CN103862661A - 一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺及定型模装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型的塑料中空制品冷却定型方法，其特征在于，所述工艺步骤如下：1）高压冷却定型模上下分离时，将中空制品放置于冷却定型模下模型腔内；2）按下合模按钮，高压冷却定型模下模向上移动，闭合到位后锁紧装置锁紧；3）堵头在油缸或气缸的驱动下对中空制品的开口部位进行密封，同时向中空制品其中的一个工艺孔中吹入高压空气，由另一个工艺孔进行排气并采用压力调节阀控制出口压力，在内部高压的作用下中空制品的外壁紧贴高压冷却定型模型腔；4）冷却定型过程结束后，排空中空制品内的气体，堵头后退并解除锁紧；5）高压冷却定型模上下分离，取出中空箱体，一个工作循环完成。

Description

一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺及定型模装置

技术领域

本发明涉及一种冷却定型工艺，具体来说涉及一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，属于塑料中空制品吹塑及后冷却定型领域。

背景技术

对于传统吹塑工艺，如果要保证吹塑后的中空制品符合设计的外形尺寸要求，通常需要较长的吹塑成型周期，以使制品在模具中充分冷却并定型。为了缩短吹塑成型周期，提高生产效率，在吹塑行业内逐步衍生出后冷却定型技术，以提高产品生产效率。目前行业内的后冷却定型方式主要有风冷，水冷，两种方式；其各自的特点如下：

1）风冷：风冷的原理是将中空制品放在一个简易的外形定型夹具上，然后向中空制品内部鼓风，利用空气在制品内部的流动带走热量；由于没有外部强制冷却，其冷却周期很长，通常需要约30分钟以上，故为了满足生产节拍要求，通常需要约15套定型夹具才能保证和吹塑主机的生产节拍衔接。由于制品内部压力低，且定型夹具仅对制品局部起到压紧作用，风冷后的外形尺寸精度较差，另外，由于定型夹具数量较多，在产品开发阶段需要对每个定型夹具进行调整，其调试周期长，工作量大，产品外形的一致性也不能保证。

2）水冷：水冷是目前国内外较常用的后冷却定型方式，其原理是将中空制品放在冷却定型架中，然后将定型架整体沉入水箱中，制品外部通过水箱中的循环冷却水进行冷却，同时制品内部通入4-6Kpa的低压空气，与风冷相比增加了制品的外部冷却。其虽然提高了冷却定型效率，通常2副水冷定型架即可满足节拍要求，但由于制品外部需要利用水箱中的循环冷却水进行冷却，冷却定型架无法设计成对产品进行整体包覆，所以冷却定型架只能采用镂空结构，依然是对中空制品的局部起压紧作用，制品被压紧部位不能和循环水充分接触，而镂空部位可以接触到水，造成产品表面温差较大，因此水冷后的制品后变形较大。同时，由于冷却定型架采用镂空结构，制品内部压力不能过高，否则会造成产品局部变形更大，所以水冷后制品的外形尺寸精度一般。另外，产品在水冷后其表面会沾有大量水珠，对产品在后道工序的流转和再加工带来不利影响，也不适用于采用氟化工艺的中空制品，而且，在长期使用条件下，冷却水会对冷却定型架有腐蚀作用，易造成冷却定型架的损坏，增加后期维护保养成本；在以上的传统冷却定型工艺中，其共同缺点是冷却时中空制品内部的压力都较小，冷却定型夹具及定型架都采用镂空包覆制品，使制品表面温度不均匀，从而使产品外形尺寸精度不高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种新型塑料中空制品冷却定型工艺，该工艺操作简单，设备紧凑，冷却后的出模温度较低且制品表面温度均匀，可以获得较高的中空制品外形尺寸精度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

硬件设施的投入：

1）制作两只金属冷却定型型腔，即高压冷却定型模，其型腔形状和被冷却的中空制品基本一致，对被冷却的制品进行全部包覆，高压冷却定型模内布置有冷却循环水道，通过冷却水将型腔温度保持在10℃左右。另外，在冷却定型模对应的制品开口部位设置有堵头，用于对被冷却制品进行密封，同时也用于高压冷却气体的进气和排气；

2）制作一台合模机构，其上部可以固定安装冷却模上模并保持静止，下部是一个可上下移动的活动平台，冷却模下模固定在下部的升降平台上，冷却模连同升降平台在液压油缸的驱动下沿设备上的4根导柱上下方向运动并合模，在上下模闭合后，设备上自带的锁紧机构自动锁紧，并能够保证合模后上下模不分离；

工艺方法的实施：

1）高压冷却定型模上下分离时，将中空制品放置于冷却定型模下模型腔内；

2）按下合模按钮，高压冷却定型模下模在设备升降平台的作用下向上移动，闭合到位后设备上的锁紧装置锁紧；

3）堵头在油缸或气缸的驱动下对中空制品的开口部位进行密封，同时向中空制品其中的一个工艺孔中吹入高压空气，由另一个工艺孔进行排气并采用压力调节阀控制出口压力，在内部高压的作用下中空制品的外壁紧贴高压冷却定型模型腔，高压冷却定型模内布置有冷却循环水道，通过冷却水将型腔温度保持在10℃左右，采用热传导方式对制品进行冷却，同时，通过高压空气在制品内的对流带走制品内的热量；

4）冷却定型过程结束后，排空中空制品内的气体，堵头后退并解除锁紧；

5）高压冷却定型模下模在设备升降平台的作用下向下移动，高压冷却定型模上下分离，取出中空制品，一个工作循环完成。

经以上工艺方法对中空制品进行冷却后，制品出模后的温度常在25-35℃范围内，制品表面区域间的温差小，可获得较高的燃油箱外形尺寸精度，实际生产验证表明，风冷制品的外形精度仅能保证在±7mm左右，水冷制品能保证在±5mm左右，而经高压冷却定型的制品可以保证在±2mm左右。

作为本发明的一种改进，所述步骤3中，中空制品内吹入高压空气压力为400-800Kpa。现有技术中由于压力较小，且对制品外表面不是全包覆定型，表面温差较大，本发明克服了现有技术中存在的难题，将内循环的压力增加为400-800Kpa，对制品的外表面进行全包覆，使产品表面和模具的内型腔紧密贴合，使其外形尺寸精度更高，确保获得更好中空制品外形。

在本发明中，高压冷却定型模包括高压冷却定型上模、高压冷却定型下模；上模固定，相对于设备静止不动，下模放置在可以上下移动的活动平台上，活动平台由设备上的4根导柱沿上下方向进行精确导向，其下模在活动平台的提升下和上模精确闭合。安装高压冷却定型模的设备上设计有锁紧装置，在下模具向上运动和上模闭合后，锁紧装置可提供锁模力为1000KN，以保证在中空制品内部通入400-800Kpa压力时不会产生分模现象。

本发明还涉及一种高压冷却定型模装置，其特征在于，所述装置包括以下主要结构：

1）两只铝制的带有冷却水道的冷却型腔，其型腔的形状依据被冷却产品外形按一定的收缩率铣削加工而成，类似于模具；

2）上下冷却模各包含一套背板装置，该装置和型腔之间用螺钉连接，用于和高压冷却设备的安装固定，同时为型腔上下表面的油缸，气缸的等配件的布局提供空间；

3）上下冷却模各包含一组进水阀和出水阀，冷却水经进水阀被分配到型腔冷却水道中，同时，循环过的冷却水经出水阀汇总后排出型腔；

4）一只进气堵头和一只排气堵头，其作用是密封中空制品，同时可通过这两个堵头实现高压空气的进气和排气；

5）高压SHELL的下半模布置有3到4只由气缸驱动的可伸缩顶出杆，其作用是在产品冷却完成后将产品顶出型腔，方便操作人员从型腔中取出产品。

 

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整个工艺简单，操作方便，成本较低，便于大规模的推广使用；2）该方法产品冷却后的出模温度低，且区域间的温度极差较小，因此，可获得较高的燃油箱外形精度，实际产品验证表明，其精度明显高于风冷、水冷方式；3）采用该工艺可缩短冷却周期，如果配合吹塑生产的提速，可提高吹塑产能10%左右，；4）相比风冷和水冷，该高压冷却的能耗利用率高，冷却水的耗损比传统工艺能节省约30%，而其他能耗却几乎没有增加；5）该工艺消除了水冷定型工艺使用的局限性，例如水冷不适用于氟化燃油箱等，而且有利于产品在后道工序的流转和再加工；6）该工艺中设备紧凑，与传统冷却工艺相比，空间体积小，对厂房空间的要求较低，有利于厂房平面的布局。

附图说明

图1为本发明工艺过程示意图；

图2为高压冷却定型模结构示意图；

图3为高压冷却定型模整体结构示意图；

图4为高压冷却定型模上半模结构示意图；

图5为高压冷却定型模下半模结构示意图；

图中：1为高压冷却定型设备，2为高压冷却定型模上模， 3为高压冷却定型模下模，4为升降平台，5为导柱，6、为锁紧装置，7、背板装置，8、进出水阀，9、进气堵头，10、排气堵头，11、顶出杆。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明做出进一步的说明和介绍。

实施例1：

参见图1，一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，所述工艺步骤如下：

1）设备的升降平台4向下移动，安装在活动平台上的冷却模下模3和上模2分离，分离到位后，将中空制品放置于冷却定型模下模型腔内；

2）按下合模按钮，高压冷却定型模下模在设备升降平台的承载下沿导柱5向上移动，闭合到位后设备上的锁紧装置6锁紧；

3）堵头在油缸或气缸的驱动下对中空制品的开口部位进行密封，同时向中空制品其中的一个工艺孔中吹入高压空气，由另一个工艺孔进行排气并采用压力调节阀控制出口压力，在内部高压的作用下中空制品的外壁紧贴高压冷却定型模型腔，高压冷却定型模内布置有冷却循环水道，通过冷却水将型腔温度保持在10℃左右，采用热传导方式对制品进行冷却，同时，通过高压空气在制品内的对流带走制品内的热能；

4）冷却定型过程结束后，排空中空制品内的气体，堵头后退并解除锁紧；

5）高压冷却定型模下模在设备升降平台的承载下沿导柱向下移动，高压冷却定型模上下分离，取出中空制品，一个工作循环完成。该工艺中，制品出模后的温度低，通常在25-35℃范围内，制品表面区域间的温差小，因此，可获得较高的燃油箱外形精度，实际产品验证表明，风冷制品的外形精度仅能保证在±7mm左右，水冷制品能保证在±5mm左右，而经高压冷却定型的制品可以保证在±2mm左右。因此，可获得较高的燃油箱外形精度，实际产品验证表明，其精度明显高于现有技术中的风冷、水冷方式。

实施例2：作为本发明的一种改进，所述步骤3中，中空制品内吹入高压空气压力为400-800Kpa。现有技术中由于压力较小，且对制品外表面不是全包覆定型，导致制品表面温差较大，本发明克服了现有技术中存在的难题，将内循环的压力增加为400-800Kpa，对制品的外表面进行全包覆，使产品表面和模具的内型腔紧密贴合，使制品的表面温差更小，外形尺寸精度更高，

其余结果和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图2，作为本发明的一种改进，所述高压冷却定型模包括高压冷却上模2、高压冷却下模3，所述上模和下模之间设置有4根导柱，所述高压冷却定型设备上设置有升降平台，工作时，上模相对于设备静止不动，下模在升降平台的带动下移动至上模，与上模闭合。该方式可以提高冷却定型工序的效率，通常单工位的冷却周期约100-120S左右，如果同步提高吹塑工序的生产效率，大约可提高10%的产能。其余结果和优点与实施例1完全相同。

实施例4：作为本发明的一种改进，所述高压冷却定型模还包括锁紧装置，所述锁紧装置固定在升降平台上，所述锁紧装置的锁模力为1000KN，以保证在中空制品内部通入400-800Kpa压力时不会产生明显的分模现象，且保证上下模的导向精度。其余结果和优点与实施例1完全相同。

实施例5：作为本发明的一种改进，所述步骤3中，中空制品内吹入高压空气压力为400-800Kpa bar。设定该压力，使产品表面和模具的内型腔紧密贴合，确保获得更好中空制品外形。其余结果和优点与实施例1完全相同。

实施例6：

参见图3-图5，一种高压冷却定型模装置，所述装置包括以下主要结构：

1）两只铝制的带有冷却水道的冷却型腔，其型腔的形状依据被冷却产品外形按一定的收缩率铣削加工而成，类似于模具；

2）上下冷却模各包含一套背板装置7，该装置和型腔之间用螺钉连接，用于和高压冷却设备的安装固定，同时为型腔上下表面的油缸，气缸的等配件的布局提供空间；

3）上下冷却模各包含一组进出水阀8，冷却水经进水阀被分配到型腔冷却水道中，同时，循环过的冷却水经出水阀汇总后排出型腔；

4）一只进气堵头9和一只排气堵头10，其作用是密封中空制品，同时可通过这两个堵头实现高压空气的进气和排气；

5）高压SHELL的下半模布置有3到4只由气缸驱动的可伸缩顶出杆，其作用是在产品冷却完成后将产品顶出型腔，方便操作人员从型腔中取出产品

根据需要，本发明还可以将实施例2、3、4、5所述技术特征中的至少一个与实施例1组合，形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，其特征在于，所述工艺步骤如下：

1）高压冷却定型模上下分离时，将中空制品放置于冷却定型模下模型腔内；

2）按下合模按钮，高压冷却定型模下模在设备升降平台的作用下向上移动，闭合到位后设备上的锁紧装置锁紧；

3）堵头在油缸或气缸的驱动下对中空制品的开口部位进行密封，同时向中空制品其中的一个工艺孔中吹入高压空气，由另一个工艺孔进行排气并采用压力调节阀控制出口压力，在内部高压的作用下中空制品的外壁紧贴高压冷却定型模型腔，高压冷却定型模内布置有冷却循环水道，通过冷却水将型腔温度保持在10℃左右，采用热传导方式对制品进行冷却，同时，通过高压空气在制品内的对流带走制品内的热量；

4）冷却定型过程结束后，排空中空制品内的气体，堵头后退并解除锁紧；

5）高压冷却定型模下模在设备升降平台的作用下向下移动，高压冷却定型模上下分离，取出中空制品，一个工作循环完成。

2.根据权利要求1所述的一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，其特征在于，所述步骤3中，中空制品内吹入高压空气压力为400-800Kpa ，高压空气在制品内部进行对流带走制品内的热量。

3.根据权利要求1所述的一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，其特征在于，所述步骤3中，高压冷却模的型腔采用整体包覆的方式，冷却时制品和冷却模的型腔完全贴合。

4.根据权利要求1所述的一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，其特征在于，所述步骤3中，高压冷却模型腔采用铝制材料加工，其内部布置有冷却水道，通过冷却水在水道中的流动使冷却型腔保持在恒定的温度状态，其温度通常在10℃左右。

5.根据权利要求1或2所述的一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，其特征在于，所述高压冷却定型模包括高压冷却定型上模、高压冷却定型下模；上模固定，相对于设备静止不动，下模放置在可以上下移动的活动平台上，活动平台由设备上的4根导柱沿上下方向进行精确导向，其下模在活动平台的作用下和上模精确闭合。

6.根据权利要求3所述的一种新型的塑料中空制品冷却定型工艺，其特征在于，所述高压冷却定型模还包括锁紧装置，所述锁紧装置固定在设备上，所述锁紧装置的锁模力为1000KN左右。

7.一种高压冷却定型模装置，其特征在于，所述装置包括以下主要结构：

1）两只铝制的带有冷却水道的冷却型腔，其型腔的形状依据被冷却产品外形按一定的收缩率铣削加工而成，类似于模具；

2）上下冷却模各包含一套背板装置，该装置和型腔之间用螺钉连接，用于和高压冷却设备的安装固定，同时为型腔上下表面的油缸，气缸的等配件的布局提供空间；

3）上下冷却模各包含一组进水阀和出水阀，冷却水经进水阀被分配到型腔冷却水道中，同时，循环过的冷却水经出水阀汇总后排出型腔；

4）一只进气堵头和一只排气堵头，其作用是密封中空制品，同时可通过这两个堵头实现高压空气的进气和排气；

5）高压SHELL的下半模布置有3到4只由气缸驱动的可伸缩顶出杆，其作用是在产品冷却完成后将产品顶出型腔，方便操作人员从型腔中取出产品。

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