PL220180B1

PL220180B1 - Mold for injection molding of thick walled sleeve intensification and an injection molding method for intensification walled sleeve

Info

Publication number: PL220180B1
Application number: PL402967A
Authority: PL
Inventors: Jan Stopczyński
Original assignee: Stopczyńska Danuta Zakład Wytwarzania Artykułów Z Gumy
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2015-09-30
Also published as: PL402967A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest forma do formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei i sposób formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei.The subject of the invention is a mold for pressing in thick-walled sleeves and a method of injection molding in pressing-in of thick-walled sleeves.

Formowanie wtryskowe to technika formowania tworzyw sztucznych polegająca na wtryskiwaniu stopionego tworzywa do wcześniej przygotowanej formy, w której zastyga ono (zestala się) w kształtkę, zwaną również wypraską. Formowanie wtryskowe (krótko: wtrysk) jest cyklicznym procesem przetwórstwa tworzyw sztucznych w postaci granulatu. Proces formowania wtryskowego prowadzi się w specjalnych urządzeniach zwanych wtryskarkami. Wtrysk stosuje się do formowania tworzyw termoplastycznych lub termoutwardzalnych.Injection molding is a plastic molding technique that consists in injecting molten plastic into a previously prepared mold, in which it solidifies (solidifies) into a shaped piece, also known as a molding. Injection molding (shortly: injection) is a cyclical process of processing plastics in the form of granules. The injection molding process is carried out in special devices called injection molding machines. Injection is used to mold thermoplastics or thermosets.

Przy formowaniu wyprasek o dużych gabarytach i/lub gramaturze, zwłaszcza wyprasek grubościennych, pojawia się problem jam usadowych, które tworzą się w wyniku kurczenia się tworzywa podczas zastygania. Jamy usadowe to pustki powietrzne nie wypełnione przez tworzywo. W celu uniknięcia tworzenia się jam usadowych stosować można technologię wtrysku z doprasowaniem, w której po wtrysku tworzywa wywiera się na jedną z części formy dodatkowy docisk, powodując dodatkowe ściskanie tworzywa w trakcie jego zastygania.When forming moldings with large dimensions and / or grammage, especially thick-walled moldings, the problem arises of the seat cavities that form as a result of shrinkage of the material during solidification. Pipe cavities are air voids not filled with plastic. In order to avoid the formation of piping cavities, the injection molding technology can be used, in which, after injection of the material, additional pressure is exerted on one of the mold parts, causing additional compression of the material while it solidifies.

Przykładowo, z amerykańskiego opisu patentowego nr US6322349 znana jest forma do wtryskiwania z doprasowaniem, w której istnieje elastyczna wewnętrzna komora o niskiej sztywności, rozszerzająca się w kierunku prostopadłym do kierunku otworu formy w sztywnej zewnętrznej komorze, i kiedy wewnętrzna komora jest wypełniona żywicą (lub przykładowo tworzywem sztucznym), wewnętrzna komora rozszerza się ze względu na ciśnienie napełniania żywicy, oraz gdy forma jest utrzymana i chłodzona w stanie pod ciśnieniem, wewnętrzna komora kurczy się i formowany produkt z odpowiednią grubością w kierunku prostopadłym do kierunku otworu formy może być otrzymany, jako produkt końcowy. Sposób ujawniony w tym patencie, znacznie komplikuje proces przygotowania formy oraz złożoność samej formy, gdzie muszą istnieć odpowiednie materiały elastyczne i sztywne.For example, from U.S. Patent No. US6322349, an injection-compression mold is known in which there is a flexible low-stiffness inner chamber that expands perpendicular to the direction of the mold opening in a rigid outer chamber and when the inner chamber is filled with resin (or, for example, plastic), the inner chamber expands due to the resin filling pressure, and when the mold is kept and cooled under pressure, the inner chamber shrinks and the molded product with appropriate thickness in the direction perpendicular to the direction of the mold opening can be obtained as a product final. The method disclosed in this patent greatly complicates the mold preparation process and the complexity of the mold itself, where suitable flexible and rigid materials must exist.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US721924 znane jest urządzenie do formowania wtryskowego z doprasowaniem i sposób wtrysku z doprasowaniem, według których struktura sztancy może być uproszczona oraz można wyeliminować straty żywicy, jak również ciepła wynikających z krzepnięcia żywicy w czasie formowania. Ponadto straty ciśnienia wtrysku mogą być zmniejszone, gdy stopiona żywica jest wtryskiwana do komory. Otwór wtryskowy dyszy, która jest przyłączona do urządzenia wtryskowego jest połączony w położeniu pomiędzy stacjonarną sztancą a ruchomą sztancą matrycy bezpośrednio do komory, która ma większą objętość niż objętość formowanego produktu za pomocą ruchomej sztancy. Stopiona żywica wtryskiwana jest bezpośrednio z otworu wtryskowego dyszy przez wspomniane urządzenie do wtryskiwania, a następnie ruchoma sztanca jest przemieszczana w kierunku zamykania w celu zmniejszenia odległości połączenia pomiędzy otworem wtryskowym żywicy a boczną ścianą ruchomej sztancy oraz w celu zmniejszenia objętości komory tak, aby doprasować stopioną żywicę. Rozwiązanie to wymaga jednak specjalnej konstrukcji formy tak, aby zawierała ona dodatkowe ruchome elementy oraz układy wprowadzające te dodatkowe elementy w ruch tak, aby doprasować żywice w kierunku zewnętrznych ścian formy wtryskowej.From US Patent No. US721924, a compression injection molding apparatus and a compression injection molding method are known, in which the die structure can be simplified and the resin loss as well as the heat resulting from solidification of the resin during molding can be eliminated. Moreover, the injection pressure losses can be reduced as the molten resin is injected into the chamber. The injection port of the nozzle which is connected to the injection device is connected at a position between the stationary die and the movable die die directly to the chamber which has a larger volume than the volume of the product to be formed by means of the movable die. Molten resin is directly injected from the nozzle injection port through said injection device, and then the movable die is moved in the closing direction to reduce the connection distance between the resin injection port and the side wall of the movable die and to reduce the chamber volume so as to compress the molten resin . However, this solution requires a special design of the mold so that it includes additional movable elements and systems that put these additional elements in motion so as to press the resins towards the outer walls of the injection mold.

Z kolei amerykański opis patentowy nr US7691314 ujawnia sposób formowania wtryskowego z doprasowaniem, gdzie sztance są mocowane zaciskami przy niskim ciśnieniu i stopiona żywica termoplastyczna wypełnia komorę z od źródła podczas ruchu komory w stosunku do źródła, a następnie mocuje się sztance zaciskami przy wysokim ciśnieniu zasadniczo jednocześnie z zakończeniem napełniania w celu doprasowania i uformowania żywicy termoplastycznej, w wypełnionej przestrzeni wnęki. Rozwiązanie to wymaga jednak specjalnej konstrukcji formy tak, aby możliwe było przemieszczanie dyszy wtryskowej do różnych miejsc w formie wtryskowej oraz wymaga specjalnych zacisków o zmiennym ciśnieniu ściskania.In turn, US Patent No. US7691314 discloses a compression injection molding method where the bars are clamped with low pressure and a molten thermoplastic resin fills the chamber from the source as the chamber moves with respect to the source, and then the bars are clamped with high pressure clamps substantially simultaneously. with completion of filling to compress and form a thermoplastic resin in the filled cavity space. However, this solution requires a special design of the mold so that it is possible to move the injection nozzle to different places in the injection mold and requires special clamps with variable compression pressure.

Powyższe rozwiązania przystosowane są do formowania wyprasek o skomplikowanych kształtach. Jednym z popularnych typów wypraski jest tuleja. Stosowanie powyższych rozwiązań do formowania tulei może powodować niepotrzebne zwiększone koszty związane z przygotowaniem formy. Celowym byłoby opracowanie formy do formowania wtryskowego z dopasowaniem przystosowanym specjalnie do grubościennych tulei i sposób formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei, który jest prostszy niż rozwiązania znane ze stanu techniki oraz jednocześnie nie prowadzi do powstawania jam usadowych w produktach końcowych.The above solutions are adapted to forming moldings of complex shapes. One of the popular types of moldings is the sleeve. The use of the above solutions to form a sleeve may result in unnecessarily increased costs related to the preparation of the mold. It would be expedient to develop an injection mold with a fit specially adapted to thick-walled sleeves and an injection molding method to press-fit thick-walled sleeves, which is simpler than the prior art solutions and at the same time does not lead to the formation of socket cavities in the final products.

Przedmiotem wynalazku jest sposób formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei, w którym formuje się grubościenną tuleję w formie wtryskowej zawierającej pierwszy i drugiThe present invention relates to an injection molding method for thick-walled sleeves, in which a thick-walled sleeve is formed in an injection mold containing first and second

PL 220 180 B1 element do kształtowania zewnętrznych ścian grubościennej tulei, rdzeń do kształtowania wewnętrznej ściany grubościennej tulei i tuleję spychającą domykającą formę od strony pierwszego elementu naprzeciwko dyszy wtryskowej tworzywa sztucznego umieszczonej w drugim elemencie, który to sposób polega na tym, że po zamknięciu formy wtryskuje się tworzywo sztuczne i po zastygnięciu tworzywa w formie otwiera się formę i wypycha uformowaną tuleję grubościenną za pomocą tulei spychającej, charakteryzujący się tym, że przed wtryśnięciem tworzywa sztucznego do komory formującej ustawia się tuleję spychającą w odległości (L1) od dyszy wtryskowej większej o skoku (S), po czym po wtryśnięciu tworzywa sztucznego za pomocą cylindra hydraulicznego dociska się tuleję spychającą w kierunku dyszy wtryskowej o skok (S) do odległości (L) od dyszy wtryskowej równej pożądanej długości uformowanej tulei grubościennej (1).An element for shaping the outer walls of a thick-walled sleeve, a core for shaping the inner wall of a thick-walled sleeve and a pushing sleeve closing the mold from the side of the first element, opposite the plastic injection nozzle placed in the second element, which consists in injecting after the plastic has solidified in the mold, the mold opens and pushes the formed thick-walled sleeve with the use of a pushing sleeve, characterized in that before the plastic is injected into the molding chamber, the pushing sleeve is set at a distance (L1) from the injection nozzle larger by a stroke ( S), and then, after injection of the plastic with a hydraulic cylinder, the pushing sleeve is pressed towards the injection nozzle by a pitch (S) to the distance (L) from the injection nozzle equal to the desired length of the formed thick-walled sleeve (1).

Przedmiotem wynalazku jest również forma do formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei, zawierająca pierwszy i drugi element do kształtowania zewnętrznych ścian grubościennej tulei, rdzeń do kształtowania wewnętrznej ściany grubościennej tulei i tuleję spychającą domykającą formę od strony pierwszego elementu naprzeciwko dyszy wtryskowej tworzywa sztucznego umieszczonej w drugim elemencie, charakteryzująca się tym, że tuleja spychająca jest sprzęgnięta z cylindrem hydraulicznym o skoku (S) przystosowanym do przemieszczania tulei spychającej w kierunku dyszy wtryskowej o skok (S) w trakcie, gdy komorę formującą wypełnia tworzywo w stanie płynnym.The subject of the invention is also a mold for pressing thick-walled sleeves, comprising a first and a second element for forming the outer walls of a thick-walled sleeve, a core for forming the inner wall of a thick-walled sleeve and a push-off sleeve closing the mold from the side of the first element opposite to the plastic injection nozzle placed in the second element. characterized in that the pushing sleeve is coupled to a hydraulic cylinder having a stroke (S) adapted to move the pushing sleeve towards the injection nozzle by a pitch (S) while the forming chamber is filled with a fluid material.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:The subject of the invention has been presented in the example in the drawing, where:

Fig. 1 przedstawia formę wtryskową do formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei według wynalazku w przekroju wzdłużnym w początkowej fazie formowania;Fig. 1 shows an injection mold for injection molding compression of thick-walled sleeves according to the invention in longitudinal section in the initial stage of molding;

Fig. 2 przedstawia formę wtryskową do formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei według wynalazku w przekroju wzdłużnym w końcowej fazie formowania;Fig. 2 shows an injection mold for compression molding thick-walled sleeves according to the invention in longitudinal section at the final stage of molding;

Fig. 3 przedstawia szczegółowo przekrój wzdłużny cylindra hydraulicznego;Fig. 3 shows in detail a longitudinal section of the hydraulic cylinder;

Fig. 4 przedstawia kolejne kroki sposobu formowania wtryskowego z doprasowaniem z wykorzystaniem formy według wynalazku.Fig. 4 shows the successive steps of an injection compression molding method using a mold according to the invention.

Fig. 1 przedstawia formę wtryskową do formowania wtryskowego z doprasowaniem grubościennych tulei według wynalazku w przekroju wzdłużnym w początkowej fazie formowania. Forma zawiera pierwszy element formujący 6, drugi element formujący 7 z ukształtowanymi otworami do odwzorowania powierzchni zewnętrznej wypraski w formie tulei 1, jak również rdzeń 5 do odwzorowania powierzchni wewnętrznej tulei 1. W celu rozpoczęcia procesu formowania, elementy 6, 7 są stykane ze sobą (zamknięcie formy) i przez dyszę wtryskową 2 doprowadzane jest do formy roztopione tworzywo sztuczne, które wypełnia pustą przestrzeń pomiędzy elementami 5, 6, 7. Forma jest domknięta od strony elementu 6 tuleją spychającą 3. Po zastygnięciu tworzywa forma jest otwierana, to znaczy drugi element 7 jest oddzielany od pierwszego elementu 6 i wypraska w postaci tulei jest wypychana na zewnętrz pierwszego elementu 6 za pomocą tulei spychającej 3Istotną cechą formy według wynalazku jest to, że tuleja spychająca 3 pełni jednocześnie rolę elementu doprasowującego, który w trakcie formowania wypraski dociska płynne tworzywo w formie. Docisk tulei spychającej 3 jest realizowany za pomocą cylindra hydraulicznego 4.Fig. 1 shows an injection mold for injection molding compression of thick-walled sleeves according to the invention in longitudinal section in the initial stage of molding. The mold comprises a first forming element 6, a second forming element 7 with shaped openings for representing the outer surface of the compact in the form of a sleeve 1, and a core 5 for representing the inner surface of the sleeve 1. To initiate the forming process, the elements 6, 7 are brought into contact with each other ( closing the mold) and through the injection nozzle 2, the molten plastic is fed to the mold, which fills the empty space between the elements 5, 6, 7. The mold is closed from the side of the element 6 with a pushing sleeve 3. After the material solidifies, the mold is opened, i.e. the second element 7 is separated from the first element 6 and the sleeve-shaped part is pushed outside of the first element 6 by means of a pushing sleeve 3 An essential feature of the mold according to the invention is that the pushing sleeve 3 also acts as a press-fit element which, during molding, presses the liquid material against form. The pressure of the pushing sleeve 3 is realized by means of the hydraulic cylinder 4.

Po zamknięciu formy tuleja spychająca 3 jest ustawiana w odległości L1 od przeciwległego końca komory formowania wypraski 1, jak przedstawiono na Fig. 1. Po wtryśnięciu tworzywa tuleja spychająca jest dociskana w kierunku przeciwległego końca komory formowania wypraski, jak przedstawiono na Fig. 2, zmniejszając odległość L1 o wartość skoku cylindra S, tym samym umożliwiając uformowanie tulei o długości L bez jam usadowych. Cylinder 4, którego konstrukcję przedstawiono szczegółowo na Fig. 3, ma ruchome tłoczysko 14 o skoku S. Ruch tłoczyska wywołuje czynnik płynny, przykładowo olej, wtłaczany do komór 12, 13 kanałami 10, 11. Korpus cylindra 4 jest przymocowany do płyty mocującej tylnej 8, które jest nieruchome względem płyty mocującej przedniej 9.After the mold is closed, the stripping sleeve 3 is positioned at a distance L1 from the opposite end of the molding chamber 1 as shown in Fig. 1. After injecting the material, the stripping sleeve is biased towards the opposite end of the molding chamber as shown in Fig. 2, reducing the distance. L1 by the stroke value of the cylinder S, thereby making it possible to form a sleeve with a length L without seat cavities. The cylinder 4, the structure of which is shown in detail in Fig. 3, has a movable piston rod 14 with a stroke S. Movement of the piston rod is caused by a fluid medium, for example oil, forced into the chambers 12, 13 through channels 10, 11. The cylinder body 4 is attached to the rear mounting plate 8 which is stationary with respect to the front mounting plate 9.

Fig. 4 przedstawia kolejne kroki formowania wtryskowego z doprasowaniem przy zastosowaniu sposobu według wynalazku. W kroku 21 zamyka się formę wtryskową formując komorę wtryskową pomiędzy ścianami elementów 3, 5, 6, 7. Tuleję spychającą 3 ustawia się w odległości L1 od przeciwległego końca komory, która to odległość jest większa od planowanej długości wypraski o skok S. Następnie w kroku 22 za pomocą dyszy wtryskowej 2 wtryskuje się do komory płynne tworzywo sztuczne. Następnie, podczas zastygania materiału, w kroku 23 dociska się za pomocą cylindra hydraulicznego 4 tuleję spychającą 3, przesuwając ją o skok S. W kroku 24, po zastygnięciu tworzywa, otwiera się komorę wtryskową rozłączając elementy 6 i 7 komory wtryskowej i w kroku 25 wypycha sięFig. 4 shows the steps of injection compression molding using the method of the invention. In step 21, the injection mold is closed to form an injection chamber between the walls of the elements 3, 5, 6, 7. The pushing sleeve 3 is positioned at a distance L1 from the opposite end of the chamber, which distance is greater than the planned length of the molded part by a pitch S. Then, in step 22, a liquid plastic is injected into the chamber by means of an injection nozzle 2. Then, during the solidification of the material, in step 23 the pushing sleeve 3 is pressed with the hydraulic cylinder 4, moving it by the stroke S. In step 24, after the material has solidified, the injection chamber is opened, disconnecting the elements 6 and 7 of the injection chamber, and in step 25

PL 220 180 B1 wypraskę w postaci ukształtowanej tulei grubościennej z elementu 6 za pomocą tulei spychającej 3 przy jednoczesnym utrzymaniu rdzenia formującego 5 w bezruchu.A compact in the form of a shaped thick-walled sleeve made of the element 6 by means of a pushing sleeve 3 while keeping the molding core 5 stationary.

Fig. 5 przedstawia schemat linii technologicznej do wytwarzania form według wynalazku i ich testowania. Na stanowisku projektowym 31 sporządza się dokładny projekt formy. Następnie, na stanowiskach obróbki maszynowej 302, obrabia się surowe elementy metalowe do kształtów określonych sporządzonym projektem. Ze względu na konieczność zachowania dużej precyzji wymiarowej formy i konieczność precyzyjnego ustawiania skoku tłoka S w zależności od stosowanego tworzywa i jego parametrów skurczowych w trakcie zastygania, forma powinna być wykonana z dużą precyzją. Do jej wykonania należy wykorzystać takie narzędzia jak:Fig. 5 shows a flow diagram of a production line for the production of molds according to the invention and their testing. At design station 31, a detailed mold design is prepared. Then, in the machining stations 302, raw metal elements are processed to the shapes defined by the prepared design. Due to the need to maintain high dimensional precision of the mold and the need to precisely set the stroke of the S piston depending on the material used and its shrinkage parameters during setting, the mold should be made with high precision. To make it, use such tools as:

- centrum obróbcze 3-osiowe do obróbki wstępnej płyt stalowych stanowiących w formie płyty mocujące, płyty podporowe, obudowy- 3-axis machining center for pre-treatment of steel plates in the form of clamping plates, support plates, housings

- centrum obróbcze 5-osiowe do obróbki wykańczającej- 5-axis machining center for finishing

- elektrodrążarkę wgłębną do wykonywania otworów w formie,- Die sinking EDM machine for making holes in the mold,

- elektrodrążarkę drutową do wycinania kształtów przelotowych w formie,- wire EDM machine for cutting through shapes in a mold,

- szlifierkę do płaszczyzn do obróbki wykańczającej powierzchni płaskich,- surface grinder for finishing flat surfaces,

- szlifierkę do otworów do obróbki wykańczającej otworów.- hole grinder for finishing holes.

Gotową formę testuje się zakładając ją do wtryskarki testującej 33, do wykonania testowej partii tulei grubościennych.The finished mold is tested by inserting it into a testing injection molding machine 33 to make a test batch of thick-walled sleeves.

Claims

1. A method of injection molding with pressing of thick-walled sleeves, in which a thick-walled sleeve is formed in an injection mold containing first and second elements for shaping the outer walls of a thick-walled sleeve, a core for shaping the inner wall of a thick-walled sleeve and a sleeve pushing the mold closing from the side of the first element opposite the injection nozzle plastic material placed in the second element, the method consisting in injecting the plastic after the mold is closed, and after the plastic has solidified in the mold, the mold is opened and the formed thick-walled sleeve is pushed out by means of a pushing sleeve, characterized in that before the plastic is injected into the mold in the forming chamber, the pushing sleeve (3) is set at a distance (L1) from the injection nozzle greater by the pitch (S), and then, after injecting the plastic with the hydraulic cylinder (4), the pushing sleeve (3) is pressed towards the injection nozzle (2) ) by a step (S) to the distance (L) from d Injection nozzle (2) equal to the desired length of the formed thick-walled sleeve (1).

Injection mold for pressing thick-walled sleeves, comprising first and second elements for forming the outer walls of a thick-walled sleeve, a core for forming the inner wall of a thick-walled sleeve, and a sleeve that closes the mold on the side of the first element opposite the plastic injection nozzle placed in the second element, characterized by in that the pushing sleeve (3) is coupled to a hydraulic cylinder (4) with a stroke (S) adapted to move the pushing sleeve (3) towards the injection nozzle (2) by a stroke (S) while the forming chamber (1) fills the material in a liquid state.