CN1299888C - 超高分子量聚乙烯注射成型方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明超高分子量聚乙烯注射成型方法及模具，注射成型分两次进行，第一次注射量为全部注射量的60%～90%，第二次注射剩余料量；模具型腔为容积为可变化的结构。注射成型模具由型腔组件、推拉限位机构和锁紧机构构成。模具的型腔组件由二次动模板、动模板和定模板构成；推拉限位机构包括限位拉杆和弹性定位销；锁紧机构包括锁紧滑块和导向架。由合模装置的移动模板带动推拉限位机构和锁紧机构使二次动模板通过轴向滑动配合部相对于动模板作轴向往返移动，从而改变型腔的容积。该注射成型方法适用于超高分子量聚乙烯、氟塑料、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚苯乙烯、增强塑料或填充塑料的注射成型加工。

Description

超高分子量聚乙烯注射成型方法及模具

技术领域

本发明涉及一种塑料注射成型方法及模具，特别适用于超高分子量聚乙烯或氟塑料的注射成型，也适用于其它粘度较高、流动性较差的热塑性塑料的注射成型。

背景技术

超高分子量聚乙烯是粘均分子量在150万以上的线性聚乙烯，具有优良的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、吸收冲击能、耐低温等综合使用性能，适合制作各种耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑的零部件。但由于熔融粘度极高(几乎没有流动性)，成型加工极为困难。

采用普通模具的普通注射成型方法的工艺过程为：合模→注射充模→保压冷却→开模→脱模取出制品，普通模具通常由动模板和定模板闭合组成模具型腔，模具型腔容积固定不变。采用这种方法加工超高分子量聚乙烯，由于物料流动性差，型腔填充困难，制品密实程度低，易产生米糕状废品，制品变形大，尺寸稳定性差。为此，“超高分子量聚乙烯注射成型方法”(日本专利特公昭57-30067)提出当超高分子量聚乙烯在浇口处以50000s^-1以上的剪切速率注射，使模具型腔的容积达到注射树脂量的1.5～3倍，然后型腔容积降到注射树脂量的2倍以下，通过型腔容积的减小对型腔内物料进行压缩，从而得到超高分子量聚乙烯制品。“注射压缩成型方法”(特公昭60-58010)提出，所得制品的体积V0与型腔容积V1相同，与容积V1相当的熔融树脂经分浇道以22000s^-1以上的剪切速率注射，在注射终止前(T1)到注射终止后的分浇道与型腔之间存在压力差，并且在分浇道处的物料未固化前(T2)的任意时间，模具瞬时打开使型腔容积增加到1.2倍以上，分浇道处的物料以粉末状导入型腔，然后型腔压缩到容积与制品相同的容积V1，且模具的加热温度低于树脂熔点10℃。“超高分子量聚乙烯的注射”(特开昭61-262113)提出，合模型腔的容积为制品容积的0.8～1.5倍以下，注射行程为设定注射行程的1/5～3/4时，以50000s^-1以下的剪切速率进行第一级速度注射，剩余行程以大于第一级速度的注射速度(剪切速率为30000s^-1以上)的任意注射速度进行注射，然后通过注射压力或外力使型腔容积打开为最终制品容积的1.2～2.0倍，然后对型腔内填充的熔融超高分子量聚乙烯进行压缩。由于超高分子量聚乙烯的粘度极高，常规的一次注射充模的注射阻力较大，充模困难。采用注射充模时扩大型腔容积的方法，虽然能够改善充模能力，但一次注射充模完毕后再变化型腔容积，缺乏有效的补缩，对于多型腔模具更难以保证各模腔均匀充模，因此上述加工超高分子量聚乙烯的方法存在物料补缩不足、不能有效消除制品变形以及尺寸稳定性欠佳的缺点，此外，该方法为实现型腔容积变化的功能，在模具中心位置安装附加油缸，将影响顶杆、拉料杆的设置，使模具体积增大，并需对附加油缸进行独立控制。因此，增大了模具复杂程度和控制难度，模具结构空间受到限制，对制品成型的适应性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种分两次注射成型的方法以及型腔容积可变化的模具。本发明的模具型腔容积变化过程与分两次注射成型方法相结合，模具型腔容积变化是由模具自身结构实现的。特别适合难于加工的超高分子量聚乙烯或氟塑料的注射成型，也适合其它粘度较高、流动性差的塑料，如聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚苯乙烯以及一些增强或填充塑料等。具有设备简单，满足单型腔模具(模具型腔数＝1)和多型腔模具(模具型腔数≥2)的注射成型，具有适应性强、制品性能良好、尺寸稳定的特点。

本发明超高分子量聚乙烯注射成型方法之一：注射分两次进行，第一次注射量为全部注射量的60％～90％，此时模具型腔的容积V1为制品体积V0的1.5～3.0倍，当型腔的容积由V1减小至制品体积V0时再第二次注射剩余料量。

本发明超高分子量聚乙烯注射成型方法之二：注射分两次进行，第一次注射时模具型腔的容积V1为制品体积V0，注射量为全部注射量的60％～90％，当型腔的容积V1由V0增大至制品体积V0的1.5～3.0倍之后再减小至V0时进行第二次注射剩余料量。

本发明的注射成型模具的技术方案如下：

1、除型腔组件外还有推拉限位机构和锁紧机构，各部分的结构如下；

A、推拉限位机构包括限位拉杆和弹性定位销；

B、锁紧机构包括锁紧滑块和导向架；

C、由合模装置的移动模板带动推拉限位机构和锁紧机构使二次动模板通过轴向滑动配合部相对于动模板作轴向往返移动，从而改变型腔的容积；

D、动模板和定模板通过锁紧机构处于锁紧临界状态时，二次动模板与动模板之间的开距S为最大值，型腔封闭容积达到最大值Vmax，Vmax大于或等于制品体积V0的3.0倍，当S为0时，型腔容积等于制品体积V0。

2、注射成型模具的推拉限位机构结构如下：

A、限位拉杆的一端固定在动模板上，限位拉杆的非固定端有弧面环槽；

B、弹性定位销有球面头部，弹性定位销尾部设置弹簧；

C、限位拉杆的一端固定在动模板上，限位拉杆的另一端插入二次动模板的轴向孔中形成间隙配合，弹性定位销安装在二次动模板上与轴向孔垂直且贯通的横向孔中，弹性定位销与限位拉杆相互垂直，弹性定位销的球面头部顶住限位拉杆的圆柱表面；

D、当弹性定位销的球面头部到达限位拉杆的弧面环槽位置，弹性定位销的球面头部在被压缩弹簧的弹性回复作用下压入限位拉杆的弧面环槽而形成止动配合。

3、注射成型模具的锁紧机构结构如下：

A、锁紧滑块设有锁紧面和滑动部，锁紧滑块的外侧有销轴，锁紧滑块的滑动部插入定模板的滑槽中形成滑动配合；

B、导向架的导向槽包括平面段和斜面段；

C、锁紧滑块的销轴插入导向架的导向槽中，当导向架相对于锁紧滑块作轴向移动，锁紧滑块通过滑动部沿定模板的滑槽作径向移动；

D、导向架紧固在二次动模板的外侧面，随二次动模板一起作轴向移动，定模板的滑槽的轴线与动模板的轴线垂直，锁紧滑块在动模板的外侧，动模板与定模板闭合时，锁紧滑块的锁紧面与动模板的被锁紧面在同一平面位置，且都垂直于动模板的轴线，当锁紧滑块的锁紧面与动模板的被锁紧面接触，动模板与定模板被锁紧滑块锁紧在一起。

本发明的方法适用于超高分子量聚乙烯、氟塑料、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚苯乙烯、增强塑料或填充塑料的注射成型加工。

本发明提出分两次注射充模与模具型腔容积的变化相结合，与以往的方法相比，能使充模能力提高，补缩作用增强，改善制品密实度，减小制品变形，提高制品尺寸稳定性。

附图说明

图1是本发明塑料注射成型模具安装在塑料注射成型机合模装置中，模具为多型腔双分型面模具，型腔完全闭合时的结构示意图；

图2是图1的模具当型腔扩大时的结构示意图；

图3是图1的模具当型腔完全打开时的结构示意图；

图4是图3中分型面A-A的截面放大示意图；

图5是加工实心制品的普通单型腔单分型面模具型腔结构示意图；

图6是加工空心制品的普通单型腔单分型面模具型腔结构示意图；

图7是加工实心制品的普通多型腔单分型面模具型腔结构示意图；

图8是加工空心制品的普通多型腔单分型面模具型腔结构示意图；

图9是本发明加工实心制品的单型腔双分型面模具型腔结构示意图；

图10是本发明加工空心制品的单型腔双分型面模具型腔结构示意图；

图11是本发明加工实心制品的多型腔双分型面模具型腔结构示意图；

图12是本发明加工空心制品的多型腔双分型面模具型腔结构示意图；

图13是图2中I的局部放大视图；

图14是图13中的F-F剖视图；

图15是图13中的G-G剖视图。

在以上图中：(1)固定模板；(2)定模板；(3)动模板；(4)锁紧滑块；(5)导向架；(6)二次动模板；(7)移动模板；(8)限位拉杆；(9)弹性定位销；(10)型腔；(11)分浇口；(12)浇口；(13)喷嘴；(14)螺杆；(15)制品。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1～图3所示，本发明塑料注射成型模具与普通塑料注射成型模具一样，安装在塑料注射成型机合模装置的固定模板(1)与移动模板(7)之间，驱动移动模板(7)相对于固定模板(1)作轴向移动的合模机构，可采用普通的液压式或肘杆式机构。图1～图3中的本发明塑料注射成型模具为加工空心制品的多型腔(模具型腔数≥2)双分型面模具，包括型腔组件、推拉限位机构和锁紧机构，型腔组件包括二次动模板(6)、动模板(3)和定模板(2)，由型腔组件构成模具型腔(10)，定模板(2)固定在合模装置的固定模板(1)上，二次动模板(6)与合模装置的移动模板(7)相连，动模板(3)与定模板(2)的合模面为分型面A-A(模具型腔在分型面A-A的截面如图4所示)，二次动模板(6)与动模板(3)的合模面为分型面B-B。二次动模板(6)与动模板(3)之间及二次动模板(6)与定模板(2)之间的型腔表面在轴向上相接合的部位分别设置轴向滑动配合部(ab)和(cd)，当分型面A-A和分型面B-B均为闭合状态时，型腔(10)的容积等于图3中制品(15)的体积V0。

普通模具形式，如图5～图8所示，对于单型腔(模具型腔数＝1)注射成型，包括加工实心制品的普通单型腔单分型面模具(如图5所示)和加工空心制品的普通单型腔单分型面模具(如图6所示)；对于多型腔(模具型腔数≥2)注射成型，包括加工实心制品的普通多型腔单分型面模具(如图7所示)和加工空心制品的普通多型腔单分型面模具(如图8所示)。模具型腔组件包括定模板(2)和动模板(3)，由型腔组件构成型腔(10)，定模板(2)和动模板(3)的合模面为分型面A-A，定模板(2)固定在合模装置的固定模板(1)上，动模板(3)与合模装置的移动模板(7)相连，合模装置的移动模板(7)带动动模板(3)轴向移动，通过分型面A-A的开闭实现模具的开合，型腔(10)的容积固定不变，始终等于制品体积V0。这种型腔容积固定不变的模具不适用于本发明提出的注射成型的方法。

本发明塑料注射成型模具，为了实现本发明塑料注射成型方法，具有模具型腔容积可变功能。对于单型腔(模具型腔数＝1)注射成型，采用如图9所示的本发明加工实心制品的单型腔双分型面模具型腔结构，也可以采用如图10所示的本发明加工空心制品的单型腔双分型面模具型腔结构，对于多型腔(模具型腔数≥2)注射成型，采用如图11所示的本发明加工实心制品的多型腔双分型面模具型腔结构，也可以采用如图12所示的本发明加工空心制品的多型腔双分型面模具型腔结构。模具型腔组件包括二次动模板(6)、定模板(2)和动模板(3)，由型腔组件构成模具型腔(10)，定模板(2)固定在合模装置的固定模板(1)上，二次动模板(6)与合模装置的移动模板(7)相连，动模板(3)与定模板(2)的合模面为分型面A-A，二次动模板(6)与动模板(3)的合模面为分型面B-B。采用双分型面模具结构的目的是使浇口料可从分型面A-A处顺利脱出。如图9和图11所示，本发明加工实心制品的单型腔双分型面模具和多型腔双分型面模具，二次动模板(6)与动模板(3)的型腔表面在轴向上相接合的部位设置轴向滑动配合部(ab)，二次动模板(6)通过轴向滑动配合部(ab)相对于动模板(3)作轴向往返移动，型腔(10)的轴向深度改变而轴截面不变，从而改变模具型腔容积。如图10和图12所示，本发明加工空心制品的单型腔双分型面模具和多型腔双分型面模具，二次动模板(6)与动模板(3)之间及二次动模板(6)与定模板(2)之间的型腔表面在轴向上相接合的部位分别设置轴向滑动配合部(ab)和(cd)，二次动模板(6)通过轴向滑动配合部(ab)和(cd)相对于动模板(3)和定模板(2)作轴向往返移动，型腔(10)的轴向深度改变而轴截面不变，从而改变模具型腔容积。

本发明塑料注射成型模具，对于如图9～图10所示的本发明单型腔双分型面模具型腔结构，及如图11～图12所示的本发明多型腔双分型面模具型腔结构，合模装置移动模板(7)带动二次动模板(6)轴向往返移动，为了将二次动模板(6)的动力传递给动模板(3)使动模板(3)能够相对于定模板(2)轴向往返移动，在动模板(3)与二次动模板(6)之间设置推拉限位机构；为了使二次动模板(6)通过轴向滑动配合部(ab)相对于动模板(3)轴向往返移动时，动模板(3)与定模板(2)保持闭合以保证注射充模时模具型腔始终封闭，在定模板(2)、动模板(3)和二次动模板(6)上设置锁紧机构，以防止注射时动模板(3)在胀模力作用下脱离定模板(2)而导致型腔内物料发生泄漏。即如图1～图3所示，由合模装置的移动模板(7)带动推拉限位机构和锁紧机构使二次动模板(6)通过轴向滑动配合部相对于动模板(3)作轴向往返移动，从而改变型腔(10)的容积。

本发明塑料注射成型模具，如图1～图3所示，推拉限位机构由均匀分布的两个或两个以上的限位拉杆(8)和弹性定位销(9)组成。限位拉杆(8)的一端固定在动模板(3)上，限位拉杆(8)的另一端插入二次动模板(6)的轴向孔(6-1)中形成间隙配合，弹性定位销(9)安装在二次动模板(6)上与轴向轴向孔(6-1)垂直且贯通的横向孔(6-2)中。限位拉杆(8)的非固定端有弧面环槽(8-1)，弹性定位销(9)的球面头部(9-1)顶住限位拉杆(8)的圆柱表面(8-2)，弹性定位销(9)的尾部弹簧被压缩。当二次动模板(6)相对于动模板(3)轴向移动时，限位拉杆(8)在二次动模板(6)的轴向孔(6-1)中相对移动，弹性定位销(9)的球面头部(9-1)在限位拉杆(8)的圆柱表面(8-2)上相对滑动，当弹性定位销(9)的球面头部(9-1)到达限位拉杆(8)的弧面环槽(8-1)位置，弹性定位销(9)的球面头部(9-1)在尾部被压缩弹簧的弹性回复作用下压入限位拉杆(8)的弧面环槽(8-1)，形成止动配合，使二次动模板(6)可推着动模板(3)同步前进或拉住动模板(3)同步后退。

本发明塑料注射成型模具，如图1～图3所示，锁紧机构由对称的两个锁紧滑块(4)和两个导向架(5)组成。导向架(5)紧固在二次动模板(6)的外侧面，可随二次动模板(6)一起作轴向移动。如图13所示，锁紧滑块(4)设有锁紧面(4-1)和滑动部(4-2)；如图14所示，锁紧滑块(4)的滑动部(4-2)插入定模板(2)的滑槽(2-1)中形成滑动配合，定模板(2)的滑槽(2-1)的滑道轴线与动模板(3)的轴线垂直。当导向架(5)随二次动模板(6)相对于锁紧滑块(4)作轴向移动时，锁紧滑块(4)在导向架(5)的导向作用下，通过滑动部(4-2)沿定模板(2)的滑槽(2-1)作径向移动。导向架(5)对锁紧滑块(4)的导向作用可以这样实现：导向架(5)可采用如图13所示的斜导槽机构，导向架(5)的导向槽包括平面段(5-1)和斜面段(5-2)；锁紧滑块(4)的外侧有销轴(4-3)，销轴(4-3)插入导向架(5)的导向槽中(如图15所示)，当导向架(5)随二次动模板(6)相对于锁紧滑块(4)作轴向移动时，导向架(5)的导向槽斜面段(5-2)对锁紧滑块(4)的销轴(4-3)产生垂直于动模板(3)轴线方向的分力，迫使锁紧滑块(4)通过滑动部(4-2)沿定模板(2)的滑槽(2-1)作径向移动，即导向架(5)相对于锁紧滑块(4)轴向前进时，锁紧滑块(4)沿定模板(2)的滑槽(2-1)向模内径向移动，导向架(5)相对于锁紧滑块(4)轴向后退时，锁紧滑块(4)沿定模板(2)的滑槽(2-1)向模外径向移动。锁紧滑块(4)在动模板(3)的外侧，当动模板(3)与定模板(2)闭合的情况下，锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)与动模板(3)的被锁紧面(3-1)在同一平面位置，且垂直于动模板(3)的轴线，因此当锁紧滑块(4)通过滑动部(4-2)沿定模板(2)的滑槽(2-1)向模内径向移动时，锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)逐渐与动模板(3)的被锁紧面(3-1)接触，动模板(3)与定模板(2)被锁紧滑块(4)锁紧在一起(如图2所示)，锁紧滑块(4)继续向模内径向移动，直到锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)与动模板(3)的被锁紧面(3-1)完全接触(如图1所示)。当锁紧滑块(4)通过滑动部(4-2)沿定模板(2)的滑槽(2-1)向模外径向移动，锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)逐渐与动模板(3)的被锁紧面(3-1)脱离接触，锁紧滑块(4)对动模板(3)的锁紧状态解除(如图3所示)。

本发明塑料注射成型模具，以图1～图3所示的模具结构为例，型腔(10)的容积变化及模具的开合动作如下所述：

本发明塑料注射成型模具，由图1所示的模具处于完全闭合状态(此时，分型面A-A和分型面B-B均闭合，分型面B-B开距S为0)执行开模动作的过程如下：二次动模板(6)通过滑动配合部(ab)和(cd)，随合模装置的移动模板(7)相对于动模板(3)和定模板(2)轴向后退，由于动模板(3)被定模板(2)上的锁紧滑块(4)锁住(此时，分型面A-A保持闭合)，二次动模板(6)与动模板(3)脱离，分型面B-B打开，产生开距S，使型腔(10)的轴向深度增加而轴截面不变，于是型腔(10)的容积由制品体积V0(S＝0时)扩大为V1，V1随开距S的增大而增大。二次动模板(6)相对于动模板(3)轴向后退时，弹性定位销(9)的球面头部(9-1)在限位拉杆(8)的圆柱表面(8-2)上滑动，锁紧滑块(4)在随二次动模板(6)轴向后退的导向架(5)的导向作用下沿定模板(2)的滑槽(2-1)向模外径向移动，当分型面B-B开距S小于或等于临界锁紧开距S1，锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)与动模板(3)的被锁紧面(3-1)保持接触(但锁紧接触面积随分型面B-B开距S的增大而逐渐减小)，动模板(3)仍处于被锁紧状态，分型面A-A闭合。当二次动模板(6)相对于动模板(3)轴向后退至开距S大于临界锁紧开距S1，锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)与动模板(3)的被锁紧面(3-1)脱离接触，动模板(3)的被锁紧状态解除。因此，在模具开模过程中，当动模板(3)和定模板(2)通过锁紧机构处于锁紧临界状态时，使型腔(10)保持封闭状态的二次动模板(6)与动模板(3)之间的开距S为最大值(S＝S1)，此时，型腔(10)的封闭容积达到最大值Vmax，Vmax大于或等于制品V0的3.0倍，而当S为0时，型腔(10)的容积等于制品体积V0。当二次动模板(6)相对于动模板(3)继续轴向后退至分型面B-B开距S等于限位开距S2，弹性定位销(9)的球面头部(9-1)压入限位拉杆(8)的弧面环槽(8-1)形成止动配合，二次动模板(6)拉住动模板(3)一起相对于定模板(2)同步轴向后退(分型面B-B保持开距S＝S2)，而分型面A-A打开(如图3所示)。

本发明塑料注射成型模具，由图3所示的模具处于完全打开状态(此时，分型面A-A和分型面B-B均打开，分型面B-B开距S＝S2)执行合模动作的过程为：二次动模板(6)随合模装置移动模板(7)相对于定模板(2)轴向前进，由于弹性定位销(9)的球面头部(9-1)压入限位拉杆(8)的弧面环槽(8-1)中形成止动配合(分型面B-B开距S＝S2，S2为限位开距)，二次动模板(6)推着动模板(3)一起相对于定模板(2)同步轴向前进，当动模板(2)前进至与定模板(2)接触，分型面A-A闭合，动模板(3)停止移动，二次动模板(6)继续相对于动模板(3)轴向前进，使弹性定位销(9)的球面头部(9-1)强制脱离限位拉杆(8)的弧面环槽(8-1)而顶住限位拉杆(8)的圆柱表面(8-2)并沿圆柱表面(8-2)滑动，于是二次动模板(6)通过滑动配合部(ab)和(cd)相对于动模板(3)和定模板(2)轴向前进，分型面B-B开距S由S2开始减小，由于导向架(5)随二次动模板(6)相对于锁紧滑块(4)轴向前进，锁紧滑块(4)沿定模板(2)的滑槽(2-1)向模内径向移动，当分型面B-B开距S等于临界锁紧开距S1，锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)与动模板(3)的被锁紧面(3-1)接触，动模板(3)开始进入被锁紧状态(锁紧接触面积随分型面B-B开距S的减小而逐渐增加)，型腔(10)的容积为V1，随着分型面B-B开距S的减小，型腔(10)的轴向深度减小而轴截面不变，使型腔(10)的容积由V1逐渐减少。当二次动模板(6)相对于定模板(2)轴向前进至接触动模板(3)，分型面B-B闭合(开距S＝0)，锁紧滑块(4)的锁紧面(4-1)与动模板(3)的被锁紧面(3-1)完全接触，锁紧接触面积达到最大，此时，型腔(10)的容积等于制品体积V0(如图1所示)。因此，在模具合模过程中，当动模板(3)和定模板(2)通过锁紧机构处于锁紧临界状态时，使型腔(10)保持封闭状态的二次动模板(6)与动模板(3)之间的开距S为最大值(S＝S1)，此时，型腔(10)的封闭容积达到最大值Vmax，Vmax大于或等于制品V0的3.0倍，当S为0时，型腔(10)的容积等于制品体积V0。

本发明塑料注射成型方法是采用图1～图3所示的本发明塑料注射成型模具，在注射成型过程中将模具型腔(10)的容积变化与两次注射充模相结合。第一次注射充模设定为全部注射量(与制品体积V0对应的注射量)的60％～90％，即设定第一次注射行程为螺杆全部注射行程量(实现制品体积V0对应注射量所需的注射行程)的60％～90％，剩余注射量则执行剩余螺杆注射行程量。第一次注射量应适宜，注射量过小，将导致第二次注射量过大，使第二次注射充模阻力增大，补缩难以实现，第一次注射量过大，将导致第一次注射充模阻力大，第二次注射量过小而失去补缩作用。

本发明塑料注射成型方法，采用如图1～图3所示的本发明塑料注射成型模具，成型过程如下：

超高分子量聚乙烯原料为粉末状树脂，粘均分子量为150～300万，加入少量添加剂，用高速混合机混合均匀后，喂入注射成型机注射装置的机筒，在螺杆(14)的转动下逐渐预塑化。模具加热温度设定为物料热变形温度的±25℃范围内，对于超高分子量聚乙烯，模具温度设定为60～110℃，模具温度过低，容易产生注射充模尚未完成熔融物料即发生凝固，成型的制品表面粗糙，熔合不良，模具温度过高，制品出模时未完全固化，易变形。本发明塑料注射成型方法可采用如下两种方案。

方案一：

二次动模板(6)相对于定模板(2)轴向前进，模具分型面A-A闭合后，二次动模板(6)相对于动模板(3)继续前进，通过设定分型面B-B开距S(S≤S1)而设定型腔(10)的容积V1值，V1为制品体积V0的1.5～3.0倍，第一次合模完毕(如图2所示)，螺杆(14)执行第一次注射充模，设定设第一次注射行程量使注射量为全部注射量的60％～90％，熔融物料通过喷嘴(13)、浇口(12)和分浇口(11)以喷射流状态进入模具型腔(10)，由于型腔(10)的容积V1大于制品体积V0，且注射量小于制品体积V0对应的料量，熔融物料以松散状态顺利填充型腔(10)。第一次注射充模完毕，二次动模板(6)通过轴向滑动部(ab)和(cd)相对于动模板(3)和定模板(2)继续轴向前进，型腔(10)的容积V1逐步减少，型腔(10)内填充熔融物料受到压缩而增大密实度，直到分型面B-B闭合，此时模具型腔(10)的容积V等于制品体积V0，第二次合模完毕(如图1所示)，螺杆(14)执行第二次注射充模，将剩余注射行程的料量注入模具型腔(10)，由于第二次注射量较低，充模较容易，随即切换的保压动作对型腔(10)内填充的熔融物料进行补缩，进一步增加密实度。待制品冷却定型后，二次动模板(6)通过轴向滑动部(ab)和(cd)相对于动模板(3)和定模板(2)轴向后退，直到模具分型面B-B和分型面A-A均打开(如图3所示)，最后脱模取出制品，即完成一个成型周期。该方案可描述为：第一次合模(型腔容积扩大)→第一次注射(60％～90％注射量)→第二次合模(型腔容积减小)→第二次注射(剩余料量)→保压冷却→开模→取出制品。

方案二：

二次动模板(6)相对于定模板(2)轴向前进，直到模具分型面A-A和分型面B-B均闭合，此时型腔(10)的容积V等于制品体积V0，第一次合模完毕(如图1所示)，螺杆(14)执行第一次注射充模，设定设第一次注射行程量使注射量为全部注射量的60％～90％，熔融物料通过喷嘴(13)、浇口(12)和分浇口(11)以喷射流状态进入模具型腔(10)，由于注射量小于制品体积V0对应的料量，熔融物料以松散状态顺利填充型腔(10)。第一次注射充模完毕，通过轴向滑动部(ab)和(cd)相对于动模板(3)和定模板(2)轴向后退，分型面B-B打开，通过设定分型面B-B开距S(S≤S1)而设定型腔(10)的容积V1值，V1等于制品容积V0的1.5～3.0倍(如图2所示)。这时型腔(10)的容积V突然扩大，使型腔(10)内高压填充的熔融物料得以松弛，由于形成负压，浇口(12)和分浇口(11)的熔融物料向型腔(10)内补充少量，型腔(10)内的熔融物料填充度提高，然后二次动模板(6)通过轴向滑动部(ab)和(cd)相对于动模板(3)和定模板(2)轴向前进，型腔(10)的容积V1逐步减少，熔融物料受到压缩而增大密实度，直到分型面B-B闭合，此时模具型腔(10)的容积V等于制品体积V0，第二次合模完毕(如图1所示)，螺杆(14)执行第二次注射充模，将剩余注射行程的料量注入模具型腔(10)，由于第二次注射量较低，充模较容易，随即切换的保压动作对型腔(10)内熔融物料进行补缩，进一步增加密实度。待制品冷却定型后，二次动模板(6)通过轴向滑动部(ab)和(cd)相对于动模板(3)和定模板(2)轴向后退，直到模具分型面B-B和分型面A-A均打开(如图3所示)，最后脱模取出制品，即完成一个成型周期。该方案可描述为：第一次合模→第一次注射(60％～90％注射量)→开模(型腔容积扩大)→第二次合模(型腔容积减小)→第二次注射(剩余料量)→保压冷却→开模→取出制品。

采用发明塑料注射成型模具的塑料注射成型方法，由于采用两次注射与型腔容积变化相结合，改善了注射充模能力，通过第二次注射进行高压补缩，增加制品密实度，减小了制品变形。通过模具结构自身实现型腔容积变化，与以往的模具中心位置安装附加油缸以实现型腔容积变化的方法相比，模具结构更紧凑，不影响原有模具结构空间，因而适应性强。根据本发明实施的塑料注射成型模具和塑料注射成型方法取得良好的实际效果。

实施例1

注射成型加工的制品为如图4所示形状的152-35型机械密封弹簧座(一模两腔空心制品)，成型模具为如图1～图3所示的多型腔(模具型腔数＝2)双分型面模具，所用超高分子量聚乙烯的粘均分子量为273万，注射成型方法采用方案一，设定型腔容积V1为制品容积V0的2.4倍，设定注射行程使第一次注射量为全部注射量的73％，第二次注射量为全部注射量的27％，模具温度为87℃，获得表面光滑、平整，基本无变形的超高分子量聚乙烯制品。

实施例2

注射成型加工的制品为如图4所示形状的152-35型机械密封弹簧座(一模两腔空心制品)，成型模具为如图1～图3所示的多型腔(模具型腔数＝2)双分型面模具，所用超高分子量聚乙烯的粘均分子量为273万，注射成型方法采用方案一，设定型腔容积V1为制品容积V0的3.0倍，设定注射行程使第一次注射量为全部注射量的90％，第二次注射量为全部注射量的10％，模具温度为87℃，获得表面光滑、平整，基本无变形的超高分子量聚乙烯制品。

实施例3

注射成型加工的制品为如图4所示形状的152-35型机械密封弹簧座(一模两腔空心制品)，成型模具为如图1～图3所示的多型腔(模具型腔数＝2)双分型面模具，所用超高分子量聚乙烯的粘均分子量为273万，注射成型方法采用方案一，设定型腔容积V1为制品容积V0的1.5倍，设定注射行程使第一次注射量为全部注射量的60％，第二次注射量为全部注射量的40％，模具温度为87℃，获得表面光滑、平整，基本无变形的超高分子量聚乙烯制品。

实施例4

注射成型加工的制品为如图4所示形状的152-35型机械密封弹簧座(一模两腔空心制品)，成型模具为如图1～图3所示的多型腔(模具型腔数＝2)双分型面模具，所用超高分子量聚乙烯的粘均分子量为273万，注射成型方法采用方案二，设定型腔容积V1为制品容积V0的2.1倍，设定注射行程使第一次注射量为全部注射量的70％，第二次注射量为全部注射量的30％，模具温度为87℃，获得表面光滑、平整，基本无变形的超高分子量聚乙烯制品。

实施例5

注射成型加工的制品为如图4所示形状的152-35型机械密封弹簧座(一模两腔空心制品)，成型模具为如图1～图3所示的多型腔(模具型腔数＝2)双分型面模具，所用超高分子量聚乙烯的粘均分子量为273万，注射成型方法采用方案二，设定型腔容积V1为制品容积V0的3.0倍，设定注射行程使第一次注射量为全部注射量的90％，第二次注射量为全部注射量的10％，模具温度为87℃，获得表面光滑、平整，基本无变形的超高分子量聚乙烯制品。

实施例6

注射成型加工的制品为如图4所示形状的152-35型机械密封弹簧座(一模两腔空心制品)，成型模具为如图1～图3所示的多型腔(模具型腔数＝2)双分型面模具，所用超高分子量聚乙烯的粘均分子量为273万，注射成型方法采用方案二，设定型腔容积V1为制品容积V0的1.5倍，设定注射行程使第一次注射量为全部注射量的60％，第二次注射量为全部注射量的40％，模具温度为87℃，获得表面光滑、平整，基本无变形的超高分子量聚乙烯制品。

Claims (5)

1、一种超高分子量聚乙烯注射成型方法，合模→注射→保压冷却→开模→制品顶出，得到成型制品，模具型腔为容积可变化的结构，其特征在于：注射分两次进行，第一次注射量为全部注射量的60％～90％，此时模具型腔的容积V1为制品体积V0的1.5～3.0倍，当型腔的容积由V1减小至制品体积V0时再第二次注射剩余料量。

2、一种超高分子量聚乙烯注射成型方法，合模→注射→保压冷却→开模→制品顶出，得到成型制品，模具型腔为容积可变化的结构，注射时模具型腔的容积V1为制品体积V0，再将型腔的容积V1由V0增大至制品体积V0的1.5～3.0倍之后再减小至V0，其特征在于：注射分两次进行，第一次注射时模具型腔的容积V1为制品体积V0，注射量为全部注射量的60％～90％，当型腔的容积V1由V0增大之后再减小至V0时进行第二次注射剩余料量。

3、一种用于超高分子量聚乙烯注射成型的塑料注射成型模具为多型腔双分型面模具或单型腔双分型面模具，注射成型模具安装在注射成型机合模装置的固定模板和移动模板之间，型腔组件由二次动模板、动模板和定模板组成，由型腔组件构成模具型腔，其特征在于：成型模具除型腔组件外还有推拉限位机构和锁紧机构，各部分的结构如下；

A、推拉限位机构包括限位拉杆和弹性定位销；

B、锁紧机构包括锁紧滑块和导向架；

C、由合模装置的移动模板带动推拉限位机构和锁紧机构使二次动模板通过轴向滑动配合部相对于动模板作轴向往返移动，从而改变型腔的容积；

D、动模板和定模板通过锁紧机构处于锁紧临界状态时，二次动模板与动模板之间的开距S为最大值，型腔封闭容积达到最大值Vmax，Vmax大于或等于制品体积V0的3.0倍，当S为0时，型腔容积等于制品体积V0。

4、根据权利要求3所述的塑料注射成型模具，其特征在于推拉限位机构如下：

A、限位拉杆的一端固定在动模板上，限位拉杆的非固定端有弧面环槽；

B、弹性定位销有球面头部，弹性定位销尾部设置弹簧；

C、限位拉杆的一端固定在动模板上，限位拉杆的另一端插入二次动模板的轴向孔中形成间隙配合，弹性定位销安装在二次动模板上与轴向孔垂直且贯通的横向孔中，弹性定位销与限位拉杆相互垂直，弹性定位销的球面头部顶住限位拉杆的圆柱表面；

D、当弹性定位销的球面头部到达限位拉杆的弧面环槽位置，弹性定位销的球面头部在被压缩弹簧的弹性回复作用下压入限位拉杆的弧面环槽而形成止动配合。

5、根据权利要求3所述的塑料注射成型模具，其特征在于锁紧机构的结构如下：

A、锁紧滑块设有锁紧面和滑动部，锁紧滑块的外侧有销轴，锁紧滑块的滑动部插入定模板的滑槽中形成滑动配合；

B、导向架的导向槽包括平面段和斜面段；

C、锁紧滑块的销轴插入导向架的导向槽中，当导向架相对于锁紧滑块作轴向移动，锁紧滑块通过滑动部沿定模板的滑槽作径向移动；

D、导向架紧固在二次动模板的外侧面，随二次动模板一起作轴向移动，定模板的滑槽的轴线与动模板的轴线垂直，锁紧滑块在动模板的外侧，动模板与定模板闭合时，锁紧滑块的锁紧面与动模板的被锁紧面在同一平面位置，且都垂直于动模板的轴线，当锁紧滑块的锁紧面与动模板的被锁紧面接触，动模板与定模板被锁紧滑块锁紧在一起。

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