一种分层注塑浇道装置及采用该装置的注塑成型工艺的制作方法

1.本发明涉及一种注塑加工装置及工艺，更具体地说，它涉及一种分层注塑浇道装置及采用该装置的注塑成型工艺。


背景技术：

2.工具手柄由于使用条件的变化会有不同的需求，因此常常需要通过多层物料注塑成型工艺将多种不同特性的材料结合在一起，满足不同的需求，从而提高产品价值。目前工具手柄多是通过多次注塑来形成包胶或夹层结构，但多次注塑过程中，由于半成品往往经过了较长时间的存放、流转过程，表面温度较低，上机后如果覆盖材料的熔化温度过低，就无法熔化半成品基材表面，二者之间的粘合则不够坚固，为此必须将覆盖材料充分加热，这不仅需要花费更长加热时间，拉长工艺周期，而且温度需精确控制，否则一旦熔化温度过高，就会导致半成品基材软化变形，严重时，覆盖材料会穿透基材，导致部件加工失败。因此多层物料注塑成型工艺及装置需持续进行研究改进。公开号为cn112743750a的发明专利公开了一种螺丝刀手柄包胶工艺，所述螺丝刀手柄包胶工艺包括以下步骤：步骤一、使用尼龙作为原料，加热熔融之后注射进所述螺丝刀手柄骨架模具中，经保压冷却后得到所述螺丝刀手柄的骨架，然后开模取出所述螺丝刀手柄骨架室温冷却定型；步骤二、将冷却定型之后的螺丝刀手柄骨架放置在软胶注塑模具中，与软胶注塑模具预设的中心腔一起构成软胶的成中心腔体，然后将软胶加热熔融后注塑进所述成中心腔体内，经保压冷却后形成包覆层得到螺丝刀手柄的成品。通过上述步骤，该发明能够将热塑性软胶牢固的覆盖在手柄上，而且使用时不会打滑。但该发明也是通过多次注塑来形成包胶结构，会拉长工艺周期，增加物料流转次数，场地占用，导致生产周期长，生产效率低，品控难度大。


技术实现要素：

3.现有的多层物料注塑成型工艺流程长，物料流转次数多，场地占用大，不利于缩短生产周期及提高生产效率，且品控难度大，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可缩短生产周期，提高生产效率的分层注塑浇道装置及采用该装置的注塑成型工艺。
4.本发明的技术方案是，一种分层注塑浇道装置，包括前级模、下浇道套、由两个浇道连接而成的组合浇道、上浇道套和阀针，下浇道套、各个浇道均为空心结构且底部中心开口，下浇道套连接在上浇道套底部开口端，组合浇道位于上浇道套、下浇道套配合连接而成的腔体内并与下浇道套同轴嵌套配合，阀针沿轴线可滑动地贯穿下浇道套、组合浇道、上浇道套，阀针直径与下浇道套、各浇道底部中心开口口径适配，阀针顶端与一阀针伺服驱动装置连接，上浇道套和组合浇道上均设有材料流道，材料流道输出口位于下浇道套和各浇道的底部中心，前级模包括动模和定模，动模与定模活动连接，动模与一动模伺服驱动机构连接，下浇道套底部嵌置于动模的中心腔内，动模的中心腔内固定有一延伸至定模内的中心引流管，中心引流管直径与下浇道套、各浇道底部中心开口口径适配。本分层注塑浇道装置位于注塑机的注射头与产品模具之间。由于下浇道套、上浇道套与组合浇道间，以及组合浇
道内各浇道间的嵌套结构使得不同部件上的材料流道可以相互独立，本发明工作时，注射头向不同材料流道内注入不同材料，例如内层材料、覆盖材料，在注射压力驱动下，不同材料分别沿不同材料流道流动，互不干扰。阀针伺服驱动装置驱动阀针精确轴向移动，可在下浇道套、组合浇道内各浇道中任一个的底部中心开口处停留，封闭相应的材料流道输出口，与此同时，动模也在动模伺服驱动机构作用下运动，带动中心引流管，使得熔融材料可按照设定的顺序经未被封闭的材料流道输出口注射而出，经由前级模逐层输出，进而在产品模具内冷却成型，最终形成具有多层结构的产品。使用本发明，一次上线，分阶段注塑即可生产出合格的多层材料产品，无需反复上下线多次加工，可将原有的分次注塑工艺改进为共注顺序控制注塑，因此可以显著缩短工艺流程，减少设备及周转场地占用，节约相应的设备调试及物料周转时间，极大地提高生产效率，而且，由于共注顺序控制注塑生成各层的间隔较短，所处热环境温度波动相对更小，因而更易于消除层间剥离或穿透现象。
5.作为优选，动模与定模通过螺纹连接，所述动模伺服驱动机构包括动模外齿环、驱动齿轮和动模驱动伺服电机，动模外齿环固定在动模外周面上，驱动齿轮连接在动模驱动伺服电机的输出端，动模外齿环与驱动齿轮啮合。在动模驱动伺服电机的驱动下，驱动齿轮带动动模外齿环，进而带动整个动模转动，动模与定模间的螺纹连接结构将动模的转动转换为轴向移动，从而使得中心引流管移动，与阀针共同封堵不需要的材料流道输出口。
6.作为另选，动模与定模滑动连接，所述动模伺服驱动机构包括至少两个电动缸，电动缸与动模轴线平行，电动缸的输出端与动模外周面连接。电动缸通过伸缩可直接驱动动模轴向移动，从而使得中心引流管移动，与阀针共同封堵不需要的材料流道输出口。
7.作为优选，动模朝向定模的一端设有中心突出部，定模的端面设有凹腔，中心突出部与凹腔适配连接。中心突出部上可设置螺纹或滑动面，凹腔上也相应设置匹配的结构，从而实现动模与定模的活动连接。
8.作为优选，凹腔中心设有中心套和中心孔，中心套的管腔与中心孔连通，中心孔与一产品模具的中心腔连通，中心引流管穿连在中心套内。中心引流管为材料向产品模具流通输送的通道，此结构可确保动模、定模相对运动时材料仍可持续输出。
9.作为优选，所述组合浇道包括外浇道和内浇道，外浇道和内浇道同轴嵌套配合。外浇道和内浇道嵌套配合成结构紧凑的组合浇道，外浇道上设置的材料流道专用于产品的基本结构成型或最内层覆盖，内浇道上设置的材料流道专用于产品的外层覆盖。
10.作为优选，内浇道、外浇道的顶部均设有法兰，上浇道套顶部及内浇道、外浇道的法兰通过定位销穿连。材料由外向内输入，材料流道会分布在不同部件上，因此必须保持各部件相对位置固定，才能保持各部件上的材料流道接续。通过定位销穿连结构可实现组合浇道与上浇道套间的周向定位，结构简单、紧凑且易于实施，可有效防止材料流道中断。
11.作为优选，上浇道套顶部设有内层材料总入口和外层材料总入口。内层材料总入口和外层材料总入口直接与输出各种材料的注塑机注射头对接，将各层材料导入本分层注塑浇道装置乃至前级模和产品模具。
12.作为优选，上浇道套与下浇道套通过螺纹连接。螺纹连接方式结构简单，拆装方便。
13.一种采用所述分层注塑浇道装置的伺服控制多层物料注塑系统成型工艺，包括以下步骤：
步骤一.将所述分层注塑浇道装置连接在注塑机与产品模具之间；步骤二.将所述分层注塑浇道装置内的各流道分别与各种材料对应的注塑头对接；步骤三.按照时序进行各种材料的注射以及各流道的通断控制，完成各种材料的分层注塑。
14.通过上述步骤可以高质高效地完成多种材料的分层注塑。
15.本发明的有益效果是：提高生产效率。使用本发明，一次上线，分阶段注塑即可生产出合格的塑料制品，无需反复上下线多次加工，显著缩短工艺流程，节约相应的设备调试及物料周转时间，极大地提高生产效率。
16.便于品质控制。本发明通过阀针与中心引流管的精准配合运动精确控制材料流道输出口的开闭，从而有效避免不同材料流道内的材料互串。
17.方便生产管理。本发明可在一个上线生产周期内完成目标产品，可减少设备及半成品或阶段性中间产品周转场地的占用，从而大大方便生产管理。
18.减少产品损耗。由于使用本发明可在一个上线生产周期内完成目标产品，不产生半成品或阶段性中间产品，因此不存在半成品或阶段性中间产品的周转，从而杜绝了周转造成的必然损耗。
19.运行经济性好。使用本发明可实施共注顺序控制注塑，可有效消除层间剥离现象，有利于补救性工序的精简及辅助耗材的节约，运行经济性更好。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的零件爆炸图；图3为本发明中动模伺服驱动机构的一种结构示意图。
21.图中，1-前级模，2-下浇道套，3-中心腔，4-上浇道套，5-阀针，6-动模，7-定模，8-中心引流管，9-动模外齿环，10-驱动齿轮，11-动模驱动伺服电机，12-电动缸，13-中心突出部，14-凹腔，15-中心套，16-中心孔，17-产品模具，17a-底模、17b-换模板、17c-一次模、17d-二次模，17e-三次模，18-外浇道，19-内浇道，20-材料流道输出口，20a-内层材料输出口、20b-外层材料第一输出口，20c-外层材料第二输出口，21-内层材料总入口，22-第一外层材料总入口，23-第二外层材料入口，24-内层材料入口，25-内浇道内层材料出口，26-第一外层材料出口，27-内浇道外层材料流延槽，28-外浇道内层材料出口，29-外浇道内层材料流延槽，30-内层材料流道，31-第一外层材料流道，32-第二外层材料总入口，33-第二外层材料流道。
具体实施方式
22.下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
23.实施例1：如图1、图2所示，一种分层注塑浇道装置，在plc系统控制下工作，用于螺丝批拼色包胶手柄的加工。本分层注塑浇道装置包括前级模1、下浇道套2、由两个浇道连接而成的组
合浇道、上浇道套4和阀针5，下浇道套2、各个浇道均为空心结构且底部中心开口，下浇道套2连接在上浇道套4底部开口端，组合浇道位于上浇道套4、下浇道套2配合连接而成的腔体内并与下浇道套2同轴嵌套配合，上浇道套4与下浇道套2通过螺纹连接，所述组合浇道包括外浇道18和内浇道19，外浇道18和内浇道19同轴嵌套配合。阀针5沿轴线可滑动地贯穿下浇道套2、组合浇道、上浇道套4，阀针5直径与下浇道套2、各浇道底部中心开口口径适配，阀针5顶端与一阀针伺服驱动装置连接。阀针伺服驱动装置包括伺服电机和螺杆传动机构，螺杆传动机构包括螺杆和阀针固定块，螺杆与伺服电机通过联轴器连接，阀针固定块螺纹连接在螺杆上，阀针5固定在阀针固定块上。上浇道套4和组合浇道上均设有材料流道，包括内层材料流道30、第一外层材料流道31和第二外层材料流道33，第二外层材料流道33位于内浇道19内部，第一外层材料流道31位于外浇道18和内浇道19之间，内层材料流道30位于外浇道18和下浇道套2之间。内层材料流道30、第一外层材料流道31及第二外层材料流道33的终端为材料流道输出口20，材料流道输出口20位于下浇道套2和各浇道的底部中心，自下而上分别有内层材料输出口20a、外层材料第一输出口20b和外层材料第二输出口20c。内浇道19顶部设有第一外层材料入口、第二外层材料入口23和内层材料入口24，第二外层材料入口23位于内浇道19顶部中心，第一外层材料入口、内层材料入口24位于内浇道19顶部近边缘处且位置相对，内浇道19周面上设有内浇道内层材料出口25、第一外层材料出口26及内浇道外层材料流延槽27，第一外层材料出口26位于内浇道外层材料流延槽27内且与内浇道19内部腔体隔绝，第一外层材料出口26与通过设于内浇道19内外壁之间的第一外层材料流道31连通，第二外层材料入口23仅通到内浇道19内部腔体，内层材料入口24与内浇道内层材料出口25通过设于内浇道19内外壁之间的第一外层材料流道31连通，内浇道外层材料流延槽27与内浇道内层材料出口25隔绝。上浇道套4顶部设有内层材料总入口21、第一外层材料总入口22和第二外层材料总入口32，第二外层材料总入口32与第二外层材料入口23连通，第一外层材料总入口22与第一外层材料入口连通，内层材料总入口21与内层材料入口24连通。内浇道外层材料流延槽27低于内浇道19的外周表面，内浇道19的外周表面与外浇道18内腔的内壁密封贴合，内浇道内层材料出口25位于内浇道19的外周表面上。外浇道18周面上设有外浇道内层材料出口28及外浇道内层材料流延槽29，外浇道内层材料出口28位于外浇道内层材料流延槽29内且与内浇道内层材料出口25对准，外浇道内层材料流延槽29低于外浇道18的外周表面，外浇道18的外周表面与下浇道套2内部腔体的内壁密封贴合。前级模1包括动模6和定模7，动模6朝向定模7的一端设有中心突出部13，定模7的端面设有凹腔14，中心突出部13与凹腔14适配活动连接。动模6与一动模伺服驱动机构连接，凹腔14中心设有中心套15和中心孔16，中心套15的管腔与中心孔16连通，中心孔16与一产品模具17的型腔连通，中心引流管8穿连在中心套15内，产品模具17为三色注塑模具，包括底模17a、换模板17b、一次模17c、二次模17d和三次模17e,一次模17c、二次模17d和三次模17e均两端贯通，前端对接定模7，后端对接底模17a，一次模17c用于螺丝批手柄本体成型，二次模17d用于螺丝批手柄外层第一色包胶，三次模17e用于螺丝批手柄外层第二色包胶，一次模17c、二次模17d和三次模17e呈正三角形均匀分布并固定在换模板17b上，换模板17b中心连接在一轮替电机上，底模17a和换模板17b设于一模架上，模架滑动连接在一组开合模导杆上并受一开合模油缸驱动，模架上又设一由底模导杆和底模驱动电机构成的次级开合模机构，用于驱动底模17a与一次模17c或二次模17d或三次模17e离合。下浇道套2底部适配滑动嵌置于动
模6的中心腔3内，中心腔3内中心固定有一延伸至定模7内的中心引流管8，中心引流管8直径与下浇道套2、各浇道底部中心开口口径适配，阀针5底端与中心引流管8顶端的间距，与下浇道套、各个浇道底部中心中任意相邻两个的间距相等，使得阀针5底端与中心引流管8顶端这一段空间内只能容下一个底部中心开口，从而有效避免不同材料流道内的材料互串。动模6与定模7通过螺纹连接，所述动模伺服驱动机构包括动模外齿环9、驱动齿轮10和动模驱动伺服电机11，动模外齿环9固定在动模6外周面上，驱动齿轮10键连接在动模驱动伺服电机11的输出端，动模外齿环9与驱动齿轮10啮合。内浇道19、外浇道18的顶部均设有法兰，所述周向定位结构包括定位销，定位销穿连上浇道套4顶部及内浇道19、外浇道18的法兰。
24.一种采用所述分层注塑浇道装置的伺服控制多层物料注塑系统成型工艺，包括以下步骤：步骤一.将所述分层注塑浇道装置连接在注塑机与产品模具17之间，在产品模具17的底模17a内固定安装螺丝批杆；步骤二.将内层材料总入口21、第一外层材料总入口22和第二外层材料总入口32分别与三台注塑机的注塑头对接，使得所述分层注塑浇道装置内的内层材料流道30、第一外层材料流道31、第二外层材料流道33分别从三台注塑机的注塑头获得熔融材料，三台注塑机分别输出螺丝批手柄本体材料尼龙，以及螺丝批手柄外两种颜色的包胶材料硅胶；步骤三.按照时序进行各种材料的注射以及各流道的通断控制，完成各种材料的分层注塑。
25.具体地，工作时，三台注塑机的三个注射头进给，分别与下浇道套座6的内层材料总入口21、第一外层材料总入口22和第二外层材料总入口32对接，分别注入熔融的内层材料和外层材料。经包括第二外层材料入口23、内浇道内层材料出口25、外浇道内层材料出口28等节点的内层材料流道30的引导，下浇道套2、内浇道19的内部腔体充溢内层材料；经包括内层材料入口24、第一外层材料出口26等节点的第一外层材料流道31的引导，外浇道18的内部腔体充溢第一外层材料，下浇道套2、外浇道18、内浇道19的嵌套结构使得各自的内部腔体相互独立，在注射压力驱动下，内层材料与外层材料分别沿内层材料流道30和第一外层材料流道31流动，互不干扰。阀针伺服驱动装置驱动阀针5精确轴向移动，从下浇道套2底部中心开口位置起始，先后在下浇道套2底部中心开口上方位置、外浇道18底部中心开口上方位置和内浇道19底部中心开口上方位置等位置停留，与此同时，动模6也在动模伺服驱动机构作用下运动，带动中心引流管8，与阀针5端部保持固定间距，使得内层材料输出口20a、外层材料第一输出口20b和外层材料第二输出口20c依次落入中心引流管8与阀针5的空隙内，进而熔融材料可按照设定的顺序经未被封闭的材料流道输出口20注射而出，经由前级模1的中心孔16逐层输出，进而在一次模17c内冷却成型；中心引流管8与阀针5间的空隙停留在内层材料输出口20a下方时，所有的材料流道输出口均封闭，注塑未开始；在所述plc控制下，底模17a与一次模17c合模，所述模架受开合模油缸驱动，携底模17a、换模板17b、一次模17c接近定模7，直至与定模7合模，阀针5、动模6配合运动，中心引流管8与阀针5间的空隙停留在内层材料输出口20a位置，用于注射内层材料的注塑机启动，内层材料注射而出，并经下浇道套2内部及前级模1进入一次模17c内并冷却成型为螺丝批手柄本体；在所述plc控制下，所述模架携底模17a、一次模17c与定模7开模，底模17a与一次模17c开模，换
模板17b在所述轮替电机驱动下转动120
°
，一次模17c移开，二次模17d转到正对定模7的位置上，底模17a与二次模17d合模，底模17a、二次模17d再与定模合模，阀针5、动模6配合运动，中心引流管8与阀针5间的空隙停留在外层材料第一输出口20b位置，用于注射第一外层材料的注塑机启动，第一外层材料经外浇道18及前级模1进入二次模17d内并冷却成型为螺丝批手柄本体外的第一色包胶；同样，底模17a、三次模17e与定模7合模后，中心引流管8与阀针5间的空隙停留在外层材料第二输出口20c位置，第二外层材料注射而出并经内浇道19及前级模1进入三次模17e内并冷却成型为螺丝批手柄本体外的第二色包胶，与第一色包胶构成拼色。经上述过程，熔融的内层材料、第一、第二外层材料按照设定的顺序经未被封闭的材料流道输出口20输出后逐层冷却成型，最终形成具有手柄本体和拼色包胶层的螺丝批。
26.实施例2：注塑机为两台，第二外层材料总入口32封堵不用，取消三次模17e。其余同实施例1。
27.本技术方案用于加工螺丝批单色包胶手柄，取消所有涉及第二外层材料注塑的操作步骤。
28.实施例3：如图3所示，动模6与定模7滑动连接，所述动模伺服驱动机构包括两个电动缸12，电动缸12与动模6轴线平行，电动缸12的输出端与动模6外周面上的连接座连接。其余同实施例1。
29.实施例4：动模伺服驱动机构包括三个电动缸12，电动缸12与动模6轴线平行并围绕动模6均布，电动缸12的输出端与动模6外周面连接。其余同实施例1。