CN110576568A - 一种曲率透明件的注射压缩成型模具及其方法 - Google Patents

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孙琦伟
颜悦
王韬
葛勇
郎建林
王博伦
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/2602—Mould construction elements

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Abstract

本发明涉及提供一种曲率透明件的注射压缩成型模具，包括上模和下模，上模包括内模和外模，内模具有曲率型面，外模环绕内模，且外模与内模滑动配合，内模形成有内模座，内模座与外模之间设置有气弹簧，实现外模与内模之间的弹性滑动配合；内模、外模与下模围成注射压缩成型的型腔。模具靠气弹簧机构及连接的外模实现压缩过程，使得压缩间距可调整，压缩行程可调能够实现型腔内熔体的致密性的控制，在保证结构尺寸的同时降低制件内部的残余应力。

Description

一种曲率透明件的注射压缩成型模具及其方法
技术领域
本发明属于注射成型技术领域，涉及一种曲率透明件的注射压缩成型模具及其方法，尤其涉及高精度、高光学质量、大厚度曲面透明制件的制造方法。
背景技术
随着现代科技发展，透明塑料凭借其优异的透光性、轻质高强等特点，被广泛应用在汽车、高铁、电子信息，并逐渐拓展到航空航天、深海探测等领域。透明产品的形状尺寸也随着应用范围的拓展由最初的平面、薄壁发展到曲面、厚壁。传统成型含有曲率结构的透明光学产品的方法是热弯法，热弯法是将玻璃板材加热至软化温度附近,用自重法或机械加压法使玻璃产生永久性变形,获得一定形状。该方法成型时间长，成本高，受成型的产品形状制约大，后处理加工工序多，逐渐不适应现在市场需求。注射成型方法可以满足这种曲面结构光学产品的制造需求，但是当产品壁厚较大时，极易产生收缩、真空泡等缺陷，所以采用传统注射成型，难以实现厚壁产品制造。因此探索曲面大厚度结构透明舷窗的制造方法，是继续扩展透明件应用发展的重要保证。
发明内容
本发明的目的是：在于克服现有技术的缺陷和不足，提供一定厚度下，曲率透明件(例如舷窗)的高精度、高光学质量制造方法。
本发明的技术方案是：
提供一种曲率透明件的注射压缩成型模具，包括上模和下模，上模包括内模和外模，内模具有曲率型面，外模环绕内模，且外模与内模滑动配合，内模形成有内模座，内模座与外模之间设置有气弹簧，实现外模与内模之间的弹性滑动配合；内模、外模与下模围成注射压缩成型的型腔。
进一步的，所述气弹簧为可调式气弹簧或不可调气体弹簧。
提供一种曲率透明件的注射压缩成型方法，所述曲率透明件的厚度至少为4mm；
注射压缩成型模具包括上模和下模，上模包括内模和外模，内模具有曲率型面，外模环绕内模，且外模与内模滑动配合，内模形成有内模座，内模座与外模之间设置有气弹簧，实现外模与内模之间的弹性滑动配合；内模、外模与下模围成注射压缩成型的型腔；
包括如下步骤：
步骤1、
加热上模和下模，达到预设温度；将上模朝向下模移动，所述外模压在下模上，气弹簧压缩，内模与下模之间留有间隙，该间隙为压缩成型的压缩行程；准备定量的熔体；
步骤2、
向型腔内注入所述熔体，在型腔填充熔体达到定量的80％～90％后，将内模向与下模移动，直至合模，控制内模的移动速度，使得在合模前完成所有熔体的注入；
步骤3、
对合模后的模具进行冷却，冷却后将内模向上移动并与下模分离，在气弹簧的作用下，外模依然压在下模上，外模与内模发生相对滑动，实现曲率透明件与内模脱离，或曲率透明件与外模脱离。
进一步的，所述曲率透明件为透明舷窗。
进一步的，对注射压缩成型的原料进行除湿干燥，干燥温度为80℃～130℃，干燥时间为3h～6h。优选地，原料为有机玻璃粒料。
进一步的，准备定量的熔体质量为735g～750g。
进一步的，所述熔体的温度为180℃～260℃。
进一步的，注射熔体的压力为30～90MPa，注射熔体的速度为5mm/s～30mm/s。
进一步的，所述间隙为0.5mm～4mm，压缩速度为1mm/s～10mm/s。
进一步的，模具的预设温度为80℃～95℃。
进一步的，冷却达到20℃～45℃并保温预定时间后脱模。
进一步的，冷却时间为150s～240s。
本发明的优点是：模具靠气弹簧机构及连接的外模实现压缩过程，使得压缩间距可调整，压缩行程可调能够实现型腔内熔体的致密性的控制，在保证结构尺寸的同时降低制件内部的残余应力。模具型腔扩大还有利于熔体的低压注射，进一步降低制件内部残余应力。此外，在冷却阶段降低模具温度，并在较低温度下保温一段时间开模，可以提高制件表面质量。综上采用本专利所述方法可以实现一种高透光率、高尺寸精度、低光学畸变的曲率透明件的成型。
附图说明
图1a是压缩阶段前的示意图；
图1b是压缩阶段的示意图；
图1c是合模后的示意图；
图2是注射压缩成型模具上模部分示意图；
其中：1-上模、2-气弹簧、3-内模、4-外模、5-下模、6-型腔。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
实施例1
民用飞机客舱观察窗具有大厚度(9mm)和曲面结构，因此以成型民用飞机客舱观察窗为例。
注射成型机选择德国克劳斯玛菲KM650-6100型低压注射成型机，螺杆直径105mm。成型的塑料原料为德国赢创公司生产的牌号为Plexiglas 8N的有机玻璃粒料，注射压缩成型所用模具长×宽×高的尺寸为970mm×1040mm×712mm，重量3.5t。
成型包括如下步骤：
步骤1、
加热上模和下模，达到设定温度85℃；将上模按100mm/s速度朝下模移动，所述外模压在下模上，氮气弹簧(规格：弹性力1.6T)压缩，此时压缩速度为31mm/s，使得内模与外模之间留有间隙1mm，该1mm间隙为压缩成型的压缩行程；准备740g熔体，熔体注射前的温度为200℃～260℃；
步骤2、
向型腔内注入所述熔体，注射熔体压力为60MPa，注射熔体的速度5mm/s～20mm/s，在型腔填充熔体达到定量的80％～90％后，将内模向与下模移动，压缩速度为5mm/s，直至合模，合模前完成了所有熔体的注入。
步骤3、
对合模后的模具进行冷却，冷却温度为30℃，冷却220s后将上模以10mm/s速度向上移动30mm并与下模分离，在氮气弹簧的作用下，外模依然压在下模上，外模与内模发生相对滑动，实现9mm厚透明舷窗与内模分离。
实施例2
以成型8mm厚透明件为例。
注射成型机选择德国克劳斯玛菲KM650-6100型低压注射成型机，螺杆直径105mm。成型的塑料原料为德国赢创公司生产的牌号为Plexiglas 8N的有机玻璃粒料，注射压缩成型所用模具长×宽×高的尺寸为970mm×1040mm×712mm，重量3.5t。
成型包括如下步骤：
步骤1、
加热上模和下模，达到设定温度90℃；将上模按100mm/s速度朝下模移动，所述外模压在下模上，气弹簧(规格：弹性力1.5T)压缩，此时压缩速度为31mm/s，使得内模与外模之间留有间隙2.5mm，该2.5mm间隙为压缩成型的压缩行程；准备735g熔体，熔体注射前的温度为190℃～250℃；
步骤2、
向型腔内注入所述熔体，注射熔体压力为70MPa，注射熔体的速度5mm/s～15mm/s，在型腔填充熔体达到定量的80％～90％后，将内模向与下模移动，压缩速度为8mm/s，直至合模，合模前完成了所有熔体的注入。
步骤3、
对合模后的模具进行冷却，冷却温度为35℃，冷却200s后将上模以10mm/s速度向上移动30mm并与下模分离，在氮气弹簧的作用下，外模依然压在下模上，外模与内模发生相对滑动，实现8mm厚透明件与内模分离。
采用本发明的成型方法制备的民用飞机客舱观察窗的透光率为92％，有效区域的光学畸变＜1/10，贴膜度≤0.5mm。
根据本发明，利用注射压缩成型和在冷却阶段降低模具温度能够得到高精度、高光学质量、大厚度的民用飞机客舱观察窗。
以上显示和描述了本发明的基本结构和工作原理。这里需要明确的是，尽管已经对本发明进行了详细描述，但是针对本领域的相关工作人员，在本发明基础上做出的任意相似的修改都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种曲率透明件的注射压缩成型模具，包括上模和下模，上模包括内模和外模，内模具有曲率型面，外模环绕内模，且外模与内模滑动配合，内模形成有内模座，内模座与外模之间设置有气弹簧，实现外模与内模之间的弹性滑动配合；内模、外模与下模围成注射压缩成型的型腔。
2.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型模具，其特征在于：所述气弹簧为可调式气弹簧或不可调气体弹簧。
3.一种曲率透明件的注射压缩成型方法，所述曲率透明件的厚度至少为4mm；其特征在于：
注射压缩成型模具包括上模和下模，上模包括内模和外模，内模具有曲率型面，外模环绕内模，且外模与内模滑动配合，内模形成有内模座，内模座与外模之间设置有气弹簧，实现外模与内模之间的弹性滑动配合；内模、外模与下模围成注射压缩成型的型腔；
包括如下步骤：
步骤1、
加热上模和下模，达到预设温度；将上模朝向下模移动，所述外模压在下模上，气弹簧压缩，内模与下模之间留有间隙，该间隙为压缩成型的压缩行程；准备定量的熔体；
步骤2、
向型腔内注入所述熔体，在型腔填充熔体达到定量的80％～90％后，将内模向与下模移动，直至合模，控制内模的移动速度，使得在合模前完成所有熔体的注入；
步骤3、
对合模后的模具进行冷却，冷却后将内模向上移动并与下模分离，在气弹簧的作用下，外模依然压在下模上，外模与内模发生相对滑动，实现曲率透明件与内模脱离，或曲率透明件与外模脱离。
4.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型方法，其特征在于：所述曲率透明件为透明舷窗。
5.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型方法，其特征在于：对注射压缩成型的原料进行除湿干燥，干燥温度为80℃～130℃，干燥时间为3h～6h。
6.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型方法，其特征在于：准备定量的熔体质量为735g～750g。
7.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型方法，其特征在于：所述熔体的温度为180℃～260℃。
8.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型方法，其特征在于：注射熔体的压力为30～90MPa，注射熔体的速度为5mm/s～30mm/s。
9.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型方法，其特征在于：所述间隙为0.5mm～4mm，压缩速度为1mm/s～10mm/s。
10.如权利要求1所述的一种曲率透明件的注射压缩成型方法，其特征在于：模具的预设温度为80℃～95℃。
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