專利名稱：注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于塑料注射成型技術(shù)領域，涉及到一種注射成型模塊化直視式可視化實
驗裝置。
背景技術(shù)：
注射成型能一次成型形狀復雜、尺寸精確的制品，是一種高效率、低成本、大批量 的生產(chǎn)方式，已發(fā)展成為高分子材料最主要的加工方法。隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，注射成 型制品在眾多領域得到應用，特別是在汽車、電子產(chǎn)品等現(xiàn)代制造業(yè)中的應用越來越廣泛。
高分子材料成型加工是一門復雜的科學，長期以來大量學者利用數(shù)學方法進行相 關理論的研究，取得了豐富的學術(shù)成果?？梢暬夹g(shù)因其能如實反映樹脂熔體的動態(tài)充型 過程而成為研究高分子材料成型加工技術(shù)的重要手段。可視化方法在發(fā)現(xiàn)成型過程中的某 些未知現(xiàn)象，揭示成型缺陷的產(chǎn)生過程等方面有著不可替代的作用，近年來受到學術(shù)界的 高度重視。 注射成型可視化實驗裝置是可視化技術(shù)的具體實現(xiàn)載體，文獻中提到的可視化實 驗裝置均采用反射式光路系統(tǒng)，其工作原理是照明光線進入觀察孔后，經(jīng)傾斜角為45° 的棱鏡或反射鏡反射后照亮型腔，型腔中的反射光線經(jīng)由原路返回，將高速攝像機放置在 觀察孔中心軸線上對型腔進行拍攝，以記錄樹脂熔體的動態(tài)充型過程。采用反射式光路系 統(tǒng)的可視化實驗裝置具有玻璃制作安裝困難、對光照條件要求高、視場范圍小以及主流道 位置安排不便等缺點，觀察效果較差，實驗成本高。而且，上述實驗裝置功能單一，通用性 差，拆卸安裝不便，工作效率低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置，以
克服已有可視化實驗裝置功能單一、通用性差、拆卸安裝不便、制作困難等不足，促進注射
成型技術(shù)的發(fā)展。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置，包括直視式可視化模具、高速攝像 系統(tǒng)、溫度壓力測量系統(tǒng)。直視式可視化模具及高速攝像系統(tǒng)構(gòu)成可視化功能模塊(如圖 2所示)，高速攝像機19透過石英玻璃14對型腔內(nèi)熔體的充填過程進行拍攝，并將數(shù)據(jù)傳 入計算機21，由相應的圖像采集系統(tǒng)進行處理。直視式可視化模具及溫度壓力測量系統(tǒng)構(gòu) 成了溫度壓力測量功能模塊(如圖3、4所示)，在充填過程中，傳感器23的端面與型腔內(nèi)的 熔體接觸，獲取相應的溫度壓力信號，經(jīng)信號采集系統(tǒng)接22收并處理后即可得到相應的溫 度壓力值，最后傳入計算機21。 直視式可視化模具是整個裝置的核心，其設計充分體現(xiàn)了模塊化思想，包括可視 化模塊，傳感器模塊以及型腔模塊，各模塊相互獨立，互不干涉。 可視化模塊包括石英玻璃14、玻璃上壓板6以及松緊螺釘5，安裝在定分型側(cè)15的方孔中。光線直接從觀察孔透過石英玻璃14，照亮型腔，然后由型腔返回，被高速攝像機 19接收并成像，構(gòu)成直視式光路系統(tǒng)；石英玻璃14通過玻璃上壓板6及松緊螺釘5固定， 構(gòu)成"懸浮"式裝夾結(jié)構(gòu)，給熱膨脹留有足夠的余地，有效地保護了石英玻璃。石英玻璃14 的形狀為簡單的長方體，降低了加工難度。光照條件方面，選用普通的鎢絲燈管即可，節(jié)省 了照明費用。這種光路系統(tǒng)的視場寬廣，其尺度為50X40，可適應不同塑件的可視化研究需 要。 傳感器模塊由滑塊16、滑軌18以及壓板17組成?；瑝K16裝有傳感器23，傳感器 通過壓板17以及套筒24固定。滑塊16沿滑軌18上移動，使得溫度壓力的測量范圍可以 覆蓋對稱于型腔中心±17. 5mm的任何區(qū)域，以分析型腔內(nèi)的溫度場以及壓力場分布狀況。 傳感器模塊的安裝位置與可視化模塊一致，安裝更換過程無需將模具從注塑機上拆下，拆 卸非常靈活。 型腔模塊包括型腔鑲塊13和型腔鑲塊固定板12。型腔鑲塊固定板12與動 分型側(cè)IO呈間隙配合，以裝卸根據(jù)不同塑件而制作的型腔鑲塊13，型腔鑲塊的基體為 100X60X10的長方體薄板。型腔模塊可靈活更換，以適應不同的研究目的，通用性好。
高速攝像系統(tǒng)由高速攝像機19及其圖像采集系統(tǒng)組成，圖像采集系統(tǒng)通過在計 算機21上安裝的軟件來實現(xiàn)，用于記錄樹脂熔體的動態(tài)充型過程。溫度壓力測量系統(tǒng)由傳 感器23以及相應的信號采集系統(tǒng)22組成，以測量型腔內(nèi)熔體的溫度和壓力。
本發(fā)明的效果和益處是采用該實驗裝置的可視化功能模塊(圖2)對不同塑件 的注射成型過程進行動態(tài)可視化觀測，發(fā)現(xiàn)各種未知的成型現(xiàn)象；采用溫度壓力測量功能 模塊(圖3)記錄熔體在充型過程中的溫度壓力歷程，從流變學的角度解析可視化現(xiàn)象的形 成機理。由成型現(xiàn)象的觀測到成型機理的解析符合客觀的認知過程，是一種行之有效的科 學研究方法。模塊化注射成型可視化實驗裝置集可視化觀測功能與溫度壓力測量功能于一 體，為注射成型理論研究提供了最直接、最有力的實驗佐證，功能完備，制作難度小，通用性 好，能夠適應各種研究目的，無需將裝置從注塑機上拆除即可在工作狀態(tài)下對各模塊進行 快速拆裝，大大提高了工作效率。綜上所述，本發(fā)明將進一步提高注射成型技術(shù)研究水平， 促進注塑制品在汽車、電子產(chǎn)品等現(xiàn)代制造業(yè)中的應用。
圖1是模塊化注射成型可視化實驗裝置的系統(tǒng)框架圖。 圖2是可視化功能模塊示意圖。 圖3是溫度壓力測量功能模塊示意圖。 圖4是傳感器安裝放大圖。 圖5是充填平衡性分析用型腔結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1鎖緊塊；2定模固定板；3定模板；4定位環(huán)；5松緊螺釘；6玻璃上壓板；7 玻璃墊塊；8反向鎖緊塊；9動模板；10動分型側(cè)；11鋼珠彈簧定位裝置；12型腔鑲塊固定 板；13型腔鑲塊；14石英玻璃；15定分型側(cè)；16滑塊；17壓板；18滑軌；19高速攝像機；20
照明光明；21計算機；22傳感器信號采集系統(tǒng)；23傳感器；24套筒。
具體實施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。 本實施例用于一模兩腔"T"型流道系統(tǒng)的充填平衡性分析，型腔結(jié)構(gòu)如圖5所示。
制件為長方體平板，尺寸為45 X 12 X 3. 5。圖中，虛線框內(nèi)部分為可視化區(qū)域，叉形標記處為
溫度壓力測量位置。 實施例步驟如下 步驟1 :根據(jù)圖5所示型腔結(jié)構(gòu)制作型腔鑲塊13。 步驟2 :將可視化模塊的所有組件按圖2所示裝入定分型側(cè)15。玻璃墊塊7位于 安裝孔最右段；石英玻璃14右端面與玻璃墊塊7接觸；玻璃上壓板6與玻璃14上表面接 觸；松緊螺釘5用于調(diào)整玻璃上壓板6與石英玻璃14的接觸緊密度。 步驟3 :將型腔鑲塊13、型腔鑲塊固定板12、動分型側(cè)10按圖2所示進行裝配。型 腔鑲塊13與型腔鑲塊固定板12通過圓柱銷定位，并采用內(nèi)六角螺釘固定；型腔鑲塊固定板 12插入動分型側(cè)10的"T"型槽中。 步驟4 :將松緊螺釘5擰松，保證石英玻璃14和玻璃上壓板6之間有足夠的熱膨 脹空間，即"懸浮"狀態(tài)。打開模溫機，給可視化模具加熱。模溫穩(wěn)定之后，擰緊松緊螺釘5， 使石英玻璃處于固定位置。 步驟5 :進行注射成型可視化實驗，利用高速攝像系統(tǒng)記錄樹脂熔體的動態(tài)充型 過程。 步驟6 :根據(jù)圖3、圖4裝配傳感器模塊，在開模狀態(tài)下取出可視化模塊，并裝上傳 感器模塊。 步驟7 :進行溫度壓力測量實驗，利用相應的信號采集系統(tǒng)記錄注射成型過程中 型腔內(nèi)熔體的溫度壓力歷程。
步驟8 :改變測點位置，重復步驟7，可以得到型腔內(nèi)熔體的溫度場與壓力場分布。
權(quán)利要求
一種注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置，其特征在于該裝置包括直視式可視化模具、高速攝像系統(tǒng)、溫度壓力測量系統(tǒng)三個部分；直視式可視化模具及高速攝像系統(tǒng)構(gòu)成可視化功能模塊，直視式可視化模具及溫度壓力測量系統(tǒng)構(gòu)成了溫度壓力測量功能模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置，其特征還在 于直視式可視化模具采用了模塊化設計思想，包括可視化模塊、傳感器模塊以及型腔模 塊，各模塊相互獨立。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置，其特征還在 于直視式可視化模具的可視化模塊可視化模塊包括石英玻璃(14)、玻璃上壓板(6)以及 松緊螺釘(5)，安裝在定分型側(cè)(15)的方孔中；光線直接從觀察孔透過石英玻璃(14)，照 亮型腔，然后由型腔返回，被高速攝像機(19)接收并成像，構(gòu)成直視式光路系統(tǒng)；石英玻璃 (14)通過玻璃上壓板(6)及松緊螺釘(5)固定，構(gòu)成"懸浮"式裝夾結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置，其特征還 在于型腔模塊包括型腔鑲塊(13)和型腔鑲塊固定板(12)，型腔鑲塊(13)的基體為 100X60X10的長方體薄板。
全文摘要
一種注射成型模塊化直視式可視化實驗裝置，屬于塑料注射成型技術(shù)領域。其特征在于整套裝置包括直視式可視化模具、高速攝像系統(tǒng)、溫度壓力測量系統(tǒng)三個部分。直視式可視化模具及高速攝像系統(tǒng)構(gòu)成可視化功能模塊，直視式可視化模具及溫度壓力測量系統(tǒng)構(gòu)成了溫度壓力測量功能模塊。直視式可視化模具采用了模塊化的設計思想，包括可視化模塊、傳感器模塊以及型腔模塊，各模塊相互獨立，互不干涉。其中，可視化模塊采用了一種新式的直視式光路系統(tǒng)，型腔鑲塊更換靈活。本發(fā)明的效果和益處是該裝置制作難度小，功能完備，通用性好，拆卸靈活，將進一步提高注射成型技術(shù)研究水平。
文檔編號B29C45/76GK101774254SQ200910249059
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者劉瑩, 姜開宇, 王敏杰, 馬家家 申請人:大連理工大學