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

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姜林
徐松俊
高德俊
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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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