[發明專利]用于液體注射成型模具的自動化流體調制裝置

有效

• 申請號: 201310033248.3
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103072245A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 龔曉叁;周水庭
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: B29C45/77
• 分類號: B29C45/77
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 劉勇

技術領域

本發明涉及液體注射成形模具，包括熱塑性材料的冷、熱流道注射成形模具和熱固性材料的冷流道注射成形模具，尤其是涉及一種作用于模具分流道中的流體，調配流體進入模具型腔的流量并促使流體溫度均衡的用于液體注射成型模具自動化流體調制裝置。

背景技術

目前，在液體物料注射成形工藝中，為降低生產成本、提高生產效率，業界越來越多地使用多腔模具（Multi-cavity?Mold）、家族模具（Family?Mold）和疊層模具（Stack?Mold）作為生產裝備進行產品生產。其工藝特點是，生產過程中的液體物料不再直接進入產品型腔，而是經由分流道分流改向后，充填入幾何平衡的各個型腔，固化后得到產品。這種工藝措施固然能夠降低生產成本、提高生產效率，但也存在一些問題：

1）溫度不均勻、充填不均衡

液體物料在管道中流動時，會在管壁上產生附壁邊界層，其流速很低，和管道中心流體存在較大的速度梯度，導致剪切率陡升，引發剪切生熱，從而使得邊界層附近流體溫度遠高于流道中心流體的溫度。然而，在注射成形工藝中，流體的流動狀態為層流，這種層流狀態的流體，其各層之間的熱交換效率低，因此導致整個流動通道橫截面上流體的溫度不均勻；

這種剪切誘變產生的溫度不均勻，使得當流體經分流道分配、轉向時，各個分流道中的流體溫度就會不同。受溫度的影響，流體的粘度也會產生些許差異，流速也就不一樣，導致有的型腔先充填，有的型腔后充填。這種充填不均衡的直接后果就是造成一些型腔短射（short?shot）。

為了消除短射，一般的措施是增加保壓壓力，以使更多的液體物料進入型腔，然而，這將導致出現溢料飛邊（flash），原因在于，先充填完的型腔在增加保壓壓力時，不得不接收更多的物料，使得型腔內的壓力超過模具鎖模力，物料沿著分型面溢出（flash），產生飛邊。即便不產生飛邊，由于各個型腔內塑料的多寡不同，也會使得各個型腔的產品在密度和物理特性上存在著差異。

例如，對于熱塑性塑料的注射成形時，由于剪切誘變產生的溫度不均勻，使得高溫流體在同樣的注射壓力的情況下，粘度低、流速快，而低溫流體的粘度大、流速慢，從而導致充填不均衡；對于熱固性物料（如液體硅橡膠）的反應注射成形而言，由于剪切誘變產生的溫度不均勻，導致分流道中的流體會產生不同程度的固化（硫化），高溫流體過早發生硫化，流動變緩，而低溫物料流速較高，導致各個產品型腔的充填不均衡。

2）流量難以控制和分配

對于小批多樣的零件的生產而言，采用家族模具（Family?Mold）無疑是最好的選擇，然而，為了使不同型腔同時充填完成，就必須分配流往不同型腔的物料流量，一般的解決方法是使各個型腔的分流道的長度進行差異化，即小型腔的分流道長，大型腔的分流道短。這就使得模具設計、加工和生產調試存在一定的困難。

為節省原材料、改善產品品質、提升生產效率而日趨流行的熱流道模組（又稱熱半模，針對熱塑性塑料）和冷流道模組（又稱冷半模，針對熱固性塑料）技術而言，上述方式存在一定的缺陷：一是因為熱半模和冷半模價格昂貴，為因應家族產品的生產，必須一套家族產品訂制一套相應的熱半模或冷半模，使得模具成本急劇上升；二是由于熱半模和冷半模技術一般都是采用針閥進澆，其針閥之間的距離本身就有最小值限制，而為了保證家族產品型腔充填上的平衡，各針閥到主澆口之間的距離就需相應增大或縮小，這就導致模具體積龐大，這對注射成形設備的性能參數也提出了更高的要求。三是難以實現熱半模或冷半模的標準化。

為了解決上述存在的問題，中國專利“一種模組化的冷流道系統”（專利申請號201220421633.6）中提供了一種手動流體調制部件，該手動流體調制部件的主體是一個安裝在模具的流道板上的類旋塞閥的零件，該零件和流道板中的分流道相貫，作用于流經分流道的液體物料，以達到熱量均衡和流量控制的目標。其原理在于：使用前，將閥桿旋轉一定的角度，使用過程中，流經分流道的液體物料在穿過閥口時會產生預設角度的翻轉、混合，促使層流液體熱交換，達到溫度的均勻，進而平衡充填。此外，通過旋轉閥桿，改變液體流動通道的大小，調整流經該通道液體物料的流量，進而實現在不變更分流道長度的情況下，實現不同產品型腔的平衡充填。

該專利申請雖然可解決上述存在的主要問題，但也存在如下不足之處：

1）調試困難

一般是在使用前，手動將閥桿旋轉至所需的位置，其定位精度和重復定位精度難以保證。

2）穩定性不高