水輔注塑成型的模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及高分子材料成型技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種水輔助注射成型模 具。
【背景技術(shù)】
[0002] 水輔助注射成型技術(shù)，是一種控制流體(水)，將其注入制件特定的熔融區(qū)域以形 成空心的技術(shù)。注射熔融熱塑性熔體后利用水針向其芯部注射水，水的前沿作用在制件的 熔融芯上，從水的前沿到熔體的過渡段，固化了一層很薄的塑料膜，推動聚合物熔體，充填 模具型腔以獲得中空制品。與氣體輔助注塑成型技術(shù)相比，水輔助注射成型具有冷卻時間 和成型周期更短、產(chǎn)品內(nèi)表面更光滑、厚度更均勻、生產(chǎn)成本降低、生產(chǎn)效率增加等優(yōu)勢。
[0003] 但是在水輔成型的中空制品的樹脂截面中也非常容易在發(fā)現(xiàn)縮孔或縮松缺陷，以 及制品在型腔中充填不完全缺陷。這主要是由于氣體輔助成型所用的介質(zhì)（一般為高壓氮 氣）與水輔助注射成型所用的介質(zhì)（水）的物理特性的區(qū)別造成；例如在氣體輔助注塑成型 時，在高壓氮?dú)馔苿尤勰z形成中空時由于氮?dú)獾臒崛萘康停锌盏膬?nèi)壁不會立即凝固，而是 從與模具型腔壁接觸的制品外壁向中空內(nèi)壁冷卻，同時由于氮?dú)饩哂袎嚎s性，即氮?dú)庥信?脹壓力推動熔膠向模具向型腔壁運(yùn)動補(bǔ)充收縮和充分填充型腔，即使在完成中空成型后采 用高壓氮?dú)獗翰僮饕部上s松和型腔填充不完全等缺陷；而在采用水輔成型時，由于 水的導(dǎo)熱率是氮?dú)獾?0倍，水的熱容量是氮?dú)獾?倍，中空體的內(nèi)壁會迅速形成堅(jiān)硬的固 化層，與此同時與模具型腔壁接觸的外壁在模具的冷卻下也迅速形成堅(jiān)硬的固化層，但水 具有不可壓縮性，意味著在流動充填過程中如果沒有足夠的阻力就不能形成足夠的水壓來 作用在樹脂體上，這樣就導(dǎo)致在兩層堅(jiān)硬的固化層之間后凝固部分產(chǎn)生縮孔或縮松等缺 陷，且不能推動未凝固熔膠完全充填型腔中的薄壁結(jié)構(gòu)。
[0004] 在授權(quán)專利申請201210010667. 0《熱塑性樹脂中空制品的成型方法》中，本實(shí)用 新型人提出在熔膠填充過程中采用高壓氣體反向加壓的方法來解決水輔成型中所存在的 縮孔等問題，雖然有很好的效果，但在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)對模具型腔的密封要求較高，實(shí)施成 本車父尚等不足。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型目的是根據(jù)上述現(xiàn)有水輔成型中空制品所存在的不足，提供了一種模 具裝置，使得水輔成型中空制品質(zhì)量更高。
[0006] 本實(shí)用新型至少包括動模la、定模lb、固定在模具上并引入水流的水針機(jī)構(gòu)3、限 流元件4a ;其中，動模Ia和定模Ib閉合后與水針機(jī)構(gòu)3 -起形成成型中空制品6的型腔 2、溢料腔5、型腔2和溢料腔5之間的連接通道4,水針機(jī)構(gòu)3的水流輸出端位于型腔2中， 限流元件4a設(shè)置在型腔2和溢料腔5之間的連接通道4上。
[0007] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，通過在模具型腔和溢料腔之間的連接通道上設(shè)置限流元 件，減少和消除了制品壁中的縮孔和縮松缺陷，并實(shí)現(xiàn)了制品對模具型腔輪廓的充分復(fù)制 和中空部分。
【附圖說明】
[0008] 圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009] 圖2使用本實(shí)用新型填充熔融熱塑性樹脂示意圖；
[0010] 圖3本實(shí)用新型中限流元件放大圖；
[0011] 圖4本實(shí)用新型中限流元件放大圖；
[0012] 圖5使用本實(shí)用新型向熔融樹脂體中注水示意圖；
[0013] 圖6使用本實(shí)用新型開模前狀態(tài)示意圖；
[0014] 圖7使用本實(shí)用新型后加工及中空制品示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 如圖1-7示意，圖中的標(biāo)號分別表示：1 -模具、Ia -定模、Ib -動模、2 -模 具型腔、3 -水針機(jī)構(gòu)、4 -連接通道、4a -限流元件、5 -溢料腔、6 -中空制品、6b -制品溢料腔端工藝余料、6c -制品的外部固定連接結(jié)構(gòu)、7 -水、8 -饒口、8a -饒 道系統(tǒng)、9 -噴嘴。
[0016] 如圖7所示的本具體實(shí)施方案中試制的一種中空制品6,所用樹脂材料為尼龍 66+30%玻纖增強(qiáng)（PA66+30%GF)，樹脂密度為I. 35g/cm3,其中，該水管外徑為20mm，期望的 中空管內(nèi)徑為15mm±0. 5mm。
[0017] 圖1所示為按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案制作的一套注塑成型模具的結(jié)構(gòu)布置，包 括動模la、定模lb、水針機(jī)構(gòu)3、限流元件4a等；水針機(jī)構(gòu)固定在定模上，并與自制的水輔 控制器連接，以能夠按照所期望的水速和體積向型腔中的樹脂體中注入水。當(dāng)動模和定模 閉合后與水針機(jī)構(gòu)一起形成了模具型腔2、溢料腔5、連通型腔2和溢料腔5的連接通道4 ; 水針機(jī)構(gòu)的水流輸出端位于型腔2中，當(dāng)向型腔中注入熔融熱塑性樹脂后，該水流輸出端 將被熔膠完全包覆；為形成所需要的制品中空部分，水針機(jī)構(gòu)的水流輸出端和連接通道4 在型腔2中分別布置在所成型制品中空部分兩端相對應(yīng)的位置或?qū)?yīng)的引導(dǎo)段上。對于本 實(shí)施例所生產(chǎn)的中空管制品6,由于對中空管兩端的形狀和通徑有較嚴(yán)格的要求，由水針機(jī) 構(gòu)的水流輸出端可直接成型中空管其中的一個端頭，但中空管的另一端需要增加引導(dǎo)段以 將水柱導(dǎo)出才能形成所要求的內(nèi)徑，該引導(dǎo)段可以視為模具型腔2的一部分。開設(shè)的連接 通道4與該引導(dǎo)段連接，這樣就將模具型腔2和溢料腔5連通。當(dāng)注塑成型完畢，開模后切 除引導(dǎo)段及后續(xù)連接通道和溢料腔中材料即圖6中所示的工藝余料6b及澆口后就可獲得 最終中空管制品。為保證完整成型中空管制品6的外部固定連接結(jié)構(gòu)6c以及制品內(nèi)部的 致密性，模具在連接通道4上設(shè)置了限流元件4a ;限流元件4a可以直接在模具中的型腔2 和溢料腔5之間的連接通道4上開設(shè)出來，如圖3所示；限流元件也可以是可更換的鑲嵌式 限流元件塊，安裝在連接通道4上，如圖4所示；為了對在型腔中的熔融樹脂建立起充分的 壓力，限流元件4a的通徑至少小于期望的中空管通徑的1/3,優(yōu)選小于期望中空管通徑的 1/4。為減少在調(diào)整限流元件通徑時的工作量，采用可更換的鑲嵌式限流元件塊將更方便。 圖2、圖5至圖7示意了成型過程中的幾個步驟；具體成型方法如下：
[0018] 閉合模具，使水針機(jī)構(gòu)3處于關(guān)閉位置；向模具1的型腔2中注入預(yù)定體積的熔融 熱塑性樹脂，所注入的熔融熱塑性樹脂體積能夠充分填充模具型腔2,最多填充至限流元件 4a的入口，已避免在注水之前限流元件被凝固的樹脂堵塞；在完成向模具1的型腔2中填 充預(yù)定體積的熔融熱塑性樹脂的同時或延遲預(yù)定時間，打開水針機(jī)構(gòu)3并按預(yù)先設(shè)定的體 積流速和注入體積向型腔2中的熔融熱塑性樹脂體中注入水7,推動芯部未凝固的熱塑性 樹脂通過限流元件4a進(jìn)入到溢料腔5,與此同時，在限流元件4a的作用下，在型腔2中的熔 融熱塑性樹脂體中建立充分的壓力，使樹脂能充分復(fù)制模具型腔；在完成向型腔2中的樹 脂體中注入預(yù)定體積的水后，停止注水，并通過水的自重或通過壓縮氣體將冷卻凝固后中 空制品中的水排出；開模取出制品。將取出的中空樹脂體用機(jī)器或工具進(jìn)行后續(xù)加工將工 藝余料6b及澆口切除，獲得中空制品6。在本實(shí)施例中，本實(shí)用新型人根據(jù)上述方案，根據(jù) 熱塑性樹脂（PA66+30GF)的物性，將動模Ia和定模Ib的溫度設(shè)定和控制在100°C，水的溫 度控制在70°C，針對限流元件4a孔徑大小進(jìn)行了對比試驗(yàn)，通過解剖檢查制品壁中的縮孔 和縮松等缺陷以及制品中空孔的狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0019] 表1限流元件尺寸對比試驗(yàn)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水輔注塑成型的模具，其特征是，至少包括動模（la)、定模（lb)、固定在模具 上并引入水流的水針機(jī)構(gòu)（3)、限流元件（4a);其中，動模（Ia)和定模（Ib)閉合后與水針機(jī) 構(gòu)（3) -起形成成型中空制品（6)的型腔（2)、溢料腔（5)、型腔（2)和溢料腔（5)之間的連 接通道（4)，水針機(jī)構(gòu)（3)的水流輸出端位于型腔（2)中，限流元件（4a)設(shè)置在型腔（2)和 溢料腔（5 )之間的連接通道（4 )上。
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種水輔注塑成型的模具，涉及高分子材料成型技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種水輔助注射成型模具。本實(shí)用新型至少包括動模（1a）、定模（1b）、固定在模具上并引入水流的水針機(jī)構(gòu)（3）、限流元件（4a）；其中，動模（1a)和定模（1b）閉合后與水針機(jī)構(gòu)（3）一起形成成型中空制品（6）的型腔（2）、溢料腔（5）、型腔（2）和溢料腔（5）之間的連接通道（4），水針機(jī)構(gòu)（3）的水流輸出端位于型腔（2）中，限流元件（4a）設(shè)置在型腔（2）和溢料腔（5）之間的連接通道（4）上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，通過在模具型腔和溢料腔之間的連接通道上設(shè)置限流元件，減少和消除了制品壁中的縮孔和縮松缺陷，并實(shí)現(xiàn)了制品對模具型腔輪廓的充分復(fù)制和中空部分。
【IPC分類】B29C45-26, B29C45-17, B29L22-00
【公開號】CN204414493
【申請?zhí)枴緾N201520067318
【發(fā)明人】唐慶華, 郭金源
【申請人】長春中拓模塑科技有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月31日