CN115447075A - 一种冷流道微孔注射成型模具及其微开模方法 - Google Patents

Abstract

一种冷流道微孔注射成型模具，包括托板、流道浮动块、顶出组件、浮动式流道、嵌装有型腔镶块的定模板和嵌装有型芯镶块的动模板，定模板与动模板闭合时型腔镶块与型芯镶块之间形成两个或多个模腔；动模板和流道浮动块均位于托板与定模板之间，动模板与托板固定连接，流道浮动块与托板滑动连接，且流道浮动块与托板之间连接有弹性元件，浮动式流道包括主流道和分流道，主流道穿过定模板，主流道经分流道连通模腔，分流道位于流道浮动块与型腔镶块之间。还涉及一种冷流道微孔注射成型模具的微开模方法，采用上述模具。本发明通过浮动式流道的设计，可避免多腔模情况下使用两板模形式流道漏料的问题，能顺利进行微开模，属于成型模具技术领域。

Description

一种冷流道微孔注射成型模具及其微开模方法

技术领域

本发明涉及成型模具技术领域，具体涉及一种冷流道微孔注射成型模具及其微开模方法。

背景技术

泡沫塑料的注射制备技术根据致孔剂的不同，可以分为化学注塑发泡和物理注塑发泡两大类别。

其中化学发泡技术将发泡剂以一定比例与物料预先混合，经由螺杆熔融塑化后注入模腔中，发泡剂受热分解释放出气体，从而形成多孔结构。物理发泡成型则是以气体作为致孔剂进行发泡，以目前商业化应用最广的Mucell技术为例，超临界状态下的氮气或者二氧化碳通过注气装置注入专用塑化螺杆的前后止逆阀间，经由螺杆的塑化作用与塑料熔体混合均匀，形成富气体熔体，最终注入模腔中，注射过程中巨大的压力降造成体系的热力学不稳定性提高，从而诱发泡孔成核生长。由于最终制品的泡孔尺寸更小，密度更高，也被称为微孔注射成型技术。

微孔注射成型技术采用绿色环保的气体作为致孔剂，对环境友好；无需保压过程，缩短了成型周期；熔体的发泡可以补偿收缩，制品尺寸稳定性好，精度高；超临界流体的加入可以降低熔体黏度，显著降低注射压力。因此，微孔注射成型是极具潜力的注射发泡技术。

目前常用的微孔注射成型工艺有两种，分别为欠注法和微开模法。欠注法在充填阶段仅以一定比例填充模腔，而不将模腔充满，该方法简单易行但制品均匀性差，难以成型复杂结构制件。而微开模法在充填阶段首先将模腔充满，随后微开模具以扩大模腔，提供物理发泡所需的空间，该方法制得的制品均匀性好，易于控制发泡倍率，是目前工业中最常用的技术。

然而，微开模法更适用于热流道微孔发泡模具以及三板模冷流道微孔发泡模具，这些模具由于分流道与模腔分型面相隔离，模具进行微开模时动模板的后退仅仅使模腔扩大而不会影响到浇注系统。但热流道微孔发泡模具与三板模冷流道微孔发泡模具模板更多，加工设计复杂，成本较高。对于结构较为简单，尺寸相对的较小的制件而言，采用两板模冷流道模具并设计为多腔模是更为经济实惠的选择。但传统注射成型中常用两板模模具，由于分流道设计在模腔的分型面上，动模板的后退使得模腔扩大的同时，还会导致分流道上下表面也发生分离，此时流道物料并未凝固，将发生严重的漏料现象，污染模具，影响连续生产，限制了其应用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于多腔模、两板模冷流道设计下能够顺利进行微开模的冷流道微孔注射成型模具及其微开模方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种冷流道微孔注射成型模具，包括托板、流道浮动块、顶出组件、浮动式流道、嵌装有型腔镶块的定模板和嵌装有型芯镶块的动模板，定模板与动模板闭合时型腔镶块与型芯镶块之间形成两个或多个模腔；动模板和流道浮动块均位于托板与定模板之间，动模块与托板刚性连接，流道浮动块与托板滑动连接，且流道浮动块与托板之间连接有弹性元件，浮动式流道包括主流道和分流道，主流道穿过定模板，主流道经分流道连通模腔，分流道位于流道浮动块与型腔镶块之间；顶出组件用于将流道凝料与制件顶出。

采用这种结构后，通过浮动式流道的设计，作为两板模冷流道微孔注射成型模具的设计，采用多腔模布置，仍然能顺利进行微开模。微开模技术指的是注塑充填完毕后，模具额外进行一次预开模以提供制件的发泡空间。

由于本装置设有浮动式流道，在模具进行微开，扩大模腔以提供物料发泡空间时，流道浮动块在弹性作用下顶住定模板侧，使流道、浇口与冷料井自适应地贴合在定模板侧，从而在满足微开模要求的同时，避免了多腔模情况下使用两板模形式流道漏料的问题。

作为一种优选，动模板和流道浮动块均位于定模板的后方，主流道内设有浇口套，定模板的前端固定连接有模具工面，模具工面上固定有定位环，顶出组件包括针板和用于将凝料与制件顶出的推杆，推杆的后端连接针板，针板位于托板的后方，针板的后端固定连接有模具工底。

作为一种优选，一种冷流道微孔注射成型模具还包括流道固定块，弹性元件为螺旋式的弹簧，流道固定块与托板固定连接，流道固定块包括流道固定座，弹簧的一端连接流道固定座，弹簧的另一端连接流道浮动块，定模板与动模板闭合时弹簧对流道浮动块的弹力方向朝向定模板。

作为一种优选，流道固定块还包括凸柱，凸柱的一端固定连接流道固定座，弹簧套于凸柱的外侧，流道浮动块上开有凹槽，凸柱的另一端可滑动地插入凹槽中。

作为一种优选，流道浮动块的表面开有流道槽，流道槽与型腔镶块之间形成分流道，主流道的末端朝向流道槽，流道槽的底部设有冷料井；推杆包括第一推杆和第二推杆，第一推杆可滑动地穿过托板、动模板和型芯镶块，第一推杆的前端位于模腔的底部，第二推杆可滑动地穿过托板、流道固定块和流道浮动块，第二推杆的前端位于冷料井的底部；针板包括面针板和底针板，面针板的底部设有多个安装槽，第一推杆的后端和第二推杆的后端均嵌入安装槽中，底针板固定连接面针板且顶住安装槽的开口。

作为一种优选，流道浮动块的材料包括铝合金，流道固定块、动模板和定模板的材料均包括钢。

作为一种优选，一种冷流道微孔注射成型模具还包括锁紧组件和锁紧控制系统，锁紧组件包括励磁体和受磁体，受磁体固定于流道浮动块上，励磁体固定于型腔镶块上的对应位置，锁紧控制系统与励磁体电连接。

作为一种优选，一种冷流道微孔注射成型模具还包括位移传感器，位移传感器为接触式数字位移传感器，定模板的侧面固定有传感器支座，动模板的侧面固定有接触坐台，位移传感器安装于传感器支座上，位移传感器包括触头，触头朝向接触坐台的表面，从而通过位移传感器测量动模板和定模板之间的相对位移。

一种冷流道微孔注射成型模具的微开模方法，采用上述一种冷流道微孔注射成型模具，冷流道微孔注射成型模具安装于全电式注塑机上；

在填充阶段，流道浮动块在弹性元件的弹性作用下紧贴型腔镶块，同时励磁体通电使锁紧组件锁紧；

填充阶段结束后，全电式注塑机控制后模板向后运动，带动动模板、型芯镶块和流道固定块向后运动，实现模腔微开，此时流道浮动块在弹性元件和锁紧组件的作用下，自适应地紧贴型腔镶块；

制件在模腔中发泡且达到顶出温度后，励磁体断电使锁紧组件松开，全电式注塑机带动动模板、型芯镶块、流道固定块、托板、针板和模具工底继续向后运动，直至到达指定开模位置，针板带动推杆向前运动，顶出凝料与制件。

上述微孔注塑成型采用物理致孔剂例如超临界状态下的二氧化碳、氮气等进行发泡。

总的说来，本发明具有如下优点：

(1)利用本发明方法所涉及的浮动式流道、锁紧组件以及控制方法，解决了两板模设计下冷流道多腔模应用微开模工艺时流道会发生漏料，影响连续生产的问题。

(2)该发明方法可适用于多腔模结构，且流道浮动块和流道固定块可以根据流道布置自由设计。

(3)该结构与方法简单易行，适用于连续生产，具有较高的潜在经济效益。

附图说明

图1为一种冷流道微孔注射成型模具在填充阶段的剖面图。

图2为一种冷流道微孔注射成型模具在微开时的剖面图。

图3为流道浮动块的立体图。

图4为流道浮动块和定模板配合的剖面图。

图5为模具的控制方法的流程图。

其中，001为模具工面，002为流道浮动块，003为定位环，004为浇口套，005为定模板，006为型腔镶块，007为模腔，008为型芯镶块，009为动模板，010为托板，011为面针板，012为底针板，013为模具工底，014为推杆，015为流道固定块，016为弹簧，017为位移传感器。101为受磁体，102为流道槽，103为限位阶梯，104为避空间隙，201为注塑机控制系统，202为锁紧控制系统，203为锁紧组件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

如图1～图4所示，一种冷流道微孔注射成型模具，包括托板、流道浮动块、顶出组件、浮动式流道、嵌装有型腔镶块的定模板和嵌装有型芯镶块的动模板，定模板与动模板闭合时型腔镶块与型芯镶块之间形成两个或多个模腔；动模板和流道浮动块均位于托板与定模板之间，动模块与托板刚性连接，流道浮动块与托板滑动连接，且流道浮动块与托板之间连接有弹性元件，，浮动式流道包括主流道和分流道，主流道穿过定模板，主流道经分流道连通模腔，分流道位于流道浮动块与型腔镶块之间；顶出组件用于将流道凝料与制件顶出。

浇口可以采用侧浇口的形式，也可采用扇形浇口、潜伏浇口以及薄片浇口等用于两板模的浇口形式。

动模板和流道浮动块均位于定模板的后方，主流道内设有浇口套，定模板的前端固定连接有模具工面，模具工面上固定有定位环，顶出组件包括针板和用于将凝料与制件顶出的推杆，推杆的后端连接针板，针板位于托板的后方，针板的后端固定连接有模具工底。

主流道可以采用衬套形式，也可以直接加工于定模板上。

一种冷流道微孔注射成型模具还包括流道固定块，弹性元件为螺旋式的弹簧，流道固定块与托板固定连接，流道固定块包括流道固定座，弹簧的一端连接流道固定座，弹簧的另一端连接流道浮动块，定模板与动模板闭合时弹簧对流道浮动块的弹力方向朝向定模板。

流道固定块还包括凸柱，凸柱的一端固定连接流道固定座，弹簧套于凸柱的外侧，流道浮动块上开有凹槽，凸柱的另一端可滑动地插入凹槽中。

流道浮动块设有限位阶梯，从而流道浮动块与动模板通过阶梯面相配合。限位阶梯与动模板配合时产生的避空间隙限制了浮动流道块的浮动行程。

流道浮动块的表面开有流道槽，流道槽与型腔镶块之间形成分流道，主流道的末端朝向流道槽，流道槽的底部设有冷料井；推杆包括第一推杆和第二推杆，第一推杆可滑动地穿过托板、动模板和型芯镶块，第一推杆的前端位于模腔的底部，第二推杆可滑动地穿过托板、流道固定块和流道浮动块，第二推杆的前端位于冷料井的底部；针板包括面针板和底针板，面针板的底部设有多个安装槽，第一推杆的后端和第二推杆的后端均嵌入安装槽中，底针板固定连接面针板且顶住安装槽的开口。

冷料井采用锥型结构，也可采用Z型、球型以及环槽型等结构。

流道浮动块的材料包括铝合金，流道固定块、动模板和定模板的材料均包括钢。

微孔注射成型可以大幅降低注射压力，因此流道浮动块选用铝合金材料，而动定模板仍然选用模具钢。

上述一种冷流道微孔注射成型模具适用于标准模架，适用于可对模板位置进行精确控制的全电式注塑机。

一种冷流道微孔注射成型模具还包括锁紧组件和锁紧控制系统，锁紧组件包括励磁体和受磁体，受磁体固定于流道浮动块上，励磁体固定于型腔镶块上的对应位置，锁紧控制系统与励磁体电连接。

励磁体用于激励磁场，与受磁体共同用于装置的锁紧。

一种冷流道微孔注射成型模具还包括位移传感器，位移传感器为接触式数字位移传感器，定模板的侧面固定有传感器支座，动模板的侧面固定有接触坐台，位移传感器安装于传感器支座上，位移传感器包括触头，触头朝向接触坐台的表面，从而通过位移传感器测量动模板和定模板之间的相对位移。

传感器支座和接触坐台分别通过螺栓固定在定模板和动模板上。

一种冷流道微孔注射成型模具的微开模方法，采用上述一种冷流道微孔注射成型模具，冷流道微孔注射成型模具安装于全电式注塑机上；

在填充阶段，流道浮动块在弹性元件的弹性作用下紧贴型腔镶块，同时励磁体通电使锁紧组件锁紧；

填充阶段结束后，全电式注塑机控制后模板向后运动，带动动模板、型芯镶块和流道固定块向后运动，实现模腔微开，此时流道浮动块在弹性元件和锁紧组件的作用下，自适应地紧贴型腔镶块；

制件在模腔中发泡且达到顶出温度后，励磁体断电使锁紧组件松开，全电式注塑机带动动模板、型芯镶块、流道固定块、托板、针板和模具工底继续向后运动，直至到达指定开模位置，针板带动推杆向前运动，顶出凝料与制件。

上述一种冷流道微孔注射成型模具的微开模方法的具体步骤如下。

1)如图1所示，充填阶段进行时，模具处于完全闭合状态，锁紧装置锁紧，此时动模板与定模板贴合，模腔的体积为原始体积，流道浮动块受到锁模力的作用，被强制下沉，顶住定模板，此时弹簧处于压缩状态。

2)充填阶段继续进行，模具各部分维持原状，而弹簧和锁紧装置的作用使得流道浮动块稳定贴合于型腔镶块上。

3)如图2所示，充填阶段结束后，注塑机后模板沿箭头方向后退，带动动模板、型芯镶块、流道固定块、托板以及面针板、底针板和模具工底向后运动，实现模具模腔微开，此时模腔体积扩大为扩展体积，而流道浮动块由于受到弹簧向上的推力以及锁紧装置的作用，仍自适应地紧贴在型腔镶块上，因此设计于流道浮动块上的分流道、浇口以及冷料井仍然维持微开模前的状态，不会发生漏料。

4)待制件在模腔中发泡且达到顶出温度后，注塑机后模板继续沿箭头方向后退，同时继续带动动模板、型芯镶块、流道固定块、托板以及面针板、底针板和模具工底向后运动，同时锁紧装置解除锁定。在此过程中，型芯镶块从型腔镶块中抽出，弹簧从压缩状态逐渐伸长直至达到自然状态，此时流道浮动块达到极限浮动位置，之后和动模板、型芯镶块、流道固定块、托板以及面针板、底针板和模具工底一同随注塑机后模板移出，同时冷料井会带出浇注系统凝料，注塑机到达指定开模位置后，针板带动推杆向箭头方向反向运动，顶出浇注系统凝料与制件。

5)制件顶出后，模具再次合上，重复过程1)以备下一周期的注射。

如图5所示为本模具的控制方法，图中箭头代表电信号在各部件之间的传输，注塑机控制系统在合模完成后，位移传感器处于初始位置，注塑机控制系统向锁紧控制系统施加第一控制信号，锁紧控制系统得到该控制信号后，向锁紧组件施加第二控制信号，型腔镶块上的励磁体产生磁场，磁场将具有受磁体的浮动流道块吸贴于型腔镶块上，确保随后的微开模过程中浇注系统不产生物料泄露。充填阶段结束后，注塑机控制系统驱动注塑机模板向开模方向微动，位移传感器读取微开模距离，并实时反馈距离信号和给注塑机控制系统和锁紧控制系统，微开后，位移传感器处于保持位置。当微开保持阶段结束，注塑机控制系统驱动模板继续向开模方向运动，当锁紧控制系统读取到位移传感器位置到达临界位置时，向电磁装置发送控制信号，断开励磁体电路，释放带有受磁体的浮动流道块。随后，浮动流道机构达到最大浮动值，随动模板一同后退，模具开模。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：包括托板、流道浮动块、顶出组件、浮动式流道、嵌装有型腔镶块的定模板和嵌装有型芯镶块的动模板，定模板与动模板闭合时型腔镶块与型芯镶块之间形成两个或多个模腔；

动模板和流道浮动块均位于托板与定模板之间，动模块与托板刚性连接，流道浮动块与托板滑动连接，且流道浮动块与托板之间连接有弹性元件，浮动式流道包括主流道和分流道，主流道穿过定模板，主流道经分流道连通模腔，分流道位于流道浮动块与型腔镶块之间；

顶出组件用于将流道凝料与制件顶出。

2.按照权利要求1所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：动模板和流道浮动块均位于定模板的后方，主流道内设有浇口套，定模板的前端固定连接有模具工面，模具工面上固定有定位环，顶出组件包括针板和用于将凝料与制件顶出的推杆，推杆的后端连接针板，针板位于托板的后方，针板的后端固定连接有模具工底。

3.按照权利要求2所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：还包括流道固定块，弹性元件为螺旋式的弹簧，流道固定块与托板固定连接，流道固定块包括流道固定座，弹簧的一端连接流道固定座，弹簧的另一端连接流道浮动块，定模板与动模板闭合时弹簧对流道浮动块的弹力方向朝向定模板。

4.按照权利要求3所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：流道固定块还包括凸柱，凸柱的一端固定连接流道固定座，弹簧套于凸柱的外侧，流道浮动块上开有凹槽，凸柱的另一端可滑动地插入凹槽中。

5.按照权利要求3所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：流道浮动块的表面开有流道槽，流道槽与型腔镶块之间形成分流道，主流道的末端朝向流道槽，流道槽的底部设有冷料井；

推杆包括第一推杆和第二推杆，第一推杆可滑动地穿过托板、动模板和型芯镶块，第一推杆的前端位于模腔的底部，第二推杆可滑动地穿过托板、流道固定块和流道浮动块，第二推杆的前端位于冷料井的底部；针板包括面针板和底针板，面针板的底部设有多个安装槽，第一推杆的后端和第二推杆的后端均嵌入安装槽中，底针板固定连接面针板且顶住安装槽的开口。

6.按照权利要求3所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：流道浮动块的材料包括铝合金，流道固定块、动模板和定模板的材料均包括钢。

7.按照权利要求3所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：还包括锁紧组件和锁紧控制系统，锁紧组件包括励磁体和受磁体，受磁体固定于流道浮动块上，励磁体固定于型腔镶块上的对应位置，锁紧控制系统与励磁体电连接。

8.按照权利要求7所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：还包括位移传感器，位移传感器为接触式数字位移传感器，定模板的侧面固定有传感器支座，动模板的侧面固定有接触坐台，位移传感器安装于传感器支座上，位移传感器包括触头，触头朝向接触坐台的表面，从而通过位移传感器测量动模板和定模板之间的相对位移。

9.一种冷流道微孔注射成型模具的微开模方法，采用权利要求7～8任一项所述的一种冷流道微孔注射成型模具，其特征在于：冷流道微孔注射成型模具安装于全电式注塑机上；

在填充阶段，流道浮动块在弹性元件的弹性作用下紧贴型腔镶块，同时励磁体通电使锁紧组件锁紧；

填充阶段结束后，全电式注塑机控制后模板向后运动，带动动模板、型芯镶块和流道固定块向后运动，实现模腔微开，此时流道浮动块在弹性元件和锁紧组件的作用下，自适应地紧贴型腔镶块；

制件在模腔中发泡且达到顶出温度后，励磁体断电使锁紧组件松开，全电式注塑机带动动模板、型芯镶块、流道固定块、托板、针板和模具工底继续向后运动，直至到达指定开模位置，针板带动推杆向前运动，顶出凝料与制件。

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