CN110103411A - 一种多次注射成型模具及应用该模具的注射成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种多次注射成型模具及应用该模具的注射成型方法，该模具不是通过扩大动模模芯或注射流道的数量，而是采用外置液压马达驱动模具的齿轮组严格按一定齿数比旋转，再通过丝杠(10)带动动模型腔(3)内的动型模芯(4)实现前进或后退，间接控制模具型腔尺寸，即模具通过齿轮传动机构调节齿轮组的转动圈数以实现对动模型芯(4)位移的定量控制，因此可以将超大厚度制品的注射成型分解为任意多个厚度可精确控制的薄壁坯件的注射成型，从而避免一次注射成型厚壁产品时产生的不均匀收缩、翘曲、真空泡以及残余应力大等缺陷。

Description

一种多次注射成型模具及应用该模具的注射成型方法

技术领域

本发明是一种多次注射成型模具及应用该模具的注射成型方法，属于注射成型技术领域。

背景技术

超大厚度(50～300mm)塑料零部件的应用领域越来越广泛，从传统的石油化工领域例如高压管道，逐渐扩展到航空航天、深海探测等领域，例如超大厚度观察视窗等。但常规注射成型技术一般只适合成型1～6mm的塑料制品，若采用常规注射成型技术制造厚壁塑料零部件时，由于成型时与模具接触的塑料熔体表面和芯部存在很大的温度梯度，极易产生不均匀收缩、翘曲、流痕、真空泡等外观缺陷，同时会导致残余应力大和力学性能的各向异性等缺点，无法成型出高质量的零部件。此外注射成型周期长，成本较高，所以采用常规注射方法难以成型超大厚度产品。

近年来多次注射成型技术的发展为这种超大厚度塑料零部件的制造提供了一种全新的思路。多次注射成型技术的核心是采用两次或两次以上的注射成型过程成型一个制品，每一次注射时以上一次注射成型坯件作为基底进行注射成型，通过热熔融结合为一体，从而将厚壁制件的注射成型转化为多次薄壁制件的注射成型。多次注射成型模具是实现该技术的关键。多次注射成型往往需借助多次注射成型机和具有特殊结构的模具才能实现。

目前，多次注射成型模具结构复杂，且需要多个注射单元才能实现。典型的模具结构是在同一套模架内，一个定模型腔对应多个不同的动模型腔,每一次注射的制件型腔体积需大于上一次的型腔体积,模具配有可旋转或其他可变换动模位置的机构，以完成多次注射。

专利CN101422951B公开了一种可成型双层产品的注射成型模具，模具在动模板上设置两套动模模芯和一个直线型滑轨，两套动模模芯其中一套与定模配合形成的型腔尺寸大于另一套动模与定模配合形成的型腔尺寸，通过驱动装置可使得动模板在滑轨上做往复运动，先后与定模合模来实现双色双层注射。该模具可在一套模具上实现两次注射成型，制造出具有两层结构的产品，但无法成型层数更多、注射次数多于动模模芯数量的、厚度更大的产品。

专利CN105345996A公开了一种多熔体多次注射成型的模具，模具由分别位于定模和动模侧的第一次注射流道、第二次注射流道、第二次注射***定位板和型腔组件组合成的多熔体多次注射成型模具，可以完成塑料熔体依次顺序注射的过程而不使用双色注塑机。但该模具实际上是通过两个注射流道进行两次注射成型，每次注射分别充满型腔的一半或一部分，无法实现注射次数多于注射流道数的、厚度更大的产品。

专利CN107738409A公开了一种单一熔体多次注射的精密模具。模具采用外部驱动模具的镶件导轨完成间接控制模具型腔尺寸变化，同时设有浇口切除装置可以切除单一熔体单次注射的冷浇口，以保证下一次注射时流道畅通。但是该模具的镶件调节板的位置难以精确控制，因此每一次注射成型量和厚度无法精准控制；同时导轨的长度限制了行程，最大厚度受到限制；此外浇口切除装置对韧性好的塑料材料(例如聚碳酸酯)容易出现切除不畅的问题。

上述专利或者通过增加适合动模模芯或注射流道的数量，进行次数有限的注射成型，受制于模具的结构空间，无法进行更多次数的注射成型，满足不了超大厚度塑料零部件的要求；或者调节模具型腔尺寸的驱动机构，无法精确控制每一次注射量，塑料零部件的最大厚度也受到限制。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种多次注射成型模具及应用该模具的注射成型方法，其目的是实现厚壁为50～300mm的多次注射的成型产品。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明技术方案提供了一种多次注射成型模具，其特征在于：该模具中，位于定模2下方的动模型腔3由动模型芯4和位于动模型芯4四周的楔形挡板5构成，动模型芯4的底部由一个支撑机构支撑，该支撑机构的底板8连接在垂直放置的丝杠10的顶端，该丝杠10通过齿轮组带动旋转沿其轴向向上或向下运动以带动动模型芯4在动模型腔3内向上或向下运动；

在定模2的两侧设置有油缸11，其活塞与推板12相连，推板12连接有四根垂直向下的推杆15，推杆15穿过定模2外壳伸入定模型腔内并位于定模型腔的四个角位置处，油缸11提供动力给推板12并带动推杆15向下推压注射成型坯件。推杆15的最大行程不小于动模型芯的最大行程。

进一步，为了保护动模型芯在前进或后退移动过程不发生变形，所述支撑机构包括支撑板6、支撑柱7和底板8，底板8与动模型芯4之间由支撑板6围成封闭空间，该封闭空间内部安装有支撑柱7支撑在底板8与动模型芯4之间，支撑板6和支撑柱7均由螺栓固定在底板8上。

进一步，带动丝杠10转动的齿轮组为外啮合齿轮组9，驱动外啮合齿轮组9的马达1为可实现正转反转的液压马达。丝杠10与外啮合齿轮组9中的大齿轮的内圈螺纹配合，马达1与外啮合齿轮组9中的小齿轮的内圈螺纹配合。

进一步，推板12与推杆15之间通过一块安装板13连接。

进一步，推板12沿导柱14滑动，导柱14安装在定模2的顶部。

推杆15的功能是推动上一次注射成型的胚体随动模型芯4一起后退至下一次注射前的设定位置，实现在模具不开模的情况下直接进入下一次注射。

根据以上的技术方案，本发明提出的可实现多次注射成型的模具，与已公布的其他模具专利技术方案不同，本发明模具不是通过扩大动模模芯或注射流道的数量，而是采用外置液压马达驱动模具的齿轮组严格按一定齿数比旋转，再通过丝杠10带动动模型腔3内的动型模芯4实现前进或后退，间接控制模具型腔尺寸，即模具通过齿轮传动机构调节齿轮组的转动圈数以实现对动模型芯4位移的定量控制，因此可以将超大厚度制品的注射成型分解为任意多个厚度可精确控制的薄壁坯件的注射成型，从而避免一次注射成型厚壁产品时产生的不均匀收缩、翘曲、真空泡以及残余应力大等缺陷；模具的油缸11位于定模2侧面，结合目前现有的模具浇口设计和热流道技术，例如产品边缘侧向浇口进胶设计和注射流道采用针阀式热流道，则每一次注射成型周期完成后，不需要取出注射成型坯件切除浇口，而是采用推杆15直接顶出带侧向浇口注射成型坯件，使得成型坯件随动模模芯4一起后退作为下一次注射成型的基底，这样避免了注射成型坯件暴露在外，有利于两次注射成型坯件之间的融合，同时省掉了切除浇口过程，节约了成本。

此外本发明模具动模模芯4和注射流道的数量与普通注射模具相同，且整个注射成型过程中动模与定模一直处在合模状态，因此采用普通单螺杆注射成型设备即可，不需要专门的具有多个注射单元的成型设备。因此采用本发明提出的多次注射成型模具及注射方法，可以提高产品的性能，降低产品、模具和设备的成本。

附图说明

图1是本发明所述的多次注射成型模具的整体结构示意图；

图2是图1中支撑机构的结构剖视图；

图3是图1中齿轮传动的结构示意图；

图4是图1中推杆部分的结构示意图。

图中：1、液压马达；2、定模；3、动模；4、动模型芯；5、楔形挡板；6、支撑板；7、支撑柱；8、底板；9、外啮合齿轮组；10、丝杠；11、油缸；12、推板；13、固定板；14、导柱；15、推杆。

具体实施方式

下面结合附图1～图4并通过具体实施例对本发明做进一步阐述，其中实施例具有描述特性，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

图1为本发明的一种多次注射成型模具的整体结构示意图，图中示出了齿轮传动机构中的马达1，定模2，动模和作动于推杆15的油缸11的相位置。

图2-4为本发明的多次注射成型模具的型腔(含支撑机构)、齿轮传动机构和推杆机构的示意图，此外本实施例重点关注本发明模具中涉及熔体多次注射功能实现的部分，省略了与本发明关联不紧密的其他部分。如图所示，型腔包括定模2和动模型腔3，其中定模2由定模型芯组成，动模型腔3由动模型芯4和楔形挡板5组成，楔形挡板5位于动模型芯4的四周。动模型芯4底面与支撑板6和支撑柱7通过螺纹连接，支撑板6与支撑柱7固定在底板8上。底板8与齿轮传动机构中的丝杠10相连接。丝杠10与外啮合齿轮组9中的齿数大的齿轮的内圈螺纹配合，外啮合齿轮组9中的小齿轮与液压马达1连接。定模型腔2上装有推杆机构，推杆机构由油缸11提供动力给推板12，推板12与推杆15靠安装板13连接，推杆15有4根，分别位于定模型腔2的四角。整个推杆机构可以沿导柱14滑动。

本发明的多次注射成型模具，在注射机上的注射成型过程是这样实现的：

首先将模具安装在注射成型机上。选用具有单一注射单元的普通注射机即可满足制品成型要求。装有推杆机构的定模安装在注射机的固定模板上，直接与注射机的喷嘴或浇口套接触；装有齿轮传动机构和型腔支撑机构的动模，安装在注射机的移动模板上

注射成型前，根据产品的厚度d，设计注射次数n、每一次注射成型坯体的厚度d_i以及对应的动模模芯移动距离s_i，根据外啮合齿轮组齿轮之间齿数比，以及丝杆的螺纹参数，计算出每次注射周期对应的齿轮转数和液压马达的转数，详见表1；

表1

定模2与动模型腔3合模，开始注射成型。启动液压马达1，确保齿轮组9旋转达到预定的圈数，丝杠8带动动模模芯4达到预先设定的位置，开始第一次注射，保压和冷却一定时间，定模2上的油缸11提供动力推动推板12和推杆15顶出注射胚体，使得成型胚体随动模模芯4一起后退，并于下一次成型开始前推杆15回退至原位，第一次注射成型周期完成。

根据每次注射对应的厚度di和对应的动模模芯移动距离si，以上一次注射胚体作为基底，重复以上步骤，直至完成预定的注射次数n。

上述n次注射成型过程中，定模2与动模3一直处在闭合状态，直至注射次数全部完成后，定模2与动模3开模，反方向启动液压马达1，动模模芯4前进，顶出成型产品。

以上显示和描述了本发明的基本结构和工作原理。这里需要明确的是，尽管已经对本发明进行了详细描述，但是针对本领域的相关工作人员，在本发明基础上做出的任意相似的修改都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多次注射成型模具，其特征在于：该模具中，位于定模(2)下方的动模型腔(3)由动模型芯(4)和位于动模型芯(4)四周的楔形挡板(5)构成，动模型芯(4)的底部由一个支撑机构支撑，该支撑机构的底板(8)连接在垂直放置的丝杠(10)的顶端，该丝杠(10)通过齿轮组带动旋转沿其轴向向上或向下运动以带动动模型芯(4)在动模型腔(3)内向上或向下运动；

在定模(2)的两侧设置有油缸(11)，其活塞与推板(12)相连，推板(12)连接有四根垂直向下的推杆(15)，推杆(15)穿过定模(2)外壳伸入定模型腔内并位于定模型腔的四个角位置处，油缸(11)提供动力给推板(12)并带动推杆(15)向下推压注射成型坯件。

2.根据权利要求1所述的多次注射成型模具，其特征在于：所述支撑机构包括支撑板(6)、支撑柱(7)和底板(8)，底板(8)与动模型芯(4)之间由支撑板(6)围成封闭空间，该封闭空间内部安装有支撑柱(7)支撑在底板(8)与动模型芯(4)之间，支撑板(6)和支撑柱(7)均由螺栓固定在底板(8)上。

3.根据权利要求1所述的多次注射成型模具，其特征在于：带动丝杠(10)转动的齿轮组为外啮合齿轮组(9)，驱动外啮合齿轮组(9)的马达(1)为可实现正转反转的液压马达。

4.根据权利要求3所述的多次注射成型模具，其特征在于：丝杠(10)与外啮合齿轮组(9)中的大齿轮的内圈螺纹配合，马达(1)与外啮合齿轮组(9)中的小齿轮的内圈螺纹配合。

5.根据权利要求1所述的多次注射成型模具，其特征在于：推板(12)与推杆(15)之间通过一块安装板(13)连接。

6.根据权利要求1所述的多次注射成型模具，其特征在于：推板(12)沿导柱(14)滑动，导柱(14)安装在定模(2)的顶部。

7.采用权利要求1所述的多次注射成型模具进行多次注射成型的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、根据成型产品的厚度，确定需要的注射次数以及每一次注射成型坯件的厚度，计算每一次注射周期对应的丝杠(10)的转数及相应的马达(1)的转动圈数；

步骤二、将动模与定模合模；

步骤三、启动液压马达，确定丝杠(10)的转数达到预定的圈数，丝杠(10)带动动模模芯(4)达到预先设定的位置后，开始第一次注射，保压和冷却后，启动油缸(11)，推杆(15)推顶注射成型坯件与动模模芯(4)沿动模型腔(3)向下运动，使上方留出下次注射空间，然后推杆(15)退至原位，完成第一次注射成型；

步骤四、根据下一次注射对应的厚度，重复步骤三的内容，以上一次注射成型坯件作为基底，重复步骤三，直至完成预定的注射次数。

步骤五、动模与定模开模，反方向启动液压马达(1)，动模模芯(4)向上运动，顶出成型产品。

8.根据权利要求7所述的采用所述的多次注射成型模具进行多次注射成型的方法，其特征在于：成型产品的厚度为50～300mm。