油封技术上验证了冷流道的设计及加工技巧；在工艺参数的确定上经过无数次跟踪和实验，已优化工艺参数数次并对产品安全性有所提升；在解决溢胶和碳化问题上坚持理论和实践相结合的办法，不断攻克难关。在今后的生产实践中我们将进一步完善冷流道注射技术，使冷流道注射技术成为公司又一项技术突破。冷流道注射技术必将在后续的气门油封生产过程中为公司节省大量的资金，为提高产品竞争力夯实坚实的基础。