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摘要：针对注塑件常用加工刀具存在的易磨损、效率低、精度低等问题，根据注塑件的结构特点以及注塑磨具的设计结构，提出了一种注塑件的加工组合刀具，实现机械代替人工，同时提高生产效率和加工精度，降低生产成本。
关键词：注塑加工；组合刀具；高精度；高效率
引言
注塑件是指由注塑机生产的各种注塑产品的 统称，包括各种部件、零件等，主要是由聚乙烯或 聚丙烯等材料添加多种有机溶剂后制成。注塑生 产过程中，浇口尺寸及位置、塑化量、机台锁模力、量筒温度等因素稍有控制不当，都会使得注塑产 品产生缺陷，如注塑件表面产生圆形小凸起 等。而这种小凸起的存在将会影响注塑件的后续使用，如部分注塑件使用时，会在注塑件的表 面贴上一层薄膜，或者要求表面光滑等，此时小凸 起的存在严重影响了注塑件的使用效果，进而影 响注塑件的销量。为此，注塑件的加工显得尤为 重要，而加工刀具作为注塑件加工设备的核心部 分，直接决定注塑件的加工精度。
本文是基于注塑件加工设备的加工刀具进行设计的，其目的在于解决常用加工刀具存在的效率、精度不高等问题，从而进一步实现机械代替人工的目标。
一、常用刀具存在的问题
目前，许多中小注塑企业都采用手动切除的加工方式，即工人使用刀具手动切除注塑件表面的小凸起。考虑到成本问题，多数中小企业所使用的刀具是市场上常见的裁纸刀片。由于注塑浇口的小凸起极小，长、宽、高皆不大于 1 mm，因此这种刀具存在以下缺陷：1）效率低。人工操作，每次只能加工一个注塑件；2）刀刃较薄，仅 1 mm 易磨损，更换刀具的频率较高；3）刀具是长直型，而小凸起很小，易误切、过切注塑件；4）工人手动加工波动大，切口深浅不一，加工精度不高。
二、组合刀具的设计
针对现有注塑件加工刀具存在的缺陷，本文采用组合刀具代替原有传统刀具加工注塑件，其结构如图 1所示。
图 1 组合刀具结构图
由图 1 可知，组合刀具由五个部分组成，即刀轴1、套筒2、垫圈3、圆盘铣刀4 以及六角螺母5。其中刀轴是组合刀具的主体，呈三级阶梯型，一级阶梯 6 位于刀轴正中，表面光滑；二级阶梯 7 分为两部分，分别位于一级阶梯 6 的两侧，其外表面攻有外螺纹；三级阶梯 9 也分为两个部分，分别位于刀轴的两端，表面光滑，一端通过轴承固定，另一端通过联轴器与 电机相连。
套筒是一个表面光滑的长形的空心圆柱体，其 内径与刀轴的二级阶梯直径相同，外径与刀轴的一 级阶梯直径相同。组合刀具中，套筒分别位于圆盘 铣刀之间，用于固定铣刀之间的距离。因此，套筒的 长度是与磨具相匹配的，随磨具尺寸的变化而变化。
圆盘铣刀是由硬质合金钢制作而成，其表面光滑，内径 18 mm，外径 40 mm，厚度 5 mm，齿数 40 且刀刃呈圆弧状。连接时，圆盘铣刀通过垫圈与刀轴相连。与此同时，为了预防圆盘铣刀与垫圈之间发生相对滑动，铣刀的内侧设计了一个键槽，如图 2 所示。
垫圈外表面光滑，内表面攻有内螺纹，其内径与 刀轴二级阶梯直径相同，外径与圆盘铣刀内径相同，厚度略小于圆盘铣刀厚度；同时垫圈的外侧还设计了一个键，尺寸与圆盘铣刀的槽相匹配。因此，起中 间连接作用的垫圈，通过内、外螺纹的配合与刀轴连 接，通过键与槽的配合与圆盘铣刀连接，稳定性较高，如图 2 和图 3 所示。
图2 组合刀具 A － A 剖面图 图 3 组合刀具 B － B 剖面图
装配时，首先根据注塑磨具的尺寸选择合适的套筒，其次分别从刀轴的两端依次装入垫圈、圆盘铣刀、套筒，然后再依次装入垫圈、圆盘铣刀，最后两端分别装入两个六角螺母并排固定其位置即可。
三、组合刀具的优势
相对于常见的加工刀具，本文设计的组合刀具具有如下明显的优势：
1）高效率。常见的注塑件加工刀具每次只能 加工一个注塑件，而组合刀具则可以根据注塑磨具 的不同进行调整，每次加工多个注塑件，效率较高。与此同时，组合刀具的应用将实现机械代替人工，可长时间高效率的工作，如此既节省了人力，又降低了 成本；
2）高精度。常见的注塑件加工刀具是长直型，长达数十毫米，容易误切注塑件，而组合刀具的加工刀具长 5 mm，不会对注塑件的其他部分造成误切。此外，常见的加工刀具是人工操作，容易出现微小范 围内的多切或者少切现象，切口深浅不一，加工精度难以保证；而组合刀具则是机器操作，在设备机械设计精度满足要求的条件下，完全可以避免注塑件切 口深浅不一的现象，精度较高。
四、实用结果与分析
本文设计的组合刀具，加上与之匹配的动力设 备、定位结构和传送结构，组装成一台注塑件加工设备。本文选用一种长 298 mm，两端直径 17.1 mm、中间直径 16.8 mm 的比例失调的半空心圆柱形注塑件作为对象，进行验证试验。
经过数个月的实验，得出以下结论：在相同时间内，组合刀具可以同时加工四个注塑件，而人工只能加工一个注塑件，生产效率提高 60% 以上。表 1 是手动加工和刀具加工在同一时间内完成工件数目的实验结果对比。
与此同时，由于注塑件加工设备和组合刀具的精密设计，注塑件加工后，加工位置克服了手动加工不同注塑件之间刀口深浅不一的微小差异，精度较高，完全能够满足客户对注塑件的要求。
若企业为每台注塑机配置加工设备，便可初步实现机器替代人工的目标，使得企业由原来的一人负责一台注塑机升级为一人负责三至五台注塑机，为企业降低 50% 以上的人工成本。
结束语
针对许多注塑企业使用常见裁纸刀加工注塑件的过程中，存在的易磨损、易过切或误切、效率低以及精度低等问题，本文提出了一种注塑件的加工组合刀具，根据注塑磨具的结构和尺寸，选择合适的套筒及圆盘铣刀的数目，并按照图 1 所示结构安装成组合刀具。这种结构最大的优点是在保证加工精度的前提下，可同时加工多个注塑件，提高了生产效率；与此同时，通过使用机械操作刀具代替人工操作刀具，节省了人力，降低了生产成本。
参考文献
［1］杨海鹏.注塑件出现质量问题的原因与防止措施．精密成型工程，2011．
［2］朱建华.熔接痕性能的分析和表征．塑料，2011．
［3］陈基伟．注塑件熔接痕形成机理及消除方法的研究．工业控制计算机，2016．
［4］谭永佳．水壶手柄注塑件的磨具设计与加工．机电工程技术，2014．
［5］刁维祥．一种基于 UG 的异型注塑件的建模与加工．模具技术，201
论文作者:谢跃锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/12
标签：刀具论文; 组合论文; 加工论文; 注塑件论文; 铣刀论文; 圆盘论文; 垫圈论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;