CN104690885B - 水辅注塑成型用水针装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种水辅注塑成型的水针装置，涉及水辅助注塑成型的装置，尤其是涉及一种水辅注塑成型的水针装置。本发明包括水针本体，在水针本体出水口处设置冠状水针帽（1D），水针帽（1D）完全覆盖出水口，水针帽（1D）与水针本体可拆卸活动联接，使得水针帽（1D）可以在水针本体的出水推动下脱离。本发明有益的效果是，所提供了一种水辅注塑成型的水针装置，能有效解决聚合体高分子熔融体堵塞水针问题。

Description

水辅注塑成型用水针装置

技术领域

本发明涉及水辅助注塑成型工艺及装置，尤其是涉及一种水辅注塑成型的水针装置。

技术背景

水辅注塑成型技术，与发展较为成熟的气辅注塑成型相比是一项新型技术。其相对于气辅注塑成型技术具有冷却时间和成型周期短、产品质量好、生产成本低和生产效率高等优势。水辅助注塑成型技术的成型过程为：向模腔内注入聚合物高分子熔融体；通过水针装置将高压水注入聚合物高分子熔融体内部，推动内部未凝固的聚合物高分子熔融体完全充满模腔，或将内部未凝固的聚合物高分子熔融体推出模腔；开模，取出中空制品。然而充分实现水辅注塑成型技术的周期短、效率高优势的一个关键在于水针是否被聚合物高分子熔融体堵塞，即在向模腔聚合物高分子熔融体中注水过程中聚合物高分子熔融体进入水针机构的水流通道，使注水工艺受到干扰。解决此问题，已有文献揭示了多种解决方案，然在实践中效果均不理想。如中国专利文献在2010年3月10日公开了名称为“应用于水辅助注塑成型的活动芯型水针装置”的发明专利申请，公开号：CN101664986A，其包括针套、针体、活动芯、气芯和密封件。针套上开有进水孔、进气孔及活动芯配合孔；针体固定于针套内，活动芯和针体圆环间隙构成入射水通流道，通过活动芯运动打开和关闭间隙，形成流道的通和断，活动芯的位置由入水口压力与出口模具腔内压力压差确定；针体内开有通孔，孔内设有气芯，气芯与通孔配合间隙形成气体通道，可实现水辅助注塑成型进水、进气排水功能；该发明所揭示的水针结构无法解决模腔内高分子熔融体有压时水针堵塞问题，原因是当活动芯在水压下上推流道打开时，水针中的水流不能立即到达水针的出水口，活动芯与针体圆环间隙行程瞬时低压区，而此时由于聚合物高分子熔融体在模腔内压力的作用下极易从活动芯与水针体之间的间隙进入到水针内，从而造成水针堵塞。

发明内容

为解决聚合物高分子熔融体堵塞水针的现象，本发明提供了一种水辅注塑成型的水针装置，能有效解决聚合体高分子熔融体堵塞水针问题。

本发明的技术方案如下：

本发明在水针本体出水口处设置冠状水针帽1D，水针帽1D完全覆盖出水口，水针帽1D与水针本体可拆卸活动联接，使得水针帽1D可以在水针本体的出水推动下脱离；所述的水针帽1D为子弹头状；所述的水针帽1D为半球形；所述的水针帽与水针套管头部配合部位的间隙优选在0.01mm至0.2mm之间；所述的水针本体主要由水针阀座1A、水针芯杆1B、水针套管1C、驱动缸1H、密封圈1L组成；其中，水针阀座1A中设置有入水口1M、水流通道1E及水针芯杆安装孔1F，水针套管1C设置有中空孔1G和出水口1N，水针芯杆1B上安装有一个或多个密封圈1L；其中，水针套管1C和驱动缸1H固定在水针阀座1A上，水针芯杆1B与安装在其上的密封圈1L安装在水针阀座1A的水针芯杆安装孔1F中，水针芯杆1B的一端与驱动缸1H连接，水针芯杆1B的另一端穿过水针套管1C的中空孔1G并与水针套管1C在出水口（1N处构成水流开关机构，所述的水针阀座1A中水流通道1E与水针芯杆1B和水针套管1C的中空孔1G连通，并与水针套管1C和水针芯杆1B在出水口1N处构成的开关机构一起构成水通路，水针芯杆1B）在驱动缸1H的驱动下与水针套管1C的出水口1N滑动以打开或关闭出水口1N，所述的水针帽1D是由高分子聚合物材料或金属材料制成。

本发明有益的效果是，所提供了一种水辅注塑成型的水针装置，能有效解决聚合体高分子熔融体堵塞水针问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为附图1注水状态示意图；

图3本发明使用过程步骤1状态示意图；

图4本发明使用过程步骤2状态示意图；

图5本发明使用过程步骤3状态示意图；

图6本发明使用过程步骤4状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式对本发明的特征及其相关特征做进一步描述：

附图1-6中的标号分别表示：1 - 水针本体、1A - 水针阀座、1B - 水针芯杆、1C -水针套管、1D - 水针帽、1E - 水流通道、1F - 水针芯杆安装孔、1G - 水针套管中空孔、1H-驱动缸、1I - 第一气孔、1J - 第二气孔、1K - 水针芯杆外锥面、1K’- 出水口内锥面、1L- 密封圈、1M - 入水口、1N - 出水口、1P - 固定螺钉、2 - 模具型腔、3 - 溢料腔、4 - 连接通道、4a - 溢料开关阀、5 - 中空管制品、5a - 中空管制品第一端头、5b - 中空管制品第二端头、5c - 中空管制品对外固定连接结构、6 - 进胶口、7 - 水、8 - 热塑性树脂熔融体、100 - 水流注入和控制装置。

如图6所示，中空管制品5为本发明具体实施例中试制的一种冷却剂管，材料采用30%玻纤增强的PA66（尼龙），中空管部分的外径为20mm，期望的中空管内径为15mm±0.2mm。图1和图2所示为按照本发明的技术方案所制作的用于水辅注塑成型生产的水针装置，包括水针阀座1A、水针芯杆1B、水针套管1C、水针帽1D、驱动缸1H、密封圈1L及固定螺钉1P，其中，水流注入和控制装置100为自制的水辅控制器，用于按照预定的程序控制注水的流速和注入体积等参数。其中，驱动缸1H采用气动缸，有第一气孔1I和第二气孔1J两个与外部压缩空气控制装置连接的接口；在水针套管的出水口1N处，水针芯杆1B设置为含有外锥面1K的结构，水针套管1C的出水口设置为含有内锥面1K’的结构，水针芯杆1B的外锥面端在水针套管1C的出水口内由驱动气缸驱动下可往复滑动，使水针芯杆1B的外锥面与水针套管1C的内锥面接触或脱离，进而形成出水口1N关闭和打开的开关机构；装配有密封圈1L的水针芯杆1B部分安装在水针阀座1A的安装孔内，既为水针芯杆1B的滑动运动进行导向，密封圈阻止了水向驱动气缸方向溢出；水针阀座的入水口1M与上述自制的水辅控制器连接，阀座中的水流通道1E与水针芯杆1B和水针套管中空孔1G之间的间隙相连通，从而与出水口1N处的开关机构一起构成了水通路；其中，水针帽1D由与制品材料相同30%玻纤增强的PA66（尼龙）制成，而水针套管的头部设计有安装水针帽的结构，例如常见的齿口结构，水针帽与水针套管之间为间隙配合， 水针帽与水针套管头部配合部位的间隙优选在0.01mm至0.2mm之间，使水针帽能够容易放置在水针套管的头部，既可进行适当固定，又可在出水口的出水推走，还可以根据中空管制品的内径要求调整水针帽的尺寸大小，无需大幅拆卸硬件/更换工艺参数。图3至图6示意了采用本发明水针装置进行水辅注塑成型的一个过程，其中图3示意了本发明水针装置在模具中的一种布置方式。在模具完全闭合后，形成了成型中空管制品5的模具型腔2、连接通道4、溢料腔3；水针装置固定在模具上，与模具型腔2直接形成中空管的一个端头，水针套管1C和水针帽1D位于型腔中，水针套管的外径控制在制品期望的内径范围（15mm±0.2mm）内。连接通道4设置在与成型中空管的另一端的模具型腔2相连，之后与溢料腔3相连；模具的进胶口6设置在开关阀4a之前的连接通道4上，并与模具中的浇道系统连接。为保证完整成型中空管制品5的一个或多个对外固定连接结构5c，模具在连接通道4上设置了一个溢料开关阀4a，这样，在溢料开关阀4a关闭时，可以采用注塑螺杆保压操作使型腔完全填满并形成制品的对外固定连接结构5c。

本发明的水针装置的相关运动过程结合成型过程描述如下：

当注塑模具完全闭合后，溢料开关阀4a处于关闭状态，水针装置如图1所示处于关闭状态，驱动气缸1H的第一气孔1I进气，第二气孔1J排气，水针芯杆1B的外锥面1K与出水口1N的内锥面1K’接触，水通路断开，水针帽1D保持在水针套管的头部，完全覆盖了水针套管1C的出水口1N；然后注塑成型机通过模具的进胶口6向模具型腔2中完全充满上述的30%玻纤增强PA66的熔胶，在注塑压力和保压压力的作用下，熔胶将水针套管和水针帽完全包覆，并完整成型中空管制品对外固定连接结构5c；着打开溢料开关阀4a,水辅控制器100按照预先设定的流速/体积等参数向水针装置1中供应压力水，驱动气缸1H的第二气孔1J进气，第一气孔1I排气，驱动水针芯杆1B向后滑动，水针芯杆1B的外锥面1K和出水口的内锥面1K’分离，出水口1N和水流通路打开；如图2所示，从水辅控制器100输出的水，经水通路从出水口1N流出；如图4所示，水针帽1D在出水口1N的出水推动下脱离水针套管，并在水辅控制器100持续注入的水的推动下，水针帽1D在热塑性树脂体中移动，推动其中未凝固的熔融树脂流入到溢料腔3中，而在水针帽1D后面的水则将水针帽1D移动形成的管内壁快速冷却固化，形成了中空管，而中空管的外壁由模具的冷却系统冷却成型；如图5所示，注水完成后，水针帽1D达到连接通道4的前端，形成了中空管制品中完整的中空部分；然后通过水的自重将水7从树脂体的中空部分排出，驱动气缸关闭出水口；最后，打开注塑成型模具，取出制品，去除中空管制品第一端头5a、中空管制品第二端头5b等工艺余料后获得中空管制品5。

在本具体实施例中，本发明人针对水针帽的大小对中空管内径的影响进行了对比试验，结果如下表所示：

水针帽外径（mm)	水针是否堵塞	中空管内径(mm)
			15	否	17
14.5	否	17
			14	否	16
13.5	否	15.5
			13	否	15
12.5	否	14.5
			12	否	14
11.5	否	14
			11	否	14
10.5	否	14
			10	否	14

在试制过程中，未有出现水针被树脂堵塞的现象，制品的中空孔径的一致性良好，实现了本发明的目的；但为了获得期望的中空管内径，水针帽的尺寸有一定范围。

虽然以上对本发明目的的构思和实施例作了详尽说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，而这种改进和变换仍然应当属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水辅注塑成型用水针装置，包括水针本体，其特征是，在水针本体出水口处设置冠状水针帽（1D），水针帽（1D）完全覆盖出水口，水针帽（1D）与水针本体可拆卸活动联接，使得水针帽（1D）可以在水针本体的出水推动下脱离，所述的水针本体主要由水针阀座（1A）、水针芯杆（1B）、水针套管（1C）、驱动缸（1H）、密封圈（1L）组成；其中，水针阀座（1A）中设置有入水口（1M)、水流通道（1E)及水针芯杆安装孔（1F），水针套管（1C）设置有中空孔（1G）和出水口（1N），水针芯杆（1B）上安装有一个或多个密封圈（1L）；其中，水针套管（1C）和驱动缸（1H）固定在水针阀座（1A）上，水针芯杆（1B）与安装在其上的密封圈（1L）安装在水针阀座（1A）的水针芯杆安装孔（1F）中，水针芯杆（1B）的一端与驱动缸（1H）连接，水针芯杆（1B）的另一端穿过水针套管（1C）的中空孔（1G）并与水针套管（1C）在出水口（1N）处构成水流开关机构，所述的水针阀座（1A）中水流通道（1E)与水针芯杆（1B）和水针套管（1C）的中空孔（1G）连通，并与水针套管（1C）和水针芯杆（1B）在出水口（1N）处构成的开关机构一起构成水通路，水针芯杆（1B）在驱动缸（1H）的驱动下与水针套管（1C）的出水口（1N）滑动以打开或关闭出水口（1N）。

2.根据权利要求1所述的水辅注塑成型用水针装置，其特征是，所述的水针帽（1D）为子弹头状。

3.根据权利要求1所述的水辅注塑成型用水针装置，其特征是，所述的水针帽（1D）为半球形。

4.根据权利要求1所述的水辅注塑成型用水针装置，其特征是，所述的水针帽与水针套管头部配合部位的间隙优选在0.01mm至0.2mm之间。

5.根据权利要求1所述的水辅注塑成型用水针装置，其特征是，所述的水针帽（1D）是由高分子聚合物材料制成的。

6.根据权利要求1所述的水辅注塑成型用水针装置，其特征是，所述的水针帽（1D）由金属材料制成的。