CN104129045A - 哑铃用注塑模具及哑铃成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种哑铃用注塑模具及哑铃成型工艺，用于注塑成型哑铃头外包覆层的注塑模具包括定模座板、定模板、动模板、支撑板、垫块和动模座板；定模板和动模板上设有容置待包覆哑铃头、内表面与包覆层的外表面拟形的型腔，其上设有浇口；动模板由动模板本体和滑块组成，动模板本体和滑块之间设有与哑铃杆紧配的哑铃杆定位孔；动模板和支撑板上设有开口位于滑块拆卸方向上的哑铃杆安装槽。本发明中，哑铃头外侧的包覆层采用可直接注塑的TPU材料，2～5分钟即可注塑成型包覆层，加工时间短，生产效率高；TPU的成本只有8千/吨，可重复利用，相对于包覆层采用成本2.4万/吨、不可重复利用的PU材料，产品的成本可降低5千/吨，生产成本低。

Description

哑铃用注塑模具及哑铃成型工艺
技术领域
本发明涉及一种哑铃用注塑模具及哑铃成型工艺，尤其涉及一种整体式哑铃的包覆层用注塑模具及注塑工艺。
背景技术
哑铃是举重和健身练习的一种辅助器材，由于使用方便、占地小，越来越受到广大健身爱好者的青睐。哑铃具有一手柄，于该手柄两端分设有一哑铃头，使用时以单手握持手柄，通过反复运动手臂肌肉达到运动或重量训练的目的。哑铃头大多采用铸铁制造，直接与地面接触时为避免造成地面或底板的损坏，常在哑铃头外设包覆层，如中国实用新型专利CN201832333U公开的一种哑铃及中国实用新型专利91225974.4公开的一种具有合成树脂外包覆层的哑铃，均在哑铃头的外表面包覆有一层合成树脂，所述合成树脂为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、氯丁胶或丁晴胶。其中，哑铃头的包覆层使用最多的是聚氨酯（PU）。
聚氨酯（PU）中文名为聚氨基甲酸酯，由于其只需要简单修改配方，便可获得不同的密度、弹性、刚性等物理性能，目前已大量替代玻璃纤维保温材料、木材、传统橡胶制品等。但是PU的注塑工艺比较难调，因为它的注塑窗口比较小，如果温度太高，流动性会太好；如果温度太低，又可能打不满，所以调节起来费时费力。目前，哑铃厂家在哑铃头外侧包覆PU层时，多采用浇注或直接向包胶模具内填塞PU片的方式，需要使用液压机在150～200℃、63～200MPa时热压10～30min才能成型，成型时间长，生产效率低。而且聚氨酯（PU）的成本约2.4万/吨，产生的聚氨酯（PU）废料又不能重复利用，所以哑铃头的包覆层采用聚氨酯的成本很高。
TPU（Thermoplastic polyurethanes）名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。主要有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。TPU的硬度范围广：通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性和耐磨性；机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出；加工性能好，可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注塑、挤出、压延等。而且，TPU的成本约8千/吨，产生的TPU废料还可重复利用。
基于上述理由，有必要考虑采用TPU作为哑铃头的包覆层，在满足包覆层的耐磨、减震、避免刮伤或碰伤家具或其他器材等性能的前提下，缩短加工时间、提高生产效率、降低生产成本。但是目前在哑铃生产领域未见使用TPU材料做为哑铃头包覆层的，因此也没有相关的成型模具和成型工艺可借鉴。
发明内容
本发明目的是为了解决上述问题，提供一种哑铃用注塑模具及哑铃成型工艺，缩短加工时间、提高生产效率、降低生产成本。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种哑铃用注塑模具，所述哑铃包括哑铃杆、固设于该哑铃杆两端的哑铃头，用于在所述哑铃头外表面注塑成型包覆层的所述注塑模具包括依次设置的定模座板、导向部件、定模板、动模板、支撑板、垫块和动模座板； 
所述导向部件的一端与定模座板固定连接，另一端与定模板和动模板滑动连接；
所述定模板和动模板之间设有锁模机构；
所述定模板和动模板上设有内表面与包覆层的外表面拟形的型腔，所述型腔上设有浇口；
其中一所述哑铃头为待包覆哑铃头，容置于所述型腔内；
所述动模板由动模板本体和滑块组成，所述动模板上的型腔平分于所述动模板本体和滑块上，且所述动模板本体和滑块之间设有与所述哑铃杆紧配的哑铃杆定位孔；
所述动模板和支撑板上设有开口位于所述滑块拆卸方向上的哑铃杆安装槽。
其中，所述支撑板、垫块和动模座板围设成的空间内设有限位部件，另一所述哑铃头卡设于该限位部件内，所述限位部件的卡入口位于所述滑块的拆卸方向上。
优选的，所述限位部件包括3～6个卡爪，分设于非卡入口处，所述卡爪的爪端位于所述哑铃头的面对哑铃杆的一侧，所述卡爪的尾端与动模座板固定连接。
其中，所述锁模机构由设于所述滑块上的凸起和对应地设于所述定模板上的凹槽插接而成。
其中，所述定模座板和定模板之间设有流道推板。
进一步，所述注塑模具为双分型面注射模，所述定模板包括固定连接的上模板和中间板，所述定模板上的型腔分设于上模板和中间板上，所述上模板的型腔上设有浇口。
上述的哑铃用注塑模具还包括冷却系统，包括设于所述定模板和动模板内的循环冷却水道和设于所述定模板和动模板外侧的循环冷却水管。
其中，所述型腔的内表面上雕刻有LOGO形腔，可以在成型包覆层的同时直接在包覆层外侧形成哑铃的LOGO。
本发明实施例还提供一种哑铃成型工艺，特征是，哑铃的包覆层采用注塑工艺成型于哑铃头的外侧。
其中，上述的哑铃成型工艺包括所述包覆层的注塑成型工艺，其包括如下步骤：
（101）注塑模具开模状态下，安装哑铃，哑铃杆经哑铃杆安装槽的开口卡入并通过哑铃杆定位孔定位，待包覆哑铃头位于动模板的面对中间板的一侧，另一哑铃头经卡入口卡入限位部件内； 
（102）装配滑块于动模板本体上；
（103）启动注塑机，合模，导向部件的导向杆穿过定模扳插入动模板内，滑块上的凸起插入中间板上凹槽内实现锁模；
（104）TPU浆液经浇口流入型腔内，注塑压力30～110MPa，注塑温度180～240℃，2～5分钟后注塑完成；
（105）开模，上模板与流道推板分离，上模板与中间板固定连接，动模板与中间板分离，自动模板本体上拆下滑块；
（106）冷却3～5分钟后，将哑铃自注塑模具上取下，哑铃的其中一个哑铃头的包覆层注塑成型；
（107）重复步骤（101）～（106），哑铃的另一个哑铃头的包覆层注塑成型，至此完成整个哑铃的哑铃头包覆层的注塑成型。
上述的哑铃成型工艺还包括位于所述注塑成型工艺前的下述步骤：
（201）分别生产哑铃头和哑铃杆，然后将一根哑铃杆和2个哑铃头焊接成一整体式哑铃；
（202）将注塑模具安装至注塑机上；
（203）配置注塑级TPU浆液，加温后置于注塑机的料筒待用；
位于所述注塑成型工艺后的下述步骤：
（301）修剪包覆层的飞边；
（302）哑铃成品包装。
其中，所述步骤（203）中，TPU浆液由以下重量份的组分共同反应聚合而成：二苯甲烷二异氰酸酯40～60份，甲苯二异氰酸酯30～50份，聚酯多元醇5～10份，扩链剂2～5份，增强剂0～5份，增韧剂3～8份，色浆0～5份；
将TPU浆液加热至150～200℃。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
上述技术方案中，哑铃头外侧的包覆层采用可直接注塑的TPU材料，利用注塑机和注塑模具在哑铃头的外侧注塑成型包覆层，2～5分钟即可成型，加工时间短，提高生产效率；TPU的成本只有8千/吨，且可重复利用，相对于包覆层采用成本2.4万/吨、不可重复利用的PU材料，产品的成本可降低5千/吨，生产成本低，废料可重复利用，节能减排。
附图说明
图1是本发明实施例一中哑铃的结构示意图；
图2是本发明实施例一的主视图；
图3是图2中放入哑铃后沿线A-A的剖视图；
图4是实施例一中注塑完成后注塑模具开模时的结构示意图。
附图标记说明：
1、哑铃；10、哑铃杆；11、哑铃头；12、包覆层；
2、注塑模具；20、定模座板；21、导向杆；22、流道推板；23、上模板；230、浇口；24、中间板；240、凹槽；25、动模板；250、动模板本体；251、滑块；252、哑铃杆定位孔；253、凸起；254、哑铃杆安装槽；26、支撑板；27、垫块；28、动模座板；280、卡爪；29、型腔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：如图1所示，哑铃1是一种常用的健身器材，包括哑铃杆10、固设于该哑铃杆10两端的哑铃头11。如图2、图3所示，本发明提供一种用于在所述哑铃头11的外表面注塑成型包覆层12的哑铃用注塑模具2，为双分型面注射模，包括依次设置的定模座板20、导向部件、流道推板22、定模板、动模板25、支撑板26、垫块27和动模座板28，其中，定模板包括固定连接的上模板23和中间板24。
如图4所示，所述导向部件包括4个设于定模扳内的导向套和滑设于导向套内的4根导向杆21，所述导向杆21的一端与定模座板20固定连接，另一端与定模板和动模板25滑动连接，注塑模具合模时，导向杆21穿过上模板23和中间板24，插入动模板25。
所述定模板和动模板25上设有内表面与包覆层12的外表面拟形的型腔29，所述定模板上的型腔分设于上模板23和中间板24上，所述上模板23的型腔上设有浇口230。
其中一所述哑铃头11为待包覆哑铃头，容置于所述型腔29内。
所述动模板25由动模板本体250和滑块251组成，所述动模板25上的型腔平分于所述动模板本体250和滑块251上，且所述动模板本体250和滑块251之间设有与所述哑铃杆10紧配的哑铃杆定位孔252。
所述定模板和动模板25之间设有锁模机构，由设于所述滑块251上的凸起253和对应地设于所述中间板24上的凹槽240插接而成。
所述动模板25和支撑板26上设有开口位于所述滑块251拆卸方向上的哑铃杆安装槽254。
所述支撑板26、垫块27和动模座板28围设成的空间内设有限位部件，另一所述哑铃头11卡设于该限位部件内，所述限位部件的卡入口位于所述滑块251的拆卸方向上。
本实施例中，所述限位部件包括6个卡爪280，分设于非卡入口处，所述卡爪280的爪端位于所述哑铃头11的面对哑铃杆10的一侧，所述卡爪280的尾端与动模座板28固定连接。
所述注塑模具2还包括冷却系统，包括设于所述定模板和动模板内的循环冷却水道和设于所述定模板和动模板外侧的循环冷却水管。
上述的注塑模具是用于注塑成型整体式哑铃的哑铃头外侧的包覆层的，对于哑铃头的外侧分别注塑成型包覆层后，再与哑铃杆固定连接的分体式哑铃，也可将上述的注塑模具稍作修改后使用，需要修改的结构主要是待包覆哑铃头在型腔内的定位。针对不同形式的哑铃，注塑模具做出相应的修改，均属于本发明的保护范围。
本发明实施例一还提供一种哑铃成型工艺，特征是，哑铃的包覆层采用注塑工艺成型于哑铃头的外侧，所述哑铃成型工艺包括所述包覆层的注塑成型工艺，其具体步骤如下：
（101）注塑模具开模状态下，安装哑铃，哑铃杆经哑铃杆安装槽的开口卡入并通过哑铃杆定位孔定位，待包覆哑铃头位于动模板的面对中间板的一侧，另一哑铃头经卡入口卡入限位部件内； 
（102）装配滑块于动模板本体上；
（103）启动注塑机，合模，导向部件的导向杆穿过定模扳插入动模板内，滑块上的凸起插入中间板上凹槽内实现锁模；
（104）TPU浆液经浇口流入型腔内，注塑压力30MPa，注塑温度180℃，2分钟后注塑完成；
（105）开模，上模板与流道推板分离，上模板与中间板固定连接，动模板与中间板分离，自动模板本体上拆下滑块；
（106）冷却3分钟后，将哑铃自注塑模具上取下，哑铃的其中一个哑铃头的包覆层注塑成型；
（107）重复步骤（101）～（106），哑铃的另一个哑铃头的包覆层注塑成型，至此完成整个哑铃的哑铃头包覆层的注塑成型。
上述的哑铃成型工艺还包括位于所述注塑成型工艺前的下述步骤：
（201）分别生产哑铃头和哑铃杆，然后将一根哑铃杆和2个哑铃头焊接成一整体式哑铃；
（202）将注塑模具安装至注塑机上；
（203）配置注塑级TPU浆液，由以下重量份的组分共同反应聚合而成：二苯甲烷二异氰酸酯40份，甲苯二异氰酸酯50份，聚酯多元醇5份，扩链剂2份，增韧剂3份，然后将TPU浆液加热至150℃后置于注塑机的料筒待用；
位于所述注塑成型工艺后的下述步骤：
（301）修剪包覆层的飞边；
（302）哑铃成品包装。
实施例二：本实施例提供的哑铃用注塑模具的结构与实施例一基本相同，区别在于：在型腔的内表面，尤其是上模板和动模板的型腔底面雕刻LOGO形腔，可在注塑成型包覆层的同时一体成型产品的LOGO。
本实施例二提供的一种哑铃成型工艺，特征是，哑铃的包覆层采用注塑工艺成型于哑铃头的外侧，所述哑铃成型工艺包括所述包覆层的注塑成型工艺，其具体步骤如下：
（101）注塑模具开模状态下，在定模板和动模板的LOGO形腔内放入LOGO字体或LOGO用浆液，然后安装哑铃，哑铃杆经哑铃杆安装槽的开口卡入并通过哑铃杆定位孔定位，待包覆哑铃头位于动模板的面对中间板的一侧，另一哑铃头经卡入口卡入限位部件内； 
（102）装配滑块于动模板本体上；
（103）启动注塑机，合模，导向部件的导向杆穿过定模扳插入动模板内，滑块上的凸起插入中间板上凹槽内实现锁模；
（104）TPU浆液经浇口流入型腔内，注塑压力80MPa，注塑温度200℃，3分钟后注塑完成；
（105）开模，上模板与流道推板分离，上模板与中间板固定连接，动模板与中间板分离，自动模板本体上拆下滑块；
（106）冷却4分钟后，将哑铃自注塑模具上取下，哑铃的其中一个哑铃头的包覆层注塑成型；
（107）重复步骤（101）～（106），哑铃的另一个哑铃头的包覆层注塑成型，至此完成整个哑铃的哑铃头包覆层的注塑成型。
上述的哑铃成型工艺还包括位于所述注塑成型工艺前的下述步骤：
（201）分别生产哑铃头和哑铃杆，然后将一根哑铃杆和2个哑铃头焊接成一整体式哑铃；
（202）将注塑模具安装至注塑机上；
（203）配置注塑级TPU浆液，由以下重量份的组分共同反应聚合而成：二苯甲烷二异氰酸酯50份，甲苯二异氰酸酯30份，聚酯多元醇8份，扩链剂3份，增强剂2份，增韧剂4份，色浆3份，然后将TPU浆液加热至170℃后置于注塑机的料筒待用；
位于所述注塑成型工艺后的下述步骤：
（301）修剪包覆层的飞边；
（302）哑铃成品包装。
实施例三：本实施例提供的哑铃用注塑模具的结构与实施例一相同。
本实施例三提供的一种哑铃成型工艺，特征是，哑铃的包覆层采用注塑工艺成型于哑铃头的外侧，所述哑铃成型工艺包括所述包覆层的注塑成型工艺，其具体步骤如下：
（101）注塑模具开模状态下，安装哑铃，哑铃杆经哑铃杆安装槽的开口卡入并通过哑铃杆定位孔定位，待包覆哑铃头位于动模板的面对中间板的一侧，另一哑铃头经卡入口卡入限位部件内； 
（102）装配滑块于动模板本体上；
（103）启动注塑机，合模，导向部件的导向杆穿过定模扳插入动模板内，滑块上的凸起插入中间板上凹槽内实现锁模；
（104）TPU浆液经浇口流入型腔内，注塑压力110MPa，注塑温度240℃， 5分钟后注塑完成；
（105）开模，上模板与流道推板分离，上模板与中间板固定连接，动模板与中间板分离，自动模板本体上拆下滑块；
（106）冷却5分钟后，将哑铃自注塑模具上取下，哑铃的其中一个哑铃头的包覆层注塑成型；
（107）重复步骤（101）～（106），哑铃的另一个哑铃头的包覆层注塑成型，至此完成整个哑铃的哑铃头包覆层的注塑成型。
上述的哑铃成型工艺还包括位于所述注塑成型工艺前的下述步骤：
（201）分别生产哑铃头和哑铃杆，然后将一根哑铃杆和2个哑铃头焊接成一整体式哑铃；
（202）将注塑模具安装至注塑机上；
（203）配置注塑级TPU浆液，由以下重量份的组分共同反应聚合而成：二苯甲烷二异氰酸酯60份，甲苯二异氰酸酯30份，聚酯多元醇5份，扩链剂2份，增强剂1份，增韧剂1份，色浆1份，然后将TPU浆液加热至200℃后置于注塑机的料筒待用；
位于所述注塑成型工艺后的下述步骤：
（301）修剪包覆层的飞边；
（302）哑铃成品包装。
本发明的实施例一至三中TPU浆液的配比不局限于上述，可根据实际要求的强度、韧性等进行调整，均属于本发明的保护范围。
本发明中，哑铃头外侧的包覆层采用可直接注塑的TPU材料，利用注塑机和注塑模具在哑铃头的外侧注塑成型包覆层，2～5分钟即可成型，加工时间短，提高生产效率；TPU的成本只有8千/吨，且可重复利用，相对于包覆层采用成本2.4万/吨、不可重复利用的PU材料，产品的成本可降低5千/吨，生产成本低，废料可重复利用，节能减排。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进或替换，如为满足不同的强度、韧性等要求，将TPU浆液的配比进行更改等，这些改进或替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种哑铃用注塑模具，其特征在于，所述哑铃包括哑铃杆、固设于该哑铃杆两端的哑铃头，用于在所述哑铃头外表面注塑成型包覆层的所述注塑模具包括依次设置的定模座板、导向部件、定模板、动模板、支撑板、垫块和动模座板；
所述导向部件的一端与定模座板固定连接，另一端与定模板和动模板滑动连接；
所述定模板和动模板之间设有锁模机构；
所述定模板和动模板上设有内表面与包覆层的外表面拟形的型腔，所述型腔上设有浇口；
其中一所述哑铃头为待包覆哑铃头，容置于所述型腔内；
所述动模板由动模板本体和滑块组成，所述动模板上的型腔平分于所述动模板本体和滑块上，且所述动模板本体和滑块之间设有与所述哑铃杆紧配的哑铃杆定位孔；
所述动模板和支撑板上设有开口位于所述滑块拆卸方向上的哑铃杆安装槽。
2.根据权利要求1所述的哑铃用注塑模具，其特征在于，所述支撑板、垫块和动模座板围设成的空间内设有限位部件，另一所述哑铃头卡设于该限位部件内，所述限位部件的卡入口位于所述滑块的拆卸方向上。
3.根据权利要求2所述的哑铃用注塑模具，其特征在于，所述限位部件包括3～6个卡爪，分设于非卡入口处，所述卡爪的爪端位于所述哑铃头的面对哑铃杆的一侧，所述卡爪的尾端与动模座板固定连接。
4.根据权利要求1所述的哑铃用注塑模具，其特征在于，所述锁模机构由设于所述滑块上的凸起和对应地设于所述定模板上的凹槽插接而成。
5.根据权利要求1所述的哑铃用注塑模具，其特征在于，所述定模座板和定模板之间设有流道推板。
6.根据权利要求1、4或5中任一项所述的哑铃用注塑模具，其特征在于，所述注塑模具为双分型面注射模，所述定模板包括固定连接的上模板和中间板，所述定模板上的型腔分设于上模板和中间板上，所述上模板的型腔上设有浇口。
7.一种哑铃成型工艺，其特征在于，哑铃的包覆层采用注塑工艺成型于哑铃头的外侧。
8.根据权利要求7所述的哑铃成型工艺，其特征在于，包括所述包覆层的注塑成型工艺，其包括如下步骤：
（101）注塑模具开模状态下，安装哑铃，哑铃杆经哑铃杆安装槽的开口卡入并通过哑铃杆定位孔定位，待包覆哑铃头位于动模板的面对中间板的一侧，另一哑铃头经卡入口卡入限位部件内； 
（102）装配滑块于动模板本体上；
（103）启动注塑机，合模，导向部件的导向杆穿过定模扳插入动模板内，滑块上的凸起插入中间板上凹槽内实现锁模；
（104）TPU浆液经浇口流入型腔内，注塑压力30～110MPa，注塑温度180～240℃，2～5分钟后注塑完成；
（105）开模，上模板与流道推板分离，上模板与中间板固定连接，动模板与中间板分离，自动模板本体上拆下滑块；
（106）冷却3～5分钟后，将哑铃自注塑模具上取下，哑铃的其中一个哑铃头的包覆层注塑成型；
（107）重复步骤（101）～（106），哑铃的另一个哑铃头的包覆层注塑成型，至此完成整个哑铃的哑铃头包覆层的注塑成型。
9.根据权利要求8所述的哑铃成型工艺，其特征在于，还包括位于所述注塑成型工艺前的下述步骤：
（201）分别生产哑铃头和哑铃杆，然后将一根哑铃杆和2个哑铃头焊接成一整体式哑铃；
（202）将注塑模具安装至注塑机上；
（203）配置注塑级TPU浆液，加温后置于注塑机的料筒待用；
位于所述注塑成型工艺后的下述步骤：
（301）修剪包覆层的飞边；
（302）哑铃成品包装。
10.根据权利要求9所述的哑铃成型工艺，其特征在于，所述步骤（203）中，TPU浆液由以下重量份的组分共同反应聚合而成：二苯甲烷二异氰酸酯40～60份，甲苯二异氰酸酯30～50份，聚酯多元醇5～10份，扩链剂2～5份，增强剂0～5份，增韧剂3～8份，色浆0～5份；
将TPU浆液加热至150～200℃。
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