一種電熱式、浮動(dòng)式快速熱循環(huán)注塑模具制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種電熱式、浮動(dòng)式快速熱循環(huán)注塑模具。其結(jié)構(gòu)為：它包括浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置，以及與浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置相配合的冷卻板裝置；在浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置內(nèi)設(shè)有加熱裝置；在冷卻板裝置中設(shè)有冷卻裝置；浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置與其各自對應(yīng)的冷卻板裝置間設(shè)有頂出裝置、定位裝置和導(dǎo)向裝置；浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置與其各自對應(yīng)的冷卻板裝置通過頂出裝置保持間隙；浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置分別通過定位和導(dǎo)向裝置限制頂出距離和保持移動(dòng)方向；在浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置上還設(shè)有測溫裝置；測溫裝置、加熱裝置、冷卻裝置與溫控裝置連接。（*該技術(shù)在2020年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)為屬于材料加工學(xué)科的注塑成型
，尤其涉及一種電熱式、浮 動(dòng)式快速熱循環(huán)注塑模具。
技術(shù)介紹
注塑成形工藝具有成形效率高、產(chǎn)品形狀復(fù)雜、形狀尺寸精度高等特點(diǎn)，獲得了越 來越廣泛的應(yīng)用。隨著通訊、電子、家電等行業(yè)的迅猛發(fā)展，對塑料制品的力學(xué)性能、外觀質(zhì) 量、形狀尺寸精度以及生產(chǎn)過程中節(jié)能減排效果等提出了更高的要求。通常的塑料注射模具動(dòng)模和定模上只設(shè)置冷卻管道，冷卻管道中通以冷卻水，以 保證模具的溫度，模具的溫度控制通過模溫機(jī)實(shí)現(xiàn)，一般溫度大約在50°C左右，即傳統(tǒng)注塑 工藝的模具溫度采用恒定模溫控制策略。為了獲得較高的生產(chǎn)效率，采用恒定模溫控制策 略的傳統(tǒng)注塑工藝的模具溫度一般較低，使得塑料熔體在充模流動(dòng)過程中，過早地冷卻凝 固，從而提高了塑料熔體的流動(dòng)阻力，降低了塑料熔體的流動(dòng)能力和壓力傳遞效果，這將導(dǎo) 致塑料制品很難避免熔接痕、流動(dòng)痕、凹陷、短射、殘余應(yīng)力過高、浮纖等缺陷的發(fā)生。快速熱循環(huán)注塑技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)模溫控制的注塑技術(shù)，與常規(guī)注塑技術(shù)不同，其 將模具溫度控制分為加熱、高溫保持、冷卻、低溫保持等四個(gè)階段。這種模溫控制方式，使得 塑料熔體可以在高模溫下充模，大大改善了塑料熔體的流動(dòng)行為，從而解決了常規(guī)注塑工 藝因填充階段熔體溫度與模具溫度巨大的差異而造成的一系列固有缺陷，極大地提高了塑 件的品質(zhì)，可完全消除常規(guī)注塑技術(shù)的打磨、噴涂等污染環(huán)境和增加生產(chǎn)成本的后續(xù)處理 過程。實(shí)現(xiàn)快速熱循環(huán)注塑技術(shù)需要注塑模具中設(shè)置加熱和冷卻管路，快速實(shí)現(xiàn)模具型 腔的交替加熱與冷卻，提高生產(chǎn)效率。目前模具加熱主要通過電加熱、高溫蒸汽、高溫油和 高溫水，等實(shí)現(xiàn)，冷卻通常采用冷卻水來實(shí)現(xiàn)。快速熱循環(huán)注塑模具中的加熱和冷卻管道主 要有兩類形式，一類是加熱和冷卻管道分別獨(dú)立設(shè)置，即加熱時(shí)，在加熱管道內(nèi)通入加熱介 質(zhì)或通過埋入的電加熱元件進(jìn)行加熱，冷卻時(shí)，在冷卻管道通入冷卻介質(zhì)。另一類則是加熱 和冷卻管道為同一組管道，S卩加熱時(shí)管道內(nèi)通入加熱介質(zhì)，冷卻時(shí)在管道中通入冷卻介質(zhì)， 此類方式不適合于電加熱快速熱循環(huán)模具。對比上述加熱與冷卻方式，高溫蒸汽、高溫油和 高溫水的加熱方式需要高溫蒸汽鍋爐等輔助高溫介質(zhì)加熱系統(tǒng)，增加成本，占用場地，鋪設(shè) 管道，安全許可，安全保障要求高。電加熱方式不需要高溫蒸汽鍋爐等輔助高溫介質(zhì)加熱系統(tǒng)，簡便、易行、靈活。美國專利US 4，138，892中，揭示了一種制作混凝土測試試樣的電加熱模具，每一 半模具均有一個(gè)熱傳導(dǎo)壁，其內(nèi)側(cè)表面為模具表面，外側(cè)表面為模具外表面，在內(nèi)外表面之 間安裝有電加熱元件，電加熱元件可以根據(jù)模內(nèi)混凝土內(nèi)部溫度的變化進(jìn)行操作，以實(shí)現(xiàn) 溫度的調(diào)節(jié)。美國專利US 4，723，070，揭示了一種專門應(yīng)用于塑料加工設(shè)備和工具的電 加熱器，該加熱器是由兩個(gè)空心、半圓柱形的加熱元件，并在側(cè)面通過螺栓聯(lián)合在一起構(gòu)成 的，該加熱器主要用于注塑機(jī)和擠出機(jī)料筒、噴嘴和模具的加熱。美國專利US 5，989，008，揭示了一種用于塑料材料成形的多層模具結(jié)構(gòu)，該模具中的鑲塊由加熱/冷卻層、導(dǎo)熱層、 基體層等多層結(jié)構(gòu)組成，通過在加熱/冷卻層中安裝電加熱元件和加工冷卻管道，以實(shí)現(xiàn) 模具的加熱和冷卻。美國專利US 5，261，806，揭示了一種電熱式模具鑲塊，該電熱式模具 鑲塊主要是用于熱固性塑料的注塑成形，其特點(diǎn)是可以方便快捷的在模具主框架中安裝或 拆除，在該模具鑲塊的內(nèi)部可以加工冷卻管道，以便將外界冷卻液引入模具鑲塊內(nèi)部以對 其進(jìn)行冷卻操作。日本專利Hei 5-30608，揭示了一種電輔助加熱的塑料透鏡注射成形技 術(shù)，塑料熔體注射前，利用加熱棒將模具鑲塊將被加熱至一個(gè)比較高的溫度；填充保壓完成 后，冷卻固化熔融樹脂，并開模取出塑件，該技術(shù)中所涉及的電加熱模具的是利用鑲嵌 于模具鑲塊中的加熱棒實(shí)現(xiàn)的，其冷卻是通過自然冷卻或?qū)⒗鋮s液引入加熱棒所在的模具 鑲塊實(shí)現(xiàn)的。美國專利US 5，261，806，揭示了一種電熱式模具鑲塊，該電熱式模具鑲塊主要 是用于熱固性塑料的注塑成形，其特點(diǎn)是可以方便快捷的在模具主框架中安裝或拆除，在 該模具鑲塊的內(nèi)部可以加工冷卻管道，以便將外界冷卻液引入模具鑲塊內(nèi)部以對其進(jìn)行冷 卻操作。事實(shí)上，利用電加熱元件加熱模具是一種比較常規(guī)的模具加熱方法，上述各專利 中所涉及的技術(shù)均提到了利用電加熱技術(shù)加熱模具的方法，但均未涉及或提出一種針對快 速熱循環(huán)注塑工藝要求對模具型腔/型芯進(jìn)行整體高速加熱和高速冷卻的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案。雖然美國專利US 5，261，806和日本專利Hei 5-30608所提到的電加熱模具，可實(shí)現(xiàn) 快速熱循環(huán)注塑工藝要求的變模具溫度控制的要求，但是由于冷卻管道與加熱元件均位于 相同的模具鑲塊之中，模具的加熱與冷卻相互影響制約，而使得整體加熱、冷卻效率不高， 從而增加了注塑成形周期和能源消耗。美國專利US 5，989，008所提出的這種多層模具結(jié) 構(gòu)，雖然可以實(shí)現(xiàn)模具的快速加熱和快速冷卻，但各層材料間的結(jié)合強(qiáng)度較低，容易發(fā)生熱 應(yīng)力疲勞破壞，從而使得模具的壽命較低，不適合大批量生產(chǎn)的注塑成形工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)針對現(xiàn)有電熱式注塑模具存在的加熱/冷卻效率不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成 本高、安全性能差、能源利用效率低等問題，提供一種新的電熱式、浮動(dòng)式快速熱循環(huán)注塑 模具，它具有加熱和冷卻迅速、均勻等特點(diǎn)，可滿足快速熱循環(huán)注塑技術(shù)對模具型腔溫度的 快速響應(yīng)要求。本技術(shù)是通過以下技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的一種電熱式、浮動(dòng)式快速熱循環(huán)注塑模具，它包括浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯 裝置，以及與浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置相配合的冷卻板裝置；在浮動(dòng)式型腔裝置 和浮動(dòng)式型芯裝置內(nèi)設(shè)有加熱裝置；在冷卻板裝置中設(shè)有冷卻裝置；浮動(dòng)式型腔裝置和浮 動(dòng)式型芯裝置與其各自對應(yīng)的冷卻板裝置間設(shè)有頂出裝置、定位裝置和導(dǎo)向裝置；浮動(dòng)式 型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置與其各自對應(yīng)的冷卻板裝置通過頂出裝置保持間隙；浮動(dòng)式型 腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置分別通過定位和導(dǎo)向裝置限制頂出距離和保持移動(dòng)方向；在浮動(dòng) 式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置上還設(shè)有測溫裝置；測溫裝置、加熱裝置、冷卻裝置與溫控裝 置連接。所述浮動(dòng)式型腔裝置包括型腔固定板、型腔冷卻板和浮動(dòng)式型腔板，型腔固定板 通過定位裝置與型腔冷卻板連接，型腔冷卻板與浮動(dòng)式型腔板間設(shè)有頂出裝置，同時(shí)型腔冷卻板和浮動(dòng)式型腔板通過導(dǎo)向裝置和限位裝置連接，浮動(dòng)式型腔板內(nèi)部設(shè)有測溫裝置。所述浮動(dòng)式型芯裝置包括型芯固定板、型芯冷卻板和浮動(dòng)式型芯板，型芯固定板 通過定位裝置與型芯冷卻板連接，型芯冷卻板與浮動(dòng)式型芯板間設(shè)有頂出裝置，同時(shí)型芯 冷卻板與浮動(dòng)式型芯板通過導(dǎo)向裝置和限位裝置連接，浮動(dòng)式型芯板內(nèi)部設(shè)有測溫裝置。所述加熱裝置為電加熱棒，它與溫控裝置連接。所述冷卻裝置為冷卻管道，冷卻管道內(nèi)通有冷卻介質(zhì)；控制冷卻管道通斷的換向 閥與溫控裝置連接。所述限位裝置為限位桿。所述定位裝置為固定螺釘。所述導(dǎo)向裝置為導(dǎo)柱。所述頂出裝置為頂出彈簧。所述測溫裝置為熱電偶。本技術(shù)是一種包含浮動(dòng)式型腔/型芯板、單獨(dú)冷卻板的浮動(dòng)式、電熱式注塑 模具結(jié)構(gòu)。該模具結(jié)構(gòu)把注塑模具中的加熱部分與冷卻部分完全分離，即將加熱元件和冷 卻管道分別布置于需要加熱的型腔/型芯板和單獨(dú)的冷卻板上，以避免模本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電熱式、浮動(dòng)式快速熱循環(huán)注塑模具，其特征是，它包括浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置，以及與浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置相配合的冷卻板裝置；在浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置內(nèi)設(shè)有加熱裝置；在冷卻板裝置中設(shè)有冷卻裝置；浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置與其各自對應(yīng)的冷卻板裝置間設(shè)有頂出裝置、定位裝置和導(dǎo)向裝置；浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置與其各自對應(yīng)的冷卻板裝置通過頂出裝置保持間隙；浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置分別通過定位和導(dǎo)向裝置限制頂出距離和保持移動(dòng)方向；在浮動(dòng)式型腔裝置和浮動(dòng)式型芯裝置上還設(shè)有測溫裝置；測溫裝置、加熱裝置、冷卻裝置與溫控裝置連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙國群，王桂龍，管延錦，李輝平，李熹平，
申請(專利權(quán))人：山東大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：88[中國|濟(jì)南]