專(zhuān)利名稱(chēng)：注塑模具型腔壓力控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體壓力控制系統(tǒng)及控制方法，尤其涉及一種注塑模具型腔壓力控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
在塑料行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，為了達(dá)到提高產(chǎn)品尺寸精度、減輕產(chǎn)品質(zhì)量、縮短成型周期、節(jié)約能源等目的，逐漸涌現(xiàn)出一些新的注塑成型方法，如結(jié)構(gòu)發(fā)泡注塑、多組分注塑、反應(yīng)注塑、排氣注塑、微發(fā)泡注塑、氣體輔助注塑、振動(dòng)注塑、微注塑等。利用常規(guī)注塑成型方法制得的制件由于冷卻過(guò)程中的熔體收縮及保壓過(guò)程中保
壓壓力分布不均的原因，導(dǎo)致成型制品存在表面收縮、翹曲變形等缺陷，并且所需要的注塑機(jī)鎖模力比較大，導(dǎo)致制品成品率低并且耗費(fèi)資源。實(shí)驗(yàn)研究及相關(guān)理論研究表明，表面氣體輔助注塑成型過(guò)程中，在塑料熔體的填充后期對(duì)制件容易產(chǎn)生縮水及翹曲變形的部位，進(jìn)行模具型腔局部加壓，同時(shí)進(jìn)行冷卻定型，可以有效消除制件外觀面的收縮凹陷、減輕成型制品的翹曲變形、降低鎖模力并縮短成型周期。在常規(guī)的發(fā)泡注塑成型工藝中，由于注射熔體內(nèi)部壓力與模具型腔壓力間的壓差較大，在充填過(guò)程中熔體前沿部分迅速成核并且進(jìn)行氣泡的長(zhǎng)大，接觸模具型腔的部分受到剪切力作用并最終發(fā)生氣泡破裂，導(dǎo)致成型制件表面形成螺旋紋，影響制品的外觀質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)研究及相關(guān)理論研究表明，在發(fā)泡熔體注射前，在模具型腔中充滿具有一定壓力的氣體，如空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w，使注射的熔體進(jìn)入一個(gè)壓力空間，而不是常規(guī)發(fā)泡注塑成型過(guò)程中的低壓模腔，可以有效提高制件最終的表面質(zhì)量。在模具型腔氣體壓力的作用下，進(jìn)入型腔的發(fā)泡熔體前端不會(huì)立即發(fā)泡，直到熔體貼緊模具型腔表面且表層冷卻至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，形成致密皮層后，開(kāi)始快速泄壓進(jìn)行發(fā)泡，得到芯部發(fā)泡、表面致密并且表面質(zhì)量良好的發(fā)泡制件。模具型腔提前加壓可以允許物料在較低速率下充模，熔體流速低能抑制其沿壁面的不穩(wěn)定滑移，消除紊流痕跡。由于減小了近壁面的剪切及摩擦，熔體流動(dòng)更加均衡，流動(dòng)前鋒可以保持完整不破裂，有助于發(fā)泡氣體的保持，消除制件的表面螺旋紋和氣體流動(dòng)痕，提聞廣品的最終質(zhì)量和成品率。注塑過(guò)程中的模具型腔壓力控制關(guān)鍵技術(shù)在于注塑機(jī)與控制器間的通訊、模具型腔加壓速率與泄壓速率要快速、模具型腔壓力能夠穩(wěn)定維持、模具型腔壓力大小與壓力作用時(shí)間可控制。日本金子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社于2004年在中國(guó)公開(kāi)了一種名為“用于調(diào)整氣密罐中的氣體壓力的氣體調(diào)整裝置”(公開(kāi)號(hào)CN 101923359 A)的專(zhuān)利技術(shù)。該技術(shù)主要用于調(diào)整氣密貯液罐中的內(nèi)部氣體壓力，主要包括一個(gè)主氣體排放裝置和一個(gè)隔離氣體調(diào)整器，當(dāng)所述氣密罐中的內(nèi)部氣體壓力升高至特定值時(shí)，主氣體排放裝置中的排氣閥開(kāi)啟泄壓，當(dāng)隔離氣體的壓力降低至低于一個(gè)特定值時(shí)，隔離氣體調(diào)整器動(dòng)作供氣。但由于注塑成型屬于周期性生產(chǎn)，且每個(gè)生產(chǎn)周期的時(shí)間可能不相同，所以此發(fā)明無(wú)法根據(jù)注塑機(jī)的動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行周期性氣體調(diào)節(jié)，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)氣體的完全泄壓控制。程相魁于2006年公開(kāi)了一種名為“氣體壓力自動(dòng)控制裝置”(公開(kāi)號(hào)CN1924749A)的專(zhuān)利技術(shù)。該技術(shù)主要用于間歇式生產(chǎn)的水平室式煉焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中的氣體壓力控制，主要由壓力傳感器、氣體流量調(diào)節(jié)器或液位調(diào)節(jié)器、自動(dòng)控制器、動(dòng)作裝置構(gòu)成。注塑成型過(guò)程中模具型腔壓力值調(diào)節(jié)范圍較大，常在2 15MPa不等，但此專(zhuān)利技術(shù)壓力僅為400Pa左右，且無(wú)法有效讀取注塑機(jī)信號(hào)，因此無(wú)法對(duì)注塑成型過(guò)程中的模具型腔壓力進(jìn)行控制。北京航空航天大學(xué)于2009年公開(kāi)了一種名為“一種氣體壓力控制調(diào)節(jié)裝置”(公開(kāi)號(hào)CN 101539486A)的專(zhuān)利技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中的氣源壓力控制調(diào)節(jié)，其主要特征分為主管路壓力調(diào)節(jié)裝置和子管路壓力調(diào)節(jié)裝置兩部分，可控制多管路同時(shí)工作并實(shí)現(xiàn)氣體管路壓力實(shí)時(shí)可調(diào)，但該技術(shù)無(wú)法滿足注塑成型過(guò)程中周期性加壓與泄壓動(dòng)作的要求，不適用于注塑過(guò)程中的模具型腔壓力的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種注塑模具型腔壓力控制系 統(tǒng)及控制方法，它通過(guò)與注塑機(jī)的信號(hào)通訊，控制相應(yīng)的閥門(mén)進(jìn)行動(dòng)作，滿足注塑過(guò)程中模具型腔的加壓、穩(wěn)壓及泄壓功能要求，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)模具型腔壓力大小及壓力作用時(shí)間的控制，可保證注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率，并有利于提高實(shí)際生產(chǎn)中注塑工藝參數(shù)調(diào)試的效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種注塑模具型腔壓力控制系統(tǒng)，包括高壓氮?dú)庠?，高壓氮?dú)庠赐ㄟ^(guò)管路與模具進(jìn)氣口相連，所述管路上靠近高壓氮?dú)庠次恢锰幵O(shè)有第一減壓閥，管路經(jīng)第一減壓閥后分為兩路，一路經(jīng)第二減壓閥、第一壓力表和電子壓力控制器與氣控調(diào)節(jié)閥相連，另一路經(jīng)第二壓力表與氣控調(diào)節(jié)閥相連，氣控調(diào)節(jié)閥出口與模具進(jìn)氣口相連，且氣控調(diào)節(jié)閥出口與模具進(jìn)氣口相連段管路上依次連接有第三壓力表、壓力傳感器及泄壓管路單元。所述電子壓力控制器、泄壓管路單元和壓力傳感器均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)與注塑機(jī)信號(hào)單元相連。所述泄壓管路單元包括兩路并聯(lián)的與氮?dú)饣厥昭b置或外界大氣相連的泄壓管路，兩路并聯(lián)的泄壓管路上分別設(shè)有第一電磁閥和第二電磁閥。所述第一電磁閥的閥芯氣路直徑大于第二電磁閥的閥芯氣路直徑。所述第一電磁閥和第二電磁閥均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)連接。所述高壓氮?dú)庠磁c模具進(jìn)氣口間相連的管路均采用高壓不銹鋼管，且該段管路直徑不小于第一電磁閥的閥芯氣路直徑。所述數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)為工控機(jī)、計(jì)算機(jī)、單片機(jī)或PLC。注塑模具型腔壓力控制方法，步驟如下I)開(kāi)始前，通過(guò)調(diào)節(jié)第一減壓閥，使得出口壓力即第二壓力表顯示數(shù)值達(dá)到或稍高于型腔壓力預(yù)設(shè)值，以便減小高壓氣體對(duì)氣控調(diào)節(jié)閥的壓力損壞，提高閥體的使用壽命;2)調(diào)節(jié)第二減壓閥，使得出口壓力即第一壓力表顯示數(shù)值達(dá)到電子壓力控制器的先導(dǎo)氣體壓力要求值，壓力進(jìn)入電子壓力控制器前需安裝相應(yīng)規(guī)格的安全閥，防止進(jìn)入電子壓力控制器的氣體壓力過(guò)大，造成不必要的設(shè)備損壞；3)通過(guò)數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)接收注塑機(jī)信號(hào)單元的合模信號(hào)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)觸發(fā)，當(dāng)合模結(jié)束時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)開(kāi)始接收壓力傳感器的信號(hào)，通過(guò)設(shè)定型腔壓力值和壓力傳感器信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算后發(fā)送電流信號(hào)給電子壓力控制器，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣控調(diào)節(jié)閥，對(duì)模具型腔進(jìn)行加壓；4)對(duì)模具型腔加壓時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，高壓壓力作用時(shí)間需與注塑機(jī)的注射延時(shí)時(shí)間和注射時(shí)間匹配，通過(guò)設(shè)定模具型腔壓力作用時(shí)間參數(shù)來(lái)控制模具型腔高壓保持時(shí)間，并通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模具型腔內(nèi)部壓力，當(dāng)模具型腔壓力達(dá)到設(shè)定高壓時(shí)停止對(duì)型腔加壓，并給出高壓信號(hào)，允許注塑機(jī)進(jìn)行下一步動(dòng)作，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)給出泄壓信號(hào)控制第一電磁閥動(dòng)作，開(kāi)始對(duì)模具型腔泄壓；5)當(dāng)一個(gè)注塑過(guò)程完成，模具型腔壓力達(dá)到允許開(kāi)模低壓時(shí)給出低壓信號(hào)，允許注塑機(jī)進(jìn)行開(kāi)模取件，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)通過(guò)接收注塑機(jī)信號(hào)單元的開(kāi)模信號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)控制參數(shù)的初始化，為下一個(gè)生產(chǎn)周期做準(zhǔn)備；6)對(duì)于注射前需對(duì)模具型腔加壓的結(jié)構(gòu)發(fā)泡注塑成型工藝和微發(fā)泡注塑成型工藝，在注射過(guò)程中，隨著塑料熔體的不斷填充，模具型腔空間逐漸減小，型腔內(nèi)高壓氣體被進(jìn)一步壓縮，使型腔壓力急劇增高，為了保證填充過(guò)程中型腔壓力的穩(wěn)定，可設(shè)定允許壓差值，即當(dāng)模具型腔壓力高于設(shè)定值加允許壓差值時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)給出穩(wěn)壓信號(hào)控制第二電磁閥動(dòng)作，開(kāi)始小流量泄壓，當(dāng)模具型腔壓力降到設(shè)定值減允許壓差值時(shí)，第二電磁閥斷電關(guān)閉，停止型腔泄壓，實(shí)現(xiàn)模具型腔壓力的穩(wěn)定控制。本發(fā)明根據(jù)實(shí)際注塑生產(chǎn)工藝過(guò)程，通過(guò)與注塑機(jī)的信號(hào)通訊，控制相應(yīng)的閥門(mén)進(jìn)行動(dòng)作，完成對(duì)注塑模具型腔的加壓、穩(wěn)壓及泄壓功能要求，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)模具型腔壓力大小及壓力作用時(shí)間的控制，可保證注塑產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率，并有利于提高實(shí)際生產(chǎn)中注塑工藝參數(shù)調(diào)試的效率。本發(fā)明能夠保證注塑過(guò)程中模具型腔壓力范圍為O 20MPa可調(diào)(實(shí)際使用壓力范圍為2 15MPa)，能夠保證在注塑過(guò)程中模具型腔壓力的穩(wěn)定維持；模具型腔的泄壓與穩(wěn)壓分為兩路進(jìn)行，泄壓管路選用直徑較大的電磁閥(例如直徑為Φ6πιπι)，穩(wěn)壓管路選用直徑較小的電磁閥(例如直徑為Φ 3mm);對(duì)模具型腔進(jìn)行加壓時(shí)，采用PID控制算法，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣控調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，進(jìn)行模具型腔的壓力調(diào)節(jié)；當(dāng)模具型腔壓力達(dá)到設(shè)定高壓和設(shè)定低壓時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)均進(jìn)行信號(hào)反饋，允許注塑機(jī)進(jìn)行下一步動(dòng)作。針對(duì)目前需要進(jìn)行模具型腔加壓的新型注塑成型工藝要求，模具型腔壓力在達(dá)到設(shè)定高壓時(shí)均需進(jìn)行一定時(shí)間的高壓維持，并且在泄壓時(shí)要求模具型腔泄壓速度快速，本發(fā)明采用小尺寸氣路管徑的高壓電磁閥進(jìn)行小流量氣體調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)模具型腔壓力的穩(wěn)定，采用大尺寸氣路管徑的高壓電磁閥實(shí)現(xiàn)模具型腔的快速泄壓。本發(fā)明根據(jù)注塑成型的具體過(guò)程，通過(guò)第一減壓閥調(diào)節(jié)進(jìn)入模具型腔壓力控制器的氣體壓力，分別通過(guò)第二壓力表、第三壓力表監(jiān)測(cè)控制裝置內(nèi)部管道壓力和模具型腔內(nèi)部壓力。通過(guò)數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)讀取注塑機(jī)信號(hào)單元的合模信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)觸發(fā)，當(dāng)合模結(jié)束時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)控制相關(guān)的閥門(mén)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行加壓動(dòng)作，開(kāi)始對(duì)模具型腔進(jìn)行加壓，并通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模具型腔內(nèi)部壓力，當(dāng)模具型腔壓力達(dá)到設(shè)定高壓時(shí)停止對(duì)型腔加壓，并給出高壓信號(hào)，允許注塑機(jī)進(jìn)行下一步動(dòng)作。在模具型腔進(jìn)行加壓時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，高壓壓力作用時(shí)間需與注塑機(jī)其他動(dòng)作時(shí)間如注射延時(shí)時(shí)間和注射時(shí)間進(jìn)行匹配，當(dāng)壓力作用時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間值時(shí)，模具型腔壓力控制系統(tǒng)控制相關(guān)閥門(mén)動(dòng)作進(jìn)行泄壓，當(dāng)模具型腔壓力達(dá)到允許開(kāi)模低壓時(shí)給出低壓信號(hào)，允許注塑機(jī)進(jìn)行開(kāi)模取件。由于注塑成型過(guò)程屬于周期性動(dòng)作，因此數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)通過(guò)讀取注塑機(jī)信號(hào)單元的開(kāi)模信號(hào)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的初始化設(shè)置，為下一個(gè)生產(chǎn)周期做準(zhǔn)備。對(duì)于結(jié)構(gòu)發(fā)泡工藝和微發(fā)泡工藝，在物料注射填充過(guò)程中隨著模具型腔內(nèi)部的空間被熔體進(jìn)一步壓縮，模具型腔壓力會(huì)瞬間增大，此時(shí)可以通過(guò)穩(wěn)壓系統(tǒng)進(jìn)行小流量泄壓，實(shí)現(xiàn)模具型腔壓力的穩(wěn)定控制。本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)接收注塑機(jī)信號(hào)和壓力傳感器信號(hào)，經(jīng)過(guò)PID計(jì)算后輸出4 20mA電流信號(hào)及通斷信號(hào)；通過(guò)注塑機(jī)的合模信號(hào)激活模具型腔壓力控制系統(tǒng)，進(jìn)行合理的時(shí)間延遲后控制加壓系統(tǒng)對(duì)模具型腔進(jìn)行加壓動(dòng)作；通過(guò)壓力傳感器信號(hào)和設(shè)定壓力值動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電子壓力控制器，間接控制氣控調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)模具型腔壓力的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；通過(guò)設(shè)定模具型腔高壓壓力保持時(shí)間控制泄壓系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的泄壓動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)注塑過(guò)程中模具型腔壓力作用時(shí)間的可控；通過(guò)注塑過(guò)程中模具型腔壓力上限的設(shè)定來(lái)控制穩(wěn)壓系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)注塑過(guò)程中模具型腔壓力的穩(wěn)定；通過(guò)讀取注塑機(jī)開(kāi)模 信號(hào)實(shí)現(xiàn)壓力控制系統(tǒng)的初始化設(shè)置，以便為下個(gè)生產(chǎn)周期做準(zhǔn)備。本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有模具型腔加壓速率與泄壓速率快、模具型腔高壓壓力可維持、模具型腔壓力大小及高壓保持時(shí)間可控的功能特點(diǎn)，滿足注塑成型過(guò)程中模具型腔壓力的控制要求。


圖I為本發(fā)明模具型腔壓力控制裝置示意圖。圖2為本發(fā)明模具型腔壓力控制系統(tǒng)及控制方法原理圖。其中I.高壓氮?dú)庠矗?.第一減壓閥，3.第二減壓閥，4.氣控調(diào)節(jié)閥，5.第一電磁閥，6.第二電磁閥，7.電子壓力控制器，8.壓力傳感器，9.數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)，10.注塑機(jī)信號(hào)單兀，11·第一壓力表，12.第二壓力表，13.第三壓力表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，注塑模具型腔壓力控制系統(tǒng)及控制方法，包括高壓氮?dú)庠?，高壓氮?dú)庠碔經(jīng)模具型腔壓力控制裝置后通過(guò)裝置的出氣口 I與模具進(jìn)氣口相連，所述管路上靠近高壓氮?dú)庠碔位置處設(shè)有第一減壓閥2，管路經(jīng)第一減壓閥2后分為兩路，一路經(jīng)第二減壓閥3、第一壓力表11和電子壓力控制器7與氣控調(diào)節(jié)閥4相連，另一路經(jīng)第二壓力表12與氣控調(diào)節(jié)閥4相連，氣控調(diào)節(jié)閥4的出口與模具進(jìn)氣口相連，該段管路上依次連接有第三壓力表13、壓力傳感器8及泄壓管路單元；所述電子壓力控制器4、泄壓管路單元和壓力傳感器8均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9相連，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9與注塑機(jī)信號(hào)單元10相連。泄壓管路單元包括兩路并聯(lián)的與氮?dú)饣厥昭b置或外界大氣相連的泄壓管路，兩路并聯(lián)的泄壓管路上分別設(shè)有第一電磁閥5和第二電磁閥6。兩路并聯(lián)的泄壓管路的出氣口
II、111與氮?dú)饣厥昭b置連接或排空。第一電磁閥5的閥芯氣路直徑大于第二電磁閥6的閥芯氣路直徑。第一電磁閥5和第二電磁閥6均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9電連接。高壓氮?dú)庠碔與模具進(jìn)氣口相連的管路采用高壓不銹鋼管。數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9可為工控機(jī)、計(jì)算機(jī)、單片機(jī)或PLC。
模具型腔壓力控制部分可實(shí)現(xiàn)與注塑機(jī)的信號(hào)通訊，主要接收注塑機(jī)開(kāi)模信號(hào)、合模信號(hào)及壓力傳感器信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理后的信號(hào)輸出，控制相應(yīng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。所述的高壓氮?dú)庠碔的壓力范圍15 40MPa。所述的第一減壓閥2的壓力范圍輸入O 40MPa，輸出O 25MPa。所述的第二減壓閥3的壓力范圍輸入O 25MPa，輸出O IMPa。所述的氣控調(diào)節(jié)閥4壓力范圍輸入O 25MPa，輸出O 20MPa。所述的壓力傳感器8的量程0 20MPa。所述的第一壓力表11壓力范圍0 IMPa。
所述的第二壓力表12壓力范圍0 25MPa。所述的第三壓力表13壓力范圍0 20MPa。所述的第一電磁閥5閥芯氣路尺寸為Φ6ι πι。所述的第一電磁閥6閥芯氣路尺寸為Φ3ι πι。所述的高壓氣體管路均采用不銹鋼管，管徑尺寸為Φ6πιπι。對(duì)于需要控制模具型腔壓力的注塑工藝過(guò)程，模具型腔壓力范圍一般為2 15MPa,現(xiàn)以注塑過(guò)程中模具型腔壓力需IOMPa為例說(shuō)明該控制裝置的控制方法。I)開(kāi)始前，通過(guò)調(diào)節(jié)第一減壓閥2，使得出口壓力即第二壓力表12的數(shù)值顯示值為10 15MPa，以便減小高壓氣體對(duì)氣控調(diào)節(jié)閥4的壓力損壞，提高閥體的使用壽命；2)調(diào)節(jié)第二減壓閥3，使得出口壓力即第一壓力表11的數(shù)值顯示為O. 8MPa，以便滿足電子壓力控制器7的先導(dǎo)氣體壓力要求，壓力進(jìn)入電子壓力控制器7前需安裝相應(yīng)的安全閥，防止進(jìn)入電子壓力控制器7的壓力過(guò)大，造成不必要的設(shè)備損壞；3)通過(guò)數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9接收注塑機(jī)信號(hào)單元10的合模信號(hào)，當(dāng)合模結(jié)束時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9開(kāi)始接收壓力傳感器8的信號(hào)，通過(guò)設(shè)定的模具型腔壓力值和壓力傳感器信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算后發(fā)送電流信號(hào)給電子壓力控制器7，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣控調(diào)節(jié)閥4，對(duì)模具型腔進(jìn)行加壓；4)對(duì)模具型腔加壓時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，高壓壓力作用時(shí)間需與注塑機(jī)注射延時(shí)時(shí)間和注射時(shí)間匹配，通過(guò)設(shè)定壓力作用時(shí)間參數(shù)來(lái)控制模具型腔高壓保持時(shí)間，并通過(guò)壓力傳感器8實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模具型腔內(nèi)部壓力，并經(jīng)過(guò)數(shù)字轉(zhuǎn)化輸出，實(shí)現(xiàn)模具型腔壓力的可視化。當(dāng)模具型腔壓力達(dá)到設(shè)定高壓時(shí)停止對(duì)型腔加壓，并給出高壓信號(hào)，允許注塑機(jī)進(jìn)行下一步動(dòng)作即允許注塑機(jī)進(jìn)行注射，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9給出泄壓信號(hào)控制第一電磁閥5動(dòng)作，開(kāi)始對(duì)模具型腔泄壓；5)當(dāng)一個(gè)注塑過(guò)程完成，模具型腔壓力達(dá)到允許開(kāi)模低壓時(shí)給出低壓信號(hào)，此時(shí)允許注塑機(jī)進(jìn)行開(kāi)模取件，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9通過(guò)接收注塑機(jī)信號(hào)單元10的開(kāi)模信號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)的初始化設(shè)置，為下一個(gè)生產(chǎn)周期做準(zhǔn)備。6)對(duì)于注射前需對(duì)模具型腔加壓的工藝如結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型和微發(fā)泡成型，在注射填充過(guò)程中，隨著塑料熔體的填充，模具型腔空間逐漸減小，型腔內(nèi)高壓氣體被進(jìn)一步壓縮，使壓力急劇增高，為了保證填充過(guò)程中模具型腔壓力的穩(wěn)定，可設(shè)定一個(gè)模具型腔壓力的允許壓差值I一般地，設(shè)定的壓差值δ隨模具型腔壓力的不同而不同，原則上設(shè)定為模具型腔壓力的3 5%，例如，對(duì)于本實(shí)施例，設(shè)定模具型腔壓力為lOMPa，模具型腔壓力的允許壓差值5可取模具型腔壓力的5%，即為O. 5MPa，當(dāng)實(shí)際模具型腔壓力高于(10+δ )=10. 5MPa時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)9給出穩(wěn)壓信號(hào)控制第二電磁閥6動(dòng)作，開(kāi)始小流量泄壓，當(dāng)實(shí)際模具型腔壓力小于(10- δ )=9. 5MPa時(shí)，第二電磁閥6斷電關(guān)閉，模具型腔泄壓停止。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明的保護(hù) 范圍進(jìn)行了限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求
1.一種注塑模具型腔壓力控制系統(tǒng)及控制方法，其特征是，包括高壓氮?dú)庠?，高壓氮?dú)庠赐ㄟ^(guò)管路與模具進(jìn)氣口相連，所述管路上靠近高壓氮?dú)庠次恢锰幵O(shè)有第一減壓閥，管路經(jīng)第一減壓閥后分為兩路，一路經(jīng)第二減壓閥、第一壓力表和電子壓力控制器與氣控調(diào)節(jié)閥相連，另一路經(jīng)第二壓力表與氣控調(diào)節(jié)閥相連，氣控調(diào)節(jié)閥出口與模具進(jìn)氣口相連，且氣控調(diào)節(jié)閥出口與模具進(jìn)氣口相連段管路上依次連接有第三壓力表、壓力傳感器及泄壓管路單元；所述電子壓力控制器、泄壓管路單元和壓力傳感器均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)與注塑機(jī)信號(hào)單元相連。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征是，所述泄壓管路單元包括兩路并聯(lián)的與氮?dú)饣厥昭b置或外界大氣相連的泄壓管路，兩路并聯(lián)的泄壓管路上分別設(shè)有第一電磁閥和第二電磁閥。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述第一電磁閥的閥芯氣路直徑大于第二電磁閥的閥芯氣路直徑。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述第一電磁閥和第二電磁閥均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)連接。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述高壓氮?dú)庠磁c模具進(jìn)氣口相連的管路采用高壓不銹鋼管，且該段管路直徑大于等于第一電磁閥的閥芯氣路直徑。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)為工控機(jī)、計(jì)算機(jī)、單片機(jī)或PLC。
7.一種利用權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述系統(tǒng)的控制方法，其特征是，步驟如下 1)開(kāi)始前，通過(guò)調(diào)節(jié)第一減壓閥，使得出口壓力即第二壓力表達(dá)到或稍高于設(shè)定值，以便減小高壓對(duì)氣控調(diào)節(jié)閥的壓力損壞，提高閥體的使用壽命； 2)調(diào)節(jié)第二減壓閥，使得出口壓力即第一壓力表達(dá)到設(shè)定值，以便滿足電子壓力控制器的先導(dǎo)氣體壓力要求，壓力進(jìn)入電子壓力控制器前需安裝相應(yīng)的安全閥，防止進(jìn)入電子壓力控制器的壓力過(guò)大，造成不必要的設(shè)備損壞； 3)通過(guò)數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)接收注塑機(jī)信號(hào)單元的合模信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)觸發(fā)，當(dāng)合模結(jié)束時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)開(kāi)始接收壓力傳感器的信號(hào)，通過(guò)設(shè)定的模具型腔壓力值和壓力傳感器信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算后發(fā)送電流信號(hào)給電子壓力控制器，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣控調(diào)節(jié)閥，對(duì)模具型腔加壓； 4)對(duì)模具型腔加壓時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，高壓壓力作用時(shí)間需與注塑機(jī)注射延時(shí)時(shí)間和注射時(shí)間匹配，通過(guò)設(shè)定壓力作用時(shí)間參數(shù)來(lái)控制模具型腔高壓保持時(shí)間，并通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模具型腔內(nèi)部壓力，當(dāng)模具型腔壓力達(dá)到設(shè)定高壓時(shí)停止對(duì)型腔加壓，并給出高壓信號(hào)，允許注塑機(jī)進(jìn)行下一步動(dòng)作，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)給出泄壓信號(hào)控制第一電磁閥動(dòng)作，開(kāi)始對(duì)模具型腔泄壓； 5)當(dāng)一個(gè)注塑過(guò)程完成，模具型腔壓力達(dá)到允許開(kāi)模低壓時(shí)給出低壓信號(hào)，允許注塑機(jī)進(jìn)行開(kāi)模取件，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)通過(guò)接收注塑機(jī)信號(hào)單元的開(kāi)模信號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的初始化設(shè)置，為下一個(gè)生產(chǎn)周期做準(zhǔn)備； 6)對(duì)于注射前需對(duì)模具型腔加壓的發(fā)泡成型工藝和微發(fā)泡成型工藝，在注射填充過(guò)程中，隨著塑料熔體的填充，模具型腔空間逐漸減小，型腔內(nèi)高壓氣體被進(jìn)一步壓縮，使壓力急劇增高，為了保證填充過(guò)程中型腔壓力的穩(wěn)定，設(shè)定模具型腔壓力的允許壓差值，即當(dāng)壓力高于設(shè)定值加允許壓差值時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)給出穩(wěn)壓信號(hào)控制第二電磁閥動(dòng)作，開(kāi)始小流量泄壓，當(dāng)壓力降到設(shè)定值減允許壓差值時(shí)，第二電磁閥斷電關(guān)閉，停止型腔泄壓，實(shí)現(xiàn)模具型腔壓力的穩(wěn)定控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種注塑模具型腔壓力控制系統(tǒng)及控制方法，包括高壓氮?dú)庠?，高壓氮?dú)庠赐ㄟ^(guò)管路與模具進(jìn)氣口相連，管路上靠近高壓氮?dú)庠次恢锰幵O(shè)有第一減壓閥，管路經(jīng)第一減壓閥后分為兩路，一路經(jīng)第二減壓閥、第一壓力表和電子壓力控制器與氣控調(diào)節(jié)閥相連，另一路經(jīng)第二壓力表與氣控調(diào)節(jié)閥相連，氣控調(diào)節(jié)閥出口與模具進(jìn)氣口相連，該段管路上依次連接有第三壓力表、壓力傳感器及泄壓管路單元；所述電子壓力控制器、泄壓管路單元和壓力傳感器均與數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理及控制系統(tǒng)與注塑機(jī)信號(hào)單元相連。同時(shí)本發(fā)明公開(kāi)了該系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明具有模具型腔加壓速率與泄壓速率快、模具型腔高壓壓力可維持、模具型腔高壓作用時(shí)間可控等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C45/76GK102935711SQ20121051738
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者趙國(guó)群, 李帥, 管延錦 申請(qǐng)人:山東大學(xué)