用於製造車載塑料儲箱的吹塑模具系統及擠出‑吹塑機的製作方法
2023-07-21 08:28:14
本實用新型涉及用於製造機動車的塑料儲箱的吹塑模具系統。
背景技術：
熱塑性材料製成的儲箱被廣泛地應用於機動車中，例如燃油儲箱或SCR(選擇性催化還原)系統中的尿素水溶液儲箱。已知利用擠出-吹塑系統來製造它們。熱塑性材料經加熱融化被擠出，再經過擠出頭形成料坯，料坯下降到吹塑模具的高度，模具閉合，吹針吹氣，使料坯在模具內冷卻後得到與模具型腔一致的儲箱殼體。
隨著工藝進步，對儲箱的形狀和構造提出了更高的要求，例如，經常需要儲箱各區域具有不同的壁厚，以尋求功能性和重量/造價的平衡。為此，從頭模擠出料坯時，需要對其厚度做出局部調整。然而，調整料坯厚度的間隙螺絲的設置不一致，容易導致從頭模擠出的料坯很多時候不是平展的，而是會有皺褶。隨著重力作用，這些褶皺會在模具的底部產生積累，因此模製完成後，更容易在儲箱下部或者是分型線附近出現褶皺或者是凸起，從而引發洩露等現象。這種現象導致不可忽略的廢料百分比，因此會影響工業生產的利潤率。
特別地，已知一種改進的吹塑成型方法——兩片式吹塑成型方法，其目的在於在模製的同時將所需附件焊接在儲箱內壁，因而減少了儲箱成型後所需開口的數量和尺寸，以更好的滿足密封的需求。因此，該方法目前廣泛應用於特別是機動車燃料儲箱的生產製造中。採用該方法，還能夠方便地調整擠出料坯的局部厚度，來滿足成品儲箱各區域具有不同壁厚的要求。因而，上述技術問題在兩片式吹塑成型方法中尤為突出。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種能夠克服上述缺點、提高模製儲箱成品率的吹塑模具系統。
為此，本實用新型提出了一種用於製造車載塑料儲箱的吹塑模具系統，包括兩個半模，所述吹塑模具系統的特徵在於，至少一個半模的下端安裝有料坯拉伸裝置，其包括用於安裝到半模上的安裝底板和能夠在初始位置和拉伸位置之間移動的拉伸件，在初始位置，拉伸件向模具閉合方向突出，拉伸件在初始位置與拉伸位置之間的移動至少包括在模具的橫向方向上的移動，所述料坯拉伸裝置通過安裝底板可拆卸地安裝到所述半模的下端。
術語「儲箱」應理解為能夠在各種各樣且變化的環境和使用條件下儲存內容物的不滲透儲箱，如機動車所裝備的燃料儲箱和用於減少廢氣中NOX氣體的SCR系統中的氨前體箱(一般裝有尿素水溶液)，其由塑料製成、亦即由包括至少一種合成樹脂聚合物的材料製成的壁。通常用於燃料儲箱的一種聚合物是聚乙烯，特別是高密度聚乙烯(HDPE)。優選地，儲箱的壁具有多層結構，包括至少一個熱塑性材料層和至少一個附加層，有利的是，附加層可以由液體和/或氣體阻擋材料製成。
此外，應理解，術語「模具的橫向方向」指的是在水平面中與模具閉合方向垂直的方向。這是因為褶皺的堆積一般會導致料坯在模具的橫向上的彼此靠近甚至重疊。料坯拉伸裝置的拉伸件在初始位置向模具閉合方向突出，以保證在模具接觸料坯之前就先接觸到料坯。拉伸件的移動至少包括在模具橫向方向上的移動，以將料坯在該方向上堆積的褶皺展平，但該移動也可以包含在模具閉合方向上的移動和/或垂直方向上的移動，即可以是模具橫向方向上的移動與其它方向上的移動的合成。可以考慮任何已知的驅動方式來執行拉伸件的移動，例如液壓缸、氣缸或自動控制等。
根據本實用新型，料坯拉伸裝置能夠將料坯展平，即通過橫向拉緊料坯而使褶皺打開，從而避免在完成模製後在儲箱底部或合模線處產生能夠引起洩露的褶皺或凸起，提高生產工藝的穩定性和成品率。特別是，由於料坯拉伸裝置是可拆卸地安裝到模具下端的，就能夠根據需要隨時調整料坯拉伸裝置的位置，由此提高了該模具系統的靈活性和普適性。每個半模下端都可以根據需要在安裝多個料坯拉伸裝置，同時或不同時地對料坯的局部進行拉伸。
優選地，由模具的閉合自動地觸發拉伸件的移動。術語「自動地」應理解為由模具的閉合來啟動該移動，並且不需要任何其它幹預。這樣可以減少人工操作，提高設備整體的自動化。優選地，通過機械裝置的配合，將兩個半模的相對運動轉化為拉伸件的包括橫向移動的移動。
優選地，通過旋轉臂和返回裝置將所述拉伸件固定在安裝底板上。如此，拉伸件可以通過例如繞軸的旋轉實現其在初始位置和拉伸位置之間的移動。而返回裝置，例如彈簧或扭簧，則能夠在模具重新打開的時候將拉伸件回復到初始位置，以為下一循環做好準備。
優選地，底板上帶有止擋件，以更精確地控制拉伸件的初始位置和/或拉伸位置，防止對料坯的過度拉伸。
在一種實施方式中，所述拉伸件是能夠獨自夾住料坯的夾持裝置。這樣，拉伸件無需與其它部件相配合即可完成對料坯的拉伸。
在另一種實施方式中，所述拉伸件是豎直板。在這種情況下，拉伸件將與其它部件配合完成對料坯的夾持和拉伸，例如抵靠在對面的模具或其附件上，又或者在兩片式吹塑過程中抵靠模芯或其附件。
該豎直板的與料坯接觸的接觸面優選帶有齒狀結構，以增加其與料坯的機械結合力。可替代地，也可以採用其它具有相同作用的結構，例如滾花的或其它凸凹狀的表面設計。
在一種實施方式中，所述吹塑模具系統還包括模芯，所述模芯的下端安裝有與料坯拉伸裝置配合夾住料坯的抵靠裝置。可以理解，這種模具系統是用於兩片式吹塑成型方法的，即在模具第一次合模前，在兩個半模之間引入帶有內部附件的模芯。第一次合模時，半模分別與模芯相接觸，對料坯進行預吹氣成型。在這種實施方式中，可以在模芯下端安裝抵靠裝置，設置為能夠與料坯拉伸裝置相配合以夾持料坯。抵靠裝置可以是固定不動的，或者可移動的。
優選地，所述抵靠裝置能夠在第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置，抵靠裝置向模具閉合方向突出，抵靠裝置在第一位置和第二位置之間的移動至少包括在模具閉合方向上的移動。可以理解，抵靠裝置可以採用各種形式，包括與料坯拉伸裝置類似的旋轉臂帶拉伸板的形式。由於料坯拉伸裝置與抵靠裝置在初始位置均向模具閉合方向突出，以首先接觸料坯，因此抵靠裝置的移動優選地包括在模具閉合方向上的移動，用該行程來抵消料坯拉伸裝置與抵靠裝置的初始突出。
在一種實施方式中，所述抵靠裝置包括通過在模具閉合方向上伸縮的彈簧連接到模芯下端的擋板。隨著模具閉合，即兩個半模向模芯靠攏，料坯拉伸裝置將與抵靠裝置相接觸並一同夾持料坯，在半模的運動帶動下，料坯拉伸裝置與抵靠裝置之間將產生沿模具閉合方向的相互作用力，在該作用力下，料坯拉伸裝置的拉伸板被旋轉臂帶動旋轉，使得其帶動的料坯沿模具的橫向方向移動的同時也沿模具閉合方向向同側的半模縮回，而抵靠裝置的彈簧壓縮，擋板向模芯縮回。
優選地，該擋板在模具橫向方向上沿模芯整個寬度延伸，這樣，只需調整半模上的料坯拉伸裝置的位置，就可以對不同位置的料坯褶皺進行拉伸。
本實用新型的另一對象是一種擠出-吹塑機，其包括擠出頭和吹針，還包括如上所述的吹塑模具系統。
附圖說明
下面將參照附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。本領域技術人員容易理解的是，這些附圖僅僅用於說明的目的，而並非意在對本實用新型的保護範圍構成限制。圖中相同的附圖標記表示相同或相似的部件。為了說明的目的，這些圖可能並非完全按比例繪製。
圖1是現有技術中的擠出-吹塑機的示意圖，其中模具系統處於第一次合模狀態；
圖2是按照本實用新型的擠出-吹塑機的示意圖，其中模具系統位於第一次合模之前；
圖3是按照本實用新型的料坯拉伸裝置的仰視圖，其處於初始位置；
圖4是圖3中的料坯拉伸裝置的正視圖；
圖5是按照本實用新型的料坯拉伸裝置的仰視圖，其處於拉伸位置；
圖6是按照本實用新型的抵靠裝置的示意圖。
具體實施方式
圖1示意性地示出了現有技術中實施兩片式吹塑成型方法的擠出-吹塑機10。在該方法中，塑料由特定的頭模14擠出後形成兩片料坯16，18，並逐漸下降到兩個半模11，12之間。模具第一次合模前，引入模芯13，模芯13上帶有需要焊接在儲箱內部的零部件(未示出)。第一次合模時(如圖1所示的狀態)，對料坯進行預吹氣，同時將模芯13上帶有的零部件焊接在料坯內壁。隨後模具打開，模芯13退出來，模具第二次合攏，吹氣冷卻成型塑料儲箱。
下文中以實施兩片式吹塑成型方法的模具系統為例來詳細說明本實用新型的內容。然而，本領域技術人員能夠明白，也可以在其它吹塑模具系統中應用本實用新型，例如在不包括模芯的模具系統中。
圖2是按照本實用新型的擠出-吹塑機10的示意圖，下文中以X方向表示模具的閉合方向，Y方向表示模具的橫向方向，Z方向表示豎直方向。圖2示出的是模具系統處於第一次合模之前的狀態，即兩個半模11、12尚未閉合，而模芯13已經加載，兩片料坯16、18也已經下降就位。如圖所示，在每個半模下端，分別安裝有料坯拉伸裝置20，其向著模具閉合的方向突出；而模芯13的下端安裝有與料坯拉伸裝置20配合夾住料坯的抵靠裝置40，也是向著模具閉合的方向X突出於模芯13。可以理解，這樣設置料坯拉伸裝置20和抵靠裝置40,是為了保證它們在兩個半模11、12接觸料坯16、18之前就先接觸到料坯，並在模具隨後的相對運動的過程中對料坯進行拉伸，而不會阻礙模具的閉合或延長工作周期。在這個具體的實施例中，每個半模下端安裝有兩個料坯拉伸裝置20，而模芯13在其朝向相對半模的每一側包括一個抵靠裝置40。
圖3和圖4具體示出了處於初始位置的料坯拉伸裝置20。如圖所示，料坯拉伸裝置20包括用於安裝到半模上的安裝底板22和能夠在初始位置和拉伸位置之間移動的拉伸件24。在本實施例中，拉伸件24是豎直板，通過旋轉臂26和返回裝置30將拉伸件24固定在安裝底板22上。旋轉臂26包括通過支撐件28鉸接在一起的兩個部分，每個部分包括兩個連杆。如此，作為豎直板的拉伸件24可以通過繞平行軸的旋轉實現其在初始位置和拉伸位置之間的移動，同時維持拉伸件24的豎直板保持方向不變。在本實施例中，返回裝置30為扭簧，其作用在於能夠在模具重新打開的時候將拉伸件24回復到初始位置，為下一循環做好準備。
底板22上帶有第一止擋件34和第二止擋件36，分別限制拉伸件24的初始位置和拉伸位置，以精確定位並防止對料坯16進行過度拉伸。具體來說，在返回裝置30通過旋轉臂26帶動拉伸件24返回初始位置的過程中，旋轉臂26將碰到第一止擋件34而被止擋在確切的初始位置。而像後面將參照圖5描述的那樣，在拉伸位置，旋轉臂26將碰到第二止擋件36而被止擋在確切的拉伸位置。
在本實施例中，拉伸件24的豎直板與料坯接觸的接觸面帶有齒狀結構38，以增加其與料坯16的機械結合力。然而，本領域技術人員也可以採用其它具有相同作用的結構，例如滾花的或其它凸凹狀的表面設計。在另一種實施方式中，拉伸件可以是能夠獨自夾住料坯的夾持裝置。這樣，拉伸件無需與其它部件相配合即可完成對料坯的拉伸。
如圖3所示，在本實施例中，底板22上還設置了三個鎖緊裝置32，分別包括一個能夠在限位槽中滑動的螺栓33。螺栓33與半模的下表面設置的螺孔(未示出)配合，將料坯拉伸裝置20可拆卸地安裝到半模的下端。實際上，半模的下表面有很多螺孔，而螺栓33相對於固定底板22也是可以移動的，因此可以按實際需要拉伸料坯的位置將固定底板安裝到模具的相應位置，由此提高了該模具系統的靈活性和普適性。
如圖6所示，本實施例中模芯13下端的兩側分別安裝了抵靠裝置40，其中虛線左邊示出了一側抵靠裝置40的第一位置，虛線右邊示出了另一側抵靠裝置40的中間位置。在本實施例中，抵靠裝置40包括通過彈簧44連接到模芯13下端的擋板42，彈簧44能夠在模具閉合方向X方向上伸縮，擋板42在模具橫向方向上沿模芯13的整個寬度(即圖示Y方向)延伸。擋板42能夠在第一位置和第二位置之間移動，在虛線左邊示出的第一位置，彈簧44處於自由狀態，擋板42從模芯13向模具閉合方向X突出；在虛線右邊示出的中間位置，彈簧44處於壓縮狀態，擋板42正在向模芯13方向收回。在本實施例中，每個半模11、12下端安裝有兩個料坯拉伸裝置20，這兩個料坯拉伸裝置20同時與模芯一側的抵靠裝置40相配合。可以理解，抵靠裝置也可以採用其它形式，例如與料坯拉伸裝置20類似的旋轉臂帶拉伸板，又或者是單獨的、與料坯拉伸裝置位置對應的擋板。
下面描述本實施例中料坯拉伸裝置20的工作方式。
從圖2示出的模具位置開始，模具繼續閉合，即兩個半模11、12沿X方向向模芯13靠攏，料坯拉伸裝置20的拉伸板24與抵靠裝置40的擋板42將首先接觸並一同夾持料坯16(不必要二者同時接觸到料坯)。隨後，在半模11、12相互靠近的移動帶動下，料坯拉伸裝置20與抵靠裝置40之間將產生沿模具閉合方向X的相互作用力，在該作用力下，料坯拉伸裝置20的拉伸板24被旋轉臂26帶動旋轉，使得拉伸板24帶動料坯16、18的下端沿模具的橫向方向Y移動的同時也沿模具閉合方向X向同側的半模縮回，而抵靠裝置40的彈簧44也被壓縮，導致擋板42向模芯13縮回。拉伸板24和擋板42在X方向上的縮回抵消了料坯拉伸裝置20與抵靠裝置40的初始突出。由此，實現了通過模具的閉合來自動地觸發拉伸件的移動。
當旋轉臂26旋轉到圖5示出的位置，就被止擋件36止擋，不能再繼續向外拉伸料坯，這樣能夠確切地控制料坯16的拉伸程度，在確保消除褶皺的同時又保證不至於因拉伸而破壞料坯。如果此時模具尚未完全閉合，則拉伸板24與擋板42之間在X方向上的相互作用力將繼續壓縮抵靠裝置40的彈簧44，直至模具與模芯完全閉合為止。
當模芯13加載的附件完成焊接，半模打開，模芯撤出。在半模11、12與模芯13分離的過程中，抵靠裝置40的彈簧44彈回，料坯拉伸裝置20的旋轉臂26在扭簧30的帶動下迴旋至初始位置。但此時料坯已經預吹氣成型，拉伸過的褶皺不會再隨著拉伸板24的運動而堆積回去。兩個半模11、12再次合攏的時候，需要保證料坯拉伸裝置不影響模具的完全閉合，為此，可以通過將料坯拉伸裝置的位置設置為相互錯開而保證料坯拉伸裝置伸到對面半模下端的空隙處，也可以將其設置為兩兩相對，在模具相互靠近的運動中相碰，並由此互相作用而向各自的拉伸位置移動。待吹塑過程完全結束，模具打開的過程中，料坯拉伸裝置20再次在迴旋至初始位置，並以此狀態等待下一模製周期的開始。
本實用新型的模具系統和擠出-吹塑機能夠應用於機動車的塑料儲箱的吹塑生產過程，特別是燃料儲箱或SCR系統中的尿素水溶液儲箱。
附圖和以上說明描述了本實用新型的非限制性特定實施例。為了教導發明原理，已簡化或省略了一些常規方面。本領域技術人員應該理解源自這些實施例的變型落在本實用新型的範圍內。本領域技術人員應該理解上述特徵能夠以各種方式結合以形成本實用新型的多個變型。由此，本實用新型並不局限於下述特定實施例，而僅由權利要求和它們的等同物限定。