[发明专利]带有故障保险压力机构的注塑模具

说明书

技术领域

本发明涉及用于注塑的设备，并且更具体地，涉及具有故障保险过压机构的注塑模具。

背景技术

注塑是一种通常用于大批量制造由可熔性材料制成的部件(最常见的是由热塑性聚合物制成的部件)的技术。在重复性注塑过程中，将塑性树脂(最常见的以小珠或粒料形式)引入注塑机中，注塑机在热、压力和剪切下使所述树脂珠熔融。将此时熔融的树脂强力地注入具有特定腔体形状的模具腔体中。注入的塑料在模具腔体中保持在压力下、冷却、然后作为固化部件取出，所述固化部件具有基本上复制了模具的腔体形状的形状。模具自身可具有单一腔体或多个腔体。每个腔体均可通过浇口连接至流动通道，所述浇口将熔融树脂流引导至腔体中。因此，典型的注塑规程包括四个基本操作：(1)将塑料在注塑机中加热，以使其在压力下流动；(2)将熔融塑料注入到被限定在已闭合的两个或更多个模具部件之间的一个或多个模具腔体中；(3)使塑料在一个或多个腔体中在压力下冷却并硬化；以及(4)打开模具部件以使部件从模具中被顶出。

将熔融塑性树脂注入模具腔体中并且通过注塑机迫使塑性树脂挤过腔体，直至塑性树脂到达腔体中的最远离浇口的位置。所得的该部件的长度和壁厚取决于模具腔体的形状。

一般来讲，在常规注塑方法中，当液体塑性树脂被引入到注塑模具中时，邻近腔体壁的材料会立即开始“冻结”或硬化和/或固化。当材料流过模具时，材料的边界层抵靠模具的侧面而形成。随着模具的继续填充，边界层继续增厚，最终会封闭住材料流动的路径并且阻止附加材料流入模具中。当模具冷却时，塑性树脂在模具壁上冻结加剧，使用某种技术来缩短每个部件的循环时间并增加机器的通过量。

为了克服冻结问题，增大液体塑性树脂在其被引入到模具中时的注入压力，通常增大至103.421MPa(15,000psi)或更大。通过增加压力，模塑机能够在流动路径被封闭之前继续迫使液体材料进入模具中。当用以模塑所述部件所需的压力增大时，模塑设备必须具有足够的强度以耐受附加压力。

许多常规注塑操作使用剪切致稀塑性材料以改善塑性材料进入模具腔体中的流动。在将剪切致稀塑性材料注入模具腔体中时，在塑性材料和模具腔体壁之间产生剪切力并且模具腔体壁趋于减小塑性材料的粘度，由此使塑性材料更自由且容易地流入模具腔体中。因此，可足够快地填充薄壁部件以避免材料在模具被完全填充之前冻结。

粘度的减少与塑性材料和进料系统之间、以及塑性材料和模具腔体壁之间产生的剪切力的量级直接相关。因此，这些剪切致稀材料的制造商和注塑系统的操作者已努力驱使模塑压力更高以提高剪切，从而降低粘度。如上所述，注塑系统通常以103.421MPa(15,000psi)或更大的熔体压力将塑性材料注入到模具腔体中。

用于注塑机的模具必须能够承受这些高熔体压力。此外，形成模具的材料还必须具有能够耐受对于模具在其使用寿命中被预期运行的总循环数而言的最大循环应力的疲劳极限。因此，模具制造商通常用具有高硬度，通常大于30Rc，且更通常大于50Rc的材料来形成模具部件。这些高硬度材料是耐久的并被装备成耐受注塑加工期间使模具组件保持相对于彼此压紧所需的高夹紧压力。这些高硬度材料也能够更好地抵抗来自模塑表面和聚合物流之间重复接触的磨损。

近来，已经开发出使用较低注入压力的注塑技术。这些较低压力技术允许模具部件由具有高平均热导率(例如，大于51.9W/m℃(30BTU/HR FT℉))的材料制成，从而改善冷却时间并因此缩短循环时间。然而，这些高平均热导率材料一般比用于典型的高压注塑机中的模具部件的高硬度材料软(例如，具有小于30Rc的平均洛氏硬度)。这些模具部件可用于高生产能力的注塑机(即，具有下列中的一者或多者的注塑机：薄壁模具腔体(L/T>100)、四个或更多个模具腔体、以及受导向的顶出系统)。这些模具部件可由更易于机加工的材料制成，诸如具有大于100％的铣削加工指数、大于100％的钻削加工指数、和/或大于100％的电火花线切割加工指数的材料，如国际专利申请PCT/US12/38744和PCT/US12/38846所述，这些专利申请各自以引用的方式并入本文。

由于低压模具部件可具有类似于高压力模具部件的物理尺度，因此存在低压模具部件可能被意外地放置在高压力设备中或换句话讲经受高注入压力或高夹紧吨位的危险，这由于导致瞬间故障或随时间推移的疲劳故障而毁坏或变形低压模具，因此减小模具部件的使用寿命。

附图说明