外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具，包括帶有型腔的模具，還包括加熱和冷卻裝置、氣體輔助注塑裝置以及PC控制端，所述的氣體輔助注塑裝置包括氣體生成裝置、壓縮機(jī)、氣道和壓力傳感器，氣體生成裝置的出口與壓縮機(jī)的進(jìn)口連接，所述的壓縮機(jī)的出口與所述的氣道的進(jìn)口端連接，并在所述的壓縮機(jī)的出口與所述的氣道的進(jìn)口端之間設(shè)置有氣壓控制閥，所述的氣壓控制閥與所述的PC控制端信號連接；所述的壓力傳感器設(shè)置在所述的模具的型腔周圍，并與所述的PC控制端信號連接。本實(shí)用新型使用外部氣體輔助注射成型技術(shù)，能在保壓冷卻過程中均衡材料的體積收縮，生產(chǎn)出表面翹曲變形少的高光塑件。
【專利說明】外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具。
【背景技術(shù)】
[0002]快速變模溫注塑成型工藝采用一種動態(tài)的模溫控制策略，即在填充前快速加熱模具，以實(shí)現(xiàn)高模溫注射，隨后通過快速冷卻以縮短成型周期。因而在不降低生產(chǎn)效率的同時，從本質(zhì)上克服了傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)的固有缺陷，并且提高了注塑制品的精度、表面質(zhì)量和強(qiáng)度等性能指標(biāo)。但快速變模溫注塑成型過程中模具溫度場更為復(fù)雜，冷卻過程中的材料收縮更為顯著，導(dǎo)致快速變模溫注塑成型制品的翹曲變形非常明顯，甚至?xí)斐伤芗_
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[0003]高光注塑成型過程是一個極冷極熱的工藝過程，塑件的變形程度與溫度場的變化有關(guān)。由于在高光注塑成型的冷卻階段溫度分布不均勻，使得塑件制品產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致在脫模之后制品容易產(chǎn)生明顯的翹曲變形。
[0004]目前已有多個專利提出改善快速變模溫注塑成型模具溫度場的方法，如專利CN201158129、CN201192891、CN203004261U分別公布了多點(diǎn)模具溫度控制裝置、電加熱式溫度控制裝置、多點(diǎn)測溫多路錯時控溫裝置等多種控制方法，都能較好地實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制快速變換注塑模具溫度。這些專利提出的控制方法能在一定程度上改善塑件變形情況，但不能改善對翹曲變形有重大影響的冷卻和凝固過程，依然存在塑件產(chǎn)生較大翹曲變形的缺陷，因此還需要進(jìn)一步從技術(shù)上改善塑件因溫度差產(chǎn)生的翹曲、變形問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有快速變模溫注塑成型模具中存在的因溫度差產(chǎn)生的塑件翹曲、變形的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具，包括帶有型腔的模具，其特征在于:還包括加熱和冷卻裝置、氣體輔助注塑裝置以及控制上述裝置的PC控制端，
[0008]所述的加熱和 冷卻裝置包括相并聯(lián)的蒸汽鍋爐、空壓機(jī)和冷凝塔，所述的蒸汽鍋爐的出口設(shè)有加熱控制閥，所述的空壓機(jī)的出口設(shè)有空氣閥，所述的冷凝塔的出口設(shè)有進(jìn)水閥，所述的加熱控制閥、空氣閥以及進(jìn)水閥均與所述的PC控制端的模溫控制模塊信號連接；所述的加熱控制閥、空氣閥以及進(jìn)水閥并聯(lián)后通過總進(jìn)口管道與模具連接，所述的模具與PC控制端的模具動作控制模塊信號連接；所述的PC控制端的模溫控制模塊與PC控制端的模具動作控制模塊信號連接；
[0009]所述的模具的型腔周圍設(shè)置若干條相互獨(dú)立的加熱管道、冷卻管道和K型熱電偶，每個所述的K型熱電偶通過熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器與PC控制端的模溫控制模塊信號連接；每條所述的加熱管道和冷卻管道的一端為進(jìn)口、另一端為出口，所述的加熱管道和冷卻管道的進(jìn)口分別與總進(jìn)口管道的出口連接，所述的加熱管道和冷卻管道的出口分別通過總出口管道與蒸汽冷凝器的進(jìn)口連接；所述的蒸汽冷凝器的下部設(shè)有兩個冷凝器出口，一個冷凝器出口與進(jìn)水閥連接，另一個冷凝器出口通過出水管道與冷凝塔的底部相連，所述的總出口管道與所述的出水管道之間設(shè)有冷卻水出水閥，所述的冷卻水出水閥與所述的PC控制端的模溫控制模塊信號連接；
[0010]所述的氣體輔助注塑裝置包括氣體生成裝置、壓縮機(jī)、氣道和壓力傳感器，所述的氣體生成裝置的出口與壓縮機(jī)的進(jìn)口連接，所述的壓縮機(jī)的出口與所述的氣道的進(jìn)口端連接，并在所述的壓縮機(jī)的出口與所述的氣道的進(jìn)口端之間設(shè)置有氣壓控制閥，所述的氣壓控制閥與所述的PC控制端的氣體輔助注塑控制模塊信號連接；所述的氣道的出口端上設(shè)有若干條支路，每條所述的支路與所述的型腔連通；所述的壓力傳感器設(shè)置在所述的模具的型腔周圍，并所述的壓力傳感器與所述的PC控制端的氣體輔助注塑控制模塊信號連接。
[0011]進(jìn)一步，所述的加熱管道和冷卻管道的個數(shù)大于I根；且所述的加熱管道和冷卻管道的設(shè)定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
[0012]進(jìn)一步，所述的K型熱電偶的個數(shù)大于I個；且所述的K型熱電偶的設(shè)定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結(jié)構(gòu)、所述的加熱管道或冷卻管道的個數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0013]進(jìn)一步，所述的蒸汽鍋爐的出口的蒸汽管路上、空壓機(jī)的出口的壓縮空氣管路以及冷凝塔的出口的冷卻水管路上均設(shè)有過濾器。
[0014]本實(shí)用新型溫度測量采用熱電偶多點(diǎn)測溫，準(zhǔn)確測量模具各個位置的溫度；控制裝置通過控制策略進(jìn)行加熱裝置的控制，使加熱裝置在某些特定時期進(jìn)行加熱。氣體輔助過程的控制裝置控制氣體在成型周期的特定時刻注入塑件工作表面，并在一定壓力下進(jìn)行保壓和冷卻。溫度測量過程包括溫度數(shù)據(jù)采集、數(shù)字轉(zhuǎn)換和分析處理階段。在回路中，溫度采集通過埋入型腔周圍的熱電偶組完成，各熱電偶將測試點(diǎn)的溫度值通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，處理后的溫度數(shù)據(jù)通過送入PC控制端進(jìn)行后續(xù)處理。溫度控制系統(tǒng)包括加熱器組、力口熱/制冷電磁控制開關(guān)、輸出控制模塊和信號處理等階段。PC控制端根據(jù)設(shè)置要求對測量裝置傳來的信號進(jìn)行處理，輸出控制模塊發(fā)出信號，通過控制加熱/制冷的控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)對模具型腔的加熱或冷卻。
[0015]在冷卻階段采用外部氣體輔助對高光塑件進(jìn)行保壓，補(bǔ)償快速變模溫注塑成型冷卻保壓過程較大的收縮。同時，氣體能帶走塑件表面大量的熱，實(shí)現(xiàn)塑件各個位置溫度的相對恒定。壓力測量過程包括多路壓力數(shù)據(jù)采集、數(shù)字轉(zhuǎn)換和分析處理階段。在回路中，壓力采集通過埋入型腔周圍的壓力傳感器完成，各傳感器將測試點(diǎn)的壓力值通過數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，處理后的壓力數(shù)據(jù)通過單片機(jī)送入PC控制端進(jìn)行后續(xù)處理。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在:本實(shí)用新型在快速變模溫注射成型過程中，使用外部氣體輔助注射成型技術(shù)，在冷卻、保壓階段內(nèi)能夠提供較大的保壓壓力，能在保壓冷卻過程中均衡材料的體積收縮，并能使型芯面的塑件模溫保持一定的均勻性，進(jìn)而生產(chǎn)出表面翹曲變形少的高光塑件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型外部氣體輔助的快速變模溫注塑成型模具結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型外部氣體輔助的快速變模溫注塑成型模具內(nèi)部剖視圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型模具溫度和氣體輔助控制原理示意圖。[0020]圖4是本實(shí)用新型模具溫度、壓力測控裝置的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參照圖1至圖4，外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具，包括帶有型腔的模具1，還包括加熱和冷卻裝置、氣體輔助注塑裝置以及控制上述裝置的PC控制端，
[0022]所述的加熱和冷卻裝置包括相并聯(lián)的蒸汽鍋爐18、空壓機(jī)16和冷凝塔14，所述的蒸汽鍋爐18的出口設(shè)有加熱控制閥19，所述的空壓機(jī)16的出口設(shè)有空氣閥17，所述的冷凝塔14的出口設(shè)有進(jìn)水閥15，所述的加熱控制閥19、空氣閥17以及進(jìn)水閥15均與所述的PC控制端的模溫控制模塊信號連接；所述的加熱控制閥19、空氣閥17以及進(jìn)水閥15并聯(lián)后通過總進(jìn)口管道與模具I連接，所述的模具I與PC控制端的模具動作控制模塊信號連接；所述的PC控制端的模溫控制模塊與PC控制端的模具動作控制模塊信號連接；
[0023]所述的模具I的型腔6周圍設(shè)置若干條相互獨(dú)立的加熱管道2、冷卻管道4和K型熱電偶3，每個所述的K型熱電偶3通過熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器與PC控制端的模溫控制模塊信號連接；每條所述的加熱管道2和冷卻管道4的一端為進(jìn)口、另一端為出口，所述的加熱管道2和冷卻管道4的進(jìn)口分別與總進(jìn)口管道的出口連接，所述的加熱管道2和冷卻管道4的出口分別通過總出口管道與蒸汽冷凝器9的進(jìn)口連接；所述的蒸汽冷凝器9的下部設(shè)有兩個冷凝器出口，一個冷凝器出口與進(jìn)水閥13連接，另一個冷凝器出口通過出水管道與冷凝塔14的底部相連，所述的總出口管道與所述的出水管道之間設(shè)有冷卻水出水閥8，所述的冷卻水出水閥8與所述的PC控制端的模溫控制模塊信號連接；
[0024]所述的氣體輔助注塑裝置包括氣體生成裝置20、壓縮機(jī)21、氣道5和壓力傳感器7，所述的氣體生成裝置20的出口與壓縮機(jī)21的進(jìn)口連接，所述的壓縮機(jī)21的出口與所述的氣道5的進(jìn)口端連接，并在所述的壓縮機(jī)21的出口與所述的氣道5的進(jìn)口端之間設(shè)置有氣壓控制閥22，所述的氣壓控制閥22與所述的PC控制端的氣體輔助注塑控制模塊信號連接；所述的氣道5的出口端上設(shè)有若干條支路，每條所述的支路與所述的型腔6連通；所述的壓力傳感器7設(shè)置在所述的模具I的型腔6周圍，并所述的壓力傳感器7與所述的PC控制端的氣體輔助注塑控制模塊信號連接。
[0025]進(jìn)一步，所述的加熱管道2和冷卻管道4的個數(shù)大于I根；且所述的加熱管道和冷卻管道的設(shè)定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
[0026]進(jìn)一步，所述的K型熱電偶3的個數(shù)大于I個；且所述的K型熱電偶的設(shè)定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結(jié)構(gòu)、所述的加熱管道或冷卻管道的個數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
[0027]進(jìn)一步，所述的蒸汽鍋爐18的出口的蒸汽管路上、空壓機(jī)16的出口的壓縮空氣管路以及冷凝塔14的出口的冷卻水管路上均設(shè)有過濾器23、24、13。
[0028]在外部氣體輔助快速變模溫注射成型工藝的一個周期中，與傳統(tǒng)快速變模溫相t匕，所不同的是在模具冷卻階段內(nèi)增加了外部氣體輔助工藝。
[0029]如圖4所示，在外部氣體輔助快速變模溫注射成型工藝的模具冷卻階段，采用冷卻介質(zhì)對模具和制品進(jìn)行充分冷卻，使模溫迅速降低至出模溫度。與此同時通過PC控制端設(shè)置出模溫度，通過模溫控制模塊給出信號，氣體發(fā)生器產(chǎn)生氣體，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后通過過濾器、氣壓控制閥進(jìn)入氣道，經(jīng)射嘴射出后對塑件制品進(jìn)行保壓和冷卻。若測試點(diǎn)的測量壓力值未達(dá)到預(yù)定溫度，氣壓控制閥繼續(xù)對其加壓；若測試點(diǎn)的測量溫度未達(dá)到產(chǎn)品脫模溫度，繼續(xù)通入冷卻氣體繼續(xù)冷卻。當(dāng)塑件制品達(dá)到出模溫度后，產(chǎn)品脫模，冷卻階段完成。
[0030]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具，包括帶有型腔的模具，其特征在于:還包括加熱和冷卻裝置、氣體輔助注塑裝置以及控制上述裝置的PC控制端， 所述的加熱和冷卻裝置包括相并聯(lián)的蒸汽鍋爐、空壓機(jī)和冷凝塔，所述的蒸汽鍋爐的出口設(shè)有加熱控制閥，所述的空壓機(jī)的出口設(shè)有空氣閥，所述的冷凝塔的出口設(shè)有進(jìn)水閥，所述的加熱控制閥、空氣閥以及進(jìn)水閥均與所述的PC控制端信號連接；所述的加熱控制閥、空氣閥以及進(jìn)水閥并聯(lián)后通過總進(jìn)口管道與模具連接，所述的模具與PC控制端信號連接； 所述的模具的型腔周圍設(shè)置若干條相互獨(dú)立的加熱管道、冷卻管道和K型熱電偶，每個所述的K型熱電偶通過熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器與PC控制端信號連接；每條所述的加熱管道和冷卻管道的一端為進(jìn)口、另一端為出口，所述的加熱管道和冷卻管道的進(jìn)口分別與總進(jìn)口管道的出口連接，所述的加熱管道和冷卻管道的出口分別通過總出口管道與蒸汽冷凝器的進(jìn)口連接；所述的蒸汽冷凝器的下部設(shè)有兩個冷凝器出口，一個冷凝器出口與進(jìn)水閥連接，另一個冷凝器出口通過出水管道與冷凝塔的底部相連，所述的總出口管道與所述的出水管道之間設(shè)有冷卻水出水閥，所述的冷卻水出水閥與所述的PC控制端信號連接； 所述的氣體輔助注塑裝置包括氣體生成裝置、壓縮機(jī)、氣道和壓力傳感器，所述的氣體生成裝置的出口與壓縮機(jī)的進(jìn)口連接，所述的壓縮機(jī)的出口與所述的氣道的進(jìn)口端連接，并在所述的壓縮機(jī)的出口與所述的氣道的進(jìn)口端之間設(shè)置有氣壓控制閥，所述的氣壓控制閥與所述的PC控制端信號連接；所述的氣道的出口端上設(shè)有若干條支路，每條所述的支路與所述的型腔連通；所述的壓力傳感器設(shè)置在所述的模具的型腔周圍，并所述的壓力傳感器與所述的PC控制端信號連接。
2.如權(quán)利要求1所述的外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具，其特征在于:所述的加熱管道和冷卻管道的個數(shù)大于I根；且所述的加熱管道和冷卻管道的設(shè)定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
3.如權(quán)利要求2所述的外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具，其特征在于:所述的K型熱電偶的個數(shù)大于I個；且所述的K型熱電偶的設(shè)定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結(jié)構(gòu)、所述的加熱管道或冷卻管道的個數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
4.如權(quán)利要求3所述的外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具，其特征在于:所述的蒸汽鍋爐的出口的蒸汽管路上、空壓機(jī)的出口的壓縮空氣管路以及冷凝塔的出口的冷卻水管路上均設(shè)有過濾器。
【文檔編號】B29C45/17GK203637127SQ201320684409
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】李吉泉, 徐伏宇, 姜少飛, 周升銘, 周航超, 卞耀威 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)