CN107297859A - 一种金属与塑料共注射成型设备及其成型过程 - Google Patents
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Abstract
一种金属与塑料共注射成型设备及其成型过程，包括锁模装置、双组分成型模具、半固态金属注射单元和注塑单元，其中，双组分成型模具设置在锁模装置上、且其上设置有浇口道，半固态金属注射单元和注塑单元分别设置在双组分成型模具的浇口道同一侧、且分别与浇口道相互连通；所述的金属与塑料共注射成型设备先把在半固态金属注射单元形成半固态金属，随后向双组分成型模具内注射半固态金属、且形成制品的基体部分，然后切换到工位，注塑单元向双组分成型模具注射塑料熔体成型的嵌件部分，最后得到制品。本发明具有结构简单合理、性能优异、操作方便、控制精度高、可高速注射、制品精度高且环保节能等特点，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属与塑料共注射成型设备及其成型过程，具体是一种基于半固态应用的金属与塑料共注射成型设备及其成型过程。
背景技术
传统的金属+塑料复合成型方法主要是嵌入式成型，即将金属制成一定的形状后装入到模具内，然后通过模压成型向模具注入塑料，熔融的材料与金属嵌件接合固化，制成一体化产品的成型方法。通过此技术对产品进行高度集成，预装以及总装操作也大大简化，相对于全钢组件，成本大大降低。但是，此类嵌件成型方法存在以下缺点：第一，需要独立的金属成型设备先把金属嵌件加工成型，后续还需要对金属嵌件进行表面处理(例如切割、打磨等)才能装配到塑料模具内；第二，手工装载嵌件困难且费时，自动加料和装载系统的购买与安装需消耗大量资金；第三，嵌件在装配的过程中可能会丢失或者不当定位会导致废品的产生；第四，为了使塑料易于流动并增强固化效果，须对金属嵌件进行预热，成型周期长。因此，有必要进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、操作方便、控制精度高、可高速注射、制品精度高且环保节能的金属与塑料共注射成型设备及其成型过程，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种金属与塑料共注射成型设备，其特征在于：包括锁模装置、双组分成型模具、半固态金属注射单元和注塑单元，其中，双组分成型模具设置在锁模装置上、且其上设置有浇口道，半固态金属注射单元和注塑单元分别设置在双组分成型模具的浇口道同一侧、且分别与浇口道相互连通；所述的金属与塑料共注射成型设备先把在半固态金属注射单元形成半固态金属，随后向双组分成型模具内注射半固态金属、且形成制品的基体部分，然后切换到工位，注塑单元向双组分成型模具注射塑料熔体成型的嵌件部分，最后得到制品。
所述切换到工位至少包括旋转模板式切换到工位、转位模板式切换到工位和转移滑动式切换到工位。
所述半固态金属注射单元包括半固态金属注射机筒、半固态金属旋转螺杆、半固态金属注射座、半固态金属喷嘴和半固态金属注射油缸；其中，半固态金属旋转螺杆设置在半固态金属注射机筒内部，半固态金属注射座设置在半固态金属注射机筒一端，半固态金属喷嘴设置在半固态金属注射机筒另一端、且与双组分成型模具的浇口道相互连通，半固态金属注射油缸设置在半固态金属注射座内部、且与半固态金属旋转螺杆驱动连接。
所述注塑单元包括注塑注射机筒、注塑旋转螺杆、注塑注射座、注塑喷嘴和注塑注射油缸；其中，注塑旋转螺杆设置在注塑注射机筒内部，注塑注射座设置在注塑注射机筒一端，注塑喷嘴设置在注塑注射机筒另一端、且与双组分成型模具的浇口道相互连通，注塑注射油缸设置在注塑注射座内部、且与注塑旋转螺杆驱动连接。
一种金属与塑料共注射成型设备的成型过程，其其特征在于：包括上述的金属与塑料共注射成型设备，其成型过程如下：双组分成型模具顶到上升位置，合模后进行加温，同时半固态金属注射单元工作、且形成半固态金属熔体，随后将半固态金属熔体高速注射入双组分成型模具内、且形成制品的基体部分，待基体部分固化成型后双组分成型模具进行冷却，冷却期间双组分成型模具进行后退动作，等双组分成型模具冷却到合适温度后进行二次合模，注塑单元工作、且形成塑料熔体，随后将塑料熔体注射到双组分成型模具后退留下的嵌件部分空腔内，待塑料固化后与基体部分粘合在一起，最后开模取出制品,完成整个制品成型过程。
半固态金属注射单元的工作原理如下：将普通铸造的金属或者合金锭坯用机械加工切削成轴长为2-9mm的颗粒加入半固态金属注射机筒内，并通过半固态金属旋转螺杆的旋转和半固态金属注射机筒外壁加热使金属颗粒成为半固态状态，然后双组分成型模具锁模和半固态金属注射座前移，使半固态金属喷嘴贴紧浇口道，接着半固态金属注射油缸输出高压动力，使半固态金属旋转螺杆高速向前推进、且将半固态金属注入双组分成型模具内，经过一定时间的压力保持、冷却后固化成型。
注塑单元的工作原理如下：将普通塑料颗粒加入注塑注射机筒内，并通过注塑旋转螺杆的旋转和注塑注射机筒外壁加热使塑料颗粒成为塑料熔体，然后双组分成型模具锁模和注塑注射座前移，使注塑喷嘴贴紧浇口道，接着注塑注射油缸输出高压动力，使注塑旋转螺杆高速向前推进、且将塑料熔体注入双组分成型模具内，待塑料熔体固化后与基体部分粘合在一起。
本发明通过上述结构的改良，应用半固态金属注射成型技术，通过半固态金属注射单元和注塑单元的有机集合，使得金属与塑料可以在同个设备同个模具一体化成型；在同一个制品上同时含有金属和塑料(如塑料件镶嵌金属或者在金属件上注塑等)，将不同加工特性的材料集于同一制件，使制件集多种性能于一体，结合了金属与塑料两种材料的优点，使制件具有质量轻、精度高和结构性能优良、生产成本低等优点，从而实现扬长避短，获得单组分制品无法达到的效果。其中，半固态注射成型的制品基体部分表面光洁度高，致密性好，抗氧化能力强，因此无需对其表面进行二次处理即可进行嵌件的注射粘合成型，用压铸法所成型的制件表面无法达到这样的效果；同时，本设备通过模内组装可以将包含金属和塑料的制品一体化成型完成，精简了组装操作，避免了金属在空气中的氧化，省略了传统金属塑料嵌件成型的切割、打磨、除锈、黏合、装配等二次加工过程，无需采用粘接剂，从而有效缩短了成型周期，生产的制品粘合力强，物理性能好，采用不仅使依赖传统技术无法实现的零部件轻量化成为可能，可以给零件的结构设计、制造技术、加工技术带来巨大的变化。其具有结构简单合理、性能优异、操作方便、控制精度高、可高速注射、制品精度高且环保节能等特点，实用性强。
附图说明
图1为本发明第一实施例的结构示意图。
图2为本发明第一实施例的金属基体的注射示意图。
图3为本发明第二实施例的塑料嵌件的注射示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图3，本金属与塑料共注射成型设备，包括锁模装置、双组分成型模具A、半固态金属注射单元B和注塑单元C，其中，双组分成型模具A设置在锁模装置上、且其上设置有浇口道1，半固态金属注射单元B和注塑单元C分别设置在双组分成型模具A的浇口道1同一侧、且分别与浇口道1相互连通；所述的金属与塑料共注射成型设备先把在半固态金属注射单元B形成半固态金属，随后向双组分成型模具A内注射半固态金属、且形成制品的基体部分，然后切换到工位，注塑单元C向双组分成型模具A注射塑料熔体成型的嵌件部分，最后得到制品。
进一步地讲，半固态金属注射单元B包括半固态金属注射机筒2、半固态金属旋转螺杆3、半固态金属注射座4、半固态金属喷嘴5和半固态金属注射油缸6；其中，半固态金属旋转螺杆3设置在半固态金属注射机筒2内部，半固态金属注射座4设置在半固态金属注射机筒2一端，半固态金属喷嘴5设置在半固态金属注射机筒2另一端、且与双组分成型模具A的浇口道1相互连通，半固态金属注射油缸6设置在半固态金属注射座4内部、且与半固态金属旋转螺杆3驱动连接。
进一步地讲，注塑单元C包括注塑注射机筒7、注塑旋转螺杆8、注塑注射座9、注塑喷嘴10和注塑注射油缸11；其中，注塑旋转螺杆8设置在注塑注射机筒7内部，注塑注射座9设置在注塑注射机筒7一端，注塑喷嘴10设置在注塑注射机筒7另一端、且与双组分成型模具A的浇口道1相互连通，注塑注射油缸11设置在注塑注射座9内部、且与注塑旋转螺杆8驱动连接。
金属与塑料共注射成型设备的成型过程，包括上述的金属与塑料共注射成型设备。其中，切换工位可以根据实际需求选用，其可以包括旋转模板式切换到工位、转位模板式切换到工位和转移滑动式切换到工位，下面所描述的是采用属于转移滑动式的收缩型芯模具，实现金属与塑料共注射成型的工艺过程。
双组分成型模具A顶到上升位置，合模后进行加温，同时半固态金属注射单元B工作、且形成半固态金属熔体，随后将半固态金属熔体高速注射入双组分成型模具A内、且形成制品的基体部分，待基体部分固化成型后双组分成型模具A进行冷却，冷却期间双组分成型模具A进行后退动作，等双组分成型模具A冷却到合适温度后进行二次合模，注塑单元C工作、且形成塑料熔体，随后将塑料熔体注射到双组分成型模具A后退留下的嵌件部分空腔内，待塑料固化后与基体部分粘合在一起，最后开模取出制品,完成整个制品成型过程。
具体地讲，半固态金属注射单元B的工作原理如下：将普通铸造的金属或者合金锭坯用机械加工切削成轴长为2-9mm(本实施例优选3-6mm)的颗粒加入半固态金属注射机筒2内，并通过半固态金属旋转螺杆3的旋转和半固态金属注射机筒2外壁加热使金属颗粒成为半固态状态，然后双组分成型模具A锁模和半固态金属注射座4前移，使半固态金属喷嘴5贴紧浇口道1，接着半固态金属注射油缸6输出高压动力，使半固态金属旋转螺杆3高速向前推进、且将半固态金属注入双组分成型模具A内，经过一定时间的压力保持、冷却后固化成型。
注塑单元C的工作原理如下：将普通塑料颗粒加入注塑注射机筒7内，并通过注塑旋转螺杆8的旋转和注塑注射机筒7外壁加热使塑料颗粒成为塑料熔体，然后双组分成型模具A锁模和注塑注射座9前移，使注塑喷嘴10贴紧浇口道1，接着注塑注射油缸11输出高压动力，使注塑旋转螺杆8高速向前推进、且将塑料熔体注入双组分成型模具A内，待塑料熔体固化后与基体部分粘合在一起。
其中，半固态金属注射单元B与传统的注塑单元极为相似，工艺一样是经历从进料、熔料、注射、保压的过程，核心部件的半固态金属旋转螺杆3和半固态金属注射油缸6也与注塑机雷同，只是在温度控制和注射速度控制上有所不同，但这都可以通过控制电脑对其进行独立控制，不需要增加独立的控制系统，其为半固态金属注射单元B集成在设备上与注塑单元C协调工作提供了可行性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种金属与塑料共注射成型设备，其特征在于：包括锁模装置、双组分成型模具(A)、半固态金属注射单元(B)和注塑单元(C)，其中，双组分成型模具(A)设置在锁模装置上、且其上设置有浇口道(1)，半固态金属注射单元(B)和注塑单元(C)分别设置在双组分成型模具(A)的浇口道(1)同一侧、且分别与浇口道(1)相互连通；所述的金属与塑料共注射成型设备先把在半固态金属注射单元(B)形成半固态金属，随后向双组分成型模具(A)内注射半固态金属、且形成制品的基体部分，然后切换到工位，注塑单元(C)向双组分成型模具(A)注射塑料熔体成型的嵌件部分，最后得到制品。
2.根据权利要求1所述金属与塑料共注射成型设备，其特征在于：所述切换到工位至少包括旋转模板式切换到工位、转位模板式切换到工位和转移滑动式切换到工位。
3.根据权利要求2所述金属与塑料共注射成型设备，其特征在于：所述半固态金属注射单元(B)包括半固态金属注射机筒(2)、半固态金属旋转螺杆(3)、半固态金属注射座(4)、半固态金属喷嘴(5)和半固态金属注射油缸(6)；其中，半固态金属旋转螺杆(3)设置在半固态金属注射机筒(2)内部，半固态金属注射座(4)设置在半固态金属注射机筒(2)一端，半固态金属喷嘴(5)设置在半固态金属注射机筒(2)另一端、且与双组分成型模具(A)的浇口道(1)相互连通，半固态金属注射油缸(6)设置在半固态金属注射座(4)内部、且与半固态金属旋转螺杆(3)驱动连接。
4.根据权利要求3所述金属与塑料共注射成型设备，其特征在于：所述注塑单元(C)包括注塑注射机筒(7)、注塑旋转螺杆(8)、注塑注射座(9)、注塑喷嘴(10)和注塑注射油缸(11)；其中，注塑旋转螺杆(8)设置在注塑注射机筒(7)内部，注塑注射座(9)设置在注塑注射机筒(7)一端，注塑喷嘴(10)设置在注塑注射机筒(7)另一端、且与双组分成型模具(A)的浇口道(1)相互连通，注塑注射油缸(11)设置在注塑注射座(9)内部、且与注塑旋转螺杆(8)驱动连接。
5.一种金属与塑料共注射成型设备的成型过程，其其特征在于：包括权利要求4所述的金属与塑料共注射成型设备，其成型过程如下：双组分成型模具(A)顶到上升位置，合模后进行加温，同时半固态金属注射单元(B)工作、且形成半固态金属熔体，随后将半固态金属熔体高速注射入双组分成型模具(A)内、且形成制品的基体部分，待基体部分固化成型后双组分成型模具(A)进行冷却，冷却期间双组分成型模具(A)进行后退动作，等双组分成型模具(A)冷却到合适温度后进行二次合模，注塑单元(C)工作、且形成塑料熔体，随后将塑料熔体注射到双组分成型模具(A)后退留下的嵌件部分空腔内，待塑料固化后与基体部分粘合在一起，最后开模取出制品,完成整个制品成型过程。
6.根据权利要求5所述金属与塑料共注射成型设备的成型过程，其特征在于：半固态金属注射单元(B)的工作原理如下：将普通铸造的金属或者合金锭坯用机械加工切削成轴长为2-9mm的颗粒加入半固态金属注射机筒(2)内，并通过半固态金属旋转螺杆(3)的旋转和半固态金属注射机筒(2)外壁加热使金属颗粒成为半固态状态，然后双组分成型模具(A)锁模和半固态金属注射座(4)前移，使半固态金属喷嘴(5)贴紧浇口道(1)，接着半固态金属注射油缸(6)输出高压动力，使半固态金属旋转螺杆(3)高速向前推进、且将半固态金属注入双组分成型模具(A)内，经过一定时间的压力保持、冷却后固化成型。
7.根据权利要求5所述金属与塑料共注射成型设备的成型过程，其特征在于：注塑单元(C)的工作原理如下：将普通塑料颗粒加入注塑注射机筒(7)内，并通过注塑旋转螺杆(8)的旋转和注塑注射机筒(7)外壁加热使塑料颗粒成为塑料熔体，然后双组分成型模具(A)锁模和注塑注射座(9)前移，使注塑喷嘴(10)贴紧浇口道(1)，接着注塑注射油缸(11)输出高压动力，使注塑旋转螺杆(8)高速向前推进、且将塑料熔体注入双组分成型模具(A)内，待塑料熔体固化后与基体部分粘合在一起。
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