技術領域

本發明屬于精密塑料制品成型及模具技術研究領域，涉及一種注塑成型過程中，塑料制品與金屬模具型芯表面之間實際摩擦系數的測量裝置及其測量方法。

背景技術

隨著現代工業技術的快速發展，各工業領域對塑料注塑制品的應用需求不斷增加，同時對制品的注塑成型質量要求也在不斷提高，這就對注塑模具設計提出了更高的要求。推出機構是注塑模具的主要功能結構之一，擔負著制品成型后將其平穩推出而不產生變形或破裂的重要職責。由于制品成型凝固后，會對模具型芯產生很大的抱緊力。而制品脫模時，就是要通過推出元件的作用力來克服這一抱緊力，順利地將制品從模具型芯上推落。因此制品對型芯產生的抱緊力大小，是模具推出機構及推出元件設計的主要依據。為了準確獲得制品脫模時所需推出力的大小，通常要對制品進行脫模力的計算。因現有的脫模力計算公式中，都包含有塑料制品與金屬模具型芯表面摩擦系數這一重要參數，而在實際應用中又缺乏兩者摩擦系數的準確數值，即使在相關設計手冊或技術資料上能夠查到的摩擦系數值，也都是在常溫條件下測得的數值，與注塑制品脫模時的實際情況有很大不同，致使制品脫模力計算誤差較大，影響脫模機構設計的合理性與可靠性。因此準確的獲得制品脫模溫度下與型芯表面間的真實摩擦系數，提高脫模力計算準確性，對合理設計模具推出機構以及保證制品的成型質量具有重要意義。

目前的脫模力計算中，從相關設計手冊或技術資料中選取的摩擦系數值，都是采用常規靜摩擦系數測量方法獲得。而大量應用研究表明，注塑制品脫模時的摩擦系數受接觸表面粗糙度以及制品或型芯表面溫度等因素的影響很大。因此，采用查表取值或用常規測量方法測得的摩擦系數值，均較難準確反映制品在脫模溫度下的真實摩擦狀態。為此，有的研究者采用在保溫箱中測量摩擦系數，作為不同制品脫模溫度下的摩擦系數，進行脫模力計算；也有研究者采用逆向推導方法，通過測定實際脫模力，再利用脫模力計算公式反推出脫模時的摩擦系數。但由于注塑成型過程中，塑料制品是由高溫熔體在很高的注射壓力作用下充滿模具型腔，并在冷卻階段受熱收縮等應力作用而逐漸凝固成型，并緊緊抱在模具型芯上。而在脫模時制品與型芯表面已經在微觀上完全粘合在一起。因此，采用通過保溫箱調節溫度的測量方法，顯然不能真實地反應實際制品與型芯表面的微觀粘合狀態，因而測量結果誤差較大；同時保溫箱升溫較慢，實驗設備達到設定溫度需要較長時間。而逆向推導方法，雖然在原理上可行，但由于現有脫模力計算公式本身計算精度不高，其計算結果與實驗測量結果差距較大。因此研究一種與實際注塑成型脫模時刻狀態一致的塑料制品與模具型芯表面之間摩擦系數的測量裝置與方法，獲得準確的摩擦系數，可為制品脫模力的計算提供可靠的依據，

發明內容

本發明要解決的技術難題是針對現有技術的缺陷，發明一種塑料與金屬模具間摩擦系數的測量裝置及方法，發明一種能夠模擬實際制品脫模時制品對模具型芯在抱緊狀態和脫模溫度下的摩擦系數測量裝置。測量方法是先對金屬模具及塑料制品進行加熱，并使制品表面達到熔化狀態，以使制品表面與型芯表面緊密貼合，然后再通過冷卻模具，使制品冷卻凝固至脫模溫度，以此模擬實際注塑成型過程中，制品在脫模溫度下其與模具型芯表面間的微觀貼合狀態，從而進行摩擦系數的測量。同時本裝置采用的閉環溫度控制系統，能夠準確控制測量工作臺的加熱和冷卻溫度，使測量過程更貼近實際注塑成型脫模時的制品表面溫度及其與型芯表面的真實接觸狀態，系統控溫精度高，使摩擦系數的測量結果更加真實可靠。通過改變加熱溫度，可實現對多種聚合物材料在任何測量溫度下的摩擦系數測量。

本發明采用的技術方案是塑料與金屬模具間摩擦系數的測量裝置，其特征是，測量裝置由支承平臺組件、溫度控制系統以及測力裝置部分組成；溫度控制系統包括加熱和冷卻兩部分；測力裝置部分由帶有峰值保持功能的數顯測力計20、牽引繩19、鎖緊螺母18、滑輪17支撐桿16、支撐桿固定螺釘15組成；

在支承平臺組件中，測量工作臺10安裝在支承平臺9上，測量金屬板塊4通過沉頭螺釘5固定在測量工作臺10上，測量金屬板塊4根據測量要求選擇不同材料和不同表面粗糙度值；被測制品樣件3通過耐高溫雙面膠2粘合在負載塊1的下表面，使兩者連接為一體，并放置于測量金屬板塊4上；負載塊1的右端安裝有拉鉤12；

測力裝置部分的牽引繩19的一端固定在拉鉤12上，另一端和數顯測力計20連接；支撐桿16通過支撐桿固定螺釘15固定在測量工作臺10的右側面，滑輪17裝在支撐桿16的上端，并用鎖緊螺母18鎖緊，限制其軸向竄動；