本發(fā)明屬于外部氣體輔助注射成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著注塑成型技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)注塑產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，在要求注塑產(chǎn)品更輕、更薄的同時(shí)，還希望注塑產(chǎn)品能夠擁有比較好的表面質(zhì)量，并且達(dá)到一定的強(qiáng)度、剛度要求。然而，傳統(tǒng)注塑成型生產(chǎn)的制品有許多缺陷，如某些帶加強(qiáng)筋注塑制品會(huì)產(chǎn)生縮痕，從而影響表面質(zhì)量；翹曲變形也會(huì)改變注塑制品的形狀等。

為了解決傳統(tǒng)注塑成型所存在的問(wèn)題以及滿足社會(huì)和工業(yè)上的特殊需要，許多關(guān)于注塑成型的改良技術(shù)不斷涌現(xiàn)，比如快速變模溫、氣體輔助注射、微發(fā)泡等注塑成型技術(shù)。外部氣體輔助注射成型（簡(jiǎn)稱：“外輔”）就是其中的技術(shù)之一。外輔是在內(nèi)部氣體輔助注塑技術(shù)的基礎(chǔ)上提出的一種改良方法，在熔體完全填充型腔后，將一定壓力的氣體從外輔設(shè)備中均勻注入到模具型腔表面與充填階段形成的塑料凝固層之間，并保持一定的壓力。氣體在該塑件表面建立起保護(hù)層，完成注塑成型的保壓和冷卻過(guò)程。該技術(shù)能消除縮痕、減少翹曲變形、提高產(chǎn)品精度，高效的生產(chǎn)出良好表面質(zhì)量的產(chǎn)品，同時(shí)大大降低保壓壓力，從而可以采用合模力較小的注塑機(jī)生產(chǎn)較大尺寸而變形小的產(chǎn)品，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。此外，外輔不需要傳統(tǒng)氣體輔助注射成型所必須具備的較大尺寸氣道結(jié)構(gòu)，可不改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，反而可以進(jìn)一步改善產(chǎn)品各部分壁厚來(lái)改善強(qiáng)度、節(jié)省材料，技術(shù)適應(yīng)面廣。

塑料在熱與力的作用下，從室溫的玻璃態(tài)經(jīng)歷高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，注入具有一定形狀的封閉模腔，然后在模腔內(nèi)逐漸冷卻，從粘流態(tài)返經(jīng)高彈態(tài)轉(zhuǎn)回玻璃態(tài)，最后形成與模腔形狀一致的制品。在注塑成型中，型腔壓力是時(shí)刻改變的。熔體剛注入型腔時(shí)，型腔壓力會(huì)急劇上升，直至注塑結(jié)束達(dá)到峰值。塑料從粘流態(tài)冷卻至玻璃態(tài)的過(guò)程中，各個(gè)聚集狀態(tài)在厚度方向上是分為若干層的，熔融塑料首先接觸到較低溫度的模具型腔，在表面形成冷卻凝固層。隨著成型過(guò)程的進(jìn)行，冷卻凝固層向內(nèi)逐漸推進(jìn)，同時(shí)塑料也從熔融狀態(tài)冷卻至固態(tài)，在這一過(guò)程中塑件體積減少，塑料與型腔之間的空隙體積變大，型腔內(nèi)的壓力下降。因此，塑料保壓冷卻的過(guò)程中，冷卻凝固厚度變大的同時(shí)，型腔表面內(nèi)的壓力會(huì)下降。型腔表面壓力的變化與冷卻凝固層的厚度變化直接相關(guān)。

在外輔成型中，氣體注入時(shí)間要與冷卻凝固層厚度相匹配。保壓冷卻的前期，冷卻凝固層溫度較高，厚度相對(duì)比較薄，因此強(qiáng)度較低，若此時(shí)在模具型腔表面和冷卻凝固層之間注入氣體，帶壓力的氣體會(huì)導(dǎo)致塑件表面凹凸不平甚至擊穿塑件，無(wú)法達(dá)到高質(zhì)量表面塑件的要求。而隨著保壓冷卻的進(jìn)行，溫度逐漸降低，冷凝層逐漸變厚，強(qiáng)度不斷上升。如果外部氣體注入時(shí)間過(guò)晚，由于絕大部分的熔體已經(jīng)冷卻到塑料的玻璃態(tài)溫度之下，從外部注入的帶壓力氣體對(duì)冷卻凝固層已基本沒(méi)有推動(dòng)作用，達(dá)不到外部輔助注塑要求的氣體保壓效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法及成型設(shè)備，它能解決現(xiàn)有設(shè)備判斷注氣時(shí)間方法的復(fù)雜性和注氣時(shí)間判斷的不準(zhǔn)確性以及外輔成型設(shè)備容易現(xiàn)氣體擊穿塑件或者無(wú)法顯著消除縮痕等問(wèn)題。

所述的一種基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于包括以下步驟：

1）采集成型過(guò)程中的型腔與塑件表面之間的壓力信息

在模具型腔表面安裝壓力傳感器，實(shí)時(shí)采集型腔和塑件表面之間的多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，并將測(cè)得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給壓力處理裝置處理；

2）建立壓力-時(shí)間參照基準(zhǔn)

壓力處理裝置將所檢測(cè)到的型腔和塑件表面之間的壓力信號(hào)進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳輸至控制裝置進(jìn)行處理，控制裝置根據(jù)接收到的壓力數(shù)據(jù)及接收時(shí)間，將壓力數(shù)據(jù)建立制作成壓力-時(shí)間坐標(biāo)圖，并對(duì)坐標(biāo)圖中時(shí)間橫軸按照相同的時(shí)間間隔進(jìn)行分割，找到所對(duì)應(yīng)的壓力區(qū)域，將每個(gè)壓力-時(shí)間區(qū)域設(shè)定為理想的注氣壓力-時(shí)間區(qū)域，作為參照基準(zhǔn)；

3）選擇合適的注氣時(shí)間區(qū)域

選取一組注塑中的塑件，在塑件注塑成型過(guò)程中，控制裝置將步驟2）得到的參照基準(zhǔn)中的各個(gè)區(qū)域信號(hào)分別反饋至對(duì)應(yīng)的每個(gè)氣輔控制裝置的氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸入端，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置將得到的信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出端發(fā)送給氣體壓縮機(jī)，控制氣體壓縮機(jī)送出對(duì)應(yīng)壓力的氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存，打開(kāi)氣輔開(kāi)關(guān)裝置，將儲(chǔ)氣罐的氣能進(jìn)氣通道和氣針對(duì)塑料進(jìn)行注氣，注氣結(jié)束后，出模各個(gè)取件，通過(guò)測(cè)量裝置測(cè)量各個(gè)壓力-時(shí)間區(qū)域所對(duì)應(yīng)塑件的縮痕深度值，將縮痕深度值最小的時(shí)間作為合適的注氣時(shí)間區(qū)域；

4）在批量注塑塑件時(shí)，將步驟3）得到的注氣時(shí)間區(qū)域的時(shí)間作為注氣時(shí)間，即在注塑完成后，冷卻至注氣時(shí)間區(qū)域的時(shí)間后，進(jìn)行注氣，輔助成型。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于時(shí)間間隔的劃分依據(jù)：選取保壓冷卻前期階段進(jìn)行劃分。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)型腔和塑件表面之間的變化，并將每個(gè)壓力信號(hào)傳輸給壓力處理裝置，經(jīng)壓力處理裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸至控制裝置。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于控制裝置包括信號(hào)接收裝置，數(shù)據(jù)處理裝置和信號(hào)傳輸裝置，信號(hào)接收裝置接收來(lái)自壓力處理裝置的壓力信號(hào)，由信號(hào)處理裝置建立成型過(guò)程中壓力隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)模型，并將數(shù)據(jù)繪制成壓力-時(shí)間坐標(biāo)圖，并對(duì)時(shí)間橫軸按照相同的時(shí)間間隔進(jìn)行分割，找到對(duì)應(yīng)的壓力區(qū)域，將各個(gè)壓力-時(shí)間區(qū)域設(shè)為理想注氣區(qū)域，再通過(guò)信號(hào)傳輸裝置依次將設(shè)定的理想注氣區(qū)域信號(hào)傳輸至氣輔控制裝置，由氣輔控制裝置參數(shù)進(jìn)行外輔注氣。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于氣輔控制裝置接收控制裝置傳輸?shù)男盘?hào)來(lái)控制氣體壓縮機(jī)輸出相應(yīng)壓力的高壓氣體，來(lái)完成外部氣體注入的過(guò)程；氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)氣體壓縮機(jī)的參數(shù)，來(lái)生產(chǎn)成不同壓力的氣體，氣輔開(kāi)關(guān)裝置控制是否注氣。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，包括注塑模具，所述注塑模具設(shè)有澆口套，澆口套頂部設(shè)有定位圈，所述注塑模具設(shè)有型腔、氣針、進(jìn)氣通道、推桿及壓力傳感器，其特征在于壓力傳感器與壓力處理裝置信號(hào)連接，壓力處理裝置依次連接控制裝置和氣輔控制裝置，氣輔控制裝置通過(guò)進(jìn)氣通道連接氣針，氣輔控制裝置內(nèi)的壓縮氣體通過(guò)氣針進(jìn)入型腔內(nèi)部。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，其特征在于氣輔控制裝置包括氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置、氣體壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐及氣輔開(kāi)關(guān)裝置，所述氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸入端與控制裝置信號(hào)連接，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸出端連接氣體壓縮機(jī)，氣體壓縮機(jī)與儲(chǔ)氣罐、氣針通過(guò)進(jìn)氣通道連接，氣輔開(kāi)關(guān)裝置設(shè)置在儲(chǔ)氣罐與氣針之間的進(jìn)氣通道上，用于控制氣針出氣。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，其特征在于氣針包括4個(gè)，氣針均勻間隔螺紋連接在注塑模具本體內(nèi)部，氣針端頭位于型腔下表面。

所述的基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，其特征在于壓力傳感器表面設(shè)有螺紋，通過(guò)螺紋設(shè)置在注塑模具本體內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)型腔與塑件表面之間的壓力變化。

通過(guò)采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1）本發(fā)明采用基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，包括注塑模具，所述注塑模具設(shè)有澆口套，澆口套頂部設(shè)有定位圈，注塑模具設(shè)有型腔、氣針、進(jìn)氣通道、推桿及壓力傳感器，壓力傳感器與壓力處理裝置信號(hào)連接，壓力處理裝置依次連接控制裝置和氣輔控制裝置，氣輔控制裝置通過(guò)進(jìn)氣通道連接氣針，氣輔控制裝置內(nèi)的壓縮氣體通過(guò)氣針進(jìn)入型腔內(nèi)部。本發(fā)明通過(guò)將壓力測(cè)量同現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行整合，得到一整套可以合理判斷注氣時(shí)間的設(shè)備，提高了生產(chǎn)加工效率，解決現(xiàn)有設(shè)備判斷注氣時(shí)間方法的復(fù)雜性和注氣時(shí)間判斷的不準(zhǔn)確性等問(wèn)題，同時(shí)也改善了塑件的表面質(zhì)量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；

2）本發(fā)明通過(guò)采用限定的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備進(jìn)行注塑成型，通過(guò)將近代和傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的方法來(lái)建立壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖，即將壓力數(shù)據(jù)制作成壓力-時(shí)間坐標(biāo)圖同時(shí)對(duì)坐標(biāo)圖中部分時(shí)間橫軸按照相同的時(shí)間間隔行分割，找到所對(duì)應(yīng)的壓力區(qū)域并以計(jì)算機(jī)技術(shù)顯示出來(lái)?？刂蒲b置將各個(gè)壓力-時(shí)間區(qū)域設(shè)定為理想的注氣壓力-時(shí)間區(qū)域，在之后的注塑成型中將各個(gè)區(qū)域信號(hào)依次分別反饋至氣輔控制裝置，氣輔控制裝置根據(jù)區(qū)域信號(hào)中的時(shí)間信號(hào)對(duì)模具進(jìn)行注氣。出模取件后，冷卻至常溫，測(cè)量裝置測(cè)量各個(gè)區(qū)域所對(duì)應(yīng)塑件的縮痕深度值，通過(guò)測(cè)量裝置測(cè)量各個(gè)區(qū)域所對(duì)應(yīng)塑件的縮痕深度值，比較該值來(lái)修正最為合適的注氣時(shí)間區(qū)域，并將該注氣時(shí)間區(qū)域應(yīng)用于之后的大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)踐中。該方法可以將加強(qiáng)筋背面或厚壁部分表面出現(xiàn)的縮痕減少到最小，使塑件另一面達(dá)到較高的表面質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明在沒(méi)有外部氣體介入的情況下所得到的型腔壓力與時(shí)間曲線關(guān)系圖。

圖中：1-澆口，2-型腔 ，3-壓力傳感器，4-進(jìn)氣通道，5-推桿， 6-氣針，7- 澆口套，8-定位圈，9-壓力處理裝置，10-控制裝置，11-氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置，12-氣體壓縮機(jī)，13-儲(chǔ)氣罐，14-氣輔開(kāi)關(guān)裝置，15-氣輔控制裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明附圖具體闡述本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此：

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于壓力測(cè)量的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，包括注塑模具本體，所述注塑模具設(shè)有澆口套7，澆口套7頂部設(shè)有定位圈8，所述注塑模具設(shè)有型腔2、氣針6、進(jìn)氣通道4、推桿5及壓力傳感器3，壓力傳感器3與壓力處理裝置9信號(hào)連接，壓力處理裝置9依次連接控制裝置10和氣輔控制裝置15，氣輔控制裝置15通過(guò)進(jìn)氣通道4連接氣針6，氣輔控制裝置15內(nèi)的壓縮氣體通過(guò)氣針6進(jìn)入型腔2內(nèi)部。壓力傳感器3位于型腔2內(nèi)表面，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)型腔2與塑件表面之間的壓力變化，壓力傳感器3與壓力處理裝置9信號(hào)連接，壓力處理裝置9依次連接控制裝置10和氣輔控制裝置15，氣輔控制裝置15包括氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11、氣體壓縮機(jī)12、儲(chǔ)氣罐13及氣輔開(kāi)關(guān)裝置14，所述氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11輸入端與控制裝置10信號(hào)連接，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11輸出端連接氣體壓縮機(jī)12，氣體壓縮機(jī)12與儲(chǔ)氣罐13、氣針6通過(guò)進(jìn)氣通道4連接，氣輔開(kāi)關(guān)裝置14設(shè)置在儲(chǔ)氣罐13與氣針6之間的進(jìn)氣通道4上，用于控制氣針6出氣。

如圖所示，本發(fā)明的工作過(guò)程如下：在注塑完成后，壓力傳感器3實(shí)時(shí)檢測(cè)型腔2與塑件表面之間的壓力變化，并將其壓力數(shù)據(jù)反饋至壓力處理裝置9，由壓力處理裝置9對(duì)收到的壓力信號(hào)的處理，即將型腔2內(nèi)表面的壓力傳感器3所測(cè)得的壓力信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)變后發(fā)送至控制裝置10，控制裝置10將實(shí)時(shí)接收到的來(lái)自壓力傳感器3的壓力信號(hào)進(jìn)行處理，建立注塑產(chǎn)品成型過(guò)程中壓力與時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)模型，并以時(shí)間為橫坐標(biāo)、壓力為縱坐標(biāo)，將對(duì)應(yīng)的壓力與時(shí)間繪制成壓力-時(shí)間坐標(biāo)圖，并對(duì)橫軸時(shí)間按照相同的時(shí)間間隔進(jìn)行分割，找到對(duì)應(yīng)的壓力區(qū)域，將各個(gè)壓力-時(shí)間區(qū)域設(shè)為理想注氣區(qū)域，再選一批注塑塑件進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，從中選出合適的時(shí)間區(qū)域，即在塑件注塑成型過(guò)程中，控制裝置將得到的參照基準(zhǔn)中的各個(gè)理想注氣區(qū)域信號(hào)分別反饋至對(duì)應(yīng)的每個(gè)氣輔控制裝置的氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸入端，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置將得到的信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出端發(fā)送給氣體壓縮機(jī)，控制氣體壓縮機(jī)送出對(duì)應(yīng)壓力的氣體進(jìn)入儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存，打開(kāi)氣輔開(kāi)關(guān)裝置，將儲(chǔ)氣罐的氣能進(jìn)氣通道和氣針對(duì)塑料進(jìn)行注氣，注氣結(jié)束后，出模各個(gè)取件，通過(guò)測(cè)量裝置測(cè)量各個(gè)壓力-時(shí)間區(qū)域所對(duì)應(yīng)塑件的縮痕深度值，將縮痕深度值最小的時(shí)間作為合適的注氣時(shí)間區(qū)域；批量注逆塑時(shí)，將得到的合適注氣時(shí)間區(qū)域作為注氣時(shí)間區(qū)域，即注塑完成后，先冷卻至注氣時(shí)間區(qū)域的時(shí)間（如注氣時(shí)間區(qū)域?yàn)?-5s，則先冷卻3s后，再進(jìn)行注氣，保證在3-5內(nèi)外部氣體已經(jīng)作用在塑件表面即可），再將設(shè)定的理想注氣區(qū)域信號(hào)傳輸至氣輔控制裝置15的氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11，通過(guò)氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11控制氣體壓縮機(jī)12的壓縮氣體的壓力，使氣體壓縮機(jī)12輸入相應(yīng)壓力的壓縮氣體存至儲(chǔ)氣罐13中，打開(kāi)氣輔開(kāi)關(guān)裝置14，將儲(chǔ)氣罐13中的相應(yīng)壓力的氣體經(jīng)進(jìn)氣通道4和氣針6進(jìn)行注氣，即采用氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11靈活的調(diào)節(jié)氣體壓縮機(jī)12的壓力參數(shù)，來(lái)生產(chǎn)成不同壓力的氣體，再通過(guò)氣輔開(kāi)關(guān)裝置14來(lái)控制是否向外部注氣，反應(yīng)靈敏迅速，它通過(guò)合理將壓力檢測(cè)技術(shù)用到了外輔成型設(shè)備中，既能判斷合適的注氣時(shí)間，提高了生產(chǎn)加工效率，解決現(xiàn)有設(shè)備判斷注氣時(shí)間方法的復(fù)雜性和注氣時(shí)間判斷的不準(zhǔn)確性等問(wèn)題，同時(shí)也可以有效的去除了塑件表面縮痕，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

實(shí)施例1：

如圖2所示，該示意圖是在沒(méi)有外部氣體介入的情況下所得到的型腔壓力與時(shí)間曲線關(guān)系圖。圖中t₁-t₂代表注塑階段，當(dāng)熔融塑料剛開(kāi)始進(jìn)入到型腔中，型腔空間體積變少，由于熔融塑料注塑速度較快，故型腔壓力迅速增加，在注塑后期階段，熔融塑料注塑速度變慢，型腔壓力緩慢增加。t₂-t₉為保壓冷卻階段，控制裝置在該階段對(duì)保壓冷卻的前期按照相同的時(shí)間間隔進(jìn)行分段，以此得到t₂-t₃；t₃-t₄；t₄-t₅；t₅-t₆；t₆-t₇；t₇-t₈共六個(gè)階段，t₉表示脫模取件操作，取件后塑件冷卻至室溫利用測(cè)量裝置測(cè)量塑件表面縮痕值，并進(jìn)行記錄。之后開(kāi)始進(jìn)行第二次注塑成型，注塑前期操作均一致，外部氣體在t₂-t₃開(kāi)始介入，對(duì)模具進(jìn)行注氣保壓，取件后塑件冷卻室溫利用測(cè)量裝置測(cè)量塑件表面縮痕值，并進(jìn)行記錄。采取同樣的方法依次在t₃-t₄；t₄-t₅；t₅-t₆；t₆-t₇；t₇-t₈內(nèi)進(jìn)行外部氣體輔助成型，記錄各個(gè)塑件的表面縮痕值。最后比較各個(gè)塑件的縮痕值，從而確定最終的注氣時(shí)機(jī)。縮痕最小值所對(duì)應(yīng)的注氣時(shí)機(jī)為最后大批量生產(chǎn)所需的理想注氣時(shí)機(jī)。當(dāng)時(shí)間間隔約小時(shí)，所劃分的時(shí)間段越多，所對(duì)應(yīng)的注氣時(shí)機(jī)越理想，產(chǎn)生的縮痕值越小，最大限度的提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

本發(fā)明所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也僅僅于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。