CN114074394B - 一种提升注塑发泡成型塑件表面质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升注塑发泡成型塑件表面质量的方法，其能够有效提高工件表面质量，包括如下步骤：S100、首先将模腔加热；S200、在模腔内加压，使得模腔内的气压达到3‑4MPa；S300、通过真空螺杆挤出机向模腔内输送原料；直到模腔内气压增加至预设值或原料完成预设注射量；S400、对模腔进行抽吸，使得模腔内部形成负压，原料发泡充满模腔；S500、对模腔内再次加压至3‑4MPa的气压，保持40秒以上；S600、对模腔进行冷却，冷却后泄压、取出工件。本发明通过适当提高模具温度，选择合适的气压，从而能够有效抑制发泡注塑成型中表面气泡的产生，从而获得较高的表面质量。

Description

一种提升注塑发泡成型塑件表面质量的方法

技术领域

本发明涉及注塑技术，特别是涉及一种提升注塑发泡成型塑件表面质量的方法。

背景技术

发泡注塑成型是一种采用将液体原料挤压进入模具内，然后发泡成型的技术。一般采用挤出机将液体原料挤入模具内，而为了保证成品的表面质量、光滑度，需要严格控制注塑时气泡的析出量。目前主要是采用在模具内增加一定压强的气压，从而使得液体原料内的气泡不能析出，也就使得气泡不能达到表面，最终成品的表面比较光滑，可以产生高光效果。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种提升注塑发泡成型塑件表面质量的方法，其能够有效提高工件表面质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种提升注塑发泡成型塑件表面质量的方法，采用模具进行加工，包括如下步骤：

S100、首先将模腔加热；

S200、在模腔内加压，使得模腔内的气压达到3-4MPa；

S300、通过真空螺杆挤出机向模腔内输送原料；直到模腔内气压增加至预设值或原料完成预设注射量；

S400、对模腔进行抽吸，使得模腔内部形成负压，原料发泡充满模腔；

S500、对模腔内再次加压至3-4MPa的气压，保持40秒以上；

S600、对模腔进行冷却，冷却后泄压、取出工件。

优选地，S100中，模腔加热温度在60-220℃。

优选地，S300中，模腔内的气压增加0.1-0.15MPa及以上为预设值；喷射速度为50-70㎜/s，注射时间2-4秒，原料温度200-260℃。

优选地，S600中，冷却时间为30-60秒。

优选地，所述模具包括下模、上模、下加热壳、上加热壳，所述下模上设置有下模通道、下模腔、第一下模孔、第二下模孔，所述第一下模孔、第二下模孔两端分别与下模通道两端连通，下模通道弯折分布在下模内；

所述上模上设置有上模通道、上模腔、第一上模孔、第二上模孔、充气孔、抽气孔，所述第一上模孔、第二上模孔两端分别与上模通道两端连通，上模通道弯折分布在上模内；

第一上模孔、第二上模孔还分别与一根第一插接管一端装配、密封、连通，两根第一插接管分别可插装入第一下模孔、第二下模孔内且与之密封连通；上模和下模贴合时，上模腔、下模腔共同构成密封的模腔，此模腔用于注塑成型；

下模通道直接或间接与锥形通道连通，所述锥形通道设置在锥形管内，锥形管安装在加热腔内，加热腔设置在下加热壳、上加热壳之间，所述加热腔内、锥形管外侧套装有线圈，线圈使用时接入高频电流；锥形通道内安装有感应圈，感应圈采用铁质材料制；气流穿过感应圈，并被感应圈加热后输入下模通道内；

所述充气孔、抽气孔分别与保压阀的出口、抽气管头一端连通，所述保压阀的进口与加压气管一端连通，加压气管另一端与加压导向轴一端连通，加压导向轴另一端与加压接头一端连通，加压接头另一端与加压气阀串联后与恒压罐内部连通，恒压罐内部存储有恒压的氮气；加压气阀用于控制恒压罐与保压阀之间的气流通断。

优选地，所述保压阀的出口与充气孔连通的管路上还安装有气压计，气压计用于探测充气孔处的气压；

所述抽气管头另一端与抽气管一端连通，抽气管另一端接入抽气导向轴内部的一端，抽气导向轴内部中空且另一端与抽气接头连通，抽气接头与抽气气阀串联后与真空罐内部连通，抽气气阀用于控制真空罐与抽气接头的气流通断，所述真空罐内部为负压状态；

所述下模上还安装有密封环，所述上模与密封环对应处设置有能与密封环卡合、密封装配的配合密封槽，所述密封环安装在模腔外侧。

优选地，所述下模腔还与注塑管一端连通，注塑管另一端穿出下模后与真空螺杆挤出机的出口密封连通，真空螺杆挤出机用于将原料熔化成液态或粘稠状后挤出至注塑管内，原料从注塑管进入模腔；

所述第一下模孔与第二换向阀的第一接口连通，第二换向阀的第二接口、第三接口分别与冷水管、锥形通道的直径较小端连通，且第二换向阀用于使第一接口择一与第二接口、第三接口连通；所述排水管与冷水泵的出口连通，冷水泵的进口与外部低温冷水连通。

优选地，所述锥形通道的内径由靠近第二换向阀一端向另一端逐渐变大，而感应圈的外径也随着锥形通道的内径变化

所述加热腔远离第二换向阀一端与进水腔连通，进水腔设置在下加热壳、上加热壳之间，且进水腔与加热腔连通处安装有雾化喷嘴，雾化喷嘴用于将加压后的水流雾化为水汽，从而便于后续的感应圈将水汽迅速加热成水蒸汽；所述进水腔远离加热腔一端通过热水管与热水泵的出口连通，热水泵的进口与热水腔内的热水连通，热水腔设置在热水箱内。

优选地，所述第二上模孔与引流管头一端密封连通，引流管头另一端与引流管一端连通，引流管另一端与冷却导向轴一端连通，冷却导向轴与第一换向阀的第一接口连通，第一换向阀的第二接口、第三接口分别与回热管一端、排水管一端连通，回热管在热水腔内弯折分布且其另一端穿出热水箱；所述第一换向阀用于使其第一接口择一与第二接口、第三接口连通。

优选地，包括如下步骤：

S1、启动油缸，使得下模下移，以将上模和下模合上、使得上模腔、下模腔密封为模腔；

S2、启动热水泵、线圈接电，热水泵将热水腔内的水抽送至热水管内，水从热水管进入雾化喷嘴，然后雾化后进入锥形通道内；线圈通过高频电流产生交变磁场，从而使得铁质的感应圈发热，水雾穿过感应圈后被加热成100℃及以上的水蒸气；水蒸气依次进入下模通道、上模通道内以均匀加热上模、下模，直到模腔内温度达到60-220℃，然后保持恒温；

S2、打开加压气阀，使得恒压罐向模腔内充入3-4MPa压强的气体，关闭加压气阀；

S3、打开真空螺杆挤出机，从而将液体状或粘稠状的原料挤入模腔内，直到模腔内的气压达到预设值或达到设计注射量时打开抽气气阀，使得真空罐对模腔进行抽吸，原料在负压的作用下快速充满模腔；

S4、再次打开加压气阀，对模腔加压至3-4MPa，从而使得原料压紧在模腔壁上；

S5、关闭热水泵、线圈断电，启动冷水泵，第一换向阀将排水管与引流管连通；第二换向阀将冷水管与下模通道连通，冷水泵将冷水抽送至下模通道、上模通道内最后从引流管、冷却导向轴、引流管头排出。

本发明的有益效果是：

本发明通过适当提高模具温度，选择合适的气压，从而能够有效抑制发泡注塑成型中表面气泡的产生，从而获得较高的表面质量。

本发明的模具结构简单，采用将水雾化后利用感应圈加热水雾以快速获得水蒸气的方式能够大大提高水蒸气的获取速度，而且水蒸气温度相对恒定，因此对于上模、下模的加热也相对均匀。本发明还利用先在模腔内增加气压，从而防止气泡析出以获得较高的表面质量；然后对模腔抽吸负压以使得原料快速充满模腔，从而大大提高成品率。

附图说明

图1是模具的结构示意图。

图2是模具的结构示意图。

图3是模具的结构示意图（伸缩轴轴线所在中心面处剖视图）。

图4是模具的上模结构示意图。

图5是模具的上模结构示意图（上模通道轴线所在中心面剖视图剖视图）。

图6是模具的下模结构示意图。

图7是模具的蒸汽壳结构示意图（锥形管轴线所在中心面处剖视图）。

图8是模具的热水箱结构示意图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

实施例一

参见图1-图8，本实施例的采用的模具，包括热水箱110、下加热壳121、上加热壳122、下模130、上模140，所述下模130上设置有下模通道131、下模腔132、第一下模孔133、第二下模孔134，所述第一下模孔133、第二下模孔134两端分别与下模通道131两端连通，下模通道131弯折分布在下模130内，从而增加其内部介质停留时间，以增加热交换效率。

所述上模140上设置有上模通道141、上模腔142、第一上模孔143、第二上模孔144、充气孔147、抽气孔148，所述第一上模孔143、第二上模孔144两端分别与上模通道141两端连通，上模通道141弯折分布在上模140内，从而增加其内部介质停留时间，以增加热交换效率。所述充气孔147、抽气孔148分别与保压阀220的出口、抽气管头442一端连通，所述保压阀220的进口与加压气管460一端连通，加压气管460另一端与加压导向轴310一端连通，加压导向轴310另一端与加压接头461一端连通，加压接头461另一端与加压气阀串联后与恒压罐内部连通，恒压罐内部存储有恒压的氮气。所述保压阀220的出口与充气孔147连通的管路上还安装有气压计，气压计用于探测充气孔147处的气压。加压气阀用于控制恒压罐与保压阀220之间的气流通断。

所述抽气管头442另一端与抽气管440一端连通，抽气管440另一端接入抽气导向轴330内部的一端，抽气导向轴330内部中空且另一端与抽气接头441连通，抽气接头441与抽气气阀串联后与真空罐内部连通，抽气气阀用于控制真空罐与抽气接头441的气流通断，所述真空罐内部为负压状态，一般为负一个大气压左右。保压阀220用于使得模腔的气压保持在一定的参数值内，如果模腔内的气压偏低则通过引入恒压罐内的气流进行补充，直到达到预设参数。

第一上模孔143、第二上模孔144还分别与一根第一插接管145一端装配、密封、连通，两根第一插接管145分别可插装入第一下模孔133、第二下模孔134内且与之密封连通，从而实现下模通道131与上模通道141连通。上模140和下模130贴合时，上模腔142、下模腔132共同构成密封的模腔，此模腔用于注塑成型。

所述下模130上还安装有密封环530，所述上模140与密封环530对应处设置有能与密封环530卡合、密封装配的配合密封槽146，所述密封环530安装在模腔外侧。这种设计使得使用时，上模腔、下模腔之间通过密封环530密封。

所述下模腔132还与注塑管410一端连通，注塑管410另一端穿出下模130后与真空螺杆挤出机的出口密封连通，真空螺杆挤出机用于将原料（塑料）熔化成液态或粘稠状后挤出至注塑管410内，原料从注塑管410进入模腔，从而通过填充模腔后凝固以实现注塑成型。使用时，从第一下模孔133内输入加热气流或水蒸汽，从而通过这种介质在下模通道、上模通道内分别流通以加热上模腔、下模腔，最终介质从第二上模孔144内排出。当然，上模、下模需要冷却时，只需要在下模通道、上模通道内通入冷水带走热量即可实现快速冷却。

所述第一下模孔133与第二换向阀240的第一接口连通，第二换向阀240的第二接口、第三接口分别与冷水管490、锥形通道521的直径较小端连通，且第二换向阀用于使第一接口择一与第二接口、第三接口连通；所述冷水管490与冷水泵的出口连通，冷水泵的进口与外部低温冷水连通。使用时冷水泵启动，从而将冷水抽送至冷水管490。

所述锥形通道521设置在锥形管520内，锥形管520安装在加热腔123内，加热腔123设置在下加热壳121、上加热壳122之间，所述加热腔123内、锥形管520外侧套装有线圈260，线圈260使用时接入高频电流，从而产生交变磁场（类似于电磁炉的原理）；锥形通道521内安装有感应圈270，感应圈270采用铁质材料制成，从而使其能够在交变磁场中产生热量。所述锥形通道521的内径由靠近第二换向阀240一端向另一端逐渐变大，而感应圈270的外径也随着锥形通道521的内径变化。这种设计主要是使得感应圈270能够充分与锥形通道内的气流进行充分接触，以更好地加热气流，而锥形通道的内径变化设计使得气流在内径较小端处形成加压，从而能够在气流流速较快的前提下仍旧可以将气流快速加热至预设温度。

所述加热腔123远离第二换向阀240一端与进水腔124连通，进水腔124设置在下加热壳121、上加热壳122之间，且进水腔124与加热腔123连通处安装有雾化喷嘴510，雾化喷嘴510用于将加压后的水流雾化为水汽，从而便于后续的感应圈将水汽迅速加热成水蒸汽。所述进水腔124远离加热腔123一端通过热水管430与热水泵250的出口连通，热水泵250的进口与热水腔111内的热水连通，热水腔111设置在热水箱110内。使用时，热水泵将热水抽送至进水腔124，水经过雾化喷嘴雾化后成为水汽，水汽通过感应圈迅速加热成100℃及以上的水蒸气、热气流介质，介质再分别进入下模通道、上模通道内对模腔进行加热直到达到预设温度。这种方式使得上模、下模受热比较均匀，而且加热速度快，与直接采用电热管加热的方式对比，减少了线路布局以及漏电风险，而且下模通道、上模通道同时具有加热、降温的功能，能够大大简化模具的结构。

所述第二上模孔144与引流管头451一端密封连通，引流管头451另一端与引流管450一端连通，引流管450另一端与冷却导向轴320一端连通，冷却导向轴320与第一换向阀230的第一接口连通，第一换向阀230的第二接口、第三接口分别与回热管480一端、排水管420一端连通，回热管480在热水腔111内弯折分布且其另一端穿出热水箱110。所述第一换向阀230用于使其第一接口择一与第二接口、第三接口连通。

所述上模140套装在加压导向轴310、冷却导向轴320、抽气导向轴330、导向轴340上且与之可轴向滑动装配，加压导向轴310、冷却导向轴320、抽气导向轴330、导向轴340一端分别安装在下模130上、另一端穿过上模140后与顶板150装配固定，所述顶板150上安装有油缸210，油缸210的伸缩轴211穿过顶板150后与上模140装配固定。使用时，油缸210启动，从而驱动伸缩轴周移动以使得上模随之移动，这就实现了上模和下模的开闭。

优选地，所述加热腔123还与气泵的出口连通，气泵用于将外部气流加压输送至进水腔124以使得水雾、空气混合，从而可以改变感应圈对介质的加热温度，使得从锥形通道输入的混合气流温度可以在100-300℃之间调节，以适应于不同的材料。一般只需要调节水雾、空气混合比，线圈电流参数即可。

实施例二

本实施例的加工工艺，采用ABS材料发泡注塑成型，包括如下步骤：

S1、启动油缸，使得下模下移，以将上模和下模合上、使得上模腔、下模腔密封为模腔；

S2、启动热水泵、线圈接电，热水泵将热水腔内的水抽送至热水管内，水从热水管进入雾化喷嘴，然后雾化后进入锥形通道内；线圈通过高频电流产生交变磁场，从而使得铁质的感应圈发热，水雾穿过感应圈后被加热成100℃及以上的水蒸气；水蒸气依次进入下模通道、上模通道内以均匀加热上模、下模，直到模腔内温度达到70℃，然后保持恒温；ABS熔融温度180-240℃。

S2、打开加压气阀，使得恒压罐向模腔内充入一定压强的气压，一般压强在3-4MPa左右，关闭加压气阀；

S3、打开真空螺杆挤出机，从而将液体状或粘稠状的原料挤入模腔内，直到模腔内的气压达到预设值（一般为增加0.1MPa即可）时打开抽气气阀，使得真空罐对模腔进行抽吸，原料在负压的作用下快速充满模腔；

S4、再次打开加压气阀，对模腔加压至3-4MPa，从而使得原料压紧在模腔壁上；

S5、关闭热水泵、线圈断电，启动冷水泵，第一换向阀230将排水管420与引流管450连通；第二换向阀240将冷水管490与下模通道连通，冷水泵将冷水抽送至下模通道、上模通道内最后从引流管450、冷却导向轴320、引流管头451排出。从而使得上模、下模快速降温后开模以获得成品。本实施例中，需要控制在3分钟内降温至预设温度（工件表面硬化即可），然后打开上模，取出成品即可。

通过上述方法获得的工件表面比较光滑，无气泡、裂痕，符合预期中对于表面质量的要求。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种提升注塑发泡成型塑件表面质量的方法，其特征在于，采用模具进行加工，包括如下步骤：

S100、首先将模腔加热；

S200、在模腔内加压，使得模腔内的气压达到3-4MPa；

S300、通过真空螺杆挤出机向模腔内输送原料；直到模腔内气压增加至预设值或原料完成预设注射量；

S400、对模腔进行抽吸，使得模腔内部形成负压，原料发泡充满模腔；

S500、对模腔内再次加压至3-4MPa的气压，保持40秒以上；

S600、对模腔进行冷却，冷却后泄压、取出工件；

所述模具包括下模、上模、下加热壳、上加热壳，所述下模上设置有下模通道、下模腔、第一下模孔、第二下模孔，所述第一下模孔、第二下模孔两端分别与下模通道两端连通，下模通道弯折分布在下模内；

所述上模上设置有上模通道、上模腔、第一上模孔、第二上模孔、充气孔、抽气孔，所述第一上模孔、第二上模孔两端分别与上模通道两端连通，上模通道弯折分布在上模内；

第一上模孔、第二上模孔还分别与一根第一插接管一端装配、密封、连通，两根第一插接管分别可插装入第一下模孔、第二下模孔内且与之密封连通；上模和下模贴合时，上模腔、下模腔共同构成密封的模腔，此模腔用于注塑成型；

下模通道直接或间接与锥形通道连通，所述锥形通道设置在锥形管内，锥形管安装在加热腔内，加热腔设置在下加热壳、上加热壳之间，所述加热腔内、锥形管外侧套装有线圈，线圈使用时接入高频电流；锥形通道内安装有感应圈，感应圈采用铁质材料制；气流穿过感应圈，并被感应圈加热后输入下模通道内；

所述充气孔、抽气孔分别与保压阀的出口、抽气管头一端连通，所述保压阀的进口与加压气管一端连通，加压气管另一端与加压导向轴一端连通，加压导向轴另一端与加压接头一端连通，加压接头另一端与加压气阀串联后与恒压罐内部连通，恒压罐内部存储有恒压的氮气；加压气阀用于控制恒压罐与保压阀之间的气流通断；

所述保压阀的出口与充气孔连通的管路上还安装有气压计，气压计用于探测充气孔处的气压；

所述抽气管头另一端与抽气管一端连通，抽气管另一端接入抽气导向轴内部的一端，抽气导向轴内部中空且另一端与抽气接头连通，抽气接头与抽气气阀串联后与真空罐内部连通，抽气气阀用于控制真空罐与抽气接头的气流通断，所述真空罐内部为负压状态；

所述下模上还安装有密封环，所述上模与密封环对应处设置有能与密封环卡合、密封装配的配合密封槽，所述密封环安装在模腔外侧；

所述下模腔还与注塑管一端连通，注塑管另一端穿出下模后与真空螺杆挤出机的出口密封连通，真空螺杆挤出机用于将原料熔化成液态或粘稠状后挤出至注塑管内，原料从注塑管进入模腔；

所述第一下模孔与第二换向阀的第一接口连通，第二换向阀的第二接口、第三接口分别与冷水管、锥形通道的直径较小端连通，且第二换向阀用于使第一接口择一与第二接口、第三接口连通；所述冷水管与冷水泵的出口连通，冷水泵的进口与外部低温冷水连通；

所述锥形通道的内径由靠近第二换向阀一端向另一端逐渐变大，而感应圈的外径也随着锥形通道的内径变化；

所述加热腔远离第二换向阀一端与进水腔连通，进水腔设置在下加热壳、上加热壳之间，且进水腔与加热腔连通处安装有雾化喷嘴，雾化喷嘴用于将加压后的水流雾化为水汽，从而便于后续的感应圈将水汽迅速加热成水蒸汽；所述进水腔远离加热腔一端通过热水管与热水泵的出口连通，热水泵的进口与热水腔内的热水连通，热水腔设置在热水箱内；

所述第二上模孔与引流管头一端密封连通，引流管头另一端与引流管一端连通，引流管另一端与冷却导向轴一端连通，冷却导向轴与第一换向阀的第一接口连通，第一换向阀的第二接口、第三接口分别与回热管一端、排水管一端连通，回热管在热水腔内弯折分布且其另一端穿出热水箱；所述第一换向阀用于使其第一接口择一与第二接口、第三接口连通。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S100中，模腔加热温度在60-220℃。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S300中，模腔内的气压增加0.1-0.15MPa及以上为预设值；喷射速度为50-70㎜/s，注射时间2-4秒，原料温度200-260℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S600中，冷却时间为30-60秒。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、启动油缸，使得下模下移，以将上模和下模合上、使得上模腔、下模腔密封为模腔；

S2、启动热水泵、线圈接电，热水泵将热水腔内的水抽送至热水管内，水从热水管进入雾化喷嘴，然后雾化后进入锥形通道内；线圈通过高频电流产生交变磁场，从而使得铁质的感应圈发热，水雾穿过感应圈后被加热成100℃及以上的水蒸气；水蒸气依次进入下模通道、上模通道内以均匀加热上模、下模，直到模腔内温度达到60-220℃，然后保持恒温；

S2、打开加压气阀，使得恒压罐向模腔内充入3-4MPa压强的气体，关闭加压气阀；

S3、打开真空螺杆挤出机，从而将液体状或粘稠状的原料挤入模腔内，直到模腔内的气压达到预设值或达到设计注射量时打开抽气气阀，使得真空罐对模腔进行抽吸，原料在负压的作用下快速充满模腔；

S4、再次打开加压气阀，对模腔加压至3-4MPa，从而使得原料压紧在模腔壁上；

S5、关闭热水泵、线圈断电，启动冷水泵，第一换向阀将排水管与引流管连通；第二换向阀将冷水管与下模通道连通，冷水泵将冷水抽送至下模通道、上模通道内最后从引流管、冷却导向轴、引流管头排出。