一种用于气体-水辅助注塑工艺的注气-注水装置的制作方法

[0001]本发明涉及一种简易可靠的注气-注水装置，可用于气体-水辅助注塑工艺过程的试验和加工生产。背景技术：[0002]与传统技术相比，发展较为成熟的气体辅助注塑工艺和水辅助注塑工艺无论是在保证产品质量、降低成本方面，还是在提高成型效率、成型大小方面，都具有极大的优越性。对于气辅工艺，其可获得低残余应力、变形小的制品，有效保证表观质量及尺寸稳定性，且减轻塑件重量、成型压力较低，降低材料、能源消耗及设备损耗；但也存在缺点，由于高温高压下气体的特性，内表面质量得不到保证，且内部气体没有冷却作用，该工艺只存在模具单侧冷却，不适合管径较大的制品。水辅工艺利用水具有相较气体高的热传导率、热焓和其不可压缩性，减少冷却时间成本、缩短生产周期，保证壁厚和内壁质量，适合成型的管径更大；但高温下熔体遇水急剧冷却且某些聚合物熔体易水解，内表面质量得不到保证，其材料适用性存在很大的局限，成本较高。由此可见，气辅和水辅两种工艺各有优势和局限。而气体-水辅助注塑工艺是一种结合了气体辅助注塑工艺和水辅助注塑工艺的新型工艺，综合了这两种工艺的优点，也突破了它们的局限。该工艺为向型腔顺序注入熔体-气体-水，先注入准确计量的熔体，再注入高压气体获得中空内腔，辅助完成充填过程；进而高压水注入到气体穿透后所得空腔中，完成保压和冷却，获得中空塑件。但现今该类装置研究尚空缺，应用于气辅与水辅的装置较为简单。本发明的注气-注水装置可依次实现注气-注水的功能，操作控制过程简易可靠，可用于气体-水辅助注塑工艺的注气、注水过程，具有广泛的发展前景。技术实现要素：[0003]气体-水辅助注塑工艺是一种复杂中空塑件的新型成型技术，本发明提供一种简易可靠的气体-水辅助注塑成型注气-注水装置，包括紧固螺钉(1)、阀体锥孔块(2)、注气-注水阀体(3)、阀芯(4)、高压水管接头(5)、气缸支架(6)、联轴器(7)、调节螺母(8)、双行程气缸(9)、气缸接头(10)、联轴销(11)、法兰(12)、高压气管接头(13)、复位弹簧(14)、弹簧安装圈(15)、密封圈(16、17)、气-水排出阀(18)、常闭型二位二通电磁阀ⅱ(19)、常闭型二位二通电磁阀ⅰ(20)、单向阀(21)、压力表(22、25)、压力调节器(23)、气源(24)、水泵(26)、水源(27)。阀体锥孔块(2)通过紧固螺钉(1)安装在注气-注水阀体(3)上，加工、安装、替换简便；注气-注水阀体(3)通过其吊耳安装在模板前端的卡槽，安装简易；锥孔块与型腔接触面加工有环形凹槽，熔体注入后形成密封，防止漏气漏水。阀芯(4)安装在注气-注水阀体(3)内，阀芯端部与阀体之间采用锥形配合，借助锥面配合保证阀关闭时的密封性，防止熔体进入阀体；阀芯轴线与型腔中心对齐，保证注气注水的居中性，减少塑件壁厚不均；如图2所示，阀芯主轴段采用“阶梯轴+铣侧平面”结构、铣主轴前段的一侧平面结构(204)，其余主轴段为交错阶梯轴(205、206)且各阶梯轴长度大于进气通道口和进水通道口的口径，利用双行程气缸来控制进气、进水两种工作状态时所要求的阀芯第一段阶梯轴(205)在阀体中的定位，使得第二段阶梯轴(206)能够分别阻挡进气通道口和进水通道口，该结构保证交错阻挡进气通道口或进水通道口，保证另一通道口的水或气体注入的畅通，实现进气时进水通道口不通，进水时进气通道口不通；阀芯末端设有阶梯段，安装复位弹簧(14)，保证阀芯(4)的复位关闭；通过双行程气缸(9)控制阀芯(4)位置，实现阀关闭、进气通道与进水通道的通与断。通过电磁阀ⅰ(20)和电磁阀ⅱ(19)的通电状态控制气体或水的注入，电磁阀ⅰ(20)的a端通过高压气管接头(13)接入阀体(3)的进气通道，电磁阀ⅱ(19)的a端通过高压水管接头(5)接入阀体(3)的进水通道，电磁阀ⅰ(20)的p端为进气口，连接单向阀(21)、压力表(22)、压力调节器(23)，并与气源(24)连接，电磁阀ⅱ(19)的p端为进水口，连接压力表(25)、水泵(26)，并与水源(27)连接。当阀芯关闭，且电磁阀(ⅰ、ⅱ)断电时，各口均不通；当电磁阀ⅰ(20)通电状态时，使得其a端与p端接通，此时可实现注气；当阀芯开启，电磁阀ⅱ(19)通电状态时，电磁阀ⅱ(19)的a端与p端接通，此时实现注水。[0004]本发明在背景技术基础上，具有的有益效果是：[0005](1)该装置通过注气-注水阀体组件、气缸和电磁阀组件相互配合有效实现注气-注水的功能，操作控制简单，相互独立且可靠应用于气体-水辅助注塑工艺。[0006](2)在阀体上气体/水的射出口外侧加工有环形凹槽，熔体注入后在此形成自封，防止漏气漏水；阀芯端部与阀体之间采用锥形配合，借助锥面配合保证阀关闭时的密封性，防止熔体进入阀体。[0007](3)阀体阀孔端部设计的锥孔块与阀体通过螺纹连接，锥孔块易于加工，也可为适应不同锥头的阀芯而配对制造，适用性较好，满足互换性要求。[0008](4)将注气与注水通道集中于同一阀体，实现注气-注水功能，保证气、水均由下端注入。[0009](5)阀芯采用“阶梯轴+铣侧平面”结构形成气/水的通道，通过双行程气缸控制阀芯位置，实现阀关闭、进气通道与进水通道的通与断。[0010](6)配合两个常闭型二位二通电磁阀可实现进气/水的自动控制，阀芯闭时电磁阀断电关闭，此时既不注气也不注水。阀芯开时电磁阀ⅰ通电状态为注气，阀芯开时电磁阀ⅱ通电状态为注水，实现注气-注水，动作可靠。[0011](7)阀芯末端设置阶梯段，安装复位弹簧，保证阀芯的复位关闭。[0012](8)阀芯的轴线与型腔中心对齐，保证注气注水的居中性，保证了塑件壁厚均匀。附图说明[0013]图1本发明装置总装图[0014]图2装置阀体与阀芯配合结构示意图[0015]图3装置注射熔体示意图[0016]图4装置注气过程示意图[0017]图5装置注水排气过程示意图[0018]图6装置注气排水过程示意图具体实施方式[0019]下面结合附图和实施对本发明作进一步说明：[0020]注气-注水装置如附图1所示，该装置各零部件按功能可划分为注气-注水阀体组件和供气/水组件两部分。注气-注水阀体组件包括紧固螺钉(1)、阀体锥孔块(2)、注气注水阀体(3)、阀芯(4)、高压水管接头(5)、气缸支架(6)、联轴器(7)、调节螺母(8)、双行程气缸(9)、气缸接头(10)、联轴销(11)、法兰(12)、高压气管接头(13)、复位弹簧(14)、弹簧安装圈(15)、密封圈(16、17)；阀体(3)通过其吊耳与模板卡槽安装；双行程气缸(9)通过气缸支架(6)稳定可靠安装在阀体上，阀芯(1)与气缸接头(10)通过联轴器(7)和联轴销(11)连接，调节螺母(8)可调节气缸接头；双行程气缸(9)控制阀芯(4)位置，包括关闭、进气、进水三个位置；阀体与阀芯间采用密封圈密封，防止气体或水从阀芯下端泄漏；高压水管接头(5)、高压气管接头(13)分别为进水、进气通道口，实现水或气的注入。供气/水组件包括常闭型二位二通电磁阀ⅰ(20)和常闭型二位二通电磁阀ⅱ(19)、单向阀(21)、压力表(22、25)、压力调节器(23)、气源(24)、水泵(26)、水源(27)；单向阀(21)控制气体的单向流动；压力调节器(23)连接气源(24)，可调节注气压力的大小；水泵(26)连有水源(27)，可调节水流量与压力大小；电磁阀ⅰ(20)的a端通过高压气管接头(13)接入阀体(3)的进气通道，电磁阀ⅱ(19)的a端通过高压水管接头(5)接入阀体(3)的进水通道，电磁阀ⅰ(20)的p端为进气口，连接单向阀(21)、压力表(22)、压力调节器(23)，并与气源(24)连接，电磁阀ⅱ(19)的p端为进水口，连接压力表(25)、水泵(26)，并与水源(27)连接，通过电磁阀(ⅰ、ⅱ)控制，可依次实现注气、注水。[0021]阀体(3)与阀芯(4)配合结构示意图如图2所示，阀芯端部与阀体之间采用锥形配合，保证注入熔体时的密封性；在阀体上气体/水的射出口外侧加工有环形凹槽(201)，熔体注入后在此形成自封，防止漏气漏水；阀体左右侧交错加工有一横孔(202、207)及竖孔(203、208)，横孔末端采用堵头塞住，防止发生泄漏，左侧竖孔(203)末端采用高压气管接头，右侧竖孔(208)末端采用高压水管接头，接头均通过螺母使其固定于阀体，外连接气管或水管，气管和水管的另一端分别连接电磁阀ⅰ和电磁阀ⅱ，保证气、水均由下端注入。结合阀芯采用“阶梯轴+铣侧平面”结构，其中铣侧平面结构(204)和第一段阶梯轴(205)及第二段阶梯轴(206)相互配合实现注气-注水功能。[0022]装置注射熔体过程如图3所示，气缸前进，阀芯处于关闭状态，二位二通电磁阀ⅰ和ⅱ均断电状态，进气进水均停止，此时往封闭型腔注入定量的熔体。[0023]装置注气过程如图4所示，气缸后退，结合弹簧调节，阀芯位置定于进气口第一段阶梯轴(205)处，使得第二段阶梯轴(206)可阻挡阀孔右侧进水口，进气口通，进水口闭；二位二通电磁阀ⅰ通电状态，气源打开，此时往型腔注入一定压力的气体，将熔体推动向前充满整个型腔，穿透其中并形成中空内腔。[0024]装置注水排气过程如图5所示，气缸再次后退，结合弹簧调节，阀芯位置定于进水口第一段阶梯轴(205)处，使得铣侧平面结构(204)可阻挡阀孔左侧进气口，进水口通，进气口闭；二位二通电磁阀ⅱ通电状态，水源打开，此时往型腔注入一定压力的水，水进入气体穿透形成的中空内腔，保压冷却；气体及水通过外置的排气排水装置排出。[0025]装置注气排水过程如图6所示，气缸前进，结合弹簧调节，阀芯位置定于进气口第一段阶梯轴(205)处，使得第二段阶梯轴(206)可阻挡阀孔右侧进水口，进气口通，进水口闭；二位二通电磁阀ⅰ通电状态，气源打开，气体进入型腔进行排水，最后顶针顶出脱模取件，关闭各阀，准备下一周期工艺生产。