CN101623918A

CN101623918A - 一种超声波辅助注射成型模具及其成型方法

Info

Publication number: CN101623918A
Application number: CN200910108874A
Authority: CN
Inventors: 李积彬; 林新波; 彭太江; 伍晓宇; 徐可可
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2010-01-13

Abstract

一种超声波辅助注射成型模具及其成型方法，包括：定模、动模和贯穿于定模和动模的导向柱，其特征在于：所述注射成型模具内至少设有一个可降低注射成型模型腔内物料粘度和流动性的由超声波发生器带动的换能器；所述换能器埋设在距离型腔表面处或通过连接变幅杆替代项针插入型腔。在注射成型的注射或保压或注射至保压工序过程中，启动换能器运行时间≤60秒，振动信号为每秒20kHz～40kHz；本发明超声波辅助注射成型技术与现有技术相比，由于超声波设备体积小，重量轻，价格便宜，它的使用可以大大降低生产成本，减少注射成型的附属设备，缩小占地空间。如果成功后推广使用，将获得巨大的经济效益。

Description

一种超声波辅助注射成型模具及其成型方法

技术领域

本发明涉及的是注射成型，尤其是一种超声波辅助注射成型模具及其成型方法。

背景技术

随着电子产品在全世界范围内的普及，人们对注射成型产品有需求量越来越大，表面质量的要求越来越高，所以使得研发人员必须要在改善产品的外观和表面质量方面不断地努力。但是由于注射成型过程的复杂性，成型的制品极易产生各种缺陷。在各种外观质量缺陷中，熔接痕是很难改善的。为了消除熔接痕，技术人员通常先会从熔料温度、注射速度、压力、流量、模具温度等方面入手解决，例如高光无痕注射成型技术是利用蒸汽炉产生的蒸汽和冷却塔里的循环水对模具型急速加热或冷却，来控制一个成形周期内模具的温度使产品外观质量得到明显的改善，但该方法需要的附属设备太多、价格昂贵，且工艺复杂。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补以上现有技术的缺陷，提供一种可通过降低注射成型过程中注料的粘度和流动性，消除熔接痕，改善注射产品表面质量的超声波辅助注射成型模具。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补以上现有技术的缺陷，提供一种可通过降低注射成型过程中注料的粘度和流动性，消除熔接痕，改善注射产品表面质量的超声波辅助注射成型方法。

本发明的超声波辅助注射成型模具的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种超声波辅助注射成型模具，包括：由设有注射口的面板、定模板构成的定模；由底板、底针板、面针板、顶针、方铁和动模板构成的动模；以及贯穿于定模和动模的导向柱。

这种超声波辅助注射成型模具的特点是：

所述注射成型模具内至少设有一个可降低注射成型模型腔内物料粘度和流动性的由超声波发生器带动的换能器。

所述换能器埋设在距离型腔表面处或通过连接变幅杆替代项针插入型腔。

本发明超声波辅助注射成型模的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：

在所述定模板内距离型腔表面1～10mm处开设槽腔，所述换能器设置在槽腔内。

在所述动模板内距离型腔表面0～10mm处开设槽腔，所述换能器设置在槽腔内。若动模板内距离型腔表面0处开设槽腔时，设置在槽腔内的换能器端面即成为动模板的型腔内壁，换能器可直接将振动的能量传递到工件上。

所述换能器连接有可取代模具顶针功能的变幅杆，变幅杆尾端设有振动头，该变幅杆替代顶针，安装在面针板上。变幅杆可改变换能器的振幅、提高振速比、提高效率，提高机械品质因数，加强耐热性，扩大适应温度范围，延长换能器的使用寿命。

本发明超声波辅助注射成型方法，包括：注射成型常规工艺中的合模、注射、保压、冷却、开模工序步骤。

这种超声波辅助注射成型方法的特点是：在注射成型的注射或保压或注射至保压工序过程中，启动由超声波发生器带动的换能器，换能器的运行时间≤60，振动信号为每秒20kHz～40kHz；若换能器连接有变幅杆，变幅杆的位移振幅为10～100μm。

本发明超声波辅助注射成型模具及其成型方法的设计原理是：

利用超声波振动机械效应和热效应，在注射成型的注射或保压或注射至保压阶段，直接或通过模具间接地将振动的能量传递到工件上，使模具和工件之间摩擦生热，降低已充满型腔的液态熔融状工件的粘度，同时由于超声波频率高，能量大，工件吸收的能量能产生显著的热效应，将进一步降低工件的粘度，从而达到消除熔接痕、波纹、翘曲等注射成型缺陷的目的。

本发明超声波辅助注射成型模具及其成型方法与现有技术对比的有益效果是：

本发明超声波辅助注射成型模具及其成型方法

本发明超声波辅助注射成型技术与现有技术相比，由于超声波设备体积小，重量轻，价格便宜，它的使用可以大大降低生产成本，减少注射成型的附属设备，缩小占地空间。如果成功后推广使用，将获得巨大的经济效益。

本发明超声波辅助注射成型模具的具体结构及其成型方法由以下附图和实施例详细给出。

附图说明

图1是实施例一的超声波辅助注射成型模具结构示意图；

图2是实施例二的超声波辅助注射成型模具结构示意图；

图3是实施例三的超声波辅助注射成型模具结构示意图。

具体实施方式

实施例一：从图1可清楚地看到超声波辅助注射成型模具的基本结构与普通同类模具相同，包括：由设有注射口11的面板12、定模板13构成的定模1；由底板21、底针板22、面针板23、顶针24、方铁25和动模板26构成的动模2；以及贯穿于定模1和动模2的导向柱3；定模1与动模2合模后形成模具的型腔4。其与普通同类模具的区别是：在所述定模板13内距离型腔4四周表面5mm处对称开设有四个槽腔14，各槽腔14内分别设有由超声波发生器带动的换能器5。

本发明超声波辅助注射成型方法是：包括注射成型常规工艺中的合模、注射、保压、冷却、开模工序步骤。其与注射成型常规工艺的区别是：在注射成型保压工序过程中，启动由超声波发生器带动的换能器5，换能器5的运行时间5秒，振动信号为每秒20kHz～40kHz。成型过程中的合模、注射、保压、冷却、开模工序步骤与现有技术相同。

本发明超声波辅助注射成型方法的工作原理是：当液态熔融状塑料充满型腔进行注射或保压或注射至保压阶段时，启动后超声波发生器，由换能器5将超声波振动通过定模1的型腔4内壁首先将能量传递到注射工件的光洁面，使得液态熔融状工件与型腔内壁相互摩擦，产生热量，降低工件表面的粘度，消除熔接痕。

实施例二：从图2可清楚地看到实施例二的超声波辅助注射成型模具的基本结构与实施例一相同，区别仅在于：所述由超声波发生器带动的换能器5设置在动模2上，即：在所述动模板26内距离型腔四周表面0mm处对称开设有四个槽腔27，各槽腔27内分别设有由超声波发生器带动的换能器5。设置在槽腔27内的换能器5端面即成为动模板26的型腔内壁，换能器5端面直接将振动的能量传递到工件上。

本实施例的发明超声波辅助注射成型方法和工作原理与实施例1相同。

实施例三：从图3可清楚地看到本实施例的超声波辅助注射成型模具的基本结构与实施例一相同，区别仅在于：所述换能器5连接有可取代模具顶针功能的变幅杆51，变幅杆51的尾端设有超声波振动头52。该变幅杆51替代原模具的顶针24，安装在面针板23上。

所述变幅杆51尾端的振动头52插入模具型腔4，直接与充满型腔内的液态熔融状物料工件接触，将振动能量直接传入工件。在有多个可取代模具顶针功能的变幅杆情况下，传递振动能量能够覆盖整个工件的表面，使整个工件表面都能与模具进行摩擦，降低工件粘度，从而消除熔接痕。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims

1、一种超声波辅助注射成型模具，包括：由设有注射口的面板、定模板构成的定模；由底板、底针板、面针板、顶针、方铁和动模板构成的动模；以及贯穿于定模和动模的导向柱，其特征在于：

所述注射成型模具内至少设有一个可降低注射成型模型腔内物料粘度和流动性的由超声波发生器带动的换能器；

2、根据权利要求1所述的超声波辅助注射成型模具，其特征在于：

在所述定模板内距离型腔表面1～10mm处开设槽腔，所述换能器埋设在槽腔内。

3、根据权利要求1所述的超声波辅助注射成型模具，其特征在于：

在所述动模板内距离型腔表面0～10mm处开设槽腔，所述换能器埋设在槽腔内。

4、根据权利要求1所述的超声波辅助注射成型模具，其特征在于：

所述换能器连接有可取代模具顶针功能的变幅杆，变幅杆尾端设有振动头，该变幅杆替代顶针，安装在面针板上。

5、一种超声波辅助注射成型方法，包括：注射成型常规工艺中的合模、注射、保压、冷却、开模工序步骤，其特征在于：

在注射成型的注射或保压或注射至保压工序过程中，启动设置成型模具内的由超声波发生器带动的换能器，换能器的运行时间≤60秒，振动信号为每秒20kHz～40kHz；若换能器连接有变幅杆，变幅杆的位移振幅为10～100μm。

6、根据权利要求5所述的超声波辅助注射成型方法，其特征在于：换能器的运行时间5秒，振动信号为每秒20kHz。