CN109177025B - 开模发泡模具及开模发泡注塑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种开模发泡模具及开模发泡注塑方法，实现产品边缘不溢料，不鼓包，提高产品表面质量。所述开模发泡模具，凸模和凹模合模后构成产品型腔，产品成型在产品型腔内，凸模上包括有边缘成型部位用于成型所述产品的边缘，边缘成型部位上具有向产品型腔内凸出的凸起，产品的边缘对应具有减薄凹槽，减薄凹槽沿开模方向上的深度不小于第一阶段开模的距离。本发明通过在凸模的边缘成型部位上设置凸起，使得产品边缘厚度减薄，利于提前冷却凝固，迅速冻结，避免在内部发泡力作用下产生外形变化，起到封胶作用，实现产品边缘不溢料，不鼓包，提高产品表面质量，注塑过程中无封料框前进和退回的步骤，缩短了产品成型周期，提高了成型效率。

Description

开模发泡模具及开模发泡注塑方法

技术领域

本发明属于注塑成型领域，具体涉及开模发泡模具及基于该开模发泡模具的开模发泡注塑方法。

背景技术

由于节能减排和环保意识的不断增强，以及制造业对降低成本的需求，使得在注塑成型领域，开模发泡逐渐发展成为最有效的注塑件减重技术，使用开模发泡技术，可使注塑件减重10-30%。尤其在汽车行业内，在汽车塑料内饰上使用该技术，可大大减轻汽车整车中重量，实现轻量化，达到降低油耗或增加电动汽车续航里程的作用。

开模发泡注塑成型技术共包含两个阶段的开模过程，第一阶段开模是在产品刚填充满后，在塑料冻结程度最低时开模一小段距离，产品在发泡力作用下随着模具第一阶段开模膨胀变厚，达到最终产品尺寸；之后与传统注塑工艺相同，进入冷却阶段，待产品冷却结束后，开始第二阶段开模，最后顶出产品，合模，开始下个循环周期。

由于开模发泡注塑工艺中的第一阶段开模会在模具的分型面出现开模缝隙，而且第一阶段开模时恰好是塑件表面冻结程度最低的时候，冻结层薄、强度低，无法抵抗塑件内部未冻结的熔融层的发泡力量，最终将会导致分型面缝隙附近的产品边缘因发泡力膨胀，轻则从分型面缝隙中向外稍微突出，重则大量熔胶从分型面缝隙处泄露，最终导致产品外观缺陷。如图1至图3所示，第一阶段开模，开模距离为H，产品1的边缘部位A和边缘部位B处均形成有溢料鼓包2。

为解决上述技术问题，现有解决方案是在模具分型面处增加油压或弹簧驱动的封料框结构，在成型过程中，第一阶段开模的同时，封料框在油压或弹簧的作用下浮动，保持分型面的始终闭合，从而防止产品边缘从分型面缝隙中向外溢出。但这种解决方案，模具结构复杂，可靠性低，模具成本高，并且需要注塑机增加专门的机构与封料框及相关部件配合，加大了生产成本；且在工艺步骤上第一阶段开模的同时还具有封料框在油压或弹簧的作用下浮动前进，以及发泡料冷却后第二阶段开模之前还具有将封料框退回的步骤，工艺复杂，周期长，效率低。

另外，由于开模发泡注塑时，熔胶被注入模具型腔后，由于熔体压力骤降，抵抗气泡长大的外围压力会消失，气泡会长大、破裂，并且伴随着填充，造成外观气痕，银纹等缺陷。为了避免以上外观缺陷，现有技术中通常的做法是采用反压法发泡注塑成型。具体地，反压法发泡注塑成型需要在模具合模后，先向模具型腔中充入高压气体（一般小于5MPa），型腔建立起压力后再进行注射（延时注射3-5s），在注射过程中始终保持反压气体作用于料流前锋，使料流前锋有压力，从而抑制气泡长大破裂，保证产品外观。在型腔即将被填充满时（填充比例约95%），将反压气体卸掉，保证产品末端的充填。通过反压法，可以得到外观无气痕等缺陷的发泡注塑产品，但是该方法增加了向型腔中注塑反压气体的这段时间，延长了成型周期，降低了成型效率；同时由于使用高压气体，需要纯净的氮气或经过滤干燥后的空气，气体的使用需要多种复杂的设备；反压气体在应用时稳定性差，容易造成产品局部困气，开模发泡时局部发泡失败。

发明内容

本发明提出一种开模发泡模具及开模发泡注塑方法，实现产品边缘不溢料，不鼓包，提高产品表面质量。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是，一种开模发泡模具，包括凸模和凹模，所述凸模和所述凹模合模后构成产品型腔，产品成型在所述产品型腔内，所述凸模上包括有边缘成型部位用于成型所述产品的边缘，所述边缘成型部位上具有向所述产品型腔内凸出的凸起，所述产品的边缘对应具有减薄凹槽，所述减薄凹槽沿开模方向上的深度不小于所述开模发泡模具第一阶段开模的距离。

位于所述减薄凹槽外侧的产品壁厚等于产品最大壁厚的1/2。

所述凸起为圆滑的弧形凸起。

所述凸起是沿所述边缘成型部位的长度方向延伸的一个整条状，或者所述凸起沿所述边缘成型部位的长度方向间隔设置多个。

所述凸模和所述凹模的分型面的外围设置有密封圈且布设有多个透气钢，所述透气钢位于所述产品型腔与所述密封圈之间的区域中；所述凸模或所述凹模内开设有气路，所述气路包括环形的总气路和与所述透气钢一一对应设置的多条支气路；所述总气路具有用于外连抽真空设备的排气口，各所述支气路的进气端与对应的所述透气钢所在空间连通，排气端与所述总气路连通。

所述密封圈和所述透气钢设置在所述凸模上，所述凸模上设有密封圈安装槽，所述密封圈嵌装在所述密封圈安装槽内；所述凸模上设有与所述透气钢一一对应的透气钢安装槽，所述透气钢过盈安装在所述透气钢安装槽内，所述支气路及所述总气路设置在所述凸模上，所述支气路的进气端与所述透气钢安装槽连通。

多个所述透气钢均布，多支所述支气路也对应均布。

一种基于上述开模发泡模具的开模发泡注塑方法，包括如下步骤：

1）模具合模；

2）胶料注射填充产品型腔；

3）第一阶段开模，胶料在发泡力作用下随着第一阶段开模膨胀变厚，达到最终产品尺寸；

4）产品冷却；

5）第二阶段开模；

6）顶出产品，合模。

步骤2）中胶料为急速填充，注塑机螺杆前进速度范围为150mm/s-300mm/s，在步骤2）中，至少在接近胶料填充完成时，通过总气路的排气口外连真空设备对产品型腔保持抽气来加强排气，并保持抽气至少至胶料填充完成。

所述开模发泡注塑方法还包括在步骤2）之前通过总气路的排气口外连真空设备将产品型腔内的空气抽出的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：

1、通过在凸模上用于成型产品边缘的边缘成型部位上设有向产品型腔内凸出的凸起，则产品上与凸起对应的部位为减薄凹槽，使得产品边缘部位厚度减薄，厚度小利于提前冷却凝固，迅速冻结，避免在内部发泡力作用下产生外形变化，也不会造成熔融的胶料外溢，起到封胶作用，实现产品边缘不溢料，不鼓包，提高产品表面质量；

2、本发明对于模具结构的改进和工艺的改进实施简单，易于实现，且仅是对产品非外观面一侧进行修改，不影响产品外观面；省略了现有技术中的封料框及油压或弹簧结构，大大简化了模具结构。

3、采用本发明后，可以使用普通结构模具进行开模发泡注塑成型，模具成本低，可靠性高；

4、采用本发明开模发泡注塑方法，注塑过程中无封料框前进和退回的步骤，缩短了产品成型周期，提高了成型效率。

本发明的优点和积极效果将在下述具体实施方式中更为详细地阐述。

附图说明

图1为现有技术开模发泡模具第一阶段开模时结构示意图；

图2为图1中产品边缘部位A处的放大图；

图3为图1中产品边缘部位B处的放大图；

图4为本发明开模发泡模具结构示意图；

图5为本发明开模发泡模具第一阶段开模时结构示意图；

图6为图5中A部结构放大图；

图7为图5中B部结构放大图；

图8为本发明开模发泡模具实施例中气路及密封圈在模具上的设置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

参见图4至图7所示，本实施例一种开模发泡模具，包括凸模10和凹模20，凸模10和凹模20合模后构成产品型腔30，产品70成型在产品型腔30内，凸模10上包括有用于成型产品边缘的边缘成型部位11，边缘成型部位11上具有向产品型腔30内凸出的凸起12，产品70的边缘对应具有减薄凹槽71，减薄凹槽71沿模具开模方向（开模方向如图5至图7中所示单向箭头所示）上的深度D不小于开模发泡模具第一阶段开模的距离L。

由于开模发泡注塑时，第一阶段开模会在模具的分型面出现开模缝隙，而且第一阶段开模时恰好是塑件表面冻结程度最低的时候，冻结层薄、强度低，无法抵抗塑件内部未冻结的熔融层的发泡力量，最终将会导致分型面缝隙附近的产品边缘因发泡力膨胀，从而发生产品边缘处鼓包或溢料。则通过在凸模10上用于成型产品边缘的边缘成型部位11上设有向产品型腔30内凸出的凸起12，相应地产品70上形成有减薄凹槽71，产品边缘厚度减薄，则胶料量少，利于提前冷却凝固，迅速冻结，避免产品在内部发泡力作用下产生外形变化，胶料快速凝固冻结，也避免造成熔融的胶料外溢，起到封胶作用，实现产品边缘不溢料，不鼓包，提高产品表面质量；减薄凹槽71沿模具开模方向上的深度D不小于开模发泡模具第一阶段开模的距离L，即减薄凹槽71涵盖了第一阶段开模行程所对应的产品区域，则保证整个第一阶段开模行程产品边缘均不溢料，不鼓包。

为尽可能地减小由于产品边缘处厚度减薄对产品本身强度造成影响，如图6和图7所示，位于减薄凹槽71外侧（此处以远离产品中心的方向为向外）的产品壁厚d为产品70最大壁厚T的1/2，以避免产品边缘处厚度减薄太多造成对产品本体强度的不利影响及填充困难。

为避免凸起与产品之间产生干涉，便于顺利开模，凸起12优选为圆滑的弧形凸起。

进一步地，对于凸起12的结构形式，其可以是沿边缘成型部位11的长度方向延伸的一个整条状，中间无断续；或者凸起12沿边缘成型部位11的长度方向间隔设置多个，对此，本实施例中不做具体限制。

另外，在开模发泡注塑时，熔胶被注入模具型腔后，由于熔体压力骤降，抵抗气泡长大的外围压力会消失，气泡会长大、破裂，并且伴随着填充，造成外观气痕，银纹等缺陷。通过反压法，可以得到外观无气痕等缺陷的发泡注塑产品，但是该方法增加了向型腔中注塑反压气体的这段时间，延长了成型周期，降低了成型效率；且由于使用高压气体，需要纯净的氮气或经过滤干燥后的空气，气体的使用需要多种复杂的设备；反压气体在应用时稳定性差，容易造成产品局部困气，开模发泡时局部发泡失败。为了接近现有技术中这一技术问题，本实施例中，参见图8所示，在凸模10和凹模20的分型面的外围设置有密封圈40且布设有多个透气钢50，透气钢50位于产品型腔30与密封圈40之间的区域中；凸模10或凹模20内开设有气路60，气路60包括环形的总气路61和与透气钢50一一对应设置的多条支气路62；总气路61具有用于外连抽真空设备的排气口63，各支气路62的进气端与对应的透气钢50所在空间连通，各支气路62的排气端与总气路61连通。

进一步地，本实施例中密封圈40和透气钢50设置在凸模10上，凸模10上设有密封圈安装槽13，密封圈40通过其本身弹性变形嵌装在密封圈安装槽13内，在开模状态时其至少一部分露出于密封圈安装槽13，以使得在合模状态时密封圈40可同时也抵靠在凹模20上，实现与产品型腔30外部密封隔绝；凸模10上设有与透气钢50一一对应的透气钢安装槽（图中未示出），透气钢50过盈安装在透气钢安装槽内；同时，支气路62及总气路61也设置在凸模10上，支气路62的进气端具体与透气钢安装槽14连通。

本实施例还提出了一种基于本实施例开模发泡模具的开模发泡注塑方法，包括如下步骤：

1）模具合模；

2）胶料注射填充产品型腔；

3）第一阶段开模，胶料在发泡力作用下随着第一阶段开模膨胀变厚，达到最终产品尺寸；

4）产品冷却；

5）第二阶段开模；

6）顶出产品，合模。

上述各步骤的具体实现方式同现有技术，在此不再赘述。与现有技术不同的是，本实施例开模发泡注塑方法，通过凸模10上形成凸起12起到封胶作用，则省略了注塑过程中封料框前进和退回的步骤，明显缩短了产品成型周期，提高了成型效率。

为解决现有技术中反压工艺带来的成型周期长、成型效率低的问题，本实施例开模发泡注塑方法步骤2）中胶料为急速填充，所谓急速填充即注塑机螺杆前进速度范围为150mm/s-300mm/s（现有技术中胶料普通速度填充通常螺杆前进速度在100mm/s以下），注射时间尽可能在1s以内，最好不超过2s。然而，由于在胶料发泡过程中，虽然胶料中的气泡被抑制长大破裂，然而胶料中的助剂、添加剂在高温下会分解出烟气等气体。同时，由于密封圈40的密封作用也并不能确保完全隔绝密封，在胶料急速填充时需加强对产品型腔30的排气，则在步骤2）中，至少在接近胶料填充完成时，通过总气路61的排气口63外连真空设备对产品型腔30保持抽气来加强对产品型腔30排气，将产品型腔30中气体排出，并保持抽气至少至胶料填充完成，以利于胶料填充，避免产品边缘处缺胶和困气。同时，对于发泡力量特别大的注塑材料，由于产品边缘减薄，厚度通常会小于1.0mm，不利于填充，容易造成注塑后缺胶等缺陷，在胶料急速填充过程中配合使用对产品型腔30抽真空，会大大改善缺胶现象。

进一步地，本实施例开模发泡注塑方法还可以包括在步骤2）之前通过总气路61的排气口63外连真空设备将产品型腔30内的空气抽出的步骤。即在胶料填充前，也可以进行外连真空设备将产品型腔30中的气体抽出，以进一步利于填充，避免缺胶和困气。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种开模发泡模具，包括凸模和凹模，所述凸模和所述凹模合模后构成产品型腔，产品成型在所述产品型腔内，所述凸模上包括有边缘成型部位用于成型所述产品的边缘，其特征在于：所述边缘成型部位上具有向所述产品型腔内凸出的凸起，所述产品的边缘对应具有减薄凹槽，所述减薄凹槽沿开模方向上的深度不小于所述开模发泡模具第一阶段开模的距离；位于所述减薄凹槽外侧的产品壁厚等于产品最大壁厚的1/2；所述凸起为圆滑的弧形凸起；所述凸模和所述凹模的分型面的外围设置有密封圈且布设有多个透气钢，所述透气钢位于所述产品型腔与所述密封圈之间的区域中；所述凸模或所述凹模内开设有气路，所述气路包括环形的总气路和与所述透气钢一一对应设置的多条支气路；所述总气路具有用于外连抽真空设备的排气口，各所述支气路的进气端与对应的所述透气钢所在空间连通，排气端与所述总气路连通。

2.根据权利要求1所述的开模发泡模具，其特征在于：所述凸起是沿所述边缘成型部位的长度方向延伸的一整条状，或者所述凸起沿所述边缘成型部位的长度方向间隔设置多个。

3.根据权利要求1所述的开模发泡模具，其特征在于：所述密封圈和所述透气钢设置在所述凸模上，所述凸模上设有密封圈安装槽，所述密封圈嵌装在所述密封圈安装槽内；所述凸模上设有与所述透气钢一一对应的透气钢安装槽，所述透气钢过盈安装在所述透气钢安装槽内，所述支气路及所述总气路设置在所述凸模上，所述支气路的进气端与所述透气钢安装槽连通。

4.根据权利要求1所述的开模发泡模具，其特征在于：多个所述透气钢均布，多条所述支气路也对应均布。

5.一种基于权利要求1至4中任一项所述开模发泡模具的开模发泡注塑方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）模具合模；

2）注射胶料填充产品型腔；

3）第一阶段开模，胶料在发泡力作用下随着第一阶段开模膨胀变厚，达到最终产品尺寸；

4）产品冷却；

5）第二阶段开模；

6）顶出产品，合模。

6.根据权利要求5所述的开模发泡注塑方法，其特征在于：步骤2）中胶料为急速填充，注塑机螺杆前进速度范围为150mm/s-300mm/s，且在步骤2）中，至少在接近胶料填充完成时，通过总气路的排气口外连真空设备对产品型腔保持抽气来加强排气，并保持抽气至少至胶料填充完成。

7.根据权利要求6所述的开模发泡注塑方法，其特征在于：所述开模发泡注塑方法还包括在步骤2）之前通过总气路的排气口外连真空设备将产品型腔内的空气抽出的步骤。