具有简化的冷却系统的注塑模具技术方案

本文公开了一种用于高输出消费产品注塑机的注塑模具组件，该注塑模具组件具有简化的冷却系统。该简化的冷却系统具有小于3，优选地小于2，更优选地小于1的冷却复杂度系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及注塑模具，更具体地，本专利技术涉及具有简化的冷却系统的注塑模具。
技术介绍
注塑是一种通常用于大批量制造由可熔性材料制成的部件(最常见的是由热塑性聚合物制成的部件)的技术。在重复性注塑加工期间，将塑性树脂(最常见的为小珠或球剂形式)引入注塑机中，注塑机在热、压力和剪切下使所述树脂珠熔融。此类树脂可包括母料材料，连同一种或多种着色剂、添加剂、填料等。现在熔融树脂被有力地注入到具有特定腔体形状的模具腔体中。注入的塑料在模具腔体中保持在压力下、冷却、然后作为固化部件取出，所述固化部件具有基本上复制了模具的腔体形状的形状。模具自身可具有单个腔体或多个腔体。每个腔体均可通过浇口连接至流动通道，所述浇口将熔融树脂流引导至腔体中。模塑部件可具有一个或多个浇口。常见的是大部件具有两个、三个或更多个浇口以缩短聚合物为填充模塑部件而必须行进的流动距离。每个腔体的一个或多个浇口可位于部件几何形状上的任何位置，并具有任何横截面形状如基本上圆形或以1.1或更大的纵横比成型。因此，典型的注塑规程包括四个基本操作：(1)将塑料在注塑机中加热，以使其在压力下流动；(2)将熔融塑料注入被限定在已闭合的两个模具半块之间的一个或多个模具腔体中；(3)使塑料在一个或多个腔体中在压力下冷却并硬化；以及(4)打开模具半块以允许部件从模具中被顶出。将熔融塑性树脂注入模具腔体中并且通过注塑机迫使塑性树脂挤过腔体，直至塑性树脂到达腔体中的最远离浇口的位置。该部件的所得的长度和壁厚取决于模具腔体的形状。用于注塑机的模具必须能够承受这些高熔体压力。此外，形成模具的材料必须具有能够耐受对于模具在其寿命过程中被预期运行的总循环数而言的最大循环应力的疲劳极限。因此，模具制造商通常用具有高硬度的材料，诸如具有大于30Rc，且更通常大于50Rc的工具钢来形成模具。这些高硬度材料是耐久的并被装备成耐受注塑加工期间使模具组件保持相对于彼此压紧所需的高夹紧压力。另外，这些高硬度材料还能够更好地抵抗来自模塑表面和聚合物流之间的重复接触的磨损。生产薄壁消费产品的高产注塑机(即，101类和102类模塑机)仅使用模具中的大部分由高硬度材料制成的模具。高产注塑机通常生产出500,000个部件或更多部件。工业品质产量的模具必须被设计成生产出至少500,000个部件，优选地超过1,000,000个部件，更优选地超过5,000,000个部件，且甚至更优选地超过10,000,000个部件。这些高产注塑机具有多腔体模具和复杂的冷却系统以提高生产率。上述高硬度材料与较低硬度材料相比更能够承受夹紧和注入操作中的重复的高压力。然而，高硬度材料(诸如大多数工具钢)具有相对低的热导率，一般小于20BTU/HR FT℉，这导致较长的冷却时间，因为热从熔融塑性材料传递通过高硬度材料而到达冷却流体。为了减少循环时间，典型的具有由高硬度材料制成的高产注塑机包括使冷却流体在模具内循环的相对复杂的内部冷却系统。这些冷却系统加速模塑部件的冷却，由此允许机器在给定量的时间内完成更多循环，这增加了生产率并由此增加了生产的模塑部件的总量。然而，这些冷却系统增加了注塑模具的复杂度和成本。在一些101类模具中，可生产出超过1或2百万个部件，有时将这些模具称为“超高产模具”。在行业内，有时将在400吨或更大的压机中运行的101类模具称为“400类”模具。高硬度材料一般非常难以进行机加工。因此，已知的高生产量注射模具要求大量机加工时间和昂贵的机加工设备来形成，以及昂贵和费时的后机加工步骤来释放应力并优化材料硬度。在这些复杂的模具内铣削和/或形成冷却通道为典型的高通过量注塑模具的制造增加了甚至更多的时间和成本。在传统高硬度模具中，存在机加工复杂度和冷却效率之间的权衡。理想的是，冷却通道应当被机加工成尽可能地靠近模具腔体表面。另外，共形冷却也是所期望的且最为有效。然而，对靠近模塑表面的共形冷却通道进行机加工较为困难、费时且昂贵。一般来讲，对处在模具表面的约5mm内的冷却通道进行机加工被认为是实际上的极限。所述实际上的极限由于冷却流体和具有低热导率的热塑料之间的材料而降低了冷却效率。常规机加工技术连同常规模具材料(即，高硬度和低热导率)为给定模具给定了循环时间和冷却效率的下限。此外，将冷却管路定位成靠近模具表面还需要对模具中的冷却管路进行精密的机加工。由于当设置在注塑机的夹紧装置中时模具是附接到支撑板的，因此流体密封件必须定位在其中冷却管路从支撑板过渡至模具的位置(因为流体循环系统(例如，泵)必须定位在模具的外部)。这些流体密封件可失效，从而导致冷却流体逸出。因此，部件可不完全冷却，这生产质量较差的部件；或模具中的塑料可受到冷却流体的污染，这也是不可取的。此外，对机加工冷却通道的实际限制还导致模具内不相等的冷却。因此，在模具腔体内产生温度梯度。模具腔体表面的温度常常可变化十摄氏度或更多。模具内温度的这种宽幅变化可能导致模塑的部件产生缺陷。附图说明附图所示的实施例在性质上为例证性和示例性的，而并不旨在限制由权利要求所限定的主题。当结合以下附图阅读时，能够理解对以下例证性实施例的详细描述，其中用类似的附图标号表示类似的结构，并且其中：图1示出了根据本公开构造的注塑机的示意图；图2示出了形成于图1的注塑机中的薄壁部件的一个实施例；图3为图1的注塑机中的模具中的模具腔体的腔体压力对时间图；图4为图1的注塑机的模具组件的一个实施例的剖面图；图5A-5E示出了具有被机加工的在支撑板中多个冷却管路的各种模具组件的不同视图；图6示出了模具组件的剖面图，所述模具组件具有被机加工在支撑板中的延伸到模具侧面中的多个冷却管路；图7示出了包括导流板的冷却管路的近距离剖面图；图8示出了模具组件的透视剖面图，所述模具组件包括沿至少两条不同的轴线被机加工的多个冷却管路；图9示出了模具组件的透视剖面图，所述模具组件具有沿至少两条不同的机加工轴线被机加工的多个末端冷却管路和多个通孔冷却管路；图10示出了具有多个冷却管路的模具组件的部分透明的透视图，这些冷却管路中的至少一者由两条末端冷却管路形成，所述末端冷却管路在终端彼此接合以形成非末端冷却管路，每个末端冷却管路均沿不同的机加工轴线被机加工；图11示出了具有主动冷却的动态部件的模具组件的透视图；图12示出了具有至少一条冷却管路的模具组件的透视图，所述冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于注塑机(#10，图1)的模具组件(#328，图5A)，所述模具组件包括：第一模具侧面(#372，图5A)和第二模具侧面(#374，图5A)，所述第一模具侧面和所述第二模具侧面限定两者间的模具腔体(#32，图1；#376，图5A)；第一支撑板(#378，图5A)，所述第一支撑板连接至所述第一模具侧面；第二支撑板(#380，图5A)，所述第二支撑板连接至所述第二模具侧面；和冷却系统(#382，图5A、5B、6、7、8、10；#382a，#382b，图9；#399，图12)，所述冷却系统用于在注塑加工期间从所述第一模具侧面和第二模具侧面除去热，其中所述模具组件包括下列中的至少一者：所述模具腔体，所述模具腔体具有大于100的L/T比率(图2)；至少四个模具腔体(图4)；一个或多个受热流道(#64，图4)；被引导的顶出机构，并且其特征在于所述冷却系统具有三级、二级或一级冷却复杂度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.24 US 61/602,7811.一种用于注塑机(#10，图1)的模具组件(#328，图5A)，所述模具
组件包括：
第一模具侧面(#372，图5A)和第二模具侧面(#374，图
5A)，所述第一模具侧面和所述第二模具侧面限定两者间的模具腔体
(#32，图1；#376，图5A)；
第一支撑板(#378，图5A)，所述第一支撑板连接至所述第一模
具侧面；
第二支撑板(#380，图5A)，所述第二支撑板连接至所述第二模
具侧面；
和冷却系统(#382，图5A、5B、6、7、8、10；#382a，#382b，
图9；#399，图12)，所述冷却系统用于在注塑加工期间从所述第一
模具侧面和第二模具侧面除去热，
其中所述模具组件包括下列中的至少一者：
所述模具腔体，所述模具腔体具有大于100的L/T比率(图
2)；
至少四个模具腔体(图4)；
一个或多个受热流道(#64，图4)；
被引导的顶出机构，并且
其特征在于所述冷却系统具有三级、二级或一级冷却复杂度。
2.根据权利要求1所述的模具组件，其中所述冷却系统具有一级冷却复杂
度(图5A-5E)。
3.根据权利要求2所述的模具组件，其中所述第一支撑板和所述第二支撑
板中的至少一者包括具有单个机加工轴线的冷却管路。
4.根据权利要求2所述的模具组件，其中所述第一支撑板和所述第二支撑
板中的至少一者包括多个冷却管路，所述多个冷却管路中的每个冷却
管路具...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·M·艾尔托宁，R·E·纽法斯，J·B·史蒂文斯，R·L·普罗西，J·E·波伦，J·M·雷曼，D·D·伦普金，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US