用于模内装饰薄膜高拉伸的模具、成型系统及成型方法

技术领域

本发明涉及注塑膜内成型领域，具体涉及一种用于模内装饰薄膜高拉伸的产品模具及成型方法。

背景技术

模内装饰或模内电子是将薄膜嵌入模具内一体化注塑的技术。薄膜嵌入模具内的形式分为两种，一种是在模具内对平面薄膜进行拉伸。拉伸前先是由外部伸入加热器对薄膜进行加热，然后型腔侧真空吸附对薄膜进行拉伸，可实现的拉伸深度高低落差约5mm，主要应用于模内装饰的模内转印(In-Mold Roller，IMR)产品。此方式可实现的高低落差较小，满足造型曲面的自由度上存在不足；另外一种是薄膜在模具外先经过加热器加热，再经过专用的真空吸附设备进行吸附后，最后将曲面成型好的薄膜嵌入模具内进行注塑。它可以得到较大的拉伸，高低落差约10mm，角度最小10°，主要应用于模内装饰的模内嵌片(FilmInsert Molding,INS)和模内电子薄膜(In-Mold Electronics,IME)产品。此方式注塑前处理步骤较多，工艺繁杂，效率较低。为更好的满足模内集成薄膜产品造型曲面自由度，需要更高的拉伸深度，同时从生产效率角度需要减少繁杂的工序，亟需一种创新的模具设计方案来解决此问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于模内装饰薄膜高拉伸的产品模具及成型方法，在闭模状态下，通过高温高压空气对薄膜进行加热，由型芯顶出机构实施拉伸成型，并进行拉伸过程调控定型，同步型腔侧采用真空吸附对薄膜进行顺序拉伸。采用薄膜加热、机械拉伸和真空吸附的三位一体模内成型技术，实现平面薄膜在模具内的高拉伸产品制造。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种用于模内装饰薄膜高拉伸的模具，所述模具包括从上到下依次排列的上底座、定模、压膜框、动模、下底座，所述压膜框能够上下移动；待拉伸薄膜放置于所述压膜框和定模之间；

所述定模内固定有型腔块，所述型腔块的下表面开设有气孔，所述型腔块的上表面开设有真空抽气腔体，所述气孔与所述真空抽气腔体连通；所述定模上与所述真空抽气腔体相配合的位置开设有与外界贯通的真空抽气通道，所述真空抽气腔体通过所述真空抽气通道与模具本体外部的真空抽气泵连通；

所述动模内固定有型芯块，所述型芯块内布置型芯顶出活动块，所述型芯顶出活动块可上下移动，向上移动的极限为与所述型腔块保持一个薄膜厚度的距离；所述型芯顶出活动块和所述动模上开设与外界贯通的加热空气进气流道，所述型芯块和所述动模上开设与外界贯通的出气流道；所述加热空气进气流道通过管道与模具本体外部的所述压缩空气加热器的出气口连通，所述出气流道通过管道与所述压缩空气加热器的进气口连通。

进一步地，所述型腔块的上表面开设的真空抽气腔体为环状嵌套式，且从外到内依次为第一抽气腔体、第二抽气腔体和第三抽气腔体；所述型腔块的下表面的气孔为漏斗状，呈多个环状分布，分别与第一抽气腔体、第二抽气腔体和第三抽气腔体连通。

进一步地，所述加热空气进气流道内部设置螺旋形加热丝，所述加热空气进气流道和出气流道内均安装温度压力传感器，从而实现实时监测流道内的温度和压力，并反馈到外部的控制端的操作界面上。

进一步地，所述型芯顶出活动块的顶端为倒圆台形，与之配合的型芯块上设置倒圆台形凹槽，所述出气流道开设在型芯的倒圆锥形凹槽处，从而使得所述型芯顶出活动块向上移动时，型芯顶出活动块的边缘与型芯块之间形成间隙通道，间隙通道和出气流道连通。

型芯顶出活动块的顶部中心开设有圆锥形通孔，与之配合的空气加热进气流道的端头为圆锥形，型芯顶出活动块向上移动时，型芯顶出活动块内侧与空气加热进气流道的端头的断头间形成间隙通道，间隙通道和加热空气进气流道连通。

一种用于模内装饰薄膜高拉伸的成型系统，包括控制端，以及与所述控制端连接的模具、压缩空气加热器、真空抽气泵、注塑机；所述模具为上述的用于模内装饰薄膜高拉伸的模具；

所述控制端用于控制压缩空气加热器向所述型芯顶出活动块注入加热空气，从而对薄膜进行加热软化和初步拉伸；控制所述真空抽气泵对所述型腔块的型腔面和薄膜抽气；控制模具的运动，对薄膜进行机械拉伸；控制所述注塑机进行注塑。

一种基于成型系统的成型方法，该方法包括如下步骤：

S1：所述动模和型芯顶出活动块内的加热空气进气流道中的螺旋形加热丝预热到设定温度；

S2：压膜框向上移动与定模贴合，将薄膜压合达到定模上，动模移动与压膜框贴合；

S3：动模内的型芯顶出活动块向上顶出，加热空气进气流道中的高温高压的空气释放到薄膜上，从薄膜上反弹回的高温高压空气从型芯顶出活动块边缘与型芯块形成间隙通道流出，最终从出气流道回到压缩空气加热器的进气口，从而在动模侧的高温空气形成循环，对薄膜进行快速加热软化，并进行初步拉伸；所述控制端自动调节，保持加热空气进气流道和出气流道的压差；

S4：真空抽气泵通过定模内的真空抽气通道、真空抽气腔体和气孔对薄膜和型腔面的空腔抽气，并按照设定的顺序依次连通第三抽气腔体、第二抽气腔体和第一抽气腔体，对薄膜进行逐步拉伸；

S5：型芯顶出活动块顶到薄膜，将已经被加热软化的薄膜顶到型腔面上，对薄膜进行机械拉伸；

S6：型芯顶出活动块顶出到达极限行程后，保留设定时间后往后回退；整个回退过程保持设定的时长，控制端自动调节型芯进气流道和出气流道的压力差，同时保持型腔侧的真空抽气；

S7：型芯顶出活动块回退到位，实现加热空气进气流道和出气流道关闭；然后与第一抽气腔体、第二抽气腔体和第三抽气腔体分别连接的抽气管道关闭，注塑机开始射胶注塑。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的用于模内装饰薄膜高拉伸的产品模具，相比于当下的现有的IMR模具和INS或IME模具，可以实现在模具内对平面薄膜实现高度落差20mm，角度7°的高拉伸，可以更好的满足造型曲面自由度。

(2)本发明的模具及成型方法对薄膜加热是在闭模状态下循环进行的，可大大节约能源，另外对薄膜的整个拉伸过程均在模具内进行，能减少繁杂转换工序从而提高生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例的的用于模内装饰薄膜高拉伸的产品模具的整体结构示意图。

图2为模具本体的爆炸图。

图3为定模的零件图。

图4为型腔块6的零件图。

图5为型腔块6另一视角的零件图。

图6为型芯块8的零件图。

图7为动模、型芯块、型芯顶出活动块的装配体的剖视图。

图8为定模、型腔块、动模、型芯块、型芯顶出活动块的装配体的剖面图。

图9为用于模内装饰薄膜高拉伸的成型系统的示意图。

图10为基于本发明实施例的的用于模内装饰薄膜高拉伸的产品模具的成型方法的示意图。

图中，上底座1、定模2、型腔块201、第一抽气通道202、第二抽气通道203、第三抽气通道204、压膜框3、动模4、下底座5、型腔块6、第一抽气腔体601、第二抽气腔体602、第三抽气腔体603、型腔气孔604、薄膜7、型芯块8、型芯顶出活动块801、出气流道9、空气加热进气流道10、加热丝1001。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供的用于模内装饰薄膜高拉伸的产品模具，包括从上到下依次排列的上底座1、定模2、压膜框3、动模4、下底座5。待拉伸薄膜7放置于压膜框3和定模2之间。

如图2所示，定模2内固定有型腔块6。如图5所示，型腔块6的下表面开设有呈多个同心环状分布的多排气孔604，气孔604为漏斗状。如图4所示，型腔块6的上表面开设有第一抽气腔体601、第二抽气腔体602、第三抽气腔体603，多排气孔604分别对应地和第一抽气腔体601、第二抽气腔体602、第三抽气腔体603连通。如图3所示，定模2上与第一抽气腔体601、第二抽气腔体602、第三抽气腔体603相配合的位置开设有与外界贯通的第一抽气通道201、第二抽气通道202、第三抽气通道203。如图9所示，这些真空抽气腔体通过真空抽气通道与模具本体外部的真空抽气泵连通。

如图6～8所示，动模4内固定有型芯块8，型芯块8内布置型芯顶出活动块801，型芯顶出活动块801可上下移动，向上移动的极限为与型腔块6保持一层薄膜7厚度的距离。如图7所示，型芯顶出活动块801和动模4上开设与外界贯通的加热空气进气流道10，型芯块8和动模4上开设与外界贯通的出气流道9；加热空气进气流道10通过管道与模具本体外部的压缩空气加热器的出气口连通，出气流道9通过管道与压缩空气加热器的进气口连通。

如图7和图8所示，加热空气进气流道10内部设置螺旋形加热丝1001，加热空气进气流道10和出气流道9内均安装温度压力传感器，从而实现实时监测流道内的温度和压力，并反馈到外部的控制端的操作界面上。

如图8所示，型芯顶出活动块801为倒圆台形，与之配合的型芯块8上设置倒圆台凹槽，出气流道9开设在型芯8的倒圆锥形凹槽处，型芯顶出活动块801向上移动时，型芯顶出活动块801的边缘与型芯块8之间形成间隙通道，间隙通道和出气流道9连通。

型芯顶出活动块801的顶部中心开设有圆锥形通孔，与之配合的空气加热进气流道10的端头为圆锥形，型芯顶出活动块801向上移动时，型芯顶出活动块801内侧与空气加热进气流道10的端头的断头间形成间隙通道，间隙通道和加热空气进气流道10连通。

本实施例的另一方面，提供一种用于模内装饰薄膜高拉伸的成型系统，如图9和图10所示，包括控制端，以及与控制端连接的模具、压缩空气加热器、真空抽气泵、注塑机，模具为上述的用于模内装饰薄膜高拉伸的模具。

控制端用于控制压缩空气加热器向型芯顶出活动块注入加热空气，从而对薄膜进行加热软化和初步拉伸；控制真空抽气泵对型腔块的型腔面和薄膜之间空隙抽气；控制模具的运动，对待拉伸薄膜进行机械拉伸；控制注塑机进行注塑。

上述成型系统的成型方法，包括如下步骤：

S1：动模4和型芯顶出活动块801内的空气加热进气流道10中的加热丝1001预热到设定温度；

S2：压膜框3向上移动，并与定模2贴合，将薄膜7压合达到定模2上，动模4移动，并与压膜框3贴合；

S3：动模4内的型芯顶出活动块801向上顶出，加热空气进气流道10中的高温高压的空气释放到薄膜7上，从薄膜7上反弹回的高温高压空气从型芯顶出活动块801边缘与型腔块6形成间隙通道流出，最终从出气流道9回到压缩空气加热器的进气口，从而在动模4侧的高温空气形成循环，对薄膜7进行快速加热软化，并进行初步拉伸；控制端自动调节，保持进气流道10和出气流道9的压差；

S4：真空抽气泵12通过定模2内的真空抽气通道、真空抽气腔体和气孔604对薄膜7和型腔面的空隙抽气，并按照设定的顺序依次连通第一抽气腔体601、第二抽气腔体602和第三抽气腔体603，对薄膜7进行逐步拉伸；

S5：型芯顶出活动块801向上移动顶到薄膜7，将已经被加热软化的薄膜7顶到型腔面上，对薄膜7进行机械拉伸；

S6：型芯顶出活动块801顶出到达极限行程后，保留设定时间后往后回退。整个回退过程保持设定的时长，控制端自动调节型芯进气流道10和出气流道9的压力差，同时保持型腔真空抽气；

S7：型芯顶出活动块回退到位，型芯顶出活动块801同步实现了对型芯进气流道10和出气流道9的关闭；然后与第一抽气腔体601、第二抽气腔体602和第三抽气腔体603分别连接的抽气管道关闭，注塑机开始射胶注塑。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。