冷热双工位旋转式快速热循环注塑模具及成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料成型模具，特别涉及冷热双工位旋转式快速热循环注塑模具及成型方法。
【背景技术】
[0002]塑料注塑具有生产效率高、成本低、适应能力强和产品多样化等特点，注塑制品广泛应用于信息、汽车、家电、航空航天和国防军工等领域。近年来，塑料制品正朝着高性能、高精度、低成本、轻量化和绿色化方向发展，这使得常规注塑工艺正面临着日益严峻的挑战，越来越难以满足现代注塑工业发展的要求。为此，近年产业界推出了一种新的注塑技术一一;决速热循环注塑，通过在注塑过程中对模具进行交替地加热和冷却以适应不同阶段对模具温度的实时需求，实现变模温成型。采用这种动态的模温控制方式，可在较高的模腔温度下进行熔体充模，大大改善熔体的流动性能，明显提高塑件的品质，可直接获得高表面质量、高形状尺寸精度的注塑件，从而有效消除常规注塑所需的制品后续处理过程，显著缩短制品生产流程和降低生产成本。
[0003]注塑模具是快速热循环注塑的关键装置之一。快速热循环注塑要求注塑模具具备足够高的热响应效率和均匀的温度分布，以在保证产品质量的同时获得高的注塑生产效率。鉴于此，工业界和学术界均致力于模具快速加热方式和模具结构的创新。直至目前，所开发的模具快速加热方式主要包括火焰加热、热水加热、热油加热、蒸汽加热、电加热、感应加热、红外加热等，实现的模具结构形式也多种多样。然而，仍存在模具热响应效率低和加热冷却不均匀等突出问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种热响应效率高、加热冷却均匀的冷热双工位旋转式快速热循环注塑模具。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种由上述模具实现的操作方便、易于应用、成型效率高的冷热双工位旋转式快速热循环注塑方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采用如下所述的技术方案。
[0007]一种冷热双工位旋转式快速热循环注塑模具，包括定模组件和动模组件；定模组件包括依次设置的型腔板、型腔保持板、定模固定板，还包括带动型腔板在型腔保持板上旋转的定模转动装置；动模组件包括依次设置的型芯板、型芯保持板、动模固定板，还包括带动型芯板在型芯保持板上旋转的动模转动装置；型腔板的正面和型芯板的正面围成两个模具型腔(第一模具型腔和第二模具型腔)；型腔保持板和型芯保持板中均设置有加热装置和冷却装置，模具在闭合状态下，加热装置对其中一个模具型腔进行加热的同时冷却装置对另一个模具型腔进行冷却。优选地，第一模具型腔和第二模具型腔对于定模转动装置和动模转动装置的转动轴呈中心对称布置。优选地，型腔保持板与定模固定板、型芯保持板与动模固定板分别通过螺钉连接。
[0008]定模转动装置和动模转动装置的结构相同，均包括电机、主轴、轴承和挡块。在定模转动装置中，主轴的轴颈与轴承的内圈配合后安装在型腔保持板的轴承座孔中；主轴的一端与电机连接，另一端通过滑键与型腔板连接；限制型腔板沿主轴轴向滑动距离的挡块通过螺钉固定在主轴的端面；电机通过螺钉固定在型腔保持板的轴承座孔的端面。在动模转动装置中，主轴的轴颈与轴承的内圈配合后安装在型芯保持板的轴承座孔中；主轴的一端与电机连接，另一端通过滑键与型芯板连接；限制型芯板沿主轴轴向滑动距离的挡块通过螺钉固定在主轴的端面；电机通过螺钉固定在型芯保持板的轴承座孔的端面。
[0009]型腔板与型腔保持板之间设有定模辅助转动装置，型芯板与型芯保持板之间设有动模辅助转动装置；定模辅助转动装置和动模辅助转动装置的结构相同，均包括环形导槽、导柱、套在导柱外表面的弹簧。在定模辅助转动装置中，导柱固定在型腔板的背部，型腔保持板的前部开设有环形导槽，型腔板转动时导柱沿环形导槽滑移；弹簧设置在型腔板和型腔保持板之间；模具在开启状态下，型腔板与型腔保持板在弹簧的作用下保持分离，模具在闭合状态下，型腔板与型腔保持板在合模力的作用下紧密贴合。在动模辅助转动装置中，导柱固定在型芯板的背部，型芯保持板的前部开设有环形导槽，型芯板转动时导柱沿环形导槽滑移；弹簧设置在型芯板和型芯保持板之间；模具在开启状态下，型芯板与型芯保持板在弹簧的作用下保持分离，模具在闭合状态下，型芯板与型芯保持板在合模力的作用下紧密贴合。优选地，在定模辅助转动装置中，型腔板的背部开设有导柱安装孔，导柱的一端通过过盈配合的方式安装在型腔板的导柱安装孔中，另一端通过间隙配合的方式安装在型腔保持板的环形导槽中。在动模辅助转动装置中，型芯板的背部开设有导柱安装孔，导柱的一端通过过盈配合的方式安装在型芯板的导柱安装孔中，另一端通过间隙配合的方式安装在型芯保持板的环形导槽中。型腔板和型腔保持板保持分离有利于减少型腔板转动时的阻力，从而降低电机的功率。型芯板和型芯保持板保持分离有利于减少型芯板转动时的阻力，从而降低电机的功率。
[0010]加热装置包括:加热板、电热元件、测温元件、加热装置隔热片；电热元件和测温元件均安装在加热板中，并与模具温控装置连接。在型腔保持板中，模具在闭合状态下，加热板的正面与型腔板中开设模具型腔区域的背面紧密贴合；加热板与型腔保持板之间、加热板与定模固定板之间均设置有加热装置隔热片；在型芯保持板中，模具在闭合状态下，加热板的正面与型芯板中开设模具型腔区域的背面紧密贴合；加热板与型芯保持板之间、加热板与与动模固定板之间均设置有加热装置隔热片。优选地，电热元件为电热棒，测温元件为热电偶。模具在闭合状态下，加热板的正面与型腔板中开设模具型腔区域的背面、加热板的正面与芯板中开设模具型腔区域的背面均紧密贴合，加热板通过接触传热的方式对模具型腔进行加热，因加热板与型腔板接触部位之间以及加热板与型芯板接触部位之间的温度梯度均很大，且热传导接触面积大，故模具型腔加热迅速且均匀。加热装置隔热片可有效减少加热板中的热量扩散损失，有利于降低能耗，提高热利用效率。
[0011]冷却装置包括:冷却板、开设在冷却板中的冷却管道、控制冷却管道通断的电磁换向阀、冷却装置隔热片；电磁换向阀与模具温控装置连接。在型腔保持板中，模具在闭合状态下，冷却板的正面与型腔板中开设模具型腔区域的背面紧密贴合；冷却板与型腔保持板之间、冷却板与定模固定板之间均设置有冷却装置隔热片。在型芯保持板中，模具在闭合状态下，冷却板的正面与型芯板中开设模具型腔区域的背面紧密贴合；冷却板与型芯保持板之间、冷却板与动模固定板之间均设置有冷却装置隔热片。模具在闭合状态下，冷却板的正面与型腔板开设模具型腔区域的背面、冷却板的正面与型芯板中开设模具型腔区域的背面均紧密贴合，冷却板通过接触传热的方式对模具型腔进行冷却，因冷却板与型腔板接触部位之间以及冷却板与型芯板接触部位之间的温度梯度均很大，