CN110293658A - 一种组合浇道式多腔模具及其工艺方法与材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合浇道式多腔模具及其工艺方法与材料，该模具呈多层堆叠的三明治形式，包括动模组件、定模组件、浇道组件、导向组件。其中，浇道组件包括盘式浇口、主浇道、螺旋浇道、辅助浇道、引流道。主浇道将注入盘式浇口的浇注液平摊开，做到首次消能；螺旋浇道从主浇道引出，浇注液进入螺旋浇道后迂回下落，最终从辅助浇道流出，做到二次消能；引流道用于在各个浇道之间承接并引流。两次消能能够有效减缓浇注液进入型腔的速度，防止在冷凝时由于流速过快而排气不畅产生气孔。主浇道、螺旋浇道、辅助浇道的直径随浇注液进入的步骤逐渐减小，层层引导浇注液最终进入型腔，能够有效减少浇注液快速导入时出现气孔的现象。

Description

一种组合浇道式多腔模具及其工艺方法与材料

技术领域

本发明涉及一种模具，具体涉及一种组合浇道式多腔模具及其工艺方法与材料。

背景技术

注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求. 与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。

现有技术中用于瓶盖生产的多模腔模具通常将浇道系统设计成“H”型结构，即水平设置主浇道并竖直设置分浇道，这种浇道在流体经过浇道分岔后容易残留一部分在角落处，最终导致型腔中的填充不均匀。且直上直下的设计容易导致浇注液进入型腔的速度过快，进而在冷凝时由于流速过快而排气不畅产生气孔。

发明内容

发明目的：提供一种组合浇道式多腔模具及其工艺方法与材料，解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种组合浇道式多腔模具，呈多层堆叠的三明治形式，包括动模组件、定模组件、浇道组件、导向组件。

其中，所述动模组件包括底座，固定在所述底座两侧的模脚，以及通过垫板固定在所述模脚上的动模固定板；所述定模组件包括上面板，固定在所述上面板一侧的刮板，以及固定在所述刮板一侧的定模固定板；所述浇道组件包括设置在所述上面板中心处的盘式浇口，以及与所述盘式浇口、型芯、型腔连通的组合浇道；所述导向组件包括多个相互配合的导柱与导套。

在进一步的实施例中，所述组合浇道包括横向设置的主浇道，盘旋设置的螺旋浇道，以及与所述螺旋浇道连通的辅助浇道；所述主浇道与所述盘式浇口连通，所述螺旋浇道的一端从主浇道引出、且盘旋两周后与所述辅助浇道连接，所述辅助浇道与所述型腔接通，所述螺旋浇道的数量与所述型腔的数量相等、且一一对应。所述盘式浇口与所述主浇道之间、所述主浇道与所述螺旋浇道之间分别通过漏斗状的引流道连接。引流道用于在各个浇道之间承接并引流，漏斗状设计能够防止浇注液残留在内壁上。主浇道将注入盘式浇口的浇注液平摊开，做到第一次消能；螺旋浇道从主浇道引出，浇注液进入螺旋浇道后迂回下落，最终从辅助浇道流出，做到第二次消能。两次消能能够有效减缓浇注液进入型腔的速度，防止在冷凝时由于流速过快而排气不畅产生气孔。

在进一步的实施例中，所述动模组件还包括设置在所述动模固定板上的型芯，以及固定在所述动模固定板中心处的动模镶件；每组型芯与型腔之间留有预定间隙、且相互之间通过预定高度的隔板隔离。所述定模组件还包括设置在所述定模固定板上的型腔，以及固定在所述定模固定板一侧的推料板；所述导柱固定在所述底座上，所述导套固定在所述上面板一侧、且与所述导柱间隙配合。隔板用于对相邻两个型芯与型腔之间进行隔离，防止浇注液溢出；相邻两个型芯与型腔之间留有足够间隙，防止热的浇注液在进入型腔后，型腔受热膨胀影响周边的其它型腔，而该预留间隙能够很好的对型腔进行冷却，将热量逐步散发出去。

一种组合浇道式多腔模具的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

工序一，合模：将动模组件和定模组件相向而行，直至合上；

工序二，注料：通过外部注塑机对着盘式浇口浇注，浇注液顺着浇道组件流淌并进入型芯；

工序三，保压：在工序二中外部注塑机注料后保持预定压力10秒，保压结束后压力呈线性下降至预定值；

工序四：冷却：在工序三保压结束后，在室温环境下静置60秒；

工序五：退模：在工序四冷却完毕后，利用顶针板推动顶针，推料板首先与刮板分离，接着动模组件后移，在导柱的作用下使定模固定板与推料板分离，取出浇道中的冷凝料，动模固定板继续后移，在导柱和导套的限位的作用下，最终完成退模动作。

在进一步的实施例中，在工序一中合模方式包括人工、液压、气压、螺杆进给，在动模组件和定模组件合上的过程中，利用导柱和导套进行导向以保证运动精度，当动模组件和定模组件运动到位，即推料板与动模固定板接触后，合模工序结束；在工艺二中浇注液沿着主浇道流入螺旋浇道，浇注液进入螺旋浇道后迂回下落，最终从辅助浇道流入型芯，在这一过程中，引流道用于在各个浇道之间承接并引流；在工序四中室温介于15摄氏度至38摄氏度，且室温波动范围在±5摄氏度之间。

一种组合浇道式多腔模具的材料，其特征在于包括：6CrW2Si钢，5CrMnMo钢，Cr12MoV钢。

在进一步的实施例中，所述6CrW2Si钢用于铸造底座、模脚、动模固定板、推料板、垫板；所述5CrMnMo钢用于铸造定模固定板、刮板、顶针板、上面板；所述Cr12MoV钢用于铸造盘式浇口、主浇道、螺旋浇道、辅助浇道、引流道、型腔、型芯。

在进一步的实施例中，所述6CrW2Si钢的锻造工艺包括以下步骤：将钢胚送入1200摄氏度的一号炉中，在该温度下持续加热，保持1200摄氏度恒温，此温度作为始锻温度；将经历始锻温度后的钢胚取出，打上锻钉，放入900摄氏度的二号炉中，此温度作为终锻温度；将经历终锻温度后的钢胚取出放置在缓冷坑中，采用缓冷方式使其逐渐降温，以去除应力、消除白点。

在进一步的实施例中，所述5CrMnMo钢的锻造工艺包括以下步骤：将钢胚送入1160摄氏度的一号炉中，在该温度下持续加热，此温度作为始锻温度；将经历始锻温度后的钢胚取出，打上锻钉，放入850摄氏度的二号炉中，此温度作为终锻温度；将经历终锻温度后的钢胚取出放置在600摄氏度的三号炉中保温，待模具内外温度一致后在三号炉内冷却至150摄氏度，再取出放入砂冷坑；5CrMnMo钢中碳含量保持在0.40%~0.60%，可获得较高的强度与耐热疲劳强度，具有良好的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与导热性。

在进一步的实施例中，所述Cr12MoV钢包括以下热处理工序：在950摄氏度的淬火炉中进行第一次淬火，在冷却油中油冷预定时间；在1020摄氏度的淬火炉中进行第二次淬火，在冷却油中油冷预定时间；在200摄氏度的回火炉中回火2小时。Cr12MoV模具钢淬透性、淬火回火后的硬度、强度、韧性比Cr12高，适用于用于制造截面较大、形状复杂、工作负荷较重的合种模具和工具。

有益效果：本发明涉及一种组合浇道式多腔模具及其工艺方法与材料，通过设置动模组件、定模组件、浇道组件、导向组件，并堆叠呈三明治形式，浇道组件包括盘式浇口、主浇道、螺旋浇道、辅助浇道、引流道。主浇道将注入盘式浇口的浇注液平摊开，做到第一次消能；螺旋浇道从主浇道引出，浇注液进入螺旋浇道后迂回下落，最终从辅助浇道流出，做到第二次消能。两次消能能够有效减缓浇注液进入型腔的速度，防止在冷凝时由于流速过快而排气不畅产生气孔。引流道用于在各个浇道之间承接并引流，漏斗状设计能够防止浇注液残留在内壁上。

附图说明

图1为本发明的截面图。

图2为本发明的外部立体图。

图3为本发明中组合浇道的结构示意图。

图4为本发明中组合浇道的局部放大图。

图5为本发明工艺方法的工艺流程图。

图6为本发明中6CrW2Si钢的锻造工艺流程图。

图7为本发明中5CrMnMo钢的锻造工艺流程图。

图8为本发明中Cr12MoV钢的热处理工艺流程图。

图中各附图标记为：底座1、模脚2、垫板3、动模固定板4、推料板5、定模固定板6、刮板7、盘式浇口8、组合浇道9、主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903、引流道904、型腔10、顶针11、顶杆12、顶针板13、型芯14、上面板15。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图4所示，本发明公开了一种组合浇道式多腔模具及其工艺方法与材料，下面分别对一种组合浇道式多腔模具的具体构造、一种组合浇道式多腔模具的工艺方法、以及一种组合浇道式多腔模具的材料做出阐述。

一种组合浇道式多腔瓶盖模具，包括底座1、模脚2、垫板3、动模固定板4、型芯14、动模镶件、上面板15、刮板7、定模固定板6、型腔10、推料板5、盘式浇口8、主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903、导柱、导套。所述模脚2通过螺栓固定在所述底座1的两侧，所述垫板3通过螺栓固定在所述模脚2上，所述动模固定板4通过螺栓架固定在所述垫板3上，所述型芯14设置在所述动模固定板4上，所述动模镶件通过螺栓固定在所述动模固定板4的中心处，所述刮板7通过若干螺栓固定在所述上面板15的一侧，所述刮板7用于在开模时将浇道中的料去除干净。所述定模固定板6通过螺栓固定在所述刮板7的一侧，所述型腔10设置在所述定模固定板6上，定模固定板6用于和动模固定板4一起成型产品。所述型芯14与型腔10成对设置为多组，每组型芯14与型腔10之间留有预定间隙、且相互之间通过预定高度的隔板隔离。隔板用于对相邻两个型芯14与型腔10之间进行隔离，防止浇注液溢出；相邻两个型芯14与型腔10之间留有足够间隙，防止热的浇注液在进入型腔10后，型腔10受热膨胀影响周边的其它型腔10，而该预留间隙能够很好的对型腔10进行冷却，将热量逐步散发出去。所述推料板5通过螺栓固定在所述定模固定板6的一侧，所述盘式浇口8设置在所述上面板15的中心处，所述主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903共同构成组合浇道9，所述主浇道901横向设置并与所述盘式浇口8连通，所述螺旋浇道902盘旋设置并与主浇道901连通，所述辅助浇道903与所述螺旋浇道902连通，所述主浇道901与所述盘式浇口8连通，所述螺旋浇道902的一端从主浇道901引出、且盘旋两周后与所述辅助浇道903连接，所述辅助浇道903与所述型腔10接通，所述螺旋浇道902的数量与所述型腔10的数量相等、且一一对应。主浇道901将注入盘式浇口8的浇注液平摊开，做到第一次消能；螺旋浇道902从主浇道901引出，浇注液进入螺旋浇道902后迂回下落，最终从辅助浇道903流出，做到第二次消能。两次消能能够有效减缓浇注液进入型腔10的速度，防止在冷凝时由于流速过快产生气孔。所述盘式浇口8与所述主浇道901之间、所述主浇道901与所述螺旋浇道902之间分别通过漏斗状的引流道904连接。引流道904用于在各个浇道之间承接并引流，漏斗状设计能够防止浇注液残留在内壁上。所述主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903的直径之比为3：2：1。主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903的直径随浇注液进入的步骤逐渐减小，层层引导浇注液最终进入型腔10。所述底座1的一侧设有顶针板13，所述顶针板13上设有至少两根顶杆12，所述动模固定板4的对应位置处设有顶针11，所述顶杆12的一端设有凹槽，所述顶针11与所述凹槽配合插入。上述底座1、模脚2、动模固定板4、型芯14、动模镶件共同构成本发明的动模组件；上述上面板15、刮板7、定模固定板6、型腔10、推料板5共同构成本发明的定模组件；上述盘式浇口8、主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903共同构成本发明的浇道组件；上述导柱和导套构成本发明的导向组件。

一种组合浇道式多腔模具的工艺方法分为合模、注料、保压、冷却、退模五个工序：

合模：通过人工、液压、气压、螺杆进给等运动方式将动模组件和定模组件相向而行从而合上。在动模组件和定模组件合上的过程中，利用导柱和导套进行导向，导柱固定在底座1上，导套固定在上面板15一侧，如此一来，导柱和导套便能够保证底座1与上面板15相向运动时的直线度在期望范围内。当动模组件和定模组件运动到位，即推料板5与动模固定板4接触后，此时合模工序结束。

注料：通过外部注塑机对着盘式浇口8浇注，此时浇注液沿着主浇道901流入螺旋浇道902，浇注液进入螺旋浇道902后迂回下落，最终从辅助浇道903流入型芯14。每组型芯14与型腔10之间留有预定间隙、且相互之间通过预定高度的隔板隔离。隔板用于对相邻两个型芯14与型腔10之间进行隔离，防止浇注液溢出；相邻两个型芯14与型腔10之间留有足够间隙，防止热的浇注液在进入型腔10后，型腔10受热膨胀影响周边的其它型腔10，而该预留间隙能够很好的对型腔10进行冷却，将热量逐步散发出去。主浇道901将注入盘式浇口8的浇注液平摊开，做到第一次消能；螺旋浇道902从主浇道901引出，浇注液进入螺旋浇道902后迂回下落，最终从辅助浇道903流出，做到第二次消能。两次消能能够有效减缓浇注液进入型腔10的速度，防止在冷凝时由于流速过快而排气不畅产生气孔。所述盘式浇口8与所述主浇道901之间、所述主浇道901与所述螺旋浇道902之间分别通过漏斗状的引流道904连接。引流道904用于在各个浇道之间承接并引流，漏斗状设计能够防止浇注液残留在内壁上。主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903的直径随浇注液进入的步骤逐渐减小，层层引导浇注液最终进入型腔10。

保压：由于塑料在冷却过程中有热胀冷缩的效果，特别是收缩率比较大的塑料，热胀冷缩非常明显，于是当我们给物料一个固定的压力后，塑料冷却过程中体积缩小，模具内熔体压力开始下降，由于有保压的作用，于是液压系统会自动向前加压，促使后段的料前进，补充前面熔体的收缩，从而形成防止产品因收缩而产生变形的作用。模具保压阶段的也是持续施加压力的阶段，在注塑机压力不断增大的情况下，塑料的密度也渐渐增加。在模具保压过程中，模具模腔中慢慢填满塑料，导致模具背压也渐渐加高。在保压过程中，注塑机螺杆慢慢地向前作移动，塑料的速率也较为缓慢，这种情况下的流动被称作保压流动。在模具保压阶段，塑料受冷，导致固化加快，熔体粘度也增加，型腔10内的阻力很大。在保压的后期阶段，材料密度持续增大，塑件也注塑成型，直到浇口固化，保压阶段才算结束。此时模腔压力达到最高值。

冷却：在模具的成型中，冷却系统的设计与排布也是非常重要。因为塑料制品只有等注塑模具温度冷却到一定的刚性后，产品脱模时才能减少塑料制品因受到外力而产生变形，保证制品的外观。在本发明中，相邻两个型芯14与型腔10之间留有足够间隙，防止热的浇注液在进入型腔10后，型腔10受热膨胀影响周边的其它型腔10，而该预留间隙能够很好的对型腔10进行冷却，将热量逐步散发出去。

退模：退模是本发明的最后一道工序，在冷却完毕后，利用顶针板13推动顶针11，推料板5首先与刮板7分离，接着动模组件后移，在导柱的作用下使定模固定板6与推料板5分离，取出浇道中的冷凝料，动模固定板4继续后移，在导柱和导套的限位的作用下，最终完成退模动作。

一种组合浇道9式多腔模具的材料包括6CrW2Si钢，5CrMnMo钢，Cr12MoV钢。其中，6CrW2Si钢用于铸造底座1、模脚2、动模固定板4、推料板5、垫板3；5CrMnMo钢用于铸造定模固定板6、刮板7、顶针11板、上面板15；Cr12MoV钢用于铸造盘式浇口8、主浇道901、螺旋浇道902、辅助浇道903、引流道904、型腔10、型芯14。对于6CrW2Si钢的锻造，需要将钢胚送入1200摄氏度的一号炉中，在该温度下持续加热，保持1200摄氏度恒温，此温度作为始锻温度；将经历始锻温度后的钢胚取出，打上锻钉，放入900摄氏度的二号炉中，此温度作为终锻温度；将经历终锻温度后的钢胚取出放置在缓冷坑中，采用缓冷方式使其逐渐降温，以去除应力、消除白点。对于5CrMnMo钢的锻造，需要将钢胚送入1160摄氏度的一号炉中，在该温度下持续加热，此温度作为始锻温度；将经历始锻温度后的钢胚取出，打上锻钉，放入850摄氏度的二号炉中，此温度作为终锻温度；将经历终锻温度后的钢胚取出放置在600摄氏度的三号炉中保温，待模具内外温度一致后在三号炉内冷却至150摄氏度，再取出放入砂冷坑；5CrMnMo钢中碳含量保持在0.40%~0.60%，可获得较高的强度与耐热疲劳强度，具有良好的硬度与耐磨性、良好的韧性钢与导热性。对于Cr12MoV钢需要在950摄氏度的淬火炉中进行第一次淬火，在冷却油中油冷预定时间；在1020摄氏度的淬火炉中进行第二次淬火，在冷却油中油冷预定时间；在200摄氏度的回火炉中回火2小时。Cr12MoV模具钢淬透性、淬火回火后的硬度、强度、韧性比Cr12高，适用于用于制造截面较大、形状复杂、工作负荷较重的合种模具和工具。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (8)

1.一种组合浇道式多腔模具，其特征是呈多层堆叠的三明治形式，包括动模组件、定模组件、浇道组件、导向组件：

所述动模组件包括底座，固定在所述底座两侧的模脚，以及通过垫板固定在所述模脚上的动模固定板；所述定模组件包括上面板，固定在所述上面板一侧的刮板，以及固定在所述刮板一侧的定模固定板；所述浇道组件包括设置在所述上面板中心处的盘式浇口，以及与所述盘式浇口、型芯、型腔连通的组合浇道；所述导向组件包括多个相互配合的导柱与导套。

2.根据权利要求1所述的一种组合浇道式多腔模具，其特征在于：所述组合浇道包括横向设置的主浇道，盘旋设置的螺旋浇道，以及与所述螺旋浇道连通的辅助浇道；所述主浇道与所述盘式浇口连通，所述螺旋浇道的一端从主浇道引出、且盘旋两周后与所述辅助浇道连接，所述辅助浇道与所述型腔接通，所述螺旋浇道的数量与所述型腔的数量相等、且一一对应。

3.根据权利要求1所述的一种组合浇道式多腔模具，其特征在于：所述动模组件还包括设置在所述动模固定板上的型芯，以及固定在所述动模固定板中心处的动模镶件；所述定模组件还包括设置在所述定模固定板上的型腔，以及固定在所述定模固定板一侧的推料板；所述导柱固定在所述底座上，所述导套固定在所述上面板一侧、且与所述导柱间隙配合。

4.一种组合浇道式多腔模具的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

工序一，合模：将动模组件和定模组件相向而行，直至合上；

工序二，注料：通过外部注塑机对着盘式浇口浇注，浇注液顺着浇道组件流淌并进入型芯；

工序三，保压：在工序二中外部注塑机注料后保持预定压力10秒，保压结束后压力呈线性下降至预定值；

工序四：冷却：在工序三保压结束后，在室温环境下静置60秒；

工序五：退模：在工序四冷却完毕后，利用顶针板推动顶针，推料板首先与刮板分离，接着动模组件后移，在导柱的作用下使定模固定板与推料板分离，取出浇道中的冷凝料，动模固定板继续后移，在导柱和导套的限位的作用下，最终完成退模动作。

5.根据权利要求4所述的一种组合浇道式多腔模具的工艺方法，其特征在于：在工序一中合模方式包括人工、液压、气压、螺杆进给，在动模组件和定模组件合上的过程中，利用导柱和导套进行导向以保证运动精度，当动模组件和定模组件运动到位，即推料板与动模固定板接触后，合模工序结束；在工艺二中浇注液沿着主浇道流入螺旋浇道，浇注液进入螺旋浇道后迂回下落，最终从辅助浇道流入型芯，在这一过程中，引流道用于在各个浇道之间承接并引流；在工序四中室温介于15摄氏度至38摄氏度，且室温波动范围在±5摄氏度之间。

6.一种组合浇道式多腔模具的材料，其特征在于包括：6CrW2Si钢，5CrMnMo钢，Cr12MoV钢。

7.根据权利要求6所述的一种组合浇道式多腔模具的材料，其特征在于：所述6CrW2Si钢用于铸造底座、模脚、动模固定板、推料板、垫板；所述5CrMnMo钢用于铸造定模固定板、刮板、顶针板、上面板；所述Cr12MoV钢用于铸造盘式浇口、主浇道、螺旋浇道、辅助浇道、引流道、型腔、型芯。

8.根据权利要求6所述的一种组合浇道式多腔模具的材料，其特征在于：

所述6CrW2Si钢的锻造工艺包括以下步骤：将钢胚送入1200摄氏度的一号炉中持续加热，保持1200摄氏度恒温，此温度作为始锻温度；将经历始锻温度后的钢胚取出，打上锻钉，放入900摄氏度的二号炉中，此温度作为终锻温度；将经历终锻温度后的钢胚取出放置在缓冷坑中，采用缓冷方式使其逐渐降温，以去除应力、消除白点；

所述5CrMnMo钢的锻造工艺包括以下步骤：将钢胚送入1160摄氏度的一号炉中，在该温度下持续加热，此温度作为始锻温度；将经历始锻温度后的钢胚取出，打上锻钉，放入850摄氏度的二号炉中，此温度作为终锻温度；将经历终锻温度后的钢胚取出放置在600摄氏度的三号炉中保温，待模具内外温度一致后在三号炉内冷却至150摄氏度，再取出放入砂冷坑；

所述Cr12MoV钢包括以下热处理工序：在950摄氏度的淬火炉中进行第一次淬火，在冷却油中油冷预定时间；在1020摄氏度的淬火炉中进行第二次淬火，在冷却油中油冷预定时间；在200摄氏度的回火炉中回火2小时。