仿生透气装置及注塑模具的制作方法

1.本发明涉及注塑模具技术领域，尤其涉及仿生透气装置及安装有该仿生透气装置的注塑模具。


背景技术：

2.注塑模具在注射填充时需要排除型腔内的空气，以防止塑件部分位置因空气压力导致缺陷，而目前出现的排气方案通常是采用粉末冶金的透气钢，透气钢为整体式高致密性微孔结构，其存在非常明显的缺陷：1、这种微孔结构内存在堵塞物质时不能及时排除，导致排气失效，生产的注塑产品不合格；2、这种钢材透气性能的使用寿命短暂，维修保养困难，频繁更换钢材造成效率低、成本高。
3.因此，如何设计能够实现透气孔清洁的仿生透气装置是业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出仿生透气装置及安装有该仿生透气装置的注塑模具，该仿生透气装置具备排气功能，且能够实现透气孔堵塞的自清洁，提高模具的生产质量，有效延长仿生透气装置的使用寿命。
5.本发明采用的技术方案是，设计仿生透气装置，包括：依次设置的基层、增压层和角质层，角质层分布有透气孔，基层设有集气孔，增压层设有将所有透气孔连接在集气孔上的多级气道，至少有一级气道连接有用于加快气体流向透气孔的增压结构。
6.优选的，仿生透气装置还包括：夹持在基层和增压层之间的冷却层，冷却层设有连通集气孔和多级气道的转接气孔，冷却层还设有提供冷量或者热量的温度调节结构。
7.在一些实施例中，温度调节结构包括调温流道，基层设有进液口和出液口，进液口与调温流道一端连通，出液口与调温流道的另一端连通。
8.优选的，调温流道沿冷却层的长度方向蜿蜒延伸呈曲线形，以增加冷却或加热的范围。
9.在一些实施例中，增压结构包括：一端连接气道的主流区、分布在主流区两侧的侧增区、设于主流区另一端的主增区，主增区的孔径沿远离主流区的方向逐渐减小，侧增区弯曲设置且两端连接在主流区上形成特斯拉阀。
10.在一些实施例中，多级气道包括：与集气孔连接的第一级气道、相互平行且间隔设置的两个第二级气道、并排设于两个第二级气道之间的第三级气道，至少有一个第二级气道连接第一级气道，第三级气道的端部连通于其所在侧的第二级气道，增压结构连接在透气孔和第三级气道之间。增压结构与透气孔一一对应，每个第三级气道连接有多个增压结构，且增压结构沿第三级气道的轴向分布。
11.优选的，第一级气道的孔径大于第二级气道的孔径，二级气道的孔径大于第三级气道的孔径。
12.优选的，第二级气道的一端封闭、另一端设有排泄口，两个第二级气道的排泄口呈斜对角布置，目的是确保气体从第一级气道进入第二级气道时两条第二级气道中的异物同时排出。
13.优选的，角质层的厚度范围为2mm至3mm，透气孔的孔径范围为0.03mm至0.05mm。
14.本发明还提出了注塑模具，包括：定模板、动模板、安装在动模板和定模板之间的上述仿生透气装置。
15.在一些实施例中，动模板安装有动模镶件，仿生透气装置安装在动模镶件中，动模镶件和角质层设有朝向定模板的成型面；当成型面所在型腔内的气体被挤压渗透至透气孔时，通过增压层和基层排出注塑模具；当外部气体进入集气孔时，通过增压层和透气孔排出仿生透气装置。
16.优选的，仿生透气装置与注塑模具之间设有用于运送气体的气体通道和用于运送液体的液体通道，气体通道和液体通道均通过密封圈进行密封。
17.优选的，基层设有至少一个螺纹孔，动模板设有与螺纹孔对齐的安装孔，基层和动模板通过紧固螺钉固定。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、设计有基层、增压层以及角质层，角质层分布有透气孔，通过透气孔与型腔进行气体交换，型腔内的气体被挤压至透气孔时通过增压层和基层排出模具以实现排气功能，外部气体进入增压层时通过增压结构加速产生高压，将透气孔中的异物排出以实现自清洁功能；2、基层与增压层之间设计有冷却层，冷却层设有温度调节结构，该温度调节结构能够提供冷量或热量，实现透气装置的温度调节。
附图说明
19.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：图1a至1b是本发明中仿生透气装置的结构示意图；图2a至2c是本发明中基层的结构示意图；图3a至3d是本发明中增压层的结构示意图；图4是本发明中增压结构的示意图；图5a至5c是本发明中角质层的结构示意图；图6a至6b是本发明中冷却层的结构示意图；图7a至7b是本发明中注塑模具的结构示意图；图8是本发明中一实施例的注塑模具结构示意图。
具体实施方式
20.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
21.下面结合实施例对本发明的原理进行详细说明。
22.如图1a至5c所示，本发明提出的仿生透气装置1适用于注塑模具等，主要有基层11、增压层13和角质层14等，基层11位于最底层，角质层14位于最顶层，增压层13位于基层11和角质层14之间，角质层14分布有透气孔141，基层11设有集气孔111，增压层13设有将所有透气孔141连接在集气孔111上的多级气道。透气孔141的尺寸沿远离增压层13的方向逐渐减小，透气孔141的孔径根据注塑件材质决定，溢胶值又称溢边值，是指注塑件成型时跑毛边的临界值，注塑件材质溢胶值不同，则透气孔141的孔径也会有不同的设计，透气孔41的孔径应当在注塑件的溢胶值范围内，防止成型时流体进入透气孔，保证注塑件表面质量。一般来说，角质层14的厚度为2mm至3mm，透气孔141的孔径范围为0.03mm至0.05mm。
23.如图3a至3d所示，增压层13中至少有一级气道连接有增压结构131，该增压结构131的作用是给气体流向透气孔141的方向单向增压，即气流向透气孔141流动时经过增压结构131加速，实现增压效果。角质层14的上表面接触注塑件，注塑填充时型腔内的气体通过角质层14进入增压层13，再排出注塑模具外部，实现排气功能。外部气体进入增压层13时，通过增压结构131加速产生高压，将透气孔141中的异物排出以实现自清洁功能，延长仿生透气装置1的使用寿命。
24.如图3a至3d所示，具体来说，多级气道包括：第一级气道132、两个第二级气道133和多个第三级气道134，第一级气道132的作用是连通集气孔111，也是增压层13的进气通道，两个第二级气道133相互平行且间隔设置，多个第三级气道134并排设于该两个第二级气道133之间，第三级气道134的端部连通于其所在侧的第二级气道133，增压结构131与透气孔141一一对应，每个第三级气道134设有多个增压结构131，增压结构131连接在透气孔141和第三级气道134之间，且增压结构131沿第三级气道134的轴向分布。
25.在本发明的可行实施例中，第二级气道133和第三级气道134的走向相互垂直，第一级气道132的孔径大于第二级气道133的孔径，第二级气道133的孔径大于第三级气道134的孔径，第二级气道133相对于第三级气道134是集成气道，第三级气道134是分支气道。第二级气道133的一端封闭、另一端设有排泄口1331，两个第二级气道133的排泄口1331呈斜对角布置，目的是确保气体从第一级气道132进入第二级气道133时两条第二级气道133中的异物同时排出。
26.如图4所示，增压结构131包括：主流区1311、侧增区1312和主增区1313，主流区1311的主要作用时连接第三级气道134，主流区1311是增压结构131的主要通道，主流区1311呈中空的圆柱状，主增区1313设于主流区1311的末端，主增区1313与透气孔141连接，主增区1313的孔径沿远离主流区1311的方向逐渐减小，通过改变孔径大小到达增压效果。侧增区1312分布在主流区1311的两侧，其作用是补充主流区1311的压力损失，从而达到侧增压，侧增区1312弯曲设置且两端连接在主流区1311上形成特斯拉阀。
27.如图6a至6b所示，仿生透气装置还包括：夹持在基层11和增压层13之间的冷却层12，冷却层12设有连通集气孔111和多级气道的转接气孔121，第一级气道132连接转接气孔121，冷却层12还设有提供冷量或者热量的温度调节结构，冷却层12的主要作用在于使注塑模具2内部的热能通过水或油等液体进行交换，冷却或加热整个仿生透气装置1。在一些实施例中，温度调节结构包括调温流道122，基层11设有进液口112和出液口113，进液口112与调温流道122一端连通，出液口113与调温流道122的另一端连通，调温流道122沿冷却层12
的长度方向蜿蜒延伸呈曲线形，以增加冷却或加热的范围，充分冷却或加热仿生透气装置1，提高冷却或加热效率，实现仿生透气装置1的温度调节。
28.需要指出的是，仿生透气装置1采用3d打印技术制造融合的多层仿生钢，基层11采用传统常见的738h精料模具钢材方料，也可使用常见的p20精料、45#钢料等，冷却层12通过3d打印溶覆在基层上。
29.如图7a至8所示，仿生透气装置1的工作过程如下：在注塑过程中注塑模具2整体是处于密闭状态，每当注塑填充时，高温高压的注塑溶体将注塑模具2内部的气体压缩到仿生透气装置1所在的区域，高温气体被挤压渗透到角质层14的透气孔141中，然后进入到增压层13的增压结构131中，高温气体进入到第三级气道134中，由第三级气道134流入到第二级气道133中，再通过第一级气道132排出，高温气体被动式的进入到仿生透气装置1，通过仿生透气装置1将高温气体排出，达到模具排气效果，气体流向如图8的空心箭头所指。
30.注塑模具2在开模状态和维修保养状态时，外部常温压缩气体通过连入气嘴3快速吹进入到模具内部，常温气体由第一级气道132流到增压层13的第二级气道133中，气体由第二级气道133进入到第三级气道134，常温气体最后到角质层14顶部时常温气体已经排出仿生透气装置1以外，常温气体主动式进入到仿生透气装置1，达到仿生透气装置1的自清洁效果，气体流向如图8的实心箭头所指。
31.如图7a至7b所示，本发明还提出了注塑模具，仿生透气装置1可以使用在注塑模具2上的任何地方或部件中，基层11设有螺纹孔114，通过紧固螺钉115穿过注塑模具2插入螺纹孔114中进行紧固，注塑模具2和仿生透气装置1之间设有气体通道21和液体通道22，气体通道21用于运送气体，气体通道21与集气孔111连接，液体通道22用于运送液体，液体通道22分为进液通道和出液通道，进液通道与进液口112连接，出液通道与出液口113连接，气体通道21与集气孔111的转接处、进液通道与进液口112的转接处、以及出液通道与出液口113的转接处均通过密封圈进行密封，以防止漏气和漏水。
32.仿生透气装置1实现两种功能：一是通过外接气路向仿生透气装置1内部吹气，压缩空气通过模具2的气体通道21进入仿生透气装置1中对其中滞留的微异物进行清洁和清理，解决透气孔141堵塞问题，保证注塑模具2连续进行生产，提高注塑模具2寿命；二是塑胶件注塑时，型腔中的气体通过仿生透气装置1直接排出注塑模具2，解决了制品困气的问题，使注塑件中不会残留气泡而导致注塑件出现缩孔、缩水等产品缺陷。
33.如图8所示，在一些实施例中，注塑模具2包括动模板23和定模板，动模板23安装有动模镶件24，仿生透气装置1安装在动模镶件24中，动模镶件24和角质层14设有朝向定模板的成型面。在实际应用中，动模镶件24中还安装有动模镶块25，仿生透气装置1安装在动模镶块25中，动模镶件24、动模镶块25和角质层14的上表面共同形成朝向定模板的成型面，成型面之间的接缝应当在注塑件的溢胶值范围内，防止注塑件表面不良。当成型面所在型腔内的气体被挤压渗透至透气孔141时，通过增压层13和基层11排出注塑模具；当外部气体进入集气孔111时，通过增压层13和透气孔141排出仿生透气装置1。动模板23设有与螺纹孔114对齐的安装孔，基层11和动模板23通过紧固螺钉115固定。
34.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。