CN113021773B

CN113021773B - 一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法

Info

Publication number: CN113021773B
Application number: CN202110231005.5A
Authority: CN
Inventors: 李小毛; 曹宏昊; 彭艳; 刘东柯; 王屹辉; 袁晓宇; 翁磊
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2041-03-02
Also published as: CN113021773A

Abstract

本发明公开一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，设计了一种带有多个型腔对称分布成型机构、顶板顶出机构、塑件制品和浇道凝料分别自动脱出的双分型面脱模机构，带有点型浇口、浇口套、对称分布流道的浇注系统，带有导柱导套的合模导向机构的注塑模具。一模出两个，可以有效降低生产成本，适合大批量生产，机构紧凑合理，工作稳定可靠；模具的多次分型脱模动作能使产品和废料自动分离，可以实现生产自动化，减轻人工工作强度，有效降低同类产品的生产成本，高精度成型机构的设计，能够有效提高加工精度和产品美观度。

Description

一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法

技术领域

本发明涉及塑料模具技术领域，特别是涉及一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法。

背景技术

塑料注射成型模具技术因其产品质量好、生产效率高、成本低、节约能源和材料，越来越被人们所接受并广泛应用。

但是当前塑料注射成型技术也存在很多问题，由于工艺流程、结构设计等技术原因导致原材料利用率低，生产效率达不到要求；塑料制品开裂；注塑制品产生气泡(真空泡)、收缩凹陷、出现熔接痕、飞边等。为了解决现有技术存在的部分问题，需要研究一种新的塑料注射成型方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用一模两腔，有效提高产品生产效率，提高资源利用率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，包括以下步骤：

(1)采用一模两腔的注塑机，单独一腔的型芯成型件采用镶件镶入模板的安装方式；

(2)选择分型面位置；

(3)在注塑机中对塑料制品进行浇注，使塑料熔体经浇口衬套、主流道和分流道进入两侧型腔，且各型腔中塑料流体的充填速度相同，直至塑料熔体充满整个由型芯镶件、型腔、固定型芯镶件的固定板和支撑板组成的成型空间，并且在分型面有排气后停止浇注；

(4)经保温保压后塑料熔体在型腔处成型完毕，采用顶板组件进行脱模，在顶板作用下，从分型面分开，使塑料制品和型芯脱离，然后取出塑料制品；

(5)脱模完成后将注塑机合模，进入下一次注塑成型流程。

优选地，所述步骤(2)中，选择分型面时，选择制品截面最大且不影响制品外观的位置，所选位置还便于脱模和排气。

优选地，所述步骤(3)中，主流道位于注塑机的喷嘴与各型腔的分流道之间，主流道小端直径比注塑机喷嘴孔径大0.5-1mm；两侧的分流道的长度、截面形状和尺寸均相同。

优选地，所述分流道为圆形截面分流道，且分流道的直径与主流道的小端直径相等；所述主流道与分流道的连接部位以及分流道与进入型腔的点浇口的连接部位均为圆弧过渡连接。

优选地，所述注塑机中还设置有冷料井，所述冷料井用于存放注射器件在分流道中产生的多余的塑料冷凝料；所述冷料井的形状为圆柱形。

优选地，所述步骤(4)中进行脱模时，顶出气缸通过顶板气缸孔顶在顶杆底板上，通过顶杆底板和顶杆面板固定的顶杆在气缸的作用下，顶起推件板。

优选地，顶起推件板后，利用弹簧顶珠顶在导杆的环形槽上，将型腔和推件板暂时连接在一起，第一个分型面进行分离；然后在脱模机构的作用下，限位拉杆拉到头，开模力使导杆环形槽推开弹簧顶珠，继续运动使第二个分型面进行分离，最后顶板顶出机构将塑料制品顶出。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明采用一模两腔，其中单腔可更换镶嵌式型芯，有效提高产品生产效率，提高资源利用率；采用分型机构由有一个中间板和两个分型面组成，通过限位拉杆和弹簧顶珠机构，实现二次顺序脱模，减少工序、减轻人工工作强度、提高生产效率。

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为一模两腔多次分型注塑模具的剖视图；

图2为模具外观示意图；

图3为模具开模运动及分型面示意图；

图4为浇注系统流道分布图；

图5中5a为浇口衬套剖视图、5b为浇口衬套外观图；

图6中6a为浇口衬套固定板外观图、6b为浇口衬套固定板剖视图；

图7中7a为型芯镶件固定板外观图、7b为型芯镶件固定板剖视图；

图8中8a为型腔剖视图、8b为型腔外观图；

图9中9a为中间板外观图、9b为中间板剖视图；

其中，1浇口衬套固定板；2浇口衬套；3导柱；4导套；5限位拉杆；6弹簧顶珠；7弹簧；8推件板；9型芯镶件固定板；10导杆固定板；11支撑板；12底板；13主流道；14中间板；15拉料杆；16分流道；17冷料井；18点浇口；19型腔；20型芯镶件；21顶杆；22顶杆面板；23顶杆底板；24顶板气缸孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-9所示，本实施例提供一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，结合图1所示，塑料注射机将熔融的塑料流体从注射口注入模具浇注系统，首先进入图5所示浇口衬套1内，如图4所示经过主流道13流入分流道16，然后从点浇口18进入两个型腔19中，直至充满整个由型芯镶件20、如图8所示的型腔19、如图7所示的固定型芯镶件的固定板和支撑板10组成的成型系统的空间，并且在分型面可以进行排气，这个过程使注塑机中的塑料熔体顺利进入型腔19，并保证各型腔19中塑料的充填速度大致相同，将注射压力均匀分布，以保证制品的完整成型。在经过一段时间的保温保压之后，模具的脱模机构开始工作：顶出气缸通过顶板气缸孔24顶在顶杆底板23上，通过顶杆底板23和顶杆面板22固定的顶杆21在气缸的作用下，顶起推件板8。塑料注射模具的合模导向系统用于脱模机构的运动导向运动和动模板与定模板的启闭导向运动。导柱3和导套4对模具的动模和定模的合闭动作进行导向的，并且进行定位，保证引导和导向动作顺畅稳定地进行。

如图3所示，双分型面塑料注射模具有一个如图9所示的中间板14和两个分型面，以此来将制品和流道中的塑料的凝料分离，并且分别将其脱离模具，进行下一次合模脱模的操作流程。首先利用弹簧顶珠6顶在导杆的环形槽上，将型腔19和推件板8暂时连接在一起，第一个分型面A-A进行分离。然后，在脱模机构的作用下，限位拉杆5拉到头，开模力使导杆环形槽推开弹簧顶珠6，继续运动使第二个型面B-B进行分离，最后顶板顶出机构将塑料制品顶出。塑料制品从第二个分型面B-B脱出，固定在中间板14上的拉料杆15拉起冷料井17里的凝料，带起整个流道凝料从第一个分型面A-A脱出。双分型面增加了一个中间板14，这个中间板14可以局部移动，可以将流道凝料和塑料制品分离，可以提高工作效率，减少制品和流道凝料脱离的时间。开模后制件留在动模一侧，借助开模力完成脱模；塑料制品在脱模时处于包紧型芯的状态，脱模力作用在靠近型芯和塑料制品中强度较大的部位，以防止制品因脱模力过大而导致其变形。模具通过Solidworks软件的Motion应用模块下模拟，脱模机构不与其他机构动作形成干涉；在Simulation应用模块下保证各个机构零件强度、刚度满足设计要求，以满足模具的使用要求，说明模具结构合理，动作合理牢靠，保证模具的使用寿命和生产过程中不会发生安全事故。

本发明设计的一模两腔结构设计在生产过程中可以大幅提高生产效率，降低制品的生产成本。两个腔体和流道对称分布，模具的几何尺寸合适，有利于浇注机构的排列和流道、型腔的平衡。双分型面结构通过一次脱模运动，可以完成两个塑料制品的制作工序，将制品和流道凝料进行分离，然后分别取出，这样可以省去将制品和凝料分离的工序，大大提高工作效率，从而降低塑料制品的制作成本，有利于进行大批量的生产，本发明设计为塑料注射模具设计提供了一定的理论支撑，对指导工程实际生产具有参考意义。

实施例一

一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，针对规格为直径80mm，壁厚2mm，底厚5mm，高度120mm，单底开口的圆柱状塑料壳体，要求制品能耐高温，化学性能稳定，力学性能优良；为了保证制品有足够的强度和刚度，应该做到壁厚均匀，且平缓过渡。在保证使用性能的情况下，对塑料制品的精度要求是采取一般精度等级MT6，对应公差为0.76mm；表面粗糙度为Ra1.6-0.2μm。

第一、首先对塑料壳体制品进行工艺分析：

选用材料为聚丙烯PP，密度只有0.895-0.92g/cm³,具有优良的强度、硬度、耐磨性，能耐高温，材料无毒无味，化学性能稳定；选择塑料制品注射模具的型腔脱模斜度为40′，型芯的脱模斜度为30′。

第二、选择合适的注射机型号：

塑料注射机型号规格的公称注射量和锁模力反映注塑机加工能力。注射机的锁模力取决于合模系统所能产生的最大模具闭紧力。根据型腔和型芯的体积差计算得，一件制品的体积为68.6cm³，因为是一模两腔的结构形式，所以一次注射量需要为150cm³左右，所需要的锁模力为120kN。所以选择的国产注塑机的型号为：XS-ZY-125(A)/90，它的工作能力为：公称注射量是192cm³，锁模力为900kN，其喷嘴的球面半径为18mm。

第三、合理选择分型面位置：

塑料壳体注塑模具浇注系统设计选择制品的分型面时，一般选制品截面最大且不影响制品外观的位置，制品分型面会极大影响一模两腔塑料制品注塑模具的总体框架和塑料制品飞边的位置，所以本次设计选择将分型面布置于制品顶部横截面上，并且分型面应使制品在开模时保留在动模一侧。

第四、浇注系统设计：

浇注机构一般分为主流道13、分流道16、冷料井17和浇口四大组成部分。浇注机构使注塑机中的塑料熔体顺利进入型腔19，并保证各型腔19中塑料流体的充填速度大致相同，将注射压力均匀分布，以保证制品的完整成型。浇注机构的设计合理性，将对产品的质量和整体结构产生极大影响。

(1)主流道13是位于塑料注射机的喷嘴与模具的分流道16之间，对塑料流体进行传递，使其填充模具的型腔，以提高塑料制品的质量。主流道13小端直径比注塑机喷嘴孔径大0.5mm到1mm，主流道13小端直径选用8mm，锥度为4°。

(2)分流道16在长度、截面的形状及尺寸等方面都应该保持相同一致，一模两腔的模具的分流道16应该采用平衡式结构布置，以保证进入各型腔19熔体流速一致，保证制品质量的稳定性。圆形分流道热量损失最小，流道直径为主流道13小端直径，为8mm。为让塑料熔体的流动性能更好，充填型腔更好，减小塑料熔体的动能损失，分流道16与主流道13和进入型腔19的浇口的连接部位为圆弧形状。

(3)考虑到模具开模顶出时能自动完成产品和废料的分离，以利于自动化注塑生产；并且减小塑料制品熔接不良的问题，设计单腔浇注采用浇口尺寸较小的点浇口18进行浇注。点浇口18能使塑料制品自动脱离模具，不会在制品表面留下较大的脱离痕迹，可以提高塑料产品质量，降低制造成本，提高生产效率。由于点浇口18位于制品的分型面处，塑料厚度较厚，所以设计点浇口18直径为1.5mm。

(4)注塑模具的主流道13和塑料熔体及注射机的喷嘴接触和碰撞，有较高的温度和较大的冲击力度，导致主流道13与喷嘴接触的部分磨损会比其他部分严重得多。为了避免频繁的更换带有主流道13的模板以保证塑料制品生产的经济性，所以主流道13处设计成可拆卸更替的浇口衬套2，并有浇口衬套固定板1固定其位置。浇口衬套2设计用T10钢材进行热处理加工，要求洛氏硬度达到50以上。由于注塑模具的塑料熔体的主流道13通常比注射机的喷嘴球面半径大1-2mm，所以设计主流道球面半径为SR＝19mm。

(5)冷料井17用来存放注射期间在流道中产生的多余的塑料冷凝料，防止凝料进入型腔19而影响制品质量，并使塑料熔体顺利地充满型腔。冷料井17几何形状设计为小圆柱形，方便使用拉料杆15在脱模的过程中将冷料井17中的塑料凝料顺利地拽出。设计选用直径为8mm，深度为10mm。

第五、成型系统设计：

成形零件是塑料注射模具中最关键的部分，它决定了成型制品的几何形状、尺寸以及外观情况。在注射时，成形零件直接成型塑料制品，所以成形零件尤其是型腔的内尺寸和型芯的外尺寸精度要求较高，是决定制品的尺寸和表面质量的最关键的部分，是模具的重要零件。型腔19主要影响塑料制品的外形。型芯的主要作用是成型塑料制品的内部形状，在经过对型芯和型腔19的尺寸加工处理后，再利用金属抛光机对其进行表面抛光处理，使其表面粗糙程度下降，从而塑料制件光滑、美观。

制品材料聚丙烯PP的最大收缩率为2％，最小收缩率为1％，计算其平均收缩率为1.5％。型腔塑件径向公称尺寸为80mm，塑件制品精度为MT6，对应塑件公差值为0.76mm，所以最终取型腔径向尺寸为81mm。型腔塑件高度公称尺寸为120mm，对应塑件公差值为1.00mm，所以最终取型腔深度尺寸为121mm。型芯塑件径向公称尺寸为76mm，对应塑件公差值为0.76mm，所以最终取型腔径向尺寸为78mm。型芯塑件高度公称尺寸为115mm，对应塑件公差值为1.00mm，所以最终取型腔深度尺寸为117mm。

根据塑料注射模具的圆形型腔壁厚经验数据，所用模具的型腔壁厚为45mm。根据型芯和型腔的几何尺寸、模具型腔壁厚和模具具有两个型腔的整体设计布局将型腔的外部整体尺寸定为300mm×26mm×14mm。

第六、脱模机构的受力分析和结构设计：

在模具的顶板顶出机构的作用下，分型面分开，使制品和型芯脱离，最后取出塑料制品及浇注系统的凝料。脱膜系统在塑料制品顶出过程中，应使制品变形尽量小，且在表面上不会出现明显的顶出痕迹，所以采用可以增大脱模力以及顶出件与塑料制品的接触面积的顶板顶出结构。脱模力计算根据：型芯成型部分的截面直径76mm，型芯被制件包紧部分的高度115mm，制件对型芯的单位包紧力12Mpa，计算制品对型芯的包紧力F为346656N。根据PP制品与钢材的摩擦系数μ为0.4，型芯的脱模斜度，制品对型芯的包紧力,计算得到脱模力为118803N。根据脱模力的要求，增大顶出件与塑料制品的接触面积，使制品表面不会留下顶出痕迹，设计采用顶板顶出结构。

第七、合模导向机构设计：

塑料注射模具的合模导向机构用于脱模机构的运动导向运动和动模板与定模板的启闭导向运动。导柱3中心距离模具的外边必须保证留有一个导柱直径的长度，导柱3的位置设计在长边离中间线的1/3处。模具的导柱3有效长度应该保证比固定型芯的模板高出8mm，以确保导柱3引导和导向作用能够顺畅稳定地运行。合模导向的导柱3布置在定模一边有利于塑料制品脱模，保护型芯不受损坏。塑料注射模具需要考虑减少工序、减轻人工工作强度、提高效率的问题，采取多次分型的方法，设计一个中间板14和两个分型面，通过限位拉杆5和弹簧顶珠6实现按预定顺序脱模，以此来将制品和流道中的塑料凝料分离，并且分别将其脱离模具，再进行下一次的合模脱模的操作流程，实现一次开模运动完成制品制作的两个工序。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)选择分型面位置；

(4)经保温保压后塑料熔体在型腔处成型完毕，采用顶板组件进行脱模，顶出气缸通过顶板气缸孔顶在顶杆底板上，通过顶杆底板和顶杆面板固定的顶杆在气缸的作用下，顶起推件板，利用弹簧顶珠顶在导杆的环形槽上，将型腔和推件板暂时连接在一起，第一个分型面进行分离；然后在脱模机构的作用下，限位拉杆拉到头，开模力使导杆环形槽推开弹簧顶珠，继续运动使第二个分型面进行分离，最后顶板顶出机构将塑料制品顶出,使塑料制品和型芯脱离，然后取出塑料制品；

(5)脱模完成后将注塑机合模，进入下一次注塑成型流程。

2.根据权利要求1所述的塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，其特征在于：所述步骤(2)中，选择分型面时，选择制品截面最大且不影响制品外观的位置，所选位置还便于脱模和排气。

3.根据权利要求1所述的塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，其特征在于：所述步骤(3)中，主流道位于注塑机的喷嘴与各型腔的分流道之间，主流道小端直径比注塑机喷嘴孔径大0.5-1mm；两侧的分流道的长度、截面形状和尺寸均相同。

4.根据权利要求3所述的塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，其特征在于：所述分流道为圆形截面分流道，且分流道的直径与主流道的小端直径相等；所述主流道与分流道的连接部位以及分流道与进入型腔的点浇口的连接部位均为圆弧过渡连接。

5.根据权利要求4所述的塑料壳体一模两腔多次分型注塑模具的成型方法，其特征在于：所述注塑机中还设置有冷料井，所述冷料井用于存放注射器件在分流道中产生的多余的塑料冷凝料；所述冷料井的形状为圆柱形。