專利名稱：一種高光注塑模具的電加熱式溫度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料模具的快速加熱及冷卻的溫度控制裝置，特別是要求高精度、高光潔度 的注射成型工藝的溫度控制裝置，屬于塑料模具溫度控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
注射成型作為塑料加工中重要的成型方法之一，在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。 隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，企業(yè)對塑料制品的精度、表面質(zhì)量和強(qiáng)度的要求越來越高， 同時(shí)人們對塑料制品的形狀、性能和生產(chǎn)過程中的成本、環(huán)保與節(jié)能降耗等提出了更高的要 求，傳統(tǒng)的注射成型工藝已難以適應(yīng)這種要求。目前主要通過塑料噴涂技術(shù)提高塑料制品的 表面質(zhì)量和表面強(qiáng)度。 一方面，注塑產(chǎn)品的表面質(zhì)量對噴涂后的產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，如果注 塑產(chǎn)品的表面質(zhì)量較差，很難通過噴涂技術(shù)得到合格的零件。另一方面，噴涂是對塑料產(chǎn)品 的二次加工，不僅浪費(fèi)生產(chǎn)原料，浪費(fèi)能源，增加塑料制品的生產(chǎn)成本，而且造成嚴(yán)重的環(huán) 境污染，危害操作人員的人身健康。
高光無熔痕注塑工藝可以獲得高精度、高光潔度、無熔痕、無流痕的產(chǎn)品，該工藝是在 注射成型過程中，將注塑模具的型腔或模芯快速加熱至接近或者高于聚合物的熱變形溫度， 然后將聚合物注射到模具型腔中，在注射和保壓過程中一直保持模具或模芯的溫度，然后快 速冷卻模具型腔或模芯，當(dāng)模具溫度被冷卻到一定程度后打開模具，取出產(chǎn)品。但是該工藝 要求模具的溫度控制精度高，塑料模具快速加熱及冷卻的溫度控制是獲得高精度、高光潔度、 無熔痕、無流痕的注塑成型產(chǎn)品關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
公告號為CN201009412Y的中國專利公開了一種《模具的溫度控制裝置》，包括蒸汽供 給線路，其通過與上述模具連接而向模具供給蒸汽；進(jìn)水線路，其通過與上述模具連接，由 泵向模具供給冷卻水；排出線路，其與上述模具連接，排出從模具排出的蒸汽或冷卻水；和 混合罐，其設(shè)置在上述排出線路上，并在內(nèi)部填充有冷卻水，根據(jù)欲注塑的注塑成形品的特 性使模具的溫度迅速驟升及驟冷，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短注塑成形品的成形時(shí)間，提高 生產(chǎn)率。
公告號為CN201025509Y的中國專利公開了一種《水循環(huán)模具溫度控制機(jī)》，其在機(jī)臺(tái)內(nèi) 設(shè)有一凈水槽，于凈水槽上方固設(shè)一管路，由管路連接電磁閥再經(jīng)管路連接至排氣口，凈水 槽內(nèi)形成一空間可收集側(cè)部各管路流入之氣泡，利用氣泡上升特性集中于該凈水槽上方之管 路中，再經(jīng)由電磁閥將囤積氣泡排出，凈水槽經(jīng)管路連接至泵浦輸入軸上，經(jīng)由泵浦輸出軸 連接至加熱器，其能保持水以最快加熱之灼熱狀態(tài)可提升控溫之精準(zhǔn)度，可減少流體停滯時(shí) 間并延長加熱器壽命之管路設(shè)計(jì)，加熱器與凈水槽之間管路分接固設(shè)一內(nèi)循環(huán)輔助管路，內(nèi) 循環(huán)輔助管路與模具組呈并聯(lián)狀態(tài)，當(dāng)模具組流路阻擋停止時(shí)可改由內(nèi)循環(huán)輔助管路繼續(xù)流 動(dòng)循環(huán)作用，保持機(jī)臺(tái)正常運(yùn)作。
公開號為CN101100106A的中國專利公開了一種《塑料模具快速加熱及冷卻的溫度控制 裝置》，包括加熱裝置、冷卻裝置、高溫動(dòng)力裝置、低溫動(dòng)力裝置、回路控制開關(guān)和控制單元， 加熱裝置、高溫動(dòng)力裝置和塑料模具之間通過管路連接形成循環(huán)回路，管路中充滿熱介質(zhì)， 循環(huán)回路中介質(zhì)進(jìn)出塑料模具的管路上均設(shè)有回路控制開關(guān)；冷卻裝置、低溫動(dòng)力裝置和塑料模具之間通過管路連接也形成循環(huán)回路，管路中充滿冷介質(zhì)，循環(huán)回路中介質(zhì)進(jìn)出塑料模 具的管路上均設(shè)有回路控制開關(guān)；控制單元分別與加熱裝置、冷卻裝置和各個(gè)回路控制開關(guān) 電連接。本發(fā)明能夠保證熱介質(zhì)或冷介質(zhì)在準(zhǔn)確的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)入模具，快速對模具加熱或冷 卻，溫度控制范圍寬、控制精度高，使塑料制品獲得高質(zhì)量的表面和精度高。
上述塑料模具溫度控制技術(shù)均是利用高溫液體介質(zhì)或蒸汽對模具進(jìn)行加熱，再利用液體 介質(zhì)對模具進(jìn)行冷卻，而且溫度控制裝置中均有相應(yīng)的熱介質(zhì)及冷卻介質(zhì)循環(huán)回路和控制閥。 在利用液體或氣體熱介質(zhì)對模具進(jìn)行加熱的溫度控制裝置中，必須要設(shè)置加熱鍋爐等與其相 配套的熱源，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這將增加生產(chǎn)成本，而且由于車間內(nèi)要布置高溫?zé)嵩?、高溫高壓?路而存在一定的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有高光注塑模具的溫度控制裝置存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、安全性能差等 問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安全可靠的高光注塑模具的電加熱式溫度控制裝置。該 裝置是利用埋在模具內(nèi)部的電熱元件對塑料模具進(jìn)行加熱，利用冷卻水對塑料模具進(jìn)行冷卻； 在電熱元件加熱之前，利用壓縮空氣將模具冷卻水道中的冷卻水排出。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)的
高光注塑模具的電加熱式溫度控制裝置包括水泵、壓縮空氣管路和控制單元，高光注塑 模具內(nèi)埋設(shè)有電熱元件和溫度傳感器，并在模具內(nèi)設(shè)置有冷卻水通道；水泵通過電動(dòng)控制閥
與模具內(nèi)冷卻水通道的入口連接；壓縮空氣管路也通過電動(dòng)控制閥與模具內(nèi)冷卻水通道的入 口連接；各個(gè)電動(dòng)控制閥、模具內(nèi)的溫度傳感器及電熱元件均與控制單元連接。 壓縮空氣管路上連接有調(diào)壓過濾器。
水泵和壓縮空氣管路可以通過具有一個(gè)進(jìn)口和兩個(gè)以上出口的分水器與模具內(nèi)冷卻水通 道的入口連接。以方便將一路冷卻水分成多路，避免常規(guī)生產(chǎn)過程中一路冷卻水在模具內(nèi)部 反復(fù)循環(huán)流動(dòng)而降低冷卻效率。
在注射成型過程中，該裝置首先利用埋在模具內(nèi)部的電熱元件將注塑模具的型腔、模芯 快速加熱至接近或者高于工件所用聚合物的熱變形溫度，控制單元向注塑機(jī)發(fā)出可以注射的 信號，然后將聚合物注射到模具型腔中，在注射過程中一直保持模具或模芯的溫度。在完成 注射后，在控制單元的控制下，利用冷卻水對模具型腔、模芯進(jìn)行快速冷卻，當(dāng)模具溫度被 冷卻到一定程度后，打開模具并取出注塑產(chǎn)品，同時(shí)利用壓縮空氣將模具中的冷卻水排出， 然后進(jìn)入下一個(gè)注塑循環(huán)。
本發(fā)明不是利用液體或氣體熱介質(zhì)對模具進(jìn)行加熱，而是利用埋在模具內(nèi)部的電熱元件 對注塑模具進(jìn)行加熱，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。通過設(shè)置在模具中的冷卻水通道對模具進(jìn) 行冷卻，在對模具加熱前，利用壓縮空氣將模具中殘留的的冷卻水排出，讓模具的冷卻水通 道中只存在空氣，避免了模具中的冷卻水吸收過多的熱量而延緩模具的升溫速度，防止了由 于冷卻水汽化導(dǎo)致的高溫高壓對模具、管路及操作人員造成的危害，提高了設(shè)備的安全性。


圖1是本發(fā)明的模具溫度控制裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2是本發(fā)明所應(yīng)用的高光注塑模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的左視圖。圖4是圖3中沿A—A線的剖視圖。其中1、水泵，2、過濾器，3—6、氣動(dòng)角座閥，7、單向閥，8、調(diào)壓過濾器，9、控制 單元，10、直流電源，11、觸摸屏，12、分水器，13、分水器，14、冷卻水池，15、模具冷 卻水道出口， 16、模具冷卻水道入口， 17、注塑機(jī)，18、壓縮空氣源，19、冷卻水道，20、 模具，21、電熱元件。
具體實(shí)施方式
如圖2和圖3所示，本發(fā)明首先是在高光注塑模具20的型腔或型芯內(nèi)設(shè)置多條冷卻水通 道19,冷卻水通道19中設(shè)有入口 16和出口 15。并在高光注塑模具20的型腔或型芯內(nèi)埋設(shè) 有多個(gè)電熱元件21，如圖4所示。同時(shí)，在高光注塑模具的型腔或型芯20內(nèi)設(shè)置溫度傳感 器。各電熱元件21均與交流電源連接。電熱元件21的加熱溫度為50TT50(TC。如圖1所示，虛線框中表示的是本發(fā)明的模具溫度控制裝置結(jié)構(gòu)原理。該模具溫度控制 裝置主要包括水泵l、壓縮空氣管路和控制單元9。水泵l的進(jìn)水口與冷卻水池14連接，水 泵1的出水口有兩條出路 一是通過氣動(dòng)角座閥3與分水器13連接，分水器13與模具20內(nèi) 的冷卻水通道19的入口 16連接；二是通過氣動(dòng)角座閥4和單向閥7再與冷卻水池14連接。 流經(jīng)模具的冷卻水經(jīng)出口 15與分水器12連接，然后通過氣動(dòng)角座閥5、單向閥7再與冷卻 水池14連接。壓縮空氣源18 (空壓機(jī))內(nèi)的壓縮空氣通過調(diào)壓過濾器8、氣動(dòng)角座閥6和分 水器13與模具20內(nèi)的冷卻水通道19的入口 16連接。各個(gè)氣動(dòng)角座閥、水泵1、模具20內(nèi) 的溫度傳感器及電熱元件21等電氣部件均與控制單元9 (采用可編程控制器PLC)連接。可 通過與控制單元9連接的觸摸屏11進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及顯示各種控制參數(shù)，由直流電源10給控 制單元9供電。在注射成型過程中，注塑機(jī)17與控制單元9連接。先由埋在模具20內(nèi)部的溫度傳感器 測量模具20的溫度，如果模具20的溫度低于設(shè)定的最高溫度值，則控制單元9控制電熱元 件21通電，利用電熱元件21對將模具20的型腔、模芯快速加熱至接近或者高于工件所用聚 合物的熱變形溫度。在模具20的溫度升到通過觸摸屏11設(shè)定的最高溫度后，控制單元9向 注塑機(jī)17發(fā)出可以注射的信號，注射機(jī)17將聚合物注射到模具型腔中，在注射過程中一直 保持模具或模芯的溫度。完成注射后，控制單元9接收到注射機(jī)17的注射終止信號時(shí)，控制 氣動(dòng)角座閥3和氣動(dòng)角座閥5開啟，氣動(dòng)角座閥4關(guān)閉，經(jīng)分水器13讓冷卻水進(jìn)入冷卻水通 道入口 16，冷卻水流經(jīng)冷卻水通道19后由冷卻水通道出口 15經(jīng)分水器12、氣動(dòng)角座閥5和 單向閥7回到冷卻水池14。當(dāng)模具20的溫度被冷卻到設(shè)定的最低溫度值時(shí)，控制單元9向 注射機(jī)17發(fā)出可以開模的信號，注射機(jī)打開模具并頂出注塑產(chǎn)品。在向注射機(jī)17發(fā)出開模 信號的同時(shí)，控制單元9控制氣動(dòng)角座閥3和氣動(dòng)角座閥5關(guān)閉，氣動(dòng)角座閥4開啟，冷卻 水經(jīng)氣動(dòng)角座閥4和單向閥7直接回到冷卻水池14。同時(shí)控制壓縮空氣的氣動(dòng)角座閥6打開， 壓縮空氣源18 (空壓機(jī))內(nèi)的壓縮空氣通過調(diào)壓過濾器8、氣動(dòng)角座閥6、分水器13、冷卻 水通道入口 16進(jìn)入模具內(nèi)的冷卻水通道19，將冷卻水通道19內(nèi)的殘余冷卻水通過出口 15 吹回到冷卻水池14。然后進(jìn)入下一個(gè)注塑循環(huán)。分水器12和分水器13中均設(shè)置有一個(gè)進(jìn)口和多個(gè)出口，以方便將一路冷卻水分成多路， 避免常規(guī)生產(chǎn)過程中一路冷卻水在模具內(nèi)部反復(fù)循環(huán)流動(dòng)而降低冷卻效率。
權(quán)利要求
1.一種高光注塑模具的電加熱式溫度控制裝置，包括水泵、壓縮空氣管路和控制單元，其特征在于高光注塑模具內(nèi)埋設(shè)有電熱元件和溫度傳感器，并在模具內(nèi)設(shè)置有冷卻水通道；水泵通過電動(dòng)控制閥與模具內(nèi)冷卻水通道的入口連接；壓縮空氣管路也通過電動(dòng)控制閥與模具內(nèi)冷卻水通道的入口連接；各個(gè)電動(dòng)控制閥、模具內(nèi)的溫度傳感器及電熱元件均與控制單元連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高光注塑模具的電加熱式溫度控制裝置，其特征在于所述壓縮空 氣管路上連接有調(diào)壓過濾器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高光注塑模具的電加熱式溫度控制裝置，其特征在于所述水泵和 壓縮空氣管路通過具有一個(gè)進(jìn)口和兩個(gè)以上出口的分水器與模具內(nèi)冷卻水通道的入口連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高光注塑模具的電加熱式溫度控制裝置，包括水泵、壓縮空氣管路和控制單元，高光注塑模具內(nèi)埋設(shè)有電熱元件和溫度傳感器，并在模具內(nèi)設(shè)置有冷卻水通道；水泵通過電動(dòng)控制閥與模具內(nèi)冷卻水通道的入口連接；壓縮空氣管路也通過電動(dòng)控制閥與模具內(nèi)冷卻水通道的入口連接；各個(gè)電動(dòng)控制閥、模具內(nèi)的溫度傳感器及電熱元件均與控制單元連接。本發(fā)明是利用埋在模具內(nèi)部的電熱元件對注塑模具進(jìn)行加熱，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本。通過設(shè)置在模具中的冷卻水通道對模具進(jìn)行冷卻，在對模具加熱前，利用壓縮空氣將模具中殘留的冷卻水排出，防止了由于冷卻水汽化導(dǎo)致的高溫高壓對模具、管路及操作人員造成的危害，提高了設(shè)備的安全性。
文檔編號B29C45/78GK101249715SQ20081001509
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者李輝平, 管延錦, 趙國群 申請人:山東大學(xué)