CN115008693A - 一种peek高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，通过电阻控温机构对第一电阻丝安装槽、第二电阻丝安装槽和第三电阻丝安装槽内的电阻丝进行控温，将熔融状态的PEEK塑料注入模具中，熔融状态的PEEK塑料通过模具中的流道机构流入型腔中，通过侧抽芯机构抽出侧型芯柱，流道机构包括固定套、插槽、分流道、主管和主流道。本发明利用本专利采用了轮辐式盘形冷流道进胶方式，即采用轮辐式的分流道可减少PEEK料的浪费，随后采用较厚的盘形进胶方式，可在熔体进入型腔前，对其阶梯取向进行调整，避免纤维偏聚引起较高的取向导致保持架各处力学性能差异的问题，提高了保持架的生产质量，同时这种方法可用在相似的其他产品上。
Description
技术领域
本发明涉及模具技术领域，特别涉及一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法。
背景技术
轴承保持架主要用于高速、五轴加工中心高端轴承滚珠的保持，要求有较好的耐高温性能和较高的尺寸、形位公差，高端轴承保持架是保证球体或滚动体高速精准运转的关键零件，其必须具备高的耐磨性、自润滑特性、密度小、高的刚度、抗变形能力强等特点，相较球体和内外圈，材料与结构较为薄弱，是最易失效的零件，对轴承的精度和寿命具有重要影响。
现有市场上所用高端轴承支撑架其成型方式主要有两种：(1)采用PMMA+碳纤维塑料，成型条件有所改善，但支撑架寿命较短，耐高温性能较差；(2)PEEK料成型温度380-450℃，模温在180-220℃，这么高的温度对模具其他零部件提出了更高的要求，因此常规采用冷流道成型PEEK轴承保持架，然后用数控加工方式切除保持架以外的冷凝料，以保证支撑架的尺寸和形位公差要求，但该方法效率较低且对模具和成型设备的要求很高；新型碳纤维改性PEEK保持架具有质量轻、强度和刚度高、耐磨性好和自润滑等特性，是高端轴承保持架的最佳选择，PEEK保持架的设计与制造存在两个难题，一是注塑加工过程中容易产生熔接痕和碳纤维取向不均导致强度急剧下降；二是注塑产品尺寸精度和公差无法满足要求，尤其是保持架内、外圆度和兜孔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，包括以下步骤：
步骤一：通过电阻控温机构对第一电阻丝安装槽、第二电阻丝安装槽和第三电阻丝安装槽内的电阻丝进行控温；
步骤二：将熔融状态的PEEK塑料注入模具中，熔融状态的PEEK塑料通过模具中的流道机构流入型腔中；
步骤三：熔融状态的PEEK塑料在型腔中冷却成型后，通过侧抽芯机构抽出侧型芯柱；
步骤四：对称分布的液压缸推动压块向下运动，实现热流道熔体与保持架的分离；
所述步骤二中的流道机构包括固定套、插槽、分流道、主管和主流道，所述插槽开设于固定套的顶端，所述主管穿插设置于插槽的内部，所述主流道开设于主管的顶端，所述分流道开设于固定套的底端，所述主管外壁的底部开设有多个连接槽，所述主流道通过多个连接槽与分流道相连通。
优选的，所述模具包括顶板和底板，所述顶板的底端设置有母模板，所述底板的设置有公模板，所述公模板的内部设置有外圆型腔，所述外圆型腔的内部穿插设置有内圆型芯，所述模具的内部设置有安装机构。
优选的，所述内圆型芯的顶端开设有卡槽，所述卡槽的内部穿插设置有固定板，所述内圆型芯的内部设置有顶针机构。
优选的，所述侧抽芯机构包括多个预留孔和侧型芯柱，多个所述预留孔均开设于外圆型腔外壁的顶部，多个所述预留孔呈环形阵列设置，多个所述侧型芯柱的一端设置有连接机构。
优选的，所述连接机构包括侧型芯固定块、楔紧块和侧滑块，所述侧型芯固定块固定连接于侧型芯柱的一端，所述楔紧块设置于侧型芯固定块的顶端，所述侧滑块设置于侧型芯固定块的底端。
优选的，所述顶针机构包括第一顶针和多个第二顶针，所述内圆型芯的内部开设有第一顶孔，所述第一顶针穿插设置于第一顶孔的内部，所述内圆型芯的内部呈环形阵列开设有多个第二顶孔，多个所述第二顶针分别穿插设置于多个第二顶孔的内部。
优选的，所述安装机构包括第一电阻丝安装槽、第二电阻丝安装槽和第三电阻丝安装槽，所述第一电阻丝安装槽开设于固定套的外壁，所述第二电阻丝安装槽开设于内圆型芯的外壁，所述第三电阻丝安装槽开设于外圆型腔的外壁，所述模具的外壁设置有两组电阻控温机构。
优选的，所述模具的内部设置有固定座，所述固定座的底端设置有多个液压缸，多个所述液压缸的输出端传动设置有压块，所述压块的下方设置有环形切刀，所述压块和环形切刀之间设置有多个压缩弹簧。
优选的，所述母模板的底端设置有多个导套，所述公模板的顶端设置有多个导柱，多个所述导柱的外壁分别与多个导套的内壁活动穿插连接。
优选的，所述底板的顶端设置有两个垫板，两个所述垫板的顶端设置有承板，两个所述垫板的顶端均设置有两个固定杆，两个所述垫板之间设置有顶出板，所述顶出板的顶端穿插设置有两个限位杆。
本发明的技术效果和优点：
(1)本发明利用本专利采用了轮辐式盘形冷流道进胶方式，即采用轮辐式的分流道可减少PEEK料的浪费，随后采用较厚的盘形进胶方式，可在熔体进入型腔前，对其阶梯取向进行调整，避免纤维偏聚引起较高的取向导致保持架各处力学性能差异的问题，提高了保持架的生产质量，同时这种方法可用在相似的其他产品上；
(2)本发明利用侧抽芯机构的设置，解决兜孔成型和加工问题的方法，确保了成型各个兜孔侧型芯尺寸，尤其是圆度的一致性，最关键的是侧型芯柱与成型保持架内圆的型芯之间的配合关系，使得保持架的兜孔尺寸保持一致；
(3)本发明利用内、外型芯、型腔独立电阻控温机构的设置，模具内部的电阻丝双螺旋安装结构进行独立加热，从而保证了其温度均匀、一致性，进一步提高了保持架的生产质量。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明母模板立体结构示意图。
图3为本发明公模板立体结构示意图之一。
图4为本发明公模板立体结构示意图之二。
图5为本发明公模板立体结构示意图之三。
图6为本发明承板立体结构示意图。
图7为本发明垫板立体结构示意图。
图8为本发明固定套立体结构示意图之一。
图9为本发明外圆型腔立体结构示意图之一。
图10为本发明内圆型芯立体结构示意图之一。
图11为本发明固定套立体结构示意图之二。
图12为本发明固定套倒置立体结构示意图。
图13为本发明主管立体结构示意图。
图14为本发明外圆型腔立体结构示意图之二。
图15为本发明内圆型芯立体结构示意图之二。
图16为本发明图7的A处局部放大结构示意图。
图17为本发明内圆型芯和外圆型腔温度模拟示意图。
图中：1、顶板；2、底板；3、母模板；4、公模板；5、外圆型腔；6、内圆型芯；7、固定板；8、固定套；9、插槽；10、分流道；11、主管；12、主流道；13、连接槽；14、预留孔；15、侧型芯柱；16、侧型芯固定块；17、楔紧块；18、侧滑块；19、第一电阻丝安装槽；20、第二电阻丝安装槽；21、第三电阻丝安装槽；22、第一顶孔；23、第二顶孔；24、第一顶针；25、第二顶针；26、顶出板；27、承板；28、限位杆；29、电阻控温机构；30、导柱；31、导套；32、压块；33、环形切刀；35、压缩弹簧；38、垫板；39、固定杆；40、固定座；41、液压缸。
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。
本发明提供了如图1-17所示的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，包括固定套8、插槽9、分流道10、主管11和主流道12，插槽9开设于固定套8的顶端，主管11穿插设置于插槽9的内部，主流道12开设于主管11的顶端，分流道10开设于固定套8的底端，主管11外壁的底部开设有多个连接槽13，主流道12通过多个连接槽13与分流道10相连通，通过分流道10的轮辐式设计，可减少PEEK料的浪费，同时较厚的盘型分流道10在PEEK料进入型腔前，对其阶梯取向进行调整，避免纤维偏聚引起较高的取向而产生的保持架各处力学性能差异的问题；
模具包括顶板1和底板2，顶板1的底端设置有母模板3，底板2的设置有公模板4，公模板4的内部设置有外圆型腔5，外圆型腔5的内部穿插设置有内圆型芯6，模具的内部设置有安装机构；
内圆型芯6的顶端开设有卡槽，卡槽的内部穿插设置有固定板7，固定板7对分流道10限位，使得PEEK料可通过分流道10流入型腔中，内圆型芯6的内部设置有顶针机构；
侧抽芯机构包括多个预留孔14和侧型芯柱15，多个预留孔14均开设于外圆型腔5外壁的顶部，多个预留孔14呈环形阵列设置，多个侧型芯柱15的一端设置有连接机构，侧型芯柱15进行棒料的精密车铣加工，然后再进行切割，可保证侧型芯柱15在尺寸精度和圆度上具有较好的一致性，同时采用慢走丝线切割对型芯和侧型芯柱15进行配合加工，既可达到五轴数控铣的精度，提高加工效率，又保证侧了型芯端面的圆柱面与型芯的之间的良好配合；
连接机构包括侧型芯固定块16、楔紧块17和侧滑块18，侧型芯固定块16固定连接于侧型芯柱15的一端，楔紧块17设置于侧型芯固定块16的顶端，侧滑块18设置于侧型芯固定块16的底端，采用多个独立镶块式结构代替原有的整体式滑块结构；
顶针机构包括第一顶针24和多个第二顶针25，内圆型芯6的内部开设有第一顶孔22，第一顶针24穿插设置于第一顶孔22的内部，内圆型芯6的内部呈环形阵列开设有多个第二顶孔23，多个第二顶针25分别穿插设置于多个第二顶孔23的内部；
安装机构包括第一电阻丝安装槽19、第二电阻丝安装槽20和第三电阻丝安装槽21，第一电阻丝安装槽19开设于固定套8的外壁，第二电阻丝安装槽20开设于内圆型芯6的外壁，第三电阻丝安装槽21开设于外圆型腔5的外壁，模具的外壁设置有两组电阻控温机构29，第一电阻丝安装槽19、第二电阻丝安装槽20和第三电阻丝安装槽21用于安装电阻丝，采用独立电阻控温结构精确控制关键成型零部件和流道温度，采用电阻控温代替油路控温的原因，在于油温达不到保持架成型温度380-450℃、模温180-220℃的要求，同时也无法实现均匀、独立控温，本发明中有两个关键的控温部位，内圆型芯6和外圆型腔5的精确控温是保证保持架内、圆尺寸精度及公差要求的关键，因此对成型内圆型芯6和外圆型腔5进行整体加工，从而保证了其尺寸精度，为避免因内圆型芯6和外圆型腔5热胀程度不同引起内、外圆尺寸的变化，对其两个部位采用双螺旋结构安装电阻丝进行独立加热至210℃，从而保证了其温度均匀、一致性其温度控制效果，内圆型芯6和外圆型腔5成型保持架关键部位的模温保持在200℃左右，主流道12的精确控温，由于PEEK保持架成型温度在380-450℃，为塑料熔体从注塑机出来后经过主流道12时发生冷却，导致进入型腔的熔体温度过低，导致保持架力学性能急剧降低，对主流道采用双螺旋结构安装电阻丝进行独立加热至450℃，然后熔体通过分流道10和盘形浇口进入型腔，由于主流道12与型腔之间没有直接接触，而是两个独立的零件，因此可避免流道将热量直接传导给内圆型芯6和外圆型腔5，最终流道中段温度始终维持在450℃左右；
模具的内部设置有固定座40，固定座40的底端设置有多个液压缸41，多个液压缸41的输出端传动设置有压块32，压块32的下方设置有环形切刀33，压块32和环形切刀33之间设置有多个压缩弹簧35，在保持架保压结束后，通过对称分布的液压缸41推动能压块32向下运动，实现热流道熔体与保持架的分离，在进行第二次注射时，模具先闭合，后通过压缩弹簧35使环形切刀33恢复到原来位置，准备下一次切割动作，环形切刀33与上模座的壁面接触间隙约为0.2mm，以保证环形切刀33压下后能顺利返回，同时要求环形切刀33与热流道底部端面平行，实现较好的密封效果；
母模板3的底端设置有多个导套31，公模板4的顶端设置有多个导柱30，多个导柱30的外壁分别与多个导套31的内壁活动穿插连接；
底板2的顶端设置有两个垫板38，两个垫板38的顶端设置有承板27，两个垫板38的顶端均设置有两个固定杆39，两个垫板38之间设置有顶出板26，顶出板26的顶端穿插设置有两个限位杆28。
本发明工作原理：通过电阻控温机构29对第一电阻丝安装槽19、第二电阻丝安装槽20和第三电阻丝安装槽21内的电阻丝进行控温，将熔融状态的PEEK塑料注入模具中，熔融状态的PEEK塑料通过模具中的流道机构流入型腔中，熔融状态的PEEK塑料先通过主流道12流入分流道10中，分流道10位轮辐式结构，可减少熔融的PEEK塑料的浪费，同时较厚的盘型分流道10使得熔融的PEEK塑料在进入型腔前，会使得熔融的PEEK的塑料的阶梯取向进行调整，避免纤维偏聚引起较高的取向出现保持架各处力学性能差异的问题，熔融状态的PEEK塑料在型腔中冷却成型后，通过侧抽芯机构抽出侧型芯柱15，对称分布的液压缸41推动压块32向下运动，实现热流道熔体与保持架的分离，在保持架保压结束后，通过对称分布的液压缸41推动能压块32向下运动，实现热流道熔体与保持架的分离，在进行第二次注射时，模具先闭合，后通过压缩弹簧35使环形切刀33恢复到原来位置，准备下一次切割动作，环形切刀33与上模座的壁面接触间隙约为0.2mm，以保证环形切刀33压下后能顺利返回，同时要求环形切刀33与热流道底部端面平行，实现较好的密封效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过电阻控温机构(29)对第一电阻丝安装槽(19)、第二电阻丝安装槽(20)和第三电阻丝安装槽(21)内的电阻丝进行控温；
步骤二：将熔融状态的PEEK塑料注入模具中，熔融状态的PEEK塑料通过模具中的流道机构流入型腔中；
步骤三：熔融状态的PEEK塑料在型腔中冷却成型后，通过侧抽芯机构抽出侧型芯柱(15)；
步骤四：对称分布的液压缸(41)推动压块(32)向下运动，实现热流道熔体与保持架的分离；
所述步骤二中的流道机构包括固定套(8)、插槽(9)、分流道(10)、主管(11)和主流道(12)，所述插槽(9)开设于固定套(8)的顶端，所述主管(11)穿插设置于插槽(9)的内部，所述主流道(12)开设于主管(11)的顶端，所述分流道(10)开设于固定套(8)的底端，所述主管(11)外壁的底部开设有多个连接槽(13)，所述主流道(12)通过多个连接槽(13)与分流道(10)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述模具包括顶板(1)和底板(2)，所述顶板(1)的底端设置有母模板(3)，所述底板(2)的设置有公模板(4)，所述公模板(4)的内部设置有外圆型腔(5)，所述外圆型腔(5)的内部穿插设置有内圆型芯(6)，所述模具的内部设置有安装机构。
3.根据权利要求2所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述内圆型芯(6)的顶端开设有卡槽，所述卡槽的内部穿插设置有固定板(7)，所述内圆型芯(6)的内部设置有顶针机构。
4.根据权利要求1所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述侧抽芯机构包括多个预留孔(14)和侧型芯柱(15)，多个所述预留孔(14)均开设于外圆型腔(5)外壁的顶部，多个所述预留孔(14)呈环形阵列设置，多个所述侧型芯柱(15)的一端设置有连接机构。
5.根据权利要求4所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述连接机构包括侧型芯固定块(16)、楔紧块(17)和侧滑块(18)，所述侧型芯固定块(16)固定连接于侧型芯柱(15)的一端，所述楔紧块(17)设置于侧型芯固定块(16)的顶端，所述侧滑块(18)设置于侧型芯固定块(16)的底端。
6.根据权利要求3所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述顶针机构包括第一顶针(24)和多个第二顶针(25)，所述内圆型芯(6)的内部开设有第一顶孔(22)，所述第一顶针(24)穿插设置于第一顶孔(22)的内部，所述内圆型芯(6)的内部呈环形阵列开设有多个第二顶孔(23)，多个所述第二顶针(25)分别穿插设置于多个第二顶孔(23)的内部。
7.根据权利要求2所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述安装机构包括第一电阻丝安装槽(19)、第二电阻丝安装槽(20)和第三电阻丝安装槽(21)，所述第一电阻丝安装槽(19)开设于固定套(8)的外壁，所述第二电阻丝安装槽(20)开设于内圆型芯(6)的外壁，所述第三电阻丝安装槽(21)开设于外圆型腔(5)的外壁，所述模具的外壁设置有两组电阻控温机构(29)。
8.根据权利要求2所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述模具的内部设置有固定座(40)，所述固定座(40)的底端设置有多个液压缸(41)，多个所述液压缸(41)的输出端传动设置有压块(32)，所述压块(32)的下方设置有环形切刀(33)，所述压块(32)和环形切刀(33)之间设置有多个压缩弹簧(35)。
9.根据权利要求2所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述母模板(3)的底端设置有多个导套(31)，所述公模板(4)的顶端设置有多个导柱(30)，多个所述导柱(30)的外壁分别与多个导套(31)的内壁活动穿插连接。
10.根据权利要求2所述的一种PEEK高端轴承塑料保持架的冷流道成型方法，其特征在于，所述底板(2)的顶端设置有两个垫板(38)，两个所述垫板(38)的顶端设置有承板(27)，两个所述垫板(38)的顶端均设置有两个固定杆(39)，两个所述垫板(38)之间设置有顶出板(26)，所述顶出板(26)的顶端穿插设置有两个限位杆(28)。
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