CN203317512U - 陶瓷注射成型模具 - Google Patents

Abstract

陶瓷注射成型模具，它由脱模螺栓、弹簧、螺钉、推杆、垫块、螺钉、销钉、浇口套、固定环、密封圈、水环、二级喷嘴、镶件、滑动环、固定环、螺钉、流道、定位环、承压环、定位圈、隔板、推板、导柱、导套、座板、垫块、型芯板、型腔板、齿轮组成。弹簧(2)安装在螺钉(3)上，然后螺钉(3)与脱模螺栓(1)紧固连接，推杆(4)与加热板滑动间隙配合，其后端用垫块(5)压紧后再用螺钉(6)锁紧，销钉(7)与加热板和绝热板滑动连接，浇口套(8)与固定环(9)间隙配合，密封圈(10)与水环(11)紧密配合。

Description

陶瓷注射成型模具

技术领域

本发明涉及到陶瓷制品，是针对陶瓷制品的生产，采用注射成型来代替人工的浇注成型，它是陶瓷注射成型的模具。 

背景技术

陶瓷注射成型，是将聚合物注射成型方法与陶瓷制备工艺相结合而发展起来的一种制备陶瓷零部件的工艺。它包括四个环节：(1)注射喂料的制备：将合适的有机载体与陶瓷粉末在一定温度下混炼、干燥、造粒，得到注射用料；(2)注射成型：混炼后的注射混合料于注射成型机内被加热转变为粘稠性熔体，在一定的温度和压力下高速注入金属模具内，冷却固化为所需形状的坯件，然后脱模；(3)脱脂：通过加热或其物理化学方法，将注射成型坯件内的有机物排除；(4)烧结：将脱脂后的素坯在高温下致密化烧结，获得所需的外观形状、尺寸精度和显微结构的致密陶瓷件。在上世纪80年代，为了适应发动机研制和涡转子等高温陶瓷部件制备的需求，陶瓷注射重点是氮化硅、碳化硅等非氧化物高温陶瓷部件，特别是发动机用si3n4，sic涡轮转子，叶片和滑动轴承的注射成型制备，同时成功研究出许多高性能、复杂形状的高温结构陶瓷产品。目前，陶瓷注射成型已广泛用于各种陶瓷粉料和各种工程陶瓷制品的成型。现有技术，注射成型关键取决于 模具，如果控制不当就会使产品形成很多缺陷，如裂纹、流放、孔隙、焊缝、分层、粉末和粘结剂分离，而这些缺陷直到脱指和烧结后才能被发现，控制和优化注射温度，模具温度、注射压力、保压时间成型参数对减少坯件重量波动，防止注射料中各组分的分离和偏析，提高产品成品率和材料的利用率至关重要。而注射过程是指把计量室中预塑好的喂料熔体注入到模具型腔里面去的过程。喂料熔体经过喷嘴、流道和浇口向模腔流动的过程。从工艺流程上看可分为2个阶段，注射阶段和保压阶段，这两个阶段虽都属于熔体流动过程，但流动条件却有较大区别。注射阶段是从螺杆推进熔体开始到熔体充满型腔为止。此时，在螺杆头部对熔体所设定的压强和螺杆推进熔体的速度是注射成型的关键参数。在注射阶段，必须建立足够的速度和压力才能确保熔体充满模腔，如果注射压力调节过低会导致模腔压力不足，熔体不能充满型腔。反之，调整过高，则会造成制品溢边、涨模等不良现象。而保压阶段是从熔体充满模腔开始到浇口冻封为止。注射阶段完成后，必须继续保持注射压力，维持熔体外缩流动，一直持续到浇口冻封为止。因此保压阶段在保压压力的作用下，模腔中的熔体将得到冷却和补缩和进一步的压缩和增密，如果保压压力不足，则会导致模腔压力过低。保压时间会影响溶体的倒流，保压时间越短则模腔压力降低得越快，最终使模腔压力越低。在料筒与喷嘴温度的设定与控制对注射成型的质量也有着重要影响，料筒温度是指料筒表面的加热温度，根据注射物料在料筒内的塑化机理分3段加热，一第阶段：固体输入阶段，是靠近料口处，温度低， 有冷却水冷却防止物料架桥，保证较高的固体输送效率；第二阶段：压缩段，是物料处于压缩状态，并逐渐地熔融，温度设定比第一段要高20-25℃；第三阶段：计量段，是物料全熔融的阶段，预塑开始时，这一段对应于螺杆计量段，在预塑终止后形成计量室储存塑化好的物料。第三阶段的物料温度比第二阶段高20-25℃，以保证物料处于熔融状态。脱脂是指通过加热及其它物理化学方法将成型件的有机物排除并产生少量预烧结过程。它是注射成型中最困难和最重要的因素，粘结剂和脱脂过程是联系在一起的，粘结剂决定着脱脂工艺，注射成型的粘结剂量一般占生坯件体积43％以上，因而粘结剂的脱脂只能是渐进的，否则就会导致开裂冲泡、坍塌等缺陷产生，而且产生的裂纹和变形不能通过烧结来弥补。另外脱脂过程耗时长，如热脱脂一般要花十几个小时，甚至几天时间。所以脱脂能否顺利完成，对于保证坯件质量，提高制品合格率，减少能耗至关重要。注射件浇注系统的流道和浇口设计上，现有阶段根据制件的形状、尺寸、公差等要求有如下一些流道及浇口：(1)直浇口；(2)盘形浇口；(3)护耳浇口；(4)扇形浇口；(5)侧浇口；(6)平浇口；(7)爪形浇口。浇口是制件进料的位置，即与分流道和制件连接部分的一段距离，由于上述各浇口尺寸大，因此在陶瓷注射成型之后，浇口与制品部分不能在模内自动分离，在脱模后，浇注系统部分与陶瓷件连接在一起，必须在模外采用手工分离，由于陶瓷硬化后，硬度极大，因此造成分离时困难，甚至在分离时造成极大的损坏，更为严重导致制件完全破裂，因此制作合格率极低。总之陶瓷注射成型工 艺影响因素很多。且相互关联，如粉料良好的流动性是以加大有机粘结剂为基础，在制造质量品质高的制件才能实现，在复杂形状的成型，主要是依赖经验，无统一的标准和稳定的脱脂控制，尽管石蜡基粘结剂体系的成型技术得到成功的应用，水基粘结剂体系及其脱脂技术也发展利用，但效率都不高。另外适合CIM的微细粉生产成本高，在制件的生产中形状简单的制件又不经济，同时受脱脂的影响，它也无法制备厚壁及大形复杂件，因此CIM技术受到极大限制。但是陶瓷制件极其优美，受到世界各国的喜爱。近十几年里已得到飞速发展，至此注射成型技术必然出现，它有着传统手工制造工艺无法比拟的优越性，如产品可成批注射成型，产品尺寸精度、位置精度都是传统工艺无法比拟的，特别是注射成型复杂形状的工件，手工是无法完成的。为了克服上述成型时的不足，本人根据二十多年的模具设计和制造经验，特向业内提供如下一种新技术来完善上述各难题。 

发明内容

本发明是提供陶瓷注射成型模具，即浇注成型材料是陶瓷，模具是钢材制造，它是将聚合物注射成型与陶瓷制备工艺相结合的一种制备零部件的工艺，为了克服现有注射模具浇注成型后制品浇口难分离、制品合格率低、精度差、脱脂困难，本发明注射成型模具是对模具浇注系统部分和模具动模部分采取相关措施来实现的。对模具浇注系统部分采用热流道系统，它是利用加热的办法，使从注射机喷嘴起到模具型腔入口为止定一段流道中的物料一直保持熔融状态，从而达到在开模时只需取产品，而不必取 浇注系统凝料。同时对排气与引气系统进行了优化设计，当物料熔体填充型腔时，必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及物料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内各种原因而产生的气体不排除干净，一方面将会在制品上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致制品局部碳化或烧焦(褐色斑纹)，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此为保证型腔充填量的均匀及增加物料熔体汇合处的熔接强度，在物料熔体最后充填到的型腔部位设置了溢料槽以容纳余料，同时也可容纳一定量的气体。该发明的排气槽开设在分型上，因为在分型面上设排气而产生的飞边，也很容易随制品脱出。本模具是开设在分型面凹模一侧的，槽深为0.02～0.05mm，槽宽1.5-6mm，根据物料性质而定，以不产生飞边为限。排气槽与大气相通。引气系统设计，排气是制品成型的需要，而引气是制品脱模的需要。对于一些大型深壳复杂形状的制品，注射成型后，型腔内气体被排除，在推出制品的初始状态，型芯外表面与制品内表面之其形成真空，造成制品脱模困难，如果采用强行脱模，制品势必变形或损坏，因此本模具设计了侧隙引气，它是利用成型零件分型面配合间隙排气的场合，其排气间隙即为引入气体的间隙。镶块或型芯，与其它成型零件不能设计成过盈配合，这样空气无法引入型腔，如配合间隙过大，则镶块的位置精度将受到影响，所以本发明在镶块侧面的局部位置开设有引气槽，它的宽度尺寸为0.05mm，以免溢料堵塞而起不到应有的作用，同时引气槽延续到模外，其深度为0.2～0.8mm。该模 的型腔设计采用了两层，从而使制品生产效率提高一倍，生产成本下降，同时为了满足薄壁大型件陶瓷的浇注成型要求，采用了无流道凝料中的热流道浇注系统，同时所采用注射料筒与开合模方向垂直的角式注射机成型，解决了卧式注射机设置浇注系统的难题，对两层型腔模温控制一制，用安装在模外的一对齿轮齿条传动机构来实现两层型腔开、合模动作。目前，在推出机构上本发明利用弹簧的推力使两层型腔推出机构推出制品，从而保证制品成型质量的均匀性，更为重要的是陶瓷成型之后，采用弹簧的推动作推出机构，保证了产品推出后不受损坏的作用。本发明解决了现有陶瓷注射模具，浇注系统浇口与制品难以分离的问题，解决了现有陶瓷注射模具在混炼后的注射混合物料难以在注射成型机内被加热转变为粘稠性熔体的问题。本发明采用热流道浇注系统，使物料长期在模具浇注系统内保持熔融状态，更好地解决了熔料温度过低不能流动，温度过高物料被浇焦的现象发生。它始终由模具内的发热扳保持物料品种的不同所需熔化温度调节，解决了脱脂的技术难题。该发明是通过模具浇注成型后，制件开模后被拉到动模一方，而在动模一方的型腔或型芯上达到脱脂的目的。为了解决烧结时坯件缺陷，而这些缺陷直到烧结时才发现如裂纹、流纹、孔隙、焊缝、分层、粉末和粘结剂分离，直接影响制品的生产效率的问题，因此本发明在模具动模一方设计了控制模具温度、注射压力、保压时间和防止注射中各组分的分离和偏析的电热管或电热丝来对模具动模型腔或型芯进行温控，这样提前在模具中达到脱脂的目的，以有利于产品成品的合格率和材 料的利用率。陶瓷注射成型模具其特征是：弹簧(2)安装在螺钉(3)上，然后螺钉(3)与脱模螺栓(1)紧固连接，推杆(4)与加热板滑动间隙配合，其后端用垫块(5)压紧后再用螺钉(6)锁紧，销钉(7)与加热板和绝热板滑动连接，浇口套(8)与固定环(9)间隙配合，密封圈(10)与水环(11)紧密配合，二级喷嘴(12)安装在型腔板(32)上，镶件(13)与滑动环(14)滑动间隙配合，固定块(15)与滑动环(14)间隙配合，定位环(18)与承压环(19)安装在型腔板(32)上，隔板(21)用销钉活动连接，推板(22)、导柱(23)、导套(24)滑动间隙配合，螺钉(25)与型腔板(32)连通，座板(27)用螺钉(26)与垫块(28)和型芯板(30)紧固连接构成一整体，导柱(31)与型腔板(32)、型芯板(30)、垫块(28)上的孔成滑动间隙配合，齿条(34)和齿条(37)分别安装在动模底板和定模底板上，然后再与齿轮(35)配合成啮合状态。 

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明 

图中所示： 

图1是模具合模注射时的纵剖图 

图2是模具合模注射时两层型腔的纵剖图 

图3是模具流道系统的俯视图 

图4是二级喷嘴部分构造的放大图 

图5是模具齿轮齿条传动机构示意图 

图中数字编号分别表示： 

1——脱模螺栓  2——弹簧     3——螺钉 

4——推杆      5——垫块     6——螺钉 

7——销钉      8——浇口套   9——固定环 

10——密封圈   11——水环    12——二级喷嘴 

13——镶件     14——滑动环  15——固定环 

16——螺钉     17——流道    18——定位环 

19——承压环   20——定位圈  21——隔板 

22——推板     23——导柱    24——导套 

25——螺钉     26——螺钉    27——座板 

28——垫块     29——导套    30——型芯板 

31——导柱     32——型腔板  34——齿条 

35——齿轮     36——齿轮    37——齿条 

具体实施方式：

图中所示是陶瓷注射成型模具，其具体实施方式如下：针对陶瓷制品结构面积大而浅和生产批量大的特点，模具采用了两层型腔成型，从而使制品生产效率提高近一位，生产成本降低。该模具的设计特点是：为了满足陶瓷物料成型薄壁大型件的成型要求和陶瓷件与浇注系统分离困难的问题，因此在浇注系统上采用热流道浇注系统，以达到制品的合格率要求，同时采用了注射料筒与开合模方向垂直的角式注射机成型，解决了用卧式机设置浇注系统难的问题，对两层型腔模温控制一致，采用安装在模外的一对齿轮齿条传动机构来实现两层型腔开、合模动作同步，利用弹簧的推力使两层型腔推出机构同时推出制品，从而保证制品成 型质量的均匀性。陶瓷注射成型模具其工作原理是：当注射满模具型腔后，经保压、冷却、脱蜡后，模具动定模打开，此时在动模型芯板(30)上安装的齿条(34)，齿条(34)与型腔板(32)上的齿轮(35)啮合，而齿轮(35)同轴的齿轮(36)又与装在定模型芯板上的齿条(37)啮合。这时随着动模的后退动作，齿轮齿条传动机构传动，两层型腔的分型面I-I、II-II面同时打开，模具两侧的推板(22)由于拉钩顺序分型机构的作用保持不动，此时制品留在型芯板(30)上。开模将结束时，楔形杆迫使拉钩转动脱钩，推出机构与定、动模座板的连接消除，因此，推板(22)和推杆(4)在弹簧(2)的推力下前进，将制品从型芯板(30)上推落。脱模螺栓(1)对模板分型距离进行限定，同时又起复位的作用。合模时，脱模螺栓(1)接触隔板(21)后，由推杆推出机构复位。 

Claims (1)

1.陶瓷注射成型模具，其特征是：弹簧(2)安装在螺钉(3)上，然后螺钉(3)与脱模螺栓(1)紧固连接，推杆(4)与加热板滑动间隙配合，其后端用垫块(5)压紧后再用螺钉(6)锁紧，销钉(7)与加热板和绝热板滑动连接，浇口套(8)与固定环(9)间隙配合，密封圈(10)与水环(11)紧密配合，二级喷嘴(12)安装在型腔板(32)上，镶件(13)与滑动环(14)滑动间隙配合，固定块(15)与滑动环(14)间隙配合，定位环(18)与承压环(19)安装在型腔板(32)上，隔板(21)用销钉活动连接，推板(22)、导柱(23)、导套(24)滑动间隙配合，螺钉(25)与型腔板(32)连通，座板(27)用螺钉(26)与垫块(28)和型芯板(30)紧固连接构成一整体，导柱(31)与型腔板(32)、型芯板(30)、垫块(28)上的孔成滑动间隙配合，齿条(34)和齿条(37)分别安装在动模底板和定模底板上，然后再与齿轮(35)配合成啮合状态。 

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