一种厚塑料板模内热切刀具的制作方法

本实用新型涉及模内热切零部件领域，具体涉及一种厚塑料板模内热切刀具。

背景技术：

对于带孔塑料件的注塑成型，传统的工艺可分为两种，一种是塑料件成型后开孔，一种则是注塑过程中直接成型。前者一般采用机械钻凿的方式进行，工艺耗时费力，且在钻凿过程中，尤其是通孔钻凿时，极易使塑料件在孔的周围形成微裂纹，从而影响到塑料件的使用寿命；后者因可以避免上述问题而被广泛采纳。但在实际使用过程中，后者因为原料需要在绕过成孔镶件时分成两股热流料后再行汇合成型，因此成型后的塑料件表面易产生溶解线，从而影响到塑料件的整体强度。然而，虽然有技术方案通过提高模温的方式来改善熔接线，但由于成型原理的影响，熔接线始终不能完全被消除。此外，提高模温对模具的材质和结构要求很高，复杂且高质量的模具不但升高了模具成本，同时在实际生产中易出现模具卡死的现象，从而导致此类模具的使用寿命大幅降低。

基于上述问题，一种能够在塑料件注塑成孔过程中彻底消除熔接线，从而使塑料件结构强度和表面形态产生质的飞跃的技术——模内热切技术应运而生。此技术中，取消了帮助成孔的模内镶件，使原料先填充完整，然后在塑料件定形前使用带刃口切刀在塑料件表面切出完整的通孔。由于没有受模内镶件分流的影响，原料在填模的过程中不会形成熔接线，因此彻底避免了熔接线的形成。

中国专利CN201520904988.4(公开号)中便公开了“基于模内热切的电子产品外壳自动化成型装置。其自动化成型装置包括注塑模块，所述注塑模块从下至上依次包括下模板、上模板，下模板的顶部设有至少一个公模芯，上模板的底部设有与公模芯匹配的母模芯，公模芯与对应的母模芯合拢形成模腔，所述模腔中需要形成通孔的位置对应的内壁处设有至少一个可伸出贯穿模腔的成孔切刀；还包括驱动成孔切刀伸缩的切刀驱动模块和驱动模腔开合的模腔驱动模块。通过模内热切的技术形成电子产品外壳上的通孔，既可有效避免熔接线的形成提高产品的力学性能，又能够一次注塑即形成通孔结构。

上述专利中还公开了一种用于模内热切的成孔刀具。但是，由于该道具的结构是固定的，所以刀具头部环形刃口内的空间也是有限的。当遇到需要成型通孔的深度较大，即塑料件沿塑料件通孔中心轴方向的厚度较厚时，该空间就不足以容纳被切除的余料，从而导致未被容纳的余料随刀具的推进而溢向刀具四周。这就使得塑料件在刀具四周的的部分因为容纳了这部分余料而使得自身的密度高于塑料件的其他部分，进而使得塑料件的密度不均匀。随着时间的推移，这种密度不均匀会使得塑料件通孔附近的内应力逐渐上升，进而导致通孔附近的材料易翘曲变形、在外力作用下易开裂等不良结果。

技术实现要素：

本实用新型提供一种厚塑料板模内热切刀具，以解决模内热切刀具因刃部内空间不足而使被切除的余料溢入塑料件其他部分的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种厚塑料板模内热切刀具，包括带第一通孔的刀具固定套、安装于刀具固定套内且带第二通孔的切刀和安装于第二通孔内的推杆组件；所述切刀的一端设有刃口；所述刀具固定套与切刀之间、切刀与推杆组件之间均为滑动配合。

本技术方案的工作原理和过程如下：

本技术方案中的模内热切刀具，通过刀具固定套固定安装在模具的外部。模具自外壁相型腔内开有内径与切刀外径呈小间隙配合的通孔，以保证刀具能够刀具能够自由地通过通孔在型腔内进出；其中，小间隙配合的尺寸参考所使用注塑原料的的溢边值进行设定，如ABS的溢边值为0.04mm，则间隙距离控制在小于0.04mm的水平。切刀远离刃口的端部、推杆组件远离刃口的端部均与外部推动装置相连接，且分别独立控制。外部推动机构可以为但不限于液压杆、气压杆。其次，根据所需要成型切孔的形状，可以对应地改变切刀外壁的形状，然后在切刀端部通过切削操做出刃口，从而实现包括但不限于十字孔、椭圆孔、圆弧孔在内的异型切孔结构。

在模具合模后注塑前，首先通过外部推动装置保持刀具的刃口边缘位于模具所设通孔内；保持推杆组件的靠刃口的边缘尽可能靠近刃口，但不突出切刀外。然后进行原料的注射并使原料在型腔内填充均匀。稍作保压处理，即可进入模内热切操作以在制件上切孔。模内热切过程中，外部推动机构首先推动切刀沿通孔向型腔内行进。随着刃口与半熔融状态的制件逐渐接触，会将处于刃口范围内的胶料从制件上切下，从而在之间上形成通孔。而被切下的胶料随着切刀的前进而进入到切刀内部。与现有热切刀具刃口内部空间体积固定不同的是：由于推杆组件在切孔过程中不移动，因此，刃口内的空间会随着切刀的前进而增大，且由于设计原因加上胶料组件冷却收缩，此空间的体积始终大于或等于被切除的胶料体积。因此，被切除的胶料完全能够容纳在刀具内，不会因为刃口内部空间不足而从刃口边缘溢出进入到制件的开孔附近的胶料中，也就不会是导致通孔附近胶料密度的上升。因此切得的含通孔制件，其密度分布均匀，在后续的冷却以及使用过程中，制件内部因进一步结晶或老化而产生的内应力在之间内部呈均衡分布的状态，因此不会因为通孔部位应力集中过大而导致该部位发生应力开裂的现象，从而大大提高了模内热切成孔塑料制品的整体强度，进而延长了通孔制品的使用寿命。

切孔完成后，保持切刀位置不动，待塑料制件保压冷却结束后，随开模顶出动作顶出得到成品制件。然后，外部推动装置推动推杆组件向刀具刃口方向移动，从而将残留在切刀内部的被切除胶料顶出。最后，切刀和推杆组件在外部推动装置的带动下做复位运动，回复到初始位置，并等待下一次模内热切操作。

进一步地，所述刀具固定套靠刃口的一端设有第一法兰环；所述第一法兰环上开有若干个第一固定通孔。由于在实际注塑过程中，热切刀具会在高温高压的条件下工作。因此，通过在刀具固定套上增加带第一固定通孔的第一法兰结构，能够显著提高刀具固定套的固定精确度和稳定性，从而保证在恶略工况条件下对切刀的准确限位，从而进一步保证切孔工艺的精确度和稳定性。

进一步地，所述切刀远离刃口的一端设置有第二法兰环；所述第二法兰环上开有若干个第二固定通孔。由于在实际注塑过程中，热切刀具会在高温高压的条件下工作。因此，通过在切刀上增加带第二固定通孔的第二法兰结构，能够显著提高切刀与外部推动装置之间连接的位置精确度和固定稳定性，从而保证在恶略工况条件下切刀行进路线精确，进而一方面保证了切孔工艺的精确度和稳定性，另一方面则防止了切刀在刀具固定套以及模具所设置通孔中行进时卡死、有效保证了刀具的使用寿命。

进一步地，推杆组件包括设置于第二通孔内的推杆、设置于推杆靠刃口一端的推片；所述推片与切刀之间成滑动配合。其中，滑动配合的间隙尺寸参考所使用注塑原料的的溢边值进行设定，如PC的溢边值为0.06mm，则间隙距离控制在小于0.06mm的水平。当在切孔前，外部推动组件分别调整切刀刃口以及推杆的位置，使得刃口边缘以及推片外侧面与型腔内壁缘齐平；切孔中，外部推动组件单独推动切刀向型腔内部行进，从而在塑料件上切出所需孔洞，被切除的胶料进入到切刀内部，而不会往外溢出；切孔结束后，切刀的位置保持不变，外部推动装置单独推动推杆向刃口方向前进，从而推动推片向前行进从而将被切除胶料顶出；被切除胶料顶出完成后，推杆和切刀在外部推动装置的分别带动下复位，受推杆复位的带动，推片也回复原位。其具有结构简单、稳定性好、成本底的特点。

更进一步地，所述推杆远离刃口的一端设置有第三法兰环；所述第三法兰环上开有若干个第三固定通孔。由于在实际注塑过程中，热切刀具会在高温高压的条件下工作。因此，通过在推杆上增加带第二固定通孔的第二法兰结构，能够显著提高推杆与外部推动装置之间连接的位置精确度和固定稳定性，从而保证在恶略工况条件下推杆在切刀内行进路线精确，能够防止了推杆在切刀中行进时卡死、有效保证了刀具的使用寿命。

更进一步地，所述第二通孔、推片均呈圆柱形。相对于其他形状的，圆柱形在加工便捷性和和加工精度上均具有显著的优势。因此，第二通孔和推片采用相互匹配的圆柱形设计，能够最大限度地提高推杆机构与切刀之间的匹配精度，尤其是同轴度，从而保证了推杆机构在切刀中滑动的顺滑程度，进而提升了整个刀具运转的稳定性和可靠性。

更进一步地，所述切刀内壁上设置有纳米织构层。纳米织构层，其实质为纳米织构表面，是指覆盖有纳米尺寸结构的表面，即在物体表面1～100纳米的厚度范围内形成具有锥孔、条纹、无规则纤维状等形状的密布式凹凸纹理结构。这种结构，因为尺寸在纳米级，受表面张力以及接触角不适合等因素的影响，物质不易进入到纹理结构的凹槽内。因此，具有显著减少与物质间接触面积的作用，进而具备良好的排斥水、油和微生物的作用。此处，在切刀的内壁上设置纳米织构层，通过降低内壁与胶料之间的接触面积，从而在被切除胶料顶出时大幅度降低了胶料与切刀内壁之间的摩擦力，进而提高了被切除胶料的易顶出性，有效地预防了推杆机构卡死，确保了刀具运作的稳定性。

优选的，所述纳米织构层包括设置于切刀内壁上的若干条纳米级竖条纹；每一纳米级竖条纹均与第二通孔的中轴线平行。通过设计成与第二通孔中轴线平行竖条纹，使得纹理形状的走向与被切除胶料的顶出方向一致，能够进一步提升了被顶出胶料的易顶出性，从而进一步提升了顶出动作的工作效率和稳定性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)通过在切刀内部设置可变体积空腔，用以容纳更多的被切除胶料，从而避免了因刃部内空间不足而使被切除的余料溢入塑料件其他部分，造成塑料之间密度分布不均的问题；

(2)其原理和结构简单，运作稳定性强，且可以依次为基础发展出各类异形通孔的模内热切刀具，从而带来优异的经济效益；

(3)具有多重导向结构，使得切孔操作路线行进精确，成型产品良率高，尤其适用于厚料和超厚料的切孔工艺。

附图说明

图1是一种厚塑料板模内热切刀具的结构示意图；

图中标记为：1-第二通孔，2-切刀，3-第一法兰环，4-刀具固定套，5-第二法兰环，6-推杆，7-第三法兰环，8-第三固定通孔，9-第二固定通孔，10-第一通孔，11-第一固定通孔，12-推片，13-刃口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合具体的实施例对本实用新型作详细说明。

实施例1

如图1，一种厚塑料板模内热切刀具，包括带第一通孔10的刀具固定套4、安装于刀具固定套4内且带第二通孔1的切刀2和安装于第二通孔1内的推杆组件；所述切刀2的一端设有刃口13；所述刀具固定套4与切刀2之间、切刀2与推杆组件之间均为滑动配合；所述推杆组件包括设置于第二通孔1内的推杆6、设置于推杆6靠刃口13一端的推片12；所述推片12与切刀2之间成滑动配合。

其中，滑动配合的尺寸参考所使用注塑原料的的溢边值进行设定，如ABS的溢边值为0.04mm，则间隙距离控制在小于0.04mm的水平，PC的溢边值为0.06mm，则间隙距离控制在小于0.06mm的水平。切刀2远离刃口13的端部、推杆组件远离刃口13的端部均与外部推动装置相连接，且分别独立控制。外部推动机构可以为但不限于液压杆、气压杆。当在切孔前，外部推动组件分别调整切刀2刃口13以及推杆6的位置，使得刃口13边缘以及推片12外侧面与型腔内壁缘齐平；切孔中，外部推动组件单独推动切刀2向型腔内部行进，从而在塑料件上切出所需孔洞，被切除的胶料进入到切刀2内部，而不会往外溢出；切孔结束后，切刀2的位置保持不变，外部推动装置单独推动推杆6向刃口13方向前进，从而推动推片12向前行进从而将被切除胶料顶出；被切除胶料顶出完成后，推杆6和切刀2在外部推动装置的分别带动下复位，受推杆6复位的带动，推片12也回复原位。其具有结构简单、稳定性好、成本底的特点。

实施例2

基于实施例1，如图1，为了提高刀具固定套4的安装固定稳定性，进行改了如下改进：所述刀具固定套4靠刃口13的一端设有第一法兰环3；所述第一法兰环3上开有若干个第一固定通孔11。由于在实际注塑过程中，热切刀2具会在高温高压的条件下工作。因此，通过在刀具固定套4上增加带第一固定通孔11的第一法兰结构，能够显著提高刀具固定套4的固定精确度和稳定性，从而保证在恶略工况条件下对切刀2的准确限位，从而进一步保证切孔工艺的精确度和稳定性。

实施例3

基于实施例1，如图1，为了提高刀具固定套4的安装固定稳定性，进行改了如下改进：所述切刀2远离刃口13的一端设置有第二法兰环；所述第二法兰环5上开有若干个第二固定通孔9。由于在实际注塑过程中，热切刀2具会在高温高压的条件下工作。因此，通过在切刀2上增加带第二固定通孔9的第二法兰结构，能够显著提高切刀2与外部推动装置之间连接的位置精确度和固定稳定性，从而保证在恶略工况条件下切刀2行进路线精确，进而一方面保证了切孔工艺的精确度和稳定性，另一方面则防止了切刀2在刀具固定套4以及模具所设置通孔中行进时卡死、有效保证了刀具的使用寿命。

实施例4

基于实施例1，如图1，为了提高推杆6往复运动的稳定可靠性，进行改了如下改进：所述推杆6远离刃口13的一端设置有第三法兰环7；所述第三法兰环7上开有若干个第三固定通孔8。由于在实际注塑过程中，热切刀2具会在高温高压的条件下工作。因此，通过在推杆6上增加带第二固定通孔9的第二法兰结构，能够显著提高推杆6与外部推动装置之间连接的位置精确度和固定稳定性，从而保证在恶略工况条件下推杆6在切刀2内行进路线精确，能够防止了推杆6在切刀2中行进时卡死、有效保证了刀具的使用寿命。

实施例5

基于实施例1，如图1，为了保证推杆机构在切刀2中的精确往复运动，进行改了如下改进：所述第二通孔1、推片12均呈圆柱形。相对于其他形状的，圆柱形在加工便捷性和和加工精度上均具有显著的优势。因此，第二通孔1和推片12采用相互匹配的圆柱形设计，能够最大限度地提高推杆机构与切刀2之间的匹配精度，尤其是同轴度，从而保证了推杆机构在切刀2中滑动的顺滑程度，进而提升了整个刀具运转的稳定性和可靠性。

实施例6

基于实施例1，如图1，为了使被切除胶料容易顶出，进行改了如下改进：所述切刀2内壁上设置有纳米织构层。纳米织构层，其实质为纳米织构表面，是指覆盖有纳米尺寸结构的表面，即在物体表面1～100纳米的厚度范围内形成具有锥孔、条纹、无规则纤维状等形状的密布式凹凸纹理结构。这种结构，因为尺寸在纳米级，受表面张力以及接触角不适合等因素的影响，物质不易进入到纹理结构的凹槽内。因此，具有显著减少与物质间接触面积的作用，进而具备良好的排斥水、油和微生物的作用。此处，在切刀2的内壁上设置纳米织构层，通过降低内壁与胶料之间的接触面积，从而在被切除胶料顶出时大幅度降低了胶料与切刀2内壁之间的摩擦力，进而提高了被切除胶料的易顶出性，有效地预防了推杆机构卡死，确保了刀具运作的稳定性。

实施例7

基于实施例1，如图1，为了进一步使被切除胶料容易顶出，进行改了如下改进：，所述纳米织构层包括设置于切刀2内壁上的若干条纳米级竖条纹；每一纳米级竖条纹均与第二通孔1的中轴线平行。通过设计成与第二通孔1中轴线平行竖条纹，使得纹理形状的走向与被切除胶料的顶出方向一致，能够进一步提升了被顶出胶料的易顶出性，从而进一步提升了顶出动作的工作效率和稳定性。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。