CN109648683A - 一种陶瓷制品注塑成型模具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷制品注塑成型模具及方法，陶瓷制品注塑成型模具上开有三个或三个以上浇口，浇口对称均布在模具的胚体上；浇口包括点浇口和扇形浇口，点浇口能够注入胶体，扇形浇口沿着浇口的入口端到胚体的入口端的方向呈扇形分布，且扇形浇口的一端与点浇口导通，扇形浇口的另一端与胚体导通。本发明公开的陶瓷制品注塑成型模具，浇口的数量大于或等于3个，即相对于现有技术，增加了浇口的数量，分散了原浇口的进胶压力。使用时，胶体从点浇口进入，并流经扇形浇口才进入胚体。由于胶体流经扇形浇口，分散了浇口的进胶压力，且将浇口局部应力层控制在扇形浇口的流道上，实现了胚体应力和密度的均衡化，即提升了陶瓷胚体整体密度均衡性。
Description
技术领域
本发明涉及精密陶瓷注塑生产技术领域，尤其是涉及一种陶瓷制品注塑成型模具及方法。
背景技术
传统的精密陶瓷氧化锆注塑成型技术，胚体浇口位置的设计局限在胚体中心或对称位置，且数量限制在1～2个内，浇口设计数量过少，浇口局部需承受较大的进胶压力与速度，使胚体头尾两端出现密度差而导致烧结后收缩变形，甚至因浇口密度过高导致烧结开裂现象。
因此，如何提升陶瓷胚体整体密度均衡性是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种陶瓷制品注塑成型模具，以提升陶瓷胚体整体密度均衡性。
本发明的第二个目的是提供一种陶瓷制品注塑成型方法。
为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：
一种陶瓷制品注塑成型模具，所述模具上开有三个或三个以上浇口，所述浇口对称均布在所述模具的胚体上；
所述浇口包括点浇口和扇形浇口，所述点浇口能够注入胶体，所述扇形浇口沿着所述浇口的入口端到所述胚体的入口端的方向呈扇形分布，且所述扇形浇口的一端与所述点浇口导通，所述扇形浇口的另一端与所述胚体导通。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型模具中，还包括时序控制设备；
所述时序控制设备包括控制装置和连接管道，所述连接管道与所述模具的阀针控制管道连接，所述控制装置能够控制所述阀针控制管道上的阀针开闭，所述阀针能够控制所述点浇口的开闭。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型模具中，所述扇形浇口与所述胚体的连接处设置有第一圆角，所述第一圆角的半径大于或等于5mm，且小于或等于20mm。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型模具中，所述浇口的个数为3-16个。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型模具中，所述点浇口的直径范围为0.6mm-3.0mm，所述点浇口的注入端的宽度范围为4mm-8mm；
所述扇形浇口的高度范围为1mm-5mm，所述扇形浇口与所述胚体连接处的宽度范围为5mm-15mm；
所述浇口的长度范围为10mm-20mm；
所述模具上开设的排气槽的深度范围为0.02mm-0.08mm。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型模具中，所述模具的模仁的洛氏硬度大于50HRC，且所述模仁为钢材模仁。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型模具中，所述胚体的角均为第二圆角，且所述第二圆角的半径大于或等于0.3mm。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开的陶瓷制品注塑成型模具，浇口的数量大于或等于3个，即相对于现有技术，增加了浇口的数量，分散了原浇口的进胶压力。使用时，胶体从点浇口进入，并流经扇形浇口才进入胚体。由于胶体流经扇形浇口，分散了浇口的进胶压力，且将浇口局部应力层控制在扇形浇口的流道上，实现了胚体应力和密度的均衡化，即提升了陶瓷胚体整体密度均衡性。。
为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：
一种陶瓷制品注塑成型方法，使用如上述任意一项所述的陶瓷制品注塑成型模具，包括以下步骤：
步骤A：打开所述胚体的顶端的浇口连接的阀针，向所述浇口持续注入胶体；
步骤B：所述胶体依次充填过所述胚体上的其余每个浇口，且每充填过一个所述浇口，与该所述浇口连通的阀针打开；
步骤C：判断所有阀针是否均已打开，若否，转步骤B，若是，结束所述胶体注入。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型方法中，所述步骤C之后，还包括：
步骤D：同步关闭所述胚体上的所有阀针。
优选地，在上述陶瓷制品注塑成型方法中，所述胚体的成型温度范围为150℃-200℃，所述模具的温度范围为30℃-70℃。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的陶瓷制品注塑成型方法，首打开胚体顶端浇口连接处的阀针，胶体有足够的时间到达浇口处，将胶体沿着顶端的浇口持续注入胚体，胶体依次充填过胚体上的其余每个浇口，且每充填过一个浇口，与该浇口连通的阀针打开，有效控制融合痕迹的产生，重复第二步，直到所有阀针均已打开，结束胶体注入。本发明公开的陶瓷制品注塑成型方法，通过控制各个浇口处设置的针阀的打开顺序，控制了多股胶流融合产生的融合痕迹，最终消除了胚体在烧结过程中产生的开裂、变形、收缩不良，以及将尺寸数据控制在标准范围内，提升制程良率，降低成本，提高生产效率。此外，本发明提供的陶瓷制品注塑成型方法，使用的是上述中的陶瓷制品注塑成型模具，因此，胶体流经的浇口也是从点浇口进入，并流经扇形浇口才进入胚体。由于胶体流经扇形浇口，分散了浇口的进胶压力，且将浇口局部应力层控制在扇形浇口的流道上，实现了胚体应力和密度的均衡化，即提升了陶瓷胚体整体密度均衡性。而多个浇口的设置，增加了浇口的数量，分散了原浇口的进胶压力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的陶瓷制品注塑成型模具的胚体的主视结构示意图；
图2为本发明提供的陶瓷制品注塑成型模具的胚体的剖视结构示意图；
图3为本发明提供的陶瓷制品注塑成型模具的时序控制设备结构示意图；
图4为本发明提供的陶瓷制品注塑成型模具的结构示意图；
图5为本发明实施例三提供的陶瓷制品注塑成型方法流程图；
图6为本发明实施例四提供的陶瓷制品注塑成型方法流程图。
其中，图1-4中：
浇口1、胚体2、时序控制设备3、模架系统4、热流道系统5、模芯镶件6、陶瓷上模7、陶瓷下模8、模仁9。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1-4所示，本发明公开了一种陶瓷制品注塑成型模具，其中，该模具上开有三个或三个以上浇口1，浇口1对称均布在模具的胚体2的四周上。
浇口1包括点浇口和扇形浇口，点浇口能够注入胶体，扇形浇口沿着浇口的入口端到胚体的入口端的方向呈扇形分布，且扇形浇口的一端与点浇口导通，扇形浇口的另一端与胚体2导通。扇形浇口也可以是其他能够实现均衡胚体2应力和密度的形状开口。
这里，扇形浇口的入口端是指本发明公开的陶瓷制品注塑成型模具使用时，胶体进入扇形浇口的那端；胚体2的入口端是指胶体进入胚体2的那端。
本发明公开的陶瓷制品注塑成型模具，浇口1的数量大于或等于3个，即相对于现有技术，增加了浇口1的数量，分散了原浇口1的进胶压力。使用时，胶体从点浇口进入，并流经扇形浇口才进入胚体2。由于胶体流经扇形浇口，分散了浇口1的进胶压力，且将浇口1局部应力层控制在扇形浇口的流道上，实现了胚体2应力和密度的均衡化，即提升了陶瓷胚体整体密度均衡性。
实施例二
在本发明提供的第二实施例中，本实施例中的陶瓷制品注塑成型模具和实施例一中的陶瓷制品注塑成型模具的结构类似，对相同之处就不再赘述了，仅介绍不同之处。
本实施例中，公开了模具具体包括模架系统4、热流道系统5、模芯镶件6、陶瓷上模7和陶瓷下模8。模架系统4为整套模具提供定位和导向的作用，热流道系统5是实现陶瓷注塑成型的关键部件，控制整个陶瓷粉料的注塑过程，模芯镶件6配合热流道系统5实现产品的注塑成型。以上模具各系统组件除模芯镶件6以外，其余均为标准件。
在本实施例中，具体公开了陶瓷制品注塑成型模具还包括时序控制设备3；时序控制设备3包括控制装置和连接管道(气阀)，连接管道与模具的阀针控制管道连接，控制装置通过连接管道直接控制模具每个点浇口不同时间的开闭动作，具体为控制装置能够控制阀针控制管道上的每个阀针不同时间的开闭，每个阀针能够控制对应点浇口的不同时间的开闭。使用时，将预先设计好的模具架于电动注塑机上，并将模具的水路依进出方向正确连接水式模温机，再将时序控制设备3依连接管道上的气阀进出方向一对一连接模具的阀针控制管道(阀针开/闭控制气路)，再将设备信号控制线连接至注塑机台的射出信号，成型时，通过机台射出信号来启动时序控制设备3对模具阀针的控制。其中，时序控制设备3在整个注塑过程中，通过时间控制每个浇口1在不同时间的开闭动作，对融合线的消除起到关键性的作用。
为了减小浇注压力的损失及应力集中，本发明公开了扇形浇口与胚体2的连接处设置有第一圆角。进一步地，本发明的发明人经过创造性的多次试验，得到第一圆角的半径大于或等于5mm，且小于或者等于20mm时，才能满足使用要求。
进一步地，本发明公开了浇口1的个数范围为3-16个。本实施例以浇口1个数为6个为例进行说明，如图2所示，其中，从上往下浇口1依次命名为：第一浇口1；并列设置的第二浇口1和第三浇口1；并列设置的第四浇口1和第五浇口1；第六浇口1。从上往下针阀依次命名为：第一阀针；并列设置的第二阀针和第三阀针；并列设置的第四阀针和第五阀针；第六阀针。其中，模具模仁的长为200mm，宽为100mm，高为10mm，肉厚3.0mm，胚体2的长为180mm，宽为80mm。
本发明的发明人经过创造性的多次试验，得到：点浇口的直径范围为0.6mm-3.0mm，点浇口的注入端的宽度范围为4mm-8mm，扇形浇口的高度范围为1mm-5mm，扇形浇口与胚体2连接处的宽度范围为5mm-15mm，浇口1的长度范围为10mm-20mm时，能够实现胚体2应力和密度的均衡化。
在注入胶体的过程中，胶体需填充模具的型腔制成胚体2，因此，型腔内的气体需要通过模仁9和镶件配合间隙或分型面引气槽排出。模仁镶件配合间隙或分型面引气槽即为模具上开设的排气槽，排气槽的深度范围为0.02mm-0.08mm。
更进一步地，本发明公开了模具的模仁9的洛氏硬度大于50HRC，且模仁9为钢材制成的模仁。
在胚体2上应避免设计直角结构，结构面的第二圆角需要半径在0.3mm以上，即胚体2的角均为第二圆角，且第二圆角的半径大于0.3mm。
本发明公开的陶瓷制品注塑成型模具，成型温度范围设置150～200℃，模具温度设置30～70℃，使用时，注塑射胶(含保压)总时间为6s，当机台射出信号给到时序控制设备3后，时序控制设备3所对应的第一阀针进胶，第一阀针打开的延迟时间设置为0s，开启后持续保持时间为6s，胶体沿着第一浇口1进入胚体2；当胶体在模腔内充填过第二浇口1和第三浇口1时，时序控制设备3控制第二阀针和第三阀针同步打开，此时模具的第一浇口1、第二浇口1和第三浇口1均为开启状态，第二针阀和第三针阀打开的延迟时间设置为2.2s，开启后持续保持时间为3.8s；当胶体在模腔内充填过第四浇口1和第五浇口1时，时序控制设备3控制第四阀针和第五阀针同步打开，此时模具的第一浇口1、第二浇口1、第三浇口1、第四浇口1和第五浇口1均为开启状态，第四阀针和第五阀针打开的延迟时间设置为3.5s,开启后持续保持时间为2.5s；当胶位在模腔内充填过第六浇口1时，时序控制设备3控制第六阀针打开，此时模具的6个阀针均为开启状态，第六阀针打开的延迟时间设置为5s,开启后持续保持时间为1s，最后成型射出保压完成后，时序控制6个针阀同步关闭。本发明提供的陶瓷制品注塑成型模具通过时序控制设备3控制各个浇口1处设置的针阀的打开顺序，控制了多股胶流融合产生的融合痕迹，最终消除了胚体2在烧结过程中产生的开裂、变形、收缩不良，以及将尺寸数据控制在标准范围内，提升制程良率，降低成本，提高生产效率。此外，胶体从点浇口进入，并流经扇形浇口才进入胚体2。由于胶体流经扇形浇口，分散了浇口1的进胶压力，且将浇口1局部应力层控制在扇形浇口的流道上，实现了胚体2应力和密度的均衡化，即提升了陶瓷胚体整体密度均衡性。
实施例三
如图4所示，本发明提供一种陶瓷制品注塑成型方法，使用如上述任意一项实施例中的陶瓷制品注塑成型模具，包括以下步骤：
步骤S1：打开胚体的顶端的浇口连接的阀针，向该浇口持续注入胶体。
在注塑工艺中，胚体的成型温度范围为150℃-200℃，模具的温度范围为30℃-70℃。将预先设计好的模具架于电动注塑机上，并将模具的水路依进出方向正确连接水式模温机，再将时序控制设备依气阀进出方向一对一连接模具的阀针开/闭控制气路，再将设备信号控制线连接至注塑机台的射出信号，成型时，通过机台射出信号来启动时序控制设备对模具阀针的控制。
其中，需要注意的是，热流道系统的浇口模仁局部温差不可超过5℃，时序控制设备3的气压大于0.8Mpa，在射出压60～80Mpa范围，保持压不可超出射压20％，保持时间控制在2s内。
步骤S2：胶体依次充填过胚体上的其余每个浇口，且每充填过一个浇口，与该浇口连通的阀针打开。
胶体通过胚体顶端的浇口，依次向下进行充填，每充填过一个浇口，与该浇口连通的阀针打开，以此控制多股胶流融合产生的融合痕迹。
步骤S3：判断所有的阀针是否已打开，若否，转步骤S2，若是，结束胶体注入。
当所有阀针都打开，也就是所有的浇口均已充填过，结束注胶。
本发明提供的陶瓷制品注塑成型方法，首先延迟第一预设时间打开胚体顶端浇口连接处的阀针，使得胶体能够有足够的时间到达浇口处，将胶体沿着顶端的浇口持续注入胚体，胶体依次充填过胚体上的其余每个浇口，且每充填过一个浇口，与该浇口连通的阀针打开，有效控制融合痕迹的产生，重复第二步，直到所有阀针均已打开，结束胶体注入。本发明公开的陶瓷制品注塑成型方法，通过控制各个浇口处设置的针阀的打开顺序，控制了多股胶流融合产生的融合痕迹，最终消除了胚体在烧结过程中产生的开裂、变形、收缩不良，以及将尺寸数据控制在标准范围内，提升制程良率，降低成本，提高生产效率。此外，本发明提供的陶瓷制品注塑成型方法，使用的是上述中的陶瓷制品注塑成型模具，因此，胶体流经的浇口也是从点浇口进入，并流经扇形浇口才进入胚体。由于胶体流经扇形浇口，分散了浇口的进胶压力，且将浇口局部应力层控制在扇形浇口的流道上，实现了胚体应力和密度的均衡化，即提升了陶瓷胚体整体密度均衡性。而多个浇口的设置，增加了浇口的数量，分散了原浇口的进胶压力。
实施例四
如图5所示，在本发明提供的第四实施例中，本实施例中的陶瓷制品注塑成型方法和实施例三中的陶瓷制品注塑成型方法类似，对相同之处就不再赘述了，仅介绍不同之处。
本实施例中，进一步公开了步骤S3之后还包括步骤S4：同步关闭胚体上的所有阀针。
在本发明中的“第一”、“第二”等均为描述上进行区别，没有其他的特殊含义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造性特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷制品注塑成型模具，其特征在于，所述模具上开有三个或三个以上浇口(1)，所述浇口(1)对称均布在所述模具的胚体(2)上；
所述浇口(1)包括点浇口和扇形浇口，所述点浇口能够注入胶体，所述扇形浇口沿着所述浇口的入口端到所述胚体的入口端的方向呈扇形分布，且所述扇形浇口的一端与所述点浇口(1)导通，所述扇形浇口的另一端与所述胚体导通。
2.根据权利要求1所述的陶瓷制品注塑成型模具，其特征在于，还包括时序控制设备(3)；
所述时序控制设备(3)包括控制装置和连接管道，所述连接管道与所述模具的阀针控制管道连接，所述控制装置能够控制所述阀针控制管道上的阀针开闭，所述阀针能够控制所述点浇口的开闭。
3.根据权利要求1所述的陶瓷制品注塑成型模具，其特征在于，所述扇形浇口与所述胚体的连接处设置有第一圆角，所述第一圆角的半径大于或等于5mm，且小于或等于20mm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷制品注塑成型模具，其特征在于，所述浇口(1)的个数为3-16个。
5.根据权利要求1所述的陶瓷制品注塑成型模具，其特征在于，所述点浇口的直径范围为0.6mm-3.0mm，所述点浇口的注入端的宽度范围为4mm-8mm；
所述扇形浇口的高度范围为1mm-5mm，所述扇形浇口与所述胚体连接处的宽度范围为5mm-15mm；
所述浇口(1)的长度范围为10mm-20mm；
所述模具上开设的排气槽的深度范围为0.02mm-0.08mm。
6.根据权利要求1所述的陶瓷制品注塑成型模具，其特征在于，所述模具的模仁的洛氏硬度大于50HRC，且所述模仁为钢材模仁。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的陶瓷制品注塑成型模具，其特征在于，所述胚体的角均为第二圆角，且所述第二圆角的半径大于或等于0.3mm。
8.一种陶瓷制品注塑成型方法，其特征在于，使用权利要求1-7中任意一项所述的陶瓷制品注塑成型模具，包括以下步骤：
步骤A：打开所述胚体的顶端的浇口连接的阀针，向所述浇口持续注入胶体；
步骤B：所述胶体依次充填过所述胚体上的其余每个浇口，且每充填过一个所述浇口，与该所述浇口连通的阀针打开；
步骤C：判断所述胚体上的所有阀针是否已打开，若否，转步骤B，若是，结束所述胶体注入。
9.根据权利要求8所述的陶瓷制品注塑成型方法，其特征在于，所述步骤C之后，还包括：
步骤D：同步关闭所述胚体上的所有阀针。
10.根据权利要求8或9所述的陶瓷制品注塑成型方法，其特征在于，所述胚体的成型温度范围为150℃-200℃，所述模具的温度范围为30℃-70℃。
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