[发明专利]用于液体注射成型模具的自动化流体调制装置

说明书

技术领域

本发明涉及液体注射成形模具，包括热塑性材料的冷、热流道注射成形模具和热固性材料的冷流道注射成形模具，尤其是涉及一种作用于模具分流道中的流体，调配流体进入模具型腔的流量并促使流体温度均衡的用于液体注射成型模具自动化流体调制装置。

背景技术

目前，在液体物料注射成形工艺中，为降低生产成本、提高生产效率，业界越来越多地使用多腔模具（Multi-cavity Mold）、家族模具（Family Mold）和叠层模具（Stack Mold）作为生产装备进行产品生产。其工艺特点是，生产过程中的液体物料不再直接进入产品型腔，而是经由分流道分流改向后，充填入几何平衡的各个型腔，固化后得到产品。这种工艺措施固然能够降低生产成本、提高生产效率，但也存在一些问题：

1）温度不均匀、充填不均衡

液体物料在管道中流动时，会在管壁上产生附壁边界层，其流速很低，和管道中心流体存在较大的速度梯度，导致剪切率陡升，引发剪切生热，从而使得边界层附近流体温度远高于流道中心流体的温度。然而，在注射成形工艺中，流体的流动状态为层流，这种层流状态的流体，其各层之间的热交换效率低，因此导致整个流动通道横截面上流体的温度不均匀；

这种剪切诱变产生的温度不均匀，使得当流体经分流道分配、转向时，各个分流道中的流体温度就会不同。受温度的影响，流体的粘度也会产生些许差异，流速也就不一样，导致有的型腔先充填，有的型腔后充填。这种充填不均衡的直接后果就是造成一些型腔短射（short shot）。

为了消除短射，一般的措施是增加保压压力，以使更多的液体物料进入型腔，然而，这将导致出现溢料飞边（flash），原因在于，先充填完的型腔在增加保压压力时，不得不接收更多的物料，使得型腔内的压力超过模具锁模力，物料沿着分型面溢出（flash），产生飞边。即便不产生飞边，由于各个型腔内塑料的多寡不同，也会使得各个型腔的产品在密度和物理特性上存在着差异。

例如，对于热塑性塑料的注射成形时，由于剪切诱变产生的温度不均匀，使得高温流体在同样的注射压力的情况下，粘度低、流速快，而低温流体的粘度大、流速慢，从而导致充填不均衡；对于热固性物料（如液体硅橡胶）的反应注射成形而言，由于剪切诱变产生的温度不均匀，导致分流道中的流体会产生不同程度的固化（硫化），高温流体过早发生硫化，流动变缓，而低温物料流速较高，导致各个产品型腔的充填不均衡。

2）流量难以控制和分配

对于小批多样的零件的生产而言，采用家族模具（Family Mold）无疑是最好的选择，然而，为了使不同型腔同时充填完成，就必须分配流往不同型腔的物料流量，一般的解决方法是使各个型腔的分流道的长度进行差异化，即小型腔的分流道长，大型腔的分流道短。这就使得模具设计、加工和生产调试存在一定的困难。

为节省原材料、改善产品品质、提升生产效率而日趋流行的热流道模组（又称热半模，针对热塑性塑料）和冷流道模组（又称冷半模，针对热固性塑料）技术而言，上述方式存在一定的缺陷：一是因为热半模和冷半模价格昂贵，为因应家族产品的生产，必须一套家族产品订制一套相应的热半模或冷半模，使得模具成本急剧上升；二是由于热半模和冷半模技术一般都是采用针阀进浇，其针阀之间的距离本身就有最小值限制，而为了保证家族产品型腔充填上的平衡，各针阀到主浇口之间的距离就需相应增大或缩小，这就导致模具体积庞大，这对注射成形设备的性能参数也提出了更高的要求。三是难以实现热半模或冷半模的标准化。

为了解决上述存在的问题，中国专利“一种模组化的冷流道系统”（专利申请号201220421633.6）中提供了一种手动流体调制部件，该手动流体调制部件的主体是一个安装在模具的流道板上的类旋塞阀的零件，该零件和流道板中的分流道相贯，作用于流经分流道的液体物料，以达到热量均衡和流量控制的目标。其原理在于：使用前，将阀杆旋转一定的角度，使用过程中，流经分流道的液体物料在穿过阀口时会产生预设角度的翻转、混合，促使层流液体热交换，达到温度的均匀，进而平衡充填。此外，通过旋转阀杆，改变液体流动通道的大小，调整流经该通道液体物料的流量，进而实现在不变更分流道长度的情况下，实现不同产品型腔的平衡充填。

该专利申请虽然可解决上述存在的主要问题，但也存在如下不足之处：

1）调试困难

一般是在使用前，手动将阀杆旋转至所需的位置，其定位精度和重复定位精度难以保证。

2）稳定性不高