童车塑料构件及其注塑成形方法 本发明涉及童车塑料构件及其注塑成形方法。
目前童车上塑料构件用得不多，局限于手柄、坐垫、罩壳等辅件上，而童车的主要构件如车架、前叉、把手、车轮等均采用由冷轧铁板经高频焊接所形成的铁管为材料，通过冷作弯曲冲压成型后，再进行喷塑、喷漆、电镀等工艺手段作外表的装饰处理；按这种办法生产的构件，工艺流程繁琐、材料消耗多、产品笨重，尤其是某些工序如喷涂过程的酸洗、磷化步骤不可避免会产生工业污染；以工程塑料取代金属来制作这些童车构件，在强度上可谓恰到好处，因而这一直是人们所渴望实现的目标，然而由于高强度塑料价格昂贵，若用塑料型材制造损耗太大并且联接处的强度往往较差，传统的注塑技术不能用来加工较为复杂的管状构件，传统的吹塑技术在形状和尺寸方面又难以达到足够的精度，因而以塑料代替金属的想法终难实现；近来国际上最新出现了一种气体辅助注塑成形技术，它已用于某些家用电器产品上，用来提高其产品的外观品位，在其注塑过程中，当已注入的塑料经加热熔融处于未固化的状态时，安装在模具相关部位的进气管刺入尚未成形的塑料内，具有一定压力的氮气由气管进入模具腔体充当一般注塑模的型芯作用，制品在高压下固化成型确保塑料分子间的结合紧密坚固，只要模具内腔足够光洁，其制品外观也就线条挺括、花纹清晰，免除一般注塑件经常可能产生的表面缩壁，从而提高了产品的外观质量；这种气体辅助注塑成形技术所形成的制品其内部含有空腔，因此还有利于节约材料减轻重量；然而该技术迄今尚未被应用于制造童车塑料构件。
本发明地目的是要充分发挥气体辅助注塑成形法其制品内部含有空腔的特点，用来制造一类童车塑料构件，它可以取代童车的某些金属管状构件，仍保持作为童车构件所必需的强度，这样加工简单，制造过程不产生污染。
本发明的目的是这样实现的：一种童车塑料构件，它包括有若干个直形或弧形的管状空腔，管壁的外表面可以附有各种形状的凸台、凸缘、肋板，这种童车塑料构件系采用气体辅助注塑成形法整体制造，它至少包括有一个在注塑成形过程中由于充气而形成的封闭式空腔，该封闭式空腔的腔壁上可以设有一个或几个用以注入气体的工艺孔。所述的童车塑料构件，它可以是童车的前叉，它由一个立管和从立管下端呈弧形的两分支向下延伸的两个并行的叉管组合而成，立管的上端为开口式并带有垂直槽，两叉管的端头为封闭式且所呈形状为用以夹紧轮轴的轧头。所述的童车塑料构件，它可以是童车的弧形把手，它由立管接口、弧形水平管以及连接它们的槽形管组合而成，弧形水平管的两端为封闭式。上述童车塑料构件的注塑成形方法，它包括有合模、注塑成形、脱模等步骤，在上述注塑成形步骤中再细分为注塑、注塑充气、充气成形、保压成形四步骤。
本发明采用气体辅助注塑成形法来制造童车塑料构件，不仅使童车塑料构件外表光洁、线条挺括，并且对应用该方法所得的制品其内部含有空腔的特点予以充分发挥以适合于制造童车的前叉、把手之类的管状构件，既节约材料又减轻重量，便于加工、一次成型，免除了金属加工所采用的繁琐工序以及对金属作表面处理时所造成的对环境的污染，其外观色彩可通过注塑配方随意改变以符合儿童的兴趣，它实现了人们长久所渴望以塑料代替金属制作童车构件的想法又把气体辅助注塑成形法的优点充分发挥，使气体辅助注塑成形法有更为广泛的应用范围。
以下通过附图和实施例对本发明作进一步的详述：
图1是依照本发明制造的童车的前叉的主视示意图。
图2是图1的侧视示意图。
图3是依照本发明制造的童车的弧形把手的主视示意图。
图4是图3的俯视示意图。
图5是图3的A-A剖视示意图。
图6是图4的B-B剖视示意图。
图7是图4的C-C剖视示意图。
图8本发明童车塑料构件的注塑成形方法的若干步骤的方框图。
图9是图8所表示的注塑成形方法中的注塑步骤示意图。
图10是图8所表示的注塑成形方法中的注塑充气步骤示意图。
图11是图8所表示的注塑成形方法中的充气成形步骤示意图。
图12是图8所表示的注塑成形方法中的保压成形步骤示意图。
参见图1、图2，依照本发明制造的童车前叉包括有一个立管(1)和从立管(1)下端呈弧形的两分支向下延伸的两个并行的叉管(2)组合而成，立管(1)的上端为开口式并带有垂直槽，在立管(1)的下部设有一个供充气用的工艺孔(6)；两叉管(2)的端头为封闭式且呈弧形的凹面，每个弧形凹面的两端各附有凸缘，这样的形状是为了构成用以夹紧轮轴的轧头；在立管(1)的内腔中部位置设有隔离壁(7)，目的是使整个前叉的内腔分成隔离壁(7)以下直至叉管(2)端头的封闭式空腔(20)和隔离壁(7)以上的开口腔，上述的工艺孔(6)当然是设置在封闭式空腔(20)腔壁上，所述的隔离壁(7)只是为了工艺上需要有一个封闭式空腔(20)而设置的，可以在制品成形后再予加工去除，也可以继续保留不予去除，类似这种并非功能上需要仅因工艺上必须而设置的隔离壁，在制品形成后即使不被保留，因而在最后的制品中不再存在封闭式空腔，该制品仍应属于本发明意义上的童车塑料构件。
参见图3、图4、图5、图6、图7，依照本发明制造的童车把手，它由立管接口(3)、弧形水平管(4)以及连接它们的槽形管(5)组合而成，弧形水平管(4)的两端为封闭式，槽形管(5)的内腔与立管接口(3)之间设有隔离壁(7′)，槽形管(5)的内腔与弧形水平管(4)的内腔相通形成封闭式空腔(20′)，在槽形管(5)的腔壁上设有一个工艺孔(6′)。
参见图8，本发明的童车塑料构件的注塑成形方法在传统合模、注塑成形、脱模三步骤的基础上把注塑成形步骤细分为注塑、注塑充气、充气成形、保压成形四步骤，如图所示总共为合模、注塑、注塑充气、充气成形、保压成形、脱模六步骤。
参见图9、图10、图11、图12，这些是以童车的前叉为例来说明气体辅助注塑成形方法的各步骤的示意图。按图所示，童车的前叉其立管(1)因为是一端开口的，所以它设置在模具型腔(16)中活动模(8)与静止模(9)相嵌合处，注塑喷咀(12)的位置可以设定在立管(1)内腔中部的隔离壁(7)处，气管(14)插入处即工艺孔(6)的位置安排在立管(1)下部封闭式空腔(20)壁上的适当地方以尽量使得充气产生的压力在模具型腔(16)的各部位分布合理；至于童车车把的制造则可以让立管接口(3)和它相邻的槽形管(5)设置在活动模(8)与静止模(9)的嵌合处，而让注塑喷咀(12)设置在槽形管(5)内腔与立管接口(3)内腔的隔离壁(7′)的位置上；对于其他各种形状的童车塑料构件其活动模(8)与静止模(9)如何相互嵌合形成模具型腔，如何设定注塑喷咀(12)的位置和充气气管(14)插入的位置，以及活动模(8)如何分解为两块或三块以使得脱模方便，这些都可以在作具体的研究和必要的试验后确定合适的方案的。
在图9中表示注塑步骤，这时注塑机料斗(10)中的塑料粒子进入料筒(11)，由包在料筒(11)外的加热器(13)加热呈熔融状态，再由料筒(11)中的螺杆(15)施压经注塑喷咀(12)注入模具型腔(16)，此时熔融态的塑料还只有一部分紧贴模具型腔(16)，这时尽管针状的气管(14)刺在熔融的塑料中，但气压控制器(17)处于关闭状态。
在图10中表示注塑充气步骤，这时熔融态的塑料继续由注塑喷咀(12)进入模具型腔(16)，而气管(14)周围紧贴模具型腔(16)的部分表层塑料温度已降低接近固化状态，这时气压控制器(17)打开，高压的氮气经气管(14)进入尚处于熔融状态的塑料内层，在塑料内层形成空腔，这时来自注塑喷咀(12)的注塑喷射力与高压氮气的压力相伴随，推挤处于熔融态的塑料沿模具型腔(16)前进，不使用普通的空气而要用氮气是为了确保高温高压状态下的安全性。
在图11中表示充气成形步骤，这时新的熔融态的塑料已停止进入模具型腔(16)，而高压氮气继续由气管(14)进入，推挤处于熔融状态的塑料与模具型腔(16)充分接触使所要加工的制品形成确定的形状，同时在制品内形成所预定的空腔，在这过程中充气所形成的封闭式内腔的壁厚逐渐变薄，但不能出现破裂，如果出现破裂那末高压的氮气将从组成模具型腔的缝隙逸出，破坏即将成形的制品造成废品。
在图12中表示保压成形步骤，这时制品的形状已确定，但塑料尚处于软化的状态还有可能产生一定程度的形变所以气管(14)继续处于打开状态以维持制品内部空腔的氮气继续处于高压状态，这样保压一段时间直到模具型腔(16)内的塑料制品温度下降至不会发生形变为止；在这样的高压作用下，塑料分子间的结合紧密坚固，只要模具型腔(16)足够光滑，所形成的制品其表面也就线条挺括不会有缩壁之类缺点，并达到预定所要求的形状尺寸精度。
采用上述注塑成型方法来制造童车塑料构件，除了要有氮气发生器或氮气钢瓶作为气源，还应该有能迅速精确地控制气压的气压控制器，还必须采用较先进的注塑机，它具有对模具型腔各处温度进行检测的传感器，还应具有对各传感器所采集的数据和来自气压控制器的数据进行处理并对设备上各部件或装置发出各项控制指令的计算机，上述各项设备目前市场上已有供应。
对于所要加工的某童车塑料构件，除了上述的前叉与车把，即使如车架，车轮等童车塑料构件也都可以采用这里所述的气体辅助注塑成形方法来进行加工，只要恰当地设置存在于制品内部作为充气所形成的封闭式空腔和相应的模具方案，在作若干次例行试验后，为确保质量所必需的各项数据和加工方案是不难找到的，这些都属于本发明的范围。