CN112622217B - 缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法，分析带卡扣筒形注塑件成型周期，获取实际顶出时顶出点温度的下降规律；在不考虑卡扣功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性的基础上，分析提前开模情况下顶出点温度的变化规律，获取理论最早开模时刻；考虑卡扣功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性，通过分析提前开模、增加水路冷却和水路温度调节对该温降曲线的影响，大幅度压缩带卡扣筒形注塑件成型周期的效果。

Description

缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法

技术领域

本发明涉及脱模技术领域，特别是涉及一种缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法。

背景技术

带卡扣筒形注塑件是一种日常生活中较为常见的产品，例如：笔帽、瓶盖等，其市场需求量大、款式多样、结构相对简单。为降低制造成本，厂家往往通过使用PP、PA、PC等相对廉价的塑料、采用一腔多模的注塑工艺进行产品的生产。理论上而言，只要产品的顶出点温度低于材料的可顶出温度时，就可以实现产品的顶出脱离。但现实过程中，基于以下多种因素的考虑，单个产品的实际冷却过程相当长，实际顶出时的顶出点温度明显低于材料的可顶出温度。具体而言：

一、卡扣等功能件的完好脱出需求：注塑过程中，卡扣通常采用硬脱模的方式。当产品温度过高时，卡扣会由于过软而无法克服模具表面阻力，进而无法从模具上脱离、或者脱离时出现破损；当产品温度过低时，产品的抱紧力过强，开模后需要借助额外的人工敲击等方式将产品从模具上脱出，延长了单个产品的成型周期。这种需要具备一定的弹性，但又不至于过脆的需求，使实际顶出时的顶出点温度不能过高、也不能过低，处于一定的温度范围。相对而言，该温度范围要明显低于材料的可顶出温度。

二、产品的尺寸稳定性需求：过快的冷却速度、过低的冷却温度，会导致产品内部残余应力增大、产品尺寸稳定性出现问题。

三、不同材料、结构、色彩等款式的通用性需求：厂家往往希望不同的产品尽量采用一套注塑工艺参数，或者最多作少量的变更。

为进一步降低制造成本，压缩单个产品的注塑成型周期是一种相对快速的作法，如提前开模、增加水路冷却等。当采用提前开模方式压缩注塑成型周期时，由于现有冷却水路的冷却时长缩短，会导致平衡状态下的模具整体温度上升、产品的整体冷却速度变慢，有可能使实际顶出时的顶出点温度不在卡扣等功能件所能接受的温度范围内；当采用加水路冷却方式压缩注塑成型周期时，产品可能会由于过于明显的降温效果而出现尺寸稳定性问题，也会有可能使实际顶出时的顶出点温度不在卡扣等功能件所能接受的温度范围内。在上述这些考量的基础上，发展一套切实可行的缩短产品成型周期的思路，具有非常大的必要性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述问题，本发明考虑卡扣功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性，旨在提供一种缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法，包括以下步骤：

步骤1：确定带卡扣筒形注塑件上的典型特征，根据典型特征分析带卡扣筒形注塑件成型周期，获取实际顶出时顶出点温度的下降规律，确定能够进行时长压缩的工艺阶段；根据带卡扣筒形注塑件的材料确定材料的可顶出温度T_d，针对产品的实际成型周期，基于模流分析和红外温度试验进行分析，获取实际顶出时的顶出点温度T_s的下降规律。

步骤2：在不考虑卡扣功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性等各项因素的条件下，对能够进行时长压缩的工艺阶段进行时长压缩，使开模时间提前，分析提前开模情况下顶出点温度的变化规律，获取带卡扣筒形注塑件的理论最早开模时刻t_lim，进而得到产品在理论上的最短成型周期；

步骤3：确定满足卡扣功能完好性的顶出温度范围，即[T_{f_min},T_{f_max}],或者(- ∞,T_{f_max}]，或者[T_{f_min},+∞]；考虑卡扣功能完好性，并且增加至少一组冷却水路，重点对顶出点和卡扣附近进行冷却，分析提前开模情况下顶出点温度的变化规律，并在此基础上对新增的冷却水路进行调温，使实际顶出时的顶出点温度在将开模提前到理论最早开模时刻时仍然能够满足卡扣功能完好性的要求；需要注意的是，当没有卡扣结构或者卡扣的温度敏感性较小时，本方法可以取满足卡扣功能完好性的顶出温度范围为(-∞,+∞)。原有常规水路为常温水路，新增水路为可调温水路，在原有常规水路上仅增加一组可调温水路，即可大幅度压缩带卡扣筒形注塑件成型周期的效果，但是不排除新增多道水路的可行性(其调温过程的实施方法相同)。

步骤4：考虑产品尺寸稳定性，获取不同开模时刻下的产品模塑收缩率变化，获取该种带卡扣筒形注塑件的适宜开模时段范围；新增水路温度和开模时段范围是本方法最终要确定的最终工艺参数；本方法应通过模流分析和实测相对应的方式，对不同开模时刻下的产品模塑收缩率变化进行相对定量的分析，并结合该种带卡扣筒形注塑件的尺寸稳定性需求，获取其适宜开模时段范围；

步骤5：考虑产品款式通用性，分析不同款式的产品所适宜的新增水路温度和开模时段范围，确定通用组合区间方案。

具体的，所述带卡扣筒形注塑件上的典型特征包括顶出点和卡扣。

进一步，所述带卡扣筒形注塑件采用多模同时注塑的方式生产，采用模流分析和红外温度试验，获取带卡扣筒形注塑件的温度下降规律，分析产品的成型周期。

具体的，所述带卡扣筒形注塑件成型周期包括注塑阶段、保压冷却阶段和开合模阶段，将保压冷却阶段作为进行时长压缩的工艺阶段。本发明重点针对保压冷却阶段的时长进行压缩。

本发明中步骤S3-S5中依次考虑卡扣功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性，在实施过程中这三个过程的顺序能够先后调整，包括但不限于本发明的顺序，也可以按照其它顺序进行综合考虑。

本方法若将实际开模时刻对应在公共的适宜开模时段范围内，则除调节新增水路温度以外，并没有对其它参数进行调整，注塑机可以采用一套相同的工艺参数，实现多种款式的带卡扣筒形注塑件的制造；对于PP、PA、PC等注塑材料，本方法可以在注塑时长和开合模时长不变的情况下，缩短一半左右的成品成型周期；本方法中涉及的各类温度和时间参数，具体数字均为示例值，对于其它取值的情况，均可按照本方法进行带卡扣筒形注塑件实际成型周期的压缩。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法，重点针对保压冷却阶段的时长进行压缩，基于模流分析和红外温度试验，获取实际顶出时的顶出点温度的下降规律，分析提前开模、增加水路冷却、水路温度调节对该温降曲线的影响，大幅度压缩带卡扣筒形注塑件成型周期的效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例产品的剖面结构示意图。

图2是本发明实施例产品的注塑示意图。

图3是单个注塑成型周期中的产品顶出点温度、产品平均温度、流道最大点温度的变化规律的示意图。

图4是提前开模下产品顶出点温度的变化规律以及理论最早开模时刻的示意图。

图5是对图4中的曲线③新增一组可调温水路后，产品顶出点温度的变化规律的示意图。

图6是对图4中的曲线④新增一组可调温水路后，产品顶出点温度的变化规律的示意图。

图7是新增一组可调温水路的布置示意图。

图中：1-流道；2-笔帽产品；21-顶出点；22-卡扣；3-常规水路；4-可调温水路；

①-正常状态下(开模时刻为t₀)的产品顶出点温度下降曲线；

②-开模时间在①的基础上有所提前时(开模时刻为t₂)的产品顶出点温度下降曲线；

③-开模时间在②的基础上进一步提前时(开模时刻为t₃)的产品顶出点温度下降曲线；

④-理论最早开模时刻t_lim下的产品顶出点温度下降曲线。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

为了能够更好的说明本发明的生产方法，本实施例中带卡扣筒形注塑件以 PP材质的笔帽产品为例进行具体方案的说明，但是本发明生产方法的适用范围包括但不限于PP材质的笔帽产品。

如图1所示，本发明的一种缩短笔帽产品成型周期的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、分析产品成型周期，获取实际顶出时的顶出点21温度的下降规律。

如图1所示，笔帽产品2上的典型特征主要包括顶出点21和卡扣22。顶出点21位于笔帽产品2顶部的圆面中心点处，该点也是注塑浇口所在的位置。卡扣22是设置在笔帽产品2上的一种凸起结构，可实现在实际书写过程中将笔帽产品2稳定地扣在笔杆上方，其应与笔杆之间具有一定的配合、气密性和防脱力的要求。如图2所示，通常采用多模同时注塑的方式实现笔帽产品2的生产。基于模流分析和红外温度试验，可以较为容易地获取笔帽产品2的温度下降规律，分析产品的成型周期。如图3所示，一个完整的成型周期由注塑阶段、保压冷却阶段和开合模阶段构成。在注塑阶段完成后，产品各部分区域开始冷却 (初始温度为料温T₀)，且产品的顶出点21温度始终要高于其平均温度。理论上而言，只要笔帽产品2的顶出点21温度低于材料的可顶出温度T_d时，就可以实现产品的顶出脱离。但现实过程中，基于卡扣22功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性等多种因素的考虑，单个笔帽产品2的实际冷却过程相当长，实际顶出时的顶出点21温度明显低于材料的可顶出温度T_d。特别是受限于卡扣22需要具备一定的弹性，但又不至于过脆的需求，实际顶出点21温度不能过高、也不能过低，即处于一定的温度范围内(即存在温度下限T_{f_min}和温度上限T_{f_max})。相对而言，该温度范围要明显低于材料的可顶出温度T_d。在实施过程中可根据需要，确定满足卡扣22功能完好性的顶出温度范围，即[T_{f_min},T_{f_max}], 或者(-∞,T_{f_max}]，或者[T_{f_min},+∞]。当没有卡扣22结构或者卡扣22的温度敏感性较小时，可以取满足卡扣22功能完好性的顶出温度范围为(-∞,+∞)。

以一款PP材料笔帽产品2为例，该款产品的成型周期为32s，其中注塑阶段为1.5s(料温T₀为210℃)、保压冷却阶段为23.5s、开合模阶段为7s。在开模时刻，产品顶出点21温度、产品平均温度、流道1内最高温度大致相当，且位于满足卡扣22功能完好性的温度范围(这里，温度下限T_{f_min}取55℃、温度上限T_{f_max}取65℃)。而实际上，在注塑阶段完成后的5s内，顶出点21温度就已经低于材料的可顶出温度T_d(该材料为124℃)了。因此，可以重点针对保压冷却阶段的时长进行压缩。

步骤2、在不考虑卡扣22功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性的基础上，分析提前开模下顶出点21温度的变化规律，获取理论最早开模时刻。

由于在第1步中可以看出，在不考虑卡扣22功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性的基础上，保压冷却阶段有很大的压缩空间。如图4所示，当由曲线①过渡到曲线④，开模时刻逐渐靠前，由于现有冷却水路的冷却时长缩短，会导致平衡状态下的模具整体温度上升、笔帽产品2的整体冷却速度变慢，产品顶出点21的温度曲线逐渐上移。当将开模提前到理论最早开模时刻t_lim (对应曲线④)时，顶出点21的温度将始终无法降至可顶出温度T_d以下，笔帽产品2将无法实现顶出脱模。

同样以前述PP材料笔帽产品2为例，曲线①、②、③、④分别对应的保压冷却阶段的时长为23.5s、18.5s、10.5s和7.5s。由23.5s到7.5s，保压冷却阶段的时长压缩至原来的0.36倍左右；对应在注塑时长和开合模时长不变的情况下，成品成型周期可以缩短至一半左右。

步骤3、考虑卡扣22功能完好性，增加一组冷却水路，重点对顶出点21和卡扣22附近进行冷却，分析提前开模下顶出点21温度的变化规律，并在此基础上对新增水路进行调温，使实际顶出时的顶出点21温度满足卡扣22功能完好性的要求。

虽然在第2步中，可以将开模提前到理论最早开模时刻t_lim，但考虑卡扣22 功能完好性时，实际顶出时的顶出点21温度不仅要明显低于材料的可顶出温度 T_d，更是要处于满足卡扣22功能完好性的温度范围内(即在温度下限T_{f_min}和温度上限T_{f_max}之间)。当采用提前开模方式压缩注塑成型周期时，笔帽产品2的整体冷却速度变慢，实际顶出时的顶出点21温度在温度区间[T_{f_min},T_{f_max}]上方(如图5曲线③和图6曲线④所示)。由于卡扣22与顶出点21距离较近，且保压冷却过程中顶出点21温度始终要高于产品平均温度，因此，可以在原有常规水路 3(水温为常温)的基础上新增一组冷却水路，该冷却水路为可调温水路4，重点对顶出点21和卡扣22附近的区域进行冷却，使顶出点21温度快速下降。水路的布置方案如图7所示。但由图5和图6可以看出，由于直接对顶出点21和卡扣22附近的区域进行冷却，即便是当新增冷却水路的水温为常温时，顶出点 21温度下降也相当迅速，实际顶出时的顶出点21温度反而在温度区间 [T_{f_min},T_{f_max}]下方。进一步，可以在此基础上将新增水路的温度进行调整，可以将实际顶出时的顶出点21温度拉回到温度区间[T_{f_min},T_{f_max}]内。本方法不排除新增多道水路的可行性(其调温过程的实施方法相同)。

同样以前述PP材料笔帽产品2为例，当调节控制新增水路的水温在55℃左右时，无论是保压冷却阶段的时长为10.5s的曲线③，还是时长为7.5s的曲线④(对应理论最早开模时刻t_lim)，均可以使实际顶出时的顶出点21温度均可以在温度区间[T_{f_min},T_{f_max}]内。

步骤4、考虑产品尺寸稳定性，获取不同开模时刻下的产品模塑收缩率变化，获取该种笔帽产品2的适宜开模时段范围；

第3步的新增可调温的冷却水路方案，理论上可以使从t_lim到t₀的不同开模时刻方案，都能实现笔帽产品2的正常顶出，且在顶出后卡扣22的功能完好。但由于温度下降曲线的变化，会导致笔帽产品2内部残余应力的变化，进而影响产品的模塑收缩率，给产品的尺寸稳定性带来明显影响。因此需要通过模流分析和实测相对应的方式，对不同开模时刻下的产品模塑收缩率变化进行相对定量的分析，并结合该种笔帽产品2的尺寸稳定性需求，获取其适宜开模时段范围。

同样以前述PP材料笔帽产品2为例，通过模流分析和实测发现，当通过新增一组水温在55℃左右的水路进行冷却时，保压冷却阶段的时长由原有的23.5s 依次缩短至18.5s、10.5s和7.5s时的产品模塑收缩率均有所下降，且整体的模塑收缩率偏差也有所下降，因此该种笔帽产品2的适宜开模时段范围可以囊括保压冷却阶段的时长由23.5s压缩至7.5s的各对应时刻。

步骤5、考虑产品款式通用性，分析不同款式的产品所适宜的新增水路温度和开模时段范围，确定通用组合区间方案。

由于笔帽产品2存在着材料、结构、色彩等不尽相同的款式，因此厂家往往希望不同的产品尽量采用一套注塑工艺参数，或者最多作少量的变更。因此，有必要按照前4步的操作，分析不同款式的产品所适宜的新增水路温度和开模时段范围，确定通用组合区间方案。

例如，在满足卡扣22功能完好性和产品尺寸稳定性的基础上，前述PP材料笔帽产品2所适宜的新增水路温度在55℃左右，适宜开模时段范围可以囊括保压冷却阶段的时长由23.5s压缩至7.5s的各对应时刻。对于其它款式的笔帽产品2，对应适宜的新增水路温度和开模时段范围会有所变化。但由于适宜开模时段范围较为宽泛，这些款式都存在着公共的适宜开模时段范围。因此，若将实际开模时刻对应在该公共的适宜开模时段范围内，只需要对每一款笔帽产品2 单独确定适宜的新增水路温度。除调节新增水路温度以外，此方法并没有对其它参数进行调整，注塑机可以采用一套相同的工艺参数，实现多种款式的笔帽产品2的制造。

本发明的方法重点针对保压冷却阶段的时长进行压缩，基于模流分析和红外温度试验，获取实际顶出时的顶出点21温度的下降规律，分析提前开模、增加水路冷却、水路温度调节对该温降曲线的影响，最终可实现在原有常规水路3 上仅增加一组可调温水路4的情况下，大幅度压缩笔帽产品2成型周期的效果。以PP材料为例，该方法可以使保压冷却阶段的时长压缩至原来的0.32倍左右；对应在注塑时长和开合模时长不变的情况下，该方法可以缩短一半左右的成品成型周期。在不考虑卡扣22功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性等各项因素的条件下，该方法还可以在不增加冷却水路、注塑时长和开合模时长不变的情况下，获取产品的理论最早开模时刻，进而得到产品在理论上的最短成型周期。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定带卡扣筒形注塑件上的典型特征，根据典型特征分析带卡扣筒形注塑件成型周期，获取实际顶出时顶出点温度的下降规律，确定能够进行时长压缩的工艺阶段，其中，所述带卡扣筒形注塑件上的典型特征包括顶出点和卡扣；

步骤2：在不考虑卡扣功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性的基础上，对能够进行时长压缩的工艺阶段进行时长压缩，使开模时间提前，分析提前开模情况下顶出点温度的变化规律，获取理论最早开模时刻；

步骤3：考虑卡扣功能完好性，并且增加至少一组冷却水路，重点对顶出点和卡扣附近进行冷却，分析提前开模情况下顶出点温度的变化规律，并在此基础上对新增的冷却水路进行调温，使实际顶出时的顶出点温度在将开模提前到理论最早开模时刻时仍然能够满足卡扣功能完好性的要求；

步骤4：考虑产品尺寸稳定性，获取不同开模时刻下的产品模塑收缩率变化，获取该种带卡扣筒形注塑件的适宜开模时段范围；

步骤5：考虑产品款式通用性，分析不同款式的产品所适宜的新增水路温度和开模时段范围，确定通用组合区间方案。

2.如权利要求1所述的缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法，其特征在于：所述带卡扣筒形注塑件采用多模同时注塑的方式生产，采用模流分析和红外温度试验，获取带卡扣筒形注塑件的温度下降规律，分析产品的成型周期。

3.如权利要求1所述的缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法，其特征在于：所述带卡扣筒形注塑件成型周期包括注塑阶段、保压冷却阶段和开合模阶段，将保压冷却阶段作为进行时长压缩的工艺阶段。

4.如权利要求1所述的缩短带卡扣筒形注塑件成型周期的生产方法，其特征在于：步骤3-步骤5中考虑卡扣功能完好性、产品尺寸稳定性和产品款式通用性的三个过程的顺序能够先后调整。

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