CN105599246A - 一种简易可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构简单、动作可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置，主要包括阀体2、限位支架4、快插接头11、联轴器7、下气芯9、阀芯套12、上气芯16、钢制气针17、射嘴18、气缸支架5、多位薄壁气缸6等。该注排水装置可移植性强；注气-排水通道的设计保证了可靠有效地排水；形状密封与密封圈密封相结合保证了胶料、注水通道与注气-排水通道间的可靠密封；射嘴18的三段式设计也保证了胶料、水的可靠密封；分两步抽出能可靠地将型腔中的水排空；多位薄壁气缸6通过电磁阀控制驱动阀芯组件分级上下运动，使各通道顺序接通或断开，实现注水、注气-排水及射嘴抽出动作，动作可靠；适用于水驱动弹丸辅助注塑及其类似工艺。

Description

一种简易可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置

技术领域

本发明涉及一种简易可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置，可用于水驱动弹丸辅助注塑工艺及类似工艺的实验和生产。

背景技术

与水辅助注塑技术利用水直接在胶料中穿透形成中空的原理不同，水驱动弹丸辅助注塑技术是利用压力水驱动弹丸在胶料中穿透来得到中空制件，其中空截面主要取决于弹丸的最大横截面形状与大小；该技术可成型截面更大、更复杂、壁厚更薄均匀的中空塑件，且对制件材料没有局限，因此该技术相对水辅助注塑技术有更广阔的应用前景。在水驱动弹丸辅助注塑工艺装备中，注水装置是必不可少的核心部件。在水辅助注塑技术中所用注水装置一般为水针，安装在模具型腔动模或定模一侧。水针的开启通过高压水压力驱动，在水压降低后通过压缩弹簧驱动关闭，难以保证动作的时效性及可靠性，存在胶料进入注水通道的危险；有些注水装置带注气排水功能，通过极小的间隙进气，压力驱动针阀打开，将水从进水口排出，这增加了装置的加工难度及制造成本，且下一成型周期注水时通道前段会存在较多气体，这很可能影响中空制件的内壁质量。在水驱动弹丸辅助注塑工艺技术中，注胶前弹丸是套在注水嘴上，注胶后再注入水来驱动弹头在胶料中推进，为此现有的安装在模具型腔动模或定模一侧的水辅助注塑工艺注水装置不能应用于水驱动弹丸辅助注塑工艺。国内外对此注水装置的设计极为少见，技术尚不成熟。注水装置的设计对于水驱动弹丸辅助注塑工艺技术的成功应用显得尤为重要。现有的水驱动弹丸辅助注塑注水装置常常设计成模具的一部分，应用斜导柱滑块结构实现注水嘴的上下移动，利用重力排水。这种装置结构简单，但存在以下问题：模具制造成本高；注水装置不具移植性；重力排水要求水口要大，排水效率低且不能有效地将水完全排空；水泄漏到模腔表面会严重影响产品的质量。

发明内容

为了克服背景技术所述的现有注水装置中存在的问题及满足水驱动弹丸辅助注塑工艺的实际使用要求，本发明提供了一种简易可靠的注排水装置：该装置各零件按功能可划分为阀体组件、阀芯组件、驱动组件三部分；阀体组件包括堵头Ⅰ1、阀体2、高压水接头3、限位支架4、快插接头11、堵头Ⅱ20；阀芯组件包括联轴器7、连接杆8、下气芯9、圆柱销钉10、阀芯套12、O型密封圈13、橡胶球14、矩形密封圈15、上气芯16、钢制气针17、射嘴18、限位螺钉19；驱动组件包括气缸支架5、多位薄壁气缸6；多位薄壁气缸6通过螺栓联接固定在气缸支架5上，气缸支架通过螺钉安装在阀体2上；阀芯组件与阀体中心型腔配合，其下端通过联轴器7与多位薄壁气缸6相连；阀芯套12采用阶梯轴形式设计，与矩形密封圈15配合使用，实现注水时注水通道与排水通道的可靠密封隔离，避免了同直径设计时密封圈经过通道孔时被通道孔边缘刃口刮伤而导致密封失效问题的产生；气芯采用组合结构设计，下气芯9和上气芯16采用螺纹联接组合成气芯组件，比水密度略大的橡胶球14置于二者形成的空腔中，空腔底部为锥面，顶部上气芯16开设有十字槽，注水时橡胶球14与底部锥面配合，实现注水通道与注气通道的可靠密封，注气时气体向上吹开橡胶球实现可靠注气；注水通道和排水通道均通过在上气芯16上铣削平面实现与射嘴18的连通，在阀芯套上注水通道比排水通道更靠近射嘴18出口，从而保证注水时阀芯套前端只有较少的气体被注入型腔，保证制件内表面质量；射嘴18上部结构分为三段：上段与弹丸配合，设置为有较小拔模斜度的柱面，以在注胶时固定弹丸并保证胶料不进入射嘴18，且注水时弹丸易于脱离射嘴18；中段在注胶时被胶料包裹，保证注水时对水的密封，设置有较小的反向拔模斜度，在射嘴一次抽出时可保证对水的可靠密封；下部圆柱面开小平面，以便射嘴18的安装；多位薄壁气缸6通过电磁阀控制驱动阀芯组件分级上下运动，使各通道顺序接通或断开，实现注水、注气-排水及射嘴抽出动作；一次抽出将射嘴18抽至低于水腔，关闭注水通道，开通排水通道，实现注气-排水并保证把水排空，避免开模时水的渗漏；二次抽出时将射嘴18抽离制件，保证顺利开模取件；该装置通过螺栓安装在模具近地侧，阀芯中心线与型腔起始中心线重合，保证注水方向与弹头初始穿透方向一致；射嘴18截面形状可依据弹头的截面形状大小而设计，以适应不同截面形状大小的制件的成型，射嘴18与阀芯套12螺纹连接，便于更换；气芯组件和阀芯套12采用圆柱销钉10连接，并与阀体1上开设的导向槽配合实现止转和导向；阀体2采用偏心设计，保证安装孔位于阀体2厚度方向的中心位置，以保证可靠平衡注水时作用在阀体上的弯矩。

本发明与技术背景相比，具有的有益效果：(1)该装置通过螺栓固定安装在模具近地侧，动作控制相对独立，可与不同模具配套使用，移植性强；(2)设置了注气-排水通道，保证了可靠有效地排水，减少了水泄漏的风险；(3)采用密封圈密封和形状密封结合的密封方式将该装置的注水通道和注气-排水通道分隔，实现通道间的可靠密封；(4)射嘴18伸入型腔段的三段式设计，保证了可靠的胶料密封、弹丸顺利脱离射嘴及对水的密封；(5)分两步抽出能可靠地将型腔中的水排空，开模时无水渗漏到模腔表面；(6)应用多位薄壁气缸6实现分阶段进给、后退，操作方便、能保证注水、注气-排水、抽芯过程的顺序实现，动作可靠。

附图说明

图1注排水装置总装图。

图2阀芯组件功能图。

图3射嘴结构示意图。

图4阀体结构示意图。

图5装置注水过程示意图。

图6装置排水过程示意图。

图7装置脱模过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

注排水装置总装图如图1所示：该装置各零件按功能可划分为阀体组件、阀芯组件、驱动组件三部分。阀体组件包括堵头Ⅰ1、阀体2、高压水接头3、限位支架4、快插接头11堵头Ⅱ20等，以阀体2为主体，堵头Ⅰ1、变直径高压水接头3、快插接头11，堵头Ⅱ20、限位支架4等通过螺纹联接或螺钉直接安装到阀体上2，堵头Ⅰ1、堵头Ⅱ20用于阀体2中横向管道的密封，变直径高压水接头3提供高压水入口，快插接头11作为排水出口与外部排水通道接通，限位支架4对二次抽出起限位作用；阀芯组件包括联轴器7、连接杆8、下气芯9、圆柱销钉10、阀芯套12、O型密封圈13、橡胶球14、矩形密封圈15、上气芯16、钢制气针17、射嘴18、限位螺钉19等，阀芯组件是该装置的关键部件；下气芯9和上气芯16通过螺纹连接与橡胶球14共同构成气芯组件，橡胶球14置于下气芯9和上气芯16组成的空腔内，与上气芯16下端开设的十字槽配合实现气体的单向输送；圆柱销钉10用以连接气芯组件和阀芯套12，并与阀体2中开设的导向槽配合实现止转和导向；O形密封圈13和矩形密封圈15起密封作用；钢制气针17为气体进入模具型腔提供通道；射嘴18既是弹丸的固定机构又为高压水提供喷射口；限位螺钉19起气芯止转限位作用；驱动组件包括气缸支架5和多位薄壁气缸6，多位薄壁气缸6通过螺栓固定在气缸支架5上，气缸支架5通过螺钉固定在阀体2上，多位薄壁气缸6通过联轴器7和连接杆8连接并驱动阀芯组件；多位薄壁气缸6的活动通过电磁阀控制。

阀芯组件如图2所示：201为喷射口，为高压水进入模具型腔的通道。202是由阀芯套12和上气芯16构成的空腔，为注排水的通道。通道203、211与空腔206、207共同组成注气通道。通道204和210分别为阀芯套的排水口和进水口，分别与阀体2中的排水和进水通道相通。台阶205上安装矩形密封圈15，实现注水时注水通道与阀体的排水通道的可靠密封隔离，也避免了同直径设计时密封圈经过通道孔时被通道孔边缘刃口刮伤而导致密封失效问题的产生。208为装卸螺纹孔，方便气芯组件的安装拆卸。螺纹孔209用于与多位薄壁气缸6连接。212为工艺槽，方便控制气芯组件的转动。

射嘴结构如图3所示：锥面301为弹丸固定位置，设置较小拔模角度，方便与弹丸配合安装，注水时弹丸也易于从射嘴脱出。开放通孔302提供水进去型腔及从型腔中排出的通道。锥面303提供较小的倒拔模斜度，一次抽出时可增强密封效果，铣削的小平面304为射嘴旋紧提供支撑平面。轴肩305在射嘴旋紧时起限位作用。安装螺纹306用于与阀芯套连接固定。

阀体结构如图4所示：阀体是该装置的重要组成元件，为实现该装置的设计功能，阀体上分别钻三横、竖孔用以构成注水通道406，排水通道402和注气通道407，且用三堵头分别将三横空端部堵住。排水孔402上边缘与阀体台阶孔的台阶平面平齐，避免阀芯复位时积水阻碍阀芯组件上移。阀体及整套装置通过开设在挂耳401上的安装孔409，410，采用螺栓将其固定到模架上。403为导向槽，通过联接销钉对阀芯组件起导向和止转作用。内螺纹404、408和405用以安装快插接头和高压水接头。阀体主型腔偏心设计，使安装孔410位于阀体前后的几何中心位置，以保证可靠平衡注水时作用在阀体上的弯矩。

该装置的注水状态如图5所示：采用螺栓将该装置安装到模架21上，多位薄壁气缸6推动阀芯组件前移，阀芯套12的上端面与模仁22接触，此时矩形密封圈15被压紧，且橡胶球堵住下气芯9中的注气通道，将注水和注气、排水通道分隔；注胶前弹丸套在射嘴18上，注胶时弹丸23将胶料封堵在射嘴18之外；注胶结束后，高压水通过注水通道驱动弹丸23脱离射嘴18，并在其后端驱动其在胶料中心穿透，完成穿透充填后继续维持水压，保压完成后，关闭高压水注射系统。

该装置的注气-排水状态如图6所示：多位薄壁气缸6驱动阀芯组件一次抽出，此时射嘴18端面低于制件内形成的空腔底面，但未完全抽离制件24，注水通道错开，注气和排水通道接通。压力气体通过注气通道经钢制气针17进入制件24内部，将水从排水通道排出，然后关闭注气系统。

该装置的抽芯状态如图7所示：多位薄壁气缸6驱动阀芯组件二次抽出，此时射嘴18完全抽离制件24，以便开模取件。而后多位薄壁气缸6驱动阀芯组件顶出至模仁22，准备下一次成型。

Claims (5)

1.一种结构简单、动作可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置，其特征在于：该装置各零件按功能可划分为阀体组件、阀芯组件、驱动组件三部分；阀体组件包括堵头Ⅰ1、阀体2、高压水接头3、限位支架4、快插接头11、堵头Ⅱ20；阀芯组件包括联轴器7、连接杆8、下气芯9、圆柱销钉10、阀芯套12、O型密封圈13、橡胶球14、矩形密封圈15、上气芯16、钢制气针17、射嘴18、限位螺钉19；驱动组件包括气缸支架5、多位薄壁气缸6；多位薄壁气缸6通过螺栓联接固定在气缸支架5上，气缸支架通过螺钉安装在阀体2上；阀芯组件与阀体中心型腔配合，其下端通过联轴器7与多位薄壁气缸6相连；阀芯套12采用阶梯轴形式设计，与矩形密封圈15配合使用，实现注水时注水通道与排水通道的可靠密封隔离，避免了同直径设计时密封圈经过通道孔时被通道孔边缘刃口刮伤而导致密封失效问题的产生；气芯采用组合结构设计，下气芯9和上气芯16采用螺纹联接组合成气芯组件，比水密度略大的橡胶球14置于二者形成的空腔中，空腔底部为锥面，顶部上气芯16开设有十字槽，注水时橡胶球14与底部锥面配合，实现注水通道与注气通道的可靠密封，注气时气体向上吹开橡胶球实现可靠注气；注水通道和排水通道均通过在上气芯16上铣削平面实现与射嘴18的连通，在阀芯套上注水通道比排水通道更靠近射嘴18出口，从而保证注水时阀芯套前端只有较少的气体被注入型腔，保证制件内表面质量；射嘴18上部结构分为三段：上段与弹丸配合，设置为有较小拔模斜度的柱面，以在注胶时固定弹丸并保证胶料不进入射嘴18，且注水时弹丸易于脱离射嘴18；中段在注胶时被熔体包裹，设置有较小的反向拔模斜度，在射嘴一次抽出时可保证对水的可靠密封；下部圆柱面开小平面，以便射嘴18的安装；多位薄壁气缸6通过电磁阀控制驱动阀芯组件分级上下运动，使各通道顺序接通或断开，实现注水、注气-排水及射嘴抽出动作；一次抽出将射嘴18抽至低于水腔，关闭注水通道，开通排水通道，实现注气-排水并保证把水排空，避免开模时水的渗漏；二次抽出时将射嘴18抽离制件，保证顺利开模取件。

2.根据权利要求书1所述的一种简易可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置，其特征在于：该装置通过螺栓安装在模具近地侧，阀芯中心线与型腔起始中心线重合，保证注水方向与弹头初始穿透方向一致。

3.根据权利要求书1所述的一种简易可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置，其特征在于：射嘴18截面形状可依据弹头的截面形状大小而设计，以适应不同截面形状大小的制件的成型，射嘴18与阀芯套12螺纹连接，便于更换。

4.根据权利要求书1所述的一种简易可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置，其特征在于：气芯组件和阀芯套12采用圆柱销钉10连接，并与阀体1上开设的导向槽配合实现止转和导向。

5.根据权利要求书1所述的一种简易可靠的水驱动弹丸辅助注塑工艺注排水装置，其特征在于：阀体2采用偏心设计，保证安装孔位于阀体2厚度方向的中心位置，以保证可靠平衡注水时作用在阀体上的弯矩。