一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置的制作方法

本发明涉及一种用于热固性塑料注塑机的带有超声波加热装置的模塑成型合模装置，属于高分子材料成型机械领域。

背景技术：

随着塑料制品的日益增多和应用，热固性塑料获得了新的发展，热固性塑料注塑工艺更是成为一种高速化、自动化和大型化为特征的成型效率高的成型工艺。

由于热固性塑料的特殊性质，其成型工艺与热塑性塑料存在明显差异，在热固性塑料注塑成型的三个阶段中，固化阶段关系到制品的成型质量，是注塑工艺优良与否的直接体现。

传统的热固性塑料注塑机在成型周期的固化阶段需要对模具加热，以满足热固性塑料交联固化的温度要求，因而需要添加额外的设备，提高了模具的设计难度，增加了生产成本。

在专利（专利号：90212357.2）中提到一种热固性塑料成型模具的加热装置，该装置采用燃料加热炉替代传统的电加热方式，适应性更广，但装置设计、安装复杂，并未直接改善常规的通过外接加热设备固化方式的弊端。

在塑料成型技术中，超声波塑化成型是一种新兴的成型技术。利用超声波在介质中传递的特性，超声波传递给塑料微粒时，引起微粒间剧烈的相对滑移和局部变形以及塑料微粒间的空化效应，使塑料内部温度在短时间内急剧升高，实现对塑料的加热并完成塑料的塑化及成型，过程中不需要外加热源。

技术实现要素：

本发明提出一种带有超声波加热装置的模塑成型合模装置，主要用于热固性塑料注塑机，简化传统热固性塑料注塑机的模具设计，节省成本，提高制品固化效果，得到更高质量的制品。

实现上述目的的方案是一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置，主要包括动模板、定模板、成套模具、注塑附件以及顶出组件，构成完整的注塑机的合模、顶出系统。其中成套模具包括动模、定模和导向杆等；注塑附件包括定位圈和主浇套等；顶出组件包括顶出油缸、顶出板和顶出杆。

本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置还结构包括超声波发生器、连接电缆、换能器、增幅顶出杆和密封组件等，其中换能器由换能器外壳、电极片、电极丝和预振杆等组成。

本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置各部件连接方式如下：数个换能器在顶出板上呈中心对称分布并和顶出板用螺纹连接件连接，增幅顶出杆和换能器采用螺纹连接，并确保和换能器内预振杆接触；顶出板置于注塑机动模板预留空间内，与顶出活塞连接，由顶出油缸提供顶出动力；增幅顶出杆穿过动模预留位置，参与构成制品模腔封闭面，动模板内密封组件中的弹簧压块在弹簧弹力作用下与增幅顶出杆紧贴，起到密封作用；电极片与电极丝相连，正负间隔布置在换能器内；包裹电极丝的电缆由换能器引出，经顶出板以及动模板上的预留位置与外置超声波发生器连接；外置超声波发生器接电。

本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置，密封组件由密封组件外壳、弹簧、弹簧压块和盖板组成，密封组件外壳置于动模预留位置中，弹簧和弹簧压块置于密封组件外壳中，盖板与弹簧压块由燕尾槽连接，与密封组件外壳和动模由平头螺钉连接，且动模预留与盖板配合的凹槽位置，以保证装配后动模表面平整。在热固性塑料注塑成型周期内的注射阶段，增幅顶出杆参与形成一个预先成型的制品型腔，并为制品留有一定的膨胀空间，随后，增幅顶出杆进一步的向前推送，到达预定位置，形成最终制品的形状，并进入制品的保压补缩阶段。密封组件中的弹簧压块在弹簧弹力的作用下，一直与增幅顶出杆保持贴合，保证了制品模腔的密闭性，在增幅顶出杆向前推送的过程中，密封组件起到闭合型腔的作用，有利于制品补缩。

本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置分为两个工作阶段，在热固性塑料注塑成型周期内的注射阶段，增幅顶出杆参与形成一个预先成型的制品型腔，并为制品留有一定的膨胀空间，随后，增幅顶出杆进一步的向前推送，到达预定位置，形成最终制品的形状，并进入制品的保压补缩阶段。在该阶段中，密封组件中的弹簧压块在弹簧弹力的作用下，一直与增幅顶出杆保持贴合，保证了制品模腔的密闭性，在增幅顶出杆向前推送的过程中，密封组件起到闭合型腔的作用，有利于制品补缩。

本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置在热固性塑料注塑成型周期内的保压阶段工作过程如下：超声波发生器接电，电极片产生高频机械震动，即产生超声波；低振幅超声波经预振杆传至增幅顶出杆进一步增幅，随后超声波经增幅顶出杆直接传递至保压阶段的热固性塑料制品上；热固性塑料制品在超声波的作用下升温，达到固化温度并固化；随后在顶出油缸的带动下，增幅顶出杆将固化好的塑料制品顶出，完成一个生产周期。

本发明的有益效果是：提出增幅顶出杆的结构设计，将传统的增幅杆和注塑机顶出杆结合在一起，将超声波系统引入到热固性塑料注塑机的顶出机构中。

摒弃了传统热固性塑料注塑机模具内加热的固化方式，改为利用超声波加热，有效简化了整体机械模具的设计和制造，节省能源，提高生产效率和制品质量。

使用外置超声波发生器，与传统模具加热系统相比易于实施，成本低。

使用可拆卸式增幅顶出杆，可根据加工物料的不同更换不同增幅比的增幅顶出杆，扩大了注塑机适用的物料范围。

使用数根中心对称布置的可拆卸式增幅顶出杆，能有效适用不同尺寸、形状的制品。

附图说明

图1为本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置的装配简图。

图2为本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置中超声波加热及顶出系统简图。

图3为本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置在热固性塑料注塑成型周期内的注射阶段的工作过程，a为初始时各部件位置，b为保压补缩时各部件位置。

图4为本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置中密封组件的结构简图。

图中：1.顶出油缸，2.顶出板，3.动模板，4.密封组件，5.动模，6.定模，7.定模板，8.定位圈，9.主浇套，10.导向杆，11.制品模腔，12.增幅顶出杆，13.换能器，14.电缆，15.超声波发生器，16.电极丝，17.电极片，18.预振杆，19.换能器外壳，20.密封组件外壳，21.弹簧，22.弹簧压块，23.盖板。

具体实施方式

本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置顶出机构，如图2所示；工作中需和注塑机的合模组件中的动模板3、定模板7、成套模具（包括动模5，定模6，导向杆10等）和注塑附件（包括定位圈7，主浇套8等）以及顶出组件中的顶出油缸1、顶出板2等配合使用，构成完整的注塑机的合模及顶出系统，如图1所示。

本发明一种热固性塑料超声波模塑成型合模装置还包括：超声波发生器15、连接电缆14、换能器13、增幅顶出杆12等，其中换能器13由电极丝16、电极片17、预振杆18和换能器外壳19等组成。

本发明所述机构各部件具体连接方式如下：数个换能器13在顶出板2上呈中心对称分布并和顶出板2用螺纹连接，增幅顶出杆12和换能器13采用螺纹连接，并确保和换能器13内预振杆18接触；顶出板2置于注塑机动模板3预留空间内，与顶出活塞连接，由顶出油缸1提供顶出动力；增幅顶出杆12穿过动模5预留位置，参与构成制品模腔11封闭面；密封组件4由密封组件外壳20、弹簧21、弹簧压块22、盖板23组成，如图4所示，密封组件外壳20置于动模5预留位置中，弹簧21和弹簧压块22置于密封组件外壳20中，盖板23与弹簧压块22由燕尾槽连接，与密封组件外壳20和动模5由平头螺钉连接，且动模5预留与盖板23配合的凹槽位置，以保证装配后动模5表面平整；电极片17与电极丝16相连，正负间隔布置在换能器13内；包裹电极丝16的连接电缆14由换能器13引出，经顶出板2以及动模板3上的预留位置与外置超声波发生器15连接；外置超声波发生器15需接电工作。

本发明所述装置分为两个工作阶段，在热固性塑料注塑成型周期内的注射阶段，增幅顶出杆12参与形成一个预先成型的制品型腔11，并为制品留有一定的膨胀空间，随后，增幅顶出杆12进一步的向前推送，到达预定位置，形成最终制品的形状，并进入制品的保压补缩阶段。在该阶段中，密封组件4中的弹簧压块22在弹簧21弹力的作用下，一直与增幅顶出杆12保持贴合，保证了制品模腔的密闭性，在增幅顶出杆12向前推送的过程中，由于特殊的形状构造，密封组件4也起到闭合型腔的作用，有利于制品补缩，如图3所示。

本发明所述系统在注塑成型周期的保压阶段，超声波发生器15接电，电缆14将电输送到电极片17，电极片17产生高频机械震动，即产生超声波；低振幅超声波经预振杆18传至增幅顶出杆12进一步增幅，随后超声波传至保压阶段的热固性塑料制品上；热固性塑料制品在超声波的作用下升温，达到固化温度并固化成型；随后在顶出油缸1的带动下，增幅顶出杆将12固化好的制品顶出，完成一个生产周期。

如图1和图3所示，增幅顶出杆12是由四段组成，第一段直径最大，该段与预振杆18相连，其他段最大直径依次递减，第二段穿过动模板3，第三段穿过动模5，第四段的最前端为倒锥形，第四段穿过密封组件，第四段的端部平面与制品型腔的物料接触。增幅顶出杆12起到传递超声能量和顶出制品的双重功效。

以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。