CN113276340B - 一种嵌件注塑方法及通过该嵌件注塑方法形成的注塑件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种嵌件注塑方法及通过该嵌件注塑方法形成的注塑件，嵌件注塑方法包括先将金属管固定在模具的型腔中，金属管与型腔具有第一间隙，金属管上设置有多个通孔，在金属管内放置一投射物，并使投射物与金属管之间具有第二间隙，合模并向型腔内注射树脂熔料，待树脂熔料填充满第一间隙、第二间隙和金属管内部后向投射物施加加压水流，从而使投射物穿过金属管内部，待型腔内的树脂熔料冷却固化后开模，完成注塑。本发明的嵌件注塑方法的水流只需要能提供推动投射物在金属管内行进的压力即可，与现有技术相比，本发明的嵌件注塑方法对水流的压力要求将大大降低，因此对高压水流设备的要求也将大大降低，从而降低了设备成本。

Description

一种嵌件注塑方法及通过该嵌件注塑方法形成的注塑件
技术领域
本发明涉及嵌件注塑领域，更具体地涉及一种嵌件注塑方法及通过该嵌件注塑方法形成的注塑件。
背景技术
随着制造技术和材料性能不断地提升，以高性能的塑料代替金属越来越多地被应用，不过高性能的塑料往往伴随着高成本。如果使用低成本的塑料材料，就需要通过结构空间以及成型更多塑料加强结构来弥补材料性能的落差，如此，加强结构又会占用大量空间。
现有技术中也有通过局部嵌件金属来局部加强，如图8A-图8C所示，注塑前，金属管110被放置在模具M内固定，金属管110的管壁完整无孔洞，或者有少数与模具M定位孔111。合模后，往金属管110的管道内注射高压水流W，同时，往模具M内注射树脂熔料R，使得树脂熔料R填充金属管110与型腔C的内表面之间的间隙，并确保金属管110的内、外面的压力均衡，避免造成金属管110的变形。待树脂熔料R冷却后，开模取出产品100，成型后的产品100包括金属管110和塑料部分120，塑料部分120覆盖在金属管110的外表面，而金属管110的内表面无塑料部分120，也就是说，金属管110和塑料仅通过表面相结合，其可靠度不高或者需要额外的添加剂增加塑料和金属结构的连接强度。此外，上述局部嵌件金属的方法在金属管110的管道内注射的高压水流的压力需要与管道外的树脂熔料R的注塑压力相同，对水流的压力要求很高，因此对高压水流设备的要求也高，从而增加了设备成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种嵌件注塑方法及通过该嵌件注塑方法形成的注塑件，以形成一种金属嵌件与塑料部分连接可靠的注塑件。
本发明一方面提供一种嵌件注塑方法，包括：
提供金属管并将所述金属管固定在模具的型腔中，所述金属管上设置有多个通孔，所述金属管与所述型腔的内表面之间具有第一间隙；
提供与喷嘴连接的投射物并将所述投射物放置在所述型腔内；
合模后，向所述型腔内注射树脂熔料，所述树脂熔料填充满所述第一间隙并通过所述金属管上的所述通孔填充满所述金属管内部；
所述喷嘴向所述投射物施加加压水流，使所述投射物穿过所述金属管内部以将金属管内部的部分树脂熔料挤出；
所述投射物设置成与所述金属管的内壁面之间具有第二间隙，所述第二间隙内的树脂熔料被留在金属管内部；
待型腔内的树脂熔料冷却固化后开模，完成注塑。
进一步地，所述型腔的内表面上设置有至少一个第一定位筋，所述至少一个第一定位筋插入所述金属管的至少一个通孔内。
进一步地，所述型腔的内表面沿所述金属管轴向设置有多个凸台，所述金属管抵靠在所述凸台上。
进一步地，所述型腔包括至少两个空腔段，所述金属管固定于所述至少两个空腔段中的至少一个空腔段内。
进一步地，所述至少两个空腔段具有不同的内径。
进一步地，所述投射物包括至少两级可分离相连的投射部，所述投射部与所述空腔段一一对应。
进一步地，所述投射物在行进过程中，各投射部依次停留在对应的空腔段中。
进一步地，所述投射物包括一级投射部和二级投射部，所述一级投射部为两端开口的贯通式结构，所述二级投射部一端开口且内部中空，所述一级投射部与所述二级投射部的开口端相连。
进一步地，所述一级投射部的端面上设有多个开孔，所述二级投射部的端面沿轴向延伸有多个与所述开孔相匹配的第二定位筋。
本发明另一方面提供一种注塑件，采用如上所述的嵌件注塑方法制成，所述注塑件包括金属管和树脂结构，所述树脂结构形成为从所述金属管的外表面穿过所述金属管后覆盖所述金属管的内表面。
本发明的嵌件注塑方法，由于在注塑过程中，金属管内外连通，均填充有树脂熔料，因此，无需在金属管内部通入高压水流以使金属管内外压力一致，水流只需要能提供推动投射物在金属管内行进的压力即可，并且不需要抵抗树脂的注塑压力，与现有技术相比，本发明的嵌件注塑方法对水流的压力要求将大大降低，因此对高压水流设备的要求也将大大降低，从而降低了设备成本。通过该嵌件注塑方法形成的注塑件，金属管的内外表面均覆盖有塑料部分，金属管相当于卡在内外表面的塑料部分之间，与现有的混合横梁相比，金属管和塑料部分的连接更牢靠，强度更高。
附图说明
图1A是包括根据本发明的一个示例性实施例的设计有中空管结构嵌件金属管的仪表板横梁的车辆整体示意图；
图1B是图1A的车辆的内部示意性透视图；
图2A是利用本发明第一实施例的嵌件注塑方法实现的内嵌金属管的塑料中空管的示意图；
图2B是图2A中的内嵌金属管的塑料中空管的截面示意图；
图2C是图2A中的嵌件金属管的示意图；
图3A-图3E是利用本发明第一实施例的嵌件注塑方法实现内嵌金属管的中空塑料管的工艺过程截面示意图；
图4A是利用本发明第二实施例的嵌件注塑方法实现内嵌金属管的中空主梁结构的塑料仪表板横梁零件示意图；
图4B是图4A中塑料仪表板横梁零件中主梁位置的截面示意图；
图4C是图4B中塑料仪表板横梁在主驾驶侧的有内嵌金属管的主梁位置截面示意图；
图5A是本发明第二实施例的投射物的示意图；
图5B是图5A的投射物的一级投射部的示意图；
图5C是图5A的投射物的二级投射部的示意图；
图6A-6E是利用本发明第二实施例的投射物进行注塑的过程示意图，图6F是注塑完成后得到的变径混合型横梁的结构示意图；
图7是本发明第二实施例的投射物在注塑过程中的受力截面示意图；
图8A-图8C是现有技术采用注入高压液体工艺实现塑料管道中内嵌金属管的工艺过程截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
根据如图1A和图1B示意性所示的示例性实施例，车辆V可以提供包括车辆内部部件(例如仪表板IP和地板控制台FC1等)的内景I。其中，仪表板IP内设置有如图2A-图2C所示的混合型横梁200，混合型横梁200包括塑料管壁220和至少部分嵌在塑料管壁220内的金属管210。其中，金属管210横跨混合型横梁200的整个长度范围。相较于全金属横梁，该混合型横梁200的重量更轻。如图2B所示，混合型横梁200的金属管210的内外表面均覆盖有塑料部分220，金属管210相当于卡在内外表面的塑料部分220之间，与现有的混合横梁相比，金属管210和塑料部分220的连接更牢靠，强度更高。
为了形成如混合型横梁200这种结构的注塑件，本发明第一实施例提供了一种嵌件注塑方法。根据本发明第一实施例的嵌件注塑方法，如图3A所示，包括先将金属管210放置在模具M1中，金属管210具有均匀的内径D。金属管210上包括若干个通孔211。通过模具M1的型腔C1的内表面上的至少一个第一定位筋E插入到金属管210的至少一个通孔211内，以及通过型腔C1的内表面上的若干凸台P抵靠金属管210的局部外表面的方式将金属管210固定在模具M1中，多个凸台P可沿金属管210的轴向依次设置。金属管210的未被凸台P抵靠的其余外表面与型腔C1的内表面之间形成第一间隙G。如图3B所示，将投射物10放置在模具M1中金属管210的一端。投射物10的一端封闭并朝向金属管M1的开口，投射物10的另一端开口并与模具M1上的喷嘴N连接。投射物10的最大外径H小于金属管210的内径D，因此，投射物10可以穿过金属管210且投射物10和金属管的内表面之间形成第二间隙。如图3C所示，合模，并向模具M1中注射树脂熔料，树脂熔料可根据需要选择任意塑料材料，在本实施例中，树脂熔料为树脂熔料R，树脂熔料R穿过金属管210上的孔211填充满金属管210的内部以及金属管210与型腔C1的内表面之间的间隙G，使得金属管210内外受到的树脂熔料R的压力基本一致，不会造成金属管210的变形。此时树脂熔料R尚未固化，喷嘴N在压力作用下将水流W注射进投射物10中使得投射物10被射进金属管210内继而穿过金属管210。如图3D和图3E所示，随着投射物10在金属管210内的行进，投射物10前端的树脂熔料R被挤出金属管210回到料池，只残留下投射物10和金属管110内表面之间间隙内的树脂熔料R，而投射物10后端的水流W会填充金属管110内的剩余空间，快速冷却投射物10和金属管210内表面之间的第二间隙内的树脂熔料R、通孔211内的树脂熔料R和金属管210外表面和型腔C1的内表面之间的第一间隙内的树脂熔料R，使这些树脂熔料R固化以形成包裹金属管210的塑料管壁220，即塑料管壁220包括投射物10和金属管210内表面之间的树脂熔料R、通孔211内的树脂熔料R和金属管210外侧的树脂熔料R。待树脂熔料R冷却固化后即可开模取出产品，完成注塑。
由于在注塑过程中，金属管210内外连通，均填充有树脂熔料R，因此，无需在金属管210内部通入高压水流以使金属管210内外压力一致，本发明的嵌件注塑方法的水流W只需要能提供推动投射物10在金属管210内行进的压力即可，并且不需要抵抗树脂的注塑压力，与现有技术相比，本发明的嵌件注塑方法对水流W的压力要求将大大降低，因此对高压水流设备的要求也将大大降低，从而降低了设备成本。
根据如图1A和图1B示意性所示的车辆V中的仪表板IP内也可以设置有如图4A-图4C所示的混合型横梁300，混合型横梁300包括塑料管壁320和至少部分嵌在塑料管壁320内的金属管310。其中，金属管310只跨过混合型横梁300的局部长度范围，在本实施例中，金属管310布置在混合型横梁300对应于驾驶员侧的范围，以加强驾驶员侧的横梁强度。混合型横梁300可以为等径管或变径管，两者的具体形成方法有所区别。
为了形成等径的混合型横梁300结构的注塑件，本发明第二实施例提供一种嵌件注塑方法。在第二实施例的嵌件注塑方法中，模具M1的型腔C1至少包括连续的两个空腔段，空腔段的内径相同，金属管310固定于其中一个空腔段内，固定有金属管310的空腔段的结构、金属管310与空腔段之间的连接关系均与第一实施例中相同，此处不再赘述，其余空腔段则不需要设置凸台P、第一定位筋E等结构。金属管310固定在相应的空腔段中后，将投射物10放置在型腔C1的一端，投射物10与型腔C1的内表面和金属管310的内表面之间均形成间隙，投射物10放置好后合模，并向型腔C1内注射树脂熔料R，与第一实施例中相同，投射物10在水流的作用下从型腔C1的一端行进至另一端，待树脂熔料R冷却后开模取出产品，形成壁厚均匀、内外径相同且部分内嵌有金属管310的管状混合型横梁结构。
为了形成变径的混合型横梁300结构的注塑件，本发明第二实施例提供一种包括至少两级可分离相连的投射部的投射物以及采用该投射物进行注塑的嵌件注塑方法。此时，型腔C1的空腔段具有不同的内径，投射物的投射部则具有不同外径，且分别与型腔C1的空腔段一一对应，在注塑过中，各投射部分别停留在各自对应的空腔段中，各空腔段的内径即为变径混合型横梁结构的外径，各投射部与空腔段之间的间隙则为变径混合型横梁结构的壁厚，这样即可形成变径且壁厚均匀的混合型横梁结构。
在本实施例中，如图5A所示，投射物400包括沿轴向相连的一级投射部410和二级投射部420。其中，如图5B所示，一级投射部410设计为两端开口的贯通式结构，其包括一级成型段411和相邻的过渡段412。一级投射部410的过渡段412远离一级成型段411的一端的端面上设置有若干个开孔413。如图5C所示，二级投射部420设计为一端开口、另一端封闭且内部中空的结构，其包括二级成型段421和相邻的封闭段422，二级成型段421的外径设计为一级成型段411的外径小于二级成型段421的外径。二级成型段421的端面上沿轴向延伸有若干个与所述开孔413相匹配的第二定位筋423，第二定位筋423插入开孔413中以实现一级投射部410和二级投射部420的连接和同步转动。第二定位筋423和开孔413均为沿轴向延伸，这样，当第二定位筋423插入开孔413后，将限制一级投射部410和二级投射部420之间的转动，但是不会限制两者之间的轴向运动，从而一方面确保一级投射部410和二级投射部420同步转动，另一方面使一级投射部410和二级投射部420可分离。多个开孔413和多个第二定位筋423可沿周向均匀布置，从而使一级投射部410和二级投射部420之间的连接更稳固。
图6A-图6E显示了利用本发明的两级投射物400进行注塑的过程。型腔C1对应于一级成型段411、过渡段412和二级投射部420设计成三段连续的空腔C11、C12和C13，其内径各不相同。先将金属管310固定在空腔C11中，固定方式与第一实施例相同，此处不再赘述，其余空腔则不放置金属管；然后将投射物400置于金属管310内，合模并向模具M1中注射树脂熔料R，使其填充型腔C1和金属管310内部，喷嘴在压力作用下将水流W注射进投射物400中使得投射物400在金属管310行进，由于空腔C12的内径比一级成型段411的外径要小，所以当行进至空腔C12时，一级投射部410将被空腔C12或者空腔C12上的止位结构，比如筋，凸台等结构限制而停在空腔C12内，此时，在水流W的作用下，二级投射部420与一级投射部410分离，继续在空腔C12和C13内行进直至型腔C1的另一端(即图6E中最右端)。待残留在型腔C1中的树脂熔料R冷却固化后开模，完成注塑，最后形成的变径混合型横梁300如图6F所示，其包括金属管310和树脂结构，树脂结构从金属管310的外表面穿过金属管310后覆盖金属管的内表面，从而形成混合型横梁300的塑料管壁320。
通过设计封闭段422和过渡段412的轴向投影面积和内、外表面的倾斜角度，来调节封闭段422和过渡段412收到的来自水流W的推力和树脂熔料R的阻力。投射物400在行进过程中，水流W对其施加的推力大于树脂熔料R对其施加的阻力，因此，水流W可推动其在型腔C1中行进。
如图7所示，在本实施例中，结合封闭段422和过渡段412的内、外表面的倾斜角度，封闭段422的外表面的轴向投影面积S1设计成比过渡段412的外表面的轴向投影面积S2大，使树脂熔料R对二级投射部420的轴向压力F1要比对一级投射部410的轴向压力F2大；同时，封闭段422的内表面的轴向投影面积S3设计成比过渡段412的内表面的轴向投影面积S4小，使水流W对二级投射部420的轴向反压力F3比对一级投射部410的轴向反压力F4小，所以当两级投射物400在空腔C11中行进时，二级投射部420被紧紧压在一级投射部410上，二级投射部420的开口端与一级投射部410的台阶415紧密贴合，保证了一级投射部410和二级投射部420之间的牢固连接和良好密封性。为了进一步提高一级投射部410和二级投射部420之间的密封性，可以在两者之间设置密封圈。
可以想到的是，金属管也可以设置在空腔C13中，而不设置在C11中，这样，混合型横梁的金属管位于直径小的管段。
在本实施例中，一级成型段411和二级成型段421均为空心圆柱，过渡段412为空心圆台，封闭段422为空心圆锥。
投射物还可以设计为包括三级投射部，或者包括更多级投射部。此时，投射物的结构相当于在一级投射部410和二级投射部420之间再设置多个与一级投射部410相同的结构，只是其外径和内径均小于一级投射部410，这样，使多个投射部依次可分离相连，从而形成多级投射物。利用多级投射物，可以形成具有多种直径的变径混合型横梁，且可以选择性的将金属管置于任意一个或多个不同直径的管段。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (9)

1.一种嵌件注塑方法，其特征在于，包括：
提供金属管并将所述金属管固定在模具的型腔中，所述型腔的内表面沿所述金属管轴向设置有多个凸台，所述金属管的局部外表面抵靠在所述凸台上并设置有多个位于相邻凸台之间的通孔，所述金属管的未被凸台抵靠的其余外表面与所述型腔的内表面之间具有第一间隙；
提供与喷嘴连接的投射物并将所述投射物放置在所述型腔内；
合模后，向所述型腔内注射树脂熔料，所述树脂熔料填充满所述第一间隙并通过所述金属管上的所述通孔填充满所述金属管内部；
所述喷嘴向所述投射物施加加压水流，使所述投射物穿过所述金属管内部以将金属管内部的部分树脂熔料挤出；
所述投射物设置成与所述金属管的内壁面之间具有第二间隙，所述第二间隙内的树脂熔料被留在金属管内部；
待型腔内的树脂熔料冷却固化后开模，完成注塑。
2.根据权利要求1所述的嵌件注塑方法，其特征在于，所述型腔的内表面上设置有至少一个第一定位筋，所述至少一个第一定位筋插入所述金属管的至少一个通孔内。
3.根据权利要求1所述的嵌件注塑方法，其特征在于，所述型腔包括至少两个空腔段，所述金属管固定于所述至少两个空腔段中的至少一个空腔段内。
4.根据权利要求3所述的嵌件注塑方法，其特征在于，所述至少两个空腔段具有不同的内径。
5.根据权利要求4所述的嵌件注塑方法，其特征在于，所述投射物包括至少两级可分离相连的投射部，所述投射部与所述空腔段一一对应。
6.根据权利要求5所述的嵌件注塑方法，其特征在于，所述投射物在行进过程中，各投射部依次停留在对应的空腔段中。
7.根据权利要求5所述的嵌件注塑方法，其特征在于，所述投射物包括一级投射部和二级投射部，所述一级投射部为两端开口的贯通式结构，所述二级投射部一端开口且内部中空，所述一级投射部与所述二级投射部的开口端相连。
8.根据权利要求7所述的嵌件注塑方法，其特征在于，所述一级投射部的端面上设有多个开孔，所述二级投射部的端面沿轴向延伸有多个与所述开孔相匹配的第二定位筋。
9.一种注塑件，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的嵌件注塑方法制成，所述注塑件包括金属管和树脂结构，所述树脂结构形成为从所述金属管的外表面穿过所述金属管后覆盖所述金属管的内表面。
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