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、氣道和壓力傳感器，氣體生成裝置的出口與壓縮機的進口連接，所述的壓縮機的出口與所述的氣道的進口端連接，并在所述的壓縮機的出口與所述的氣道的進口端之間設置有氣壓控制閥，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。本實用新型使用外部氣體輔助注射成型技術，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
【技術領域】
[0001]本實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】
[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，從本質上克服了傳統(tǒng)注塑成型技術的固有缺陷，并且提高了注塑制品的精度、表面質量和強度等性能指標。但快速變模溫注塑成型過程中模具溫度場更為復雜，冷卻過程中的材料收縮更為顯著，導致快速變模溫注塑成型制品的翹曲變形非常明顯，甚至會造成塑件開
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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。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)生較大的應力，從而導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分別公布了多點模具溫度控制裝置、電加熱式溫度控制裝置、多點測溫多路錯時控溫裝置等多種控制方法，都能較好地實現(xiàn)準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，因此還需要進一步從技術上改善塑件因溫度差產(chǎn)生的翹曲、變形問題。

【發(fā)明內容】

[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，本實用新型提供一種外部氣體輔助的快速變模溫注塑模具。
[0006]本實用新型采用的技術方案是:
[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、空壓機和冷凝塔，所述的蒸汽鍋爐的出口設有加熱控制閥，所述的空壓機的出口設有空氣閥，所述的冷凝塔的出口設有進水閥，所述的加熱控制閥、空氣閥以及進水閥均與所述的PC控制端的模溫控制模塊信號連接；所述的加熱控制閥、空氣閥以及進水閥并聯(lián)后通過總進口管道與模具連接，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置若干條相互獨立的加熱管道、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口、另一端為出口，所述的加熱管道和冷卻管道的進口分別與總進口管道的出口連接，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口連接；所述的蒸汽冷凝器的下部設有兩個冷凝器出口，一個冷凝器出口與進水閥連接，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、氣道和壓力傳感器，所述的氣體生成裝置的出口與壓縮機的進口連接，所述的壓縮機的出口與所述的氣道的進口端連接，并在所述的壓縮機的出口與所述的氣道的進口端之間設置有氣壓控制閥，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定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結構進行調整。
[0012]進一步，所述的K型熱電偶的個數(shù)大于I個；且所述的K型熱電偶的設定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結構、所述的加熱管道或冷卻管道的個數(shù)進行調整。
[0013]進一步，所述的蒸汽鍋爐的出口的蒸汽管路上、空壓機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有過濾器。
[0014]本實用新型溫度測量采用熱電偶多點測溫，準確測量模具各個位置的溫度；控制裝置通過控制策略進行加熱裝置的控制，使加熱裝置在某些特定時期進行加熱。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，各熱電偶將測試點的溫度值通過數(shù)字轉換器轉換，處理后的溫度數(shù)據(jù)通過送入PC控制端進行后續(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、輸出控制模塊和信號處理等階段。PC控制端根據(jù)設置要求對測量裝置傳來的信號進行處理，輸出控制模塊發(fā)出信號，通過控制加熱/制冷的控制開關來實現(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行保壓，補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，各傳感器將測試點的壓力值通過數(shù)字轉換器轉換，處理后的壓力數(shù)據(jù)通過單片機送入PC控制端進行后續(xù)處理。
[0016]本實用新型的有益效果體現(xiàn)在:本實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，在冷卻、保壓階段內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是本實用新型外部氣體輔助的快速變模溫注塑成型模具結構原理示意圖。
[0018]圖2是本實用新型外部氣體輔助的快速變模溫注塑成型模具內部剖視圖。
[0019]圖3是本實用新型模具溫度和氣體輔助控制原理示意圖。[0020]圖4是本實用新型模具溫度、壓力測控裝置的工作流程圖。
【具體實施方式】
[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16和冷凝塔14，所述的蒸汽鍋爐18的出口設有加熱控制閥19，所述的空壓機16的出口設有空氣閥17，所述的冷凝塔14的出口設有進水閥15，所述的加熱控制閥19、空氣閥17以及進水閥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以及進水閥15并聯(lián)后通過總進口管道與模具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周圍設置若干條相互獨立的加熱管道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的一端為進口、另一端為出口，所述的加熱管道2和冷卻管道4的進口分別與總進口管道的出口連接，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的進口連接；所述的蒸汽冷凝器9的下部設有兩個冷凝器出口，一個冷凝器出口與進水閥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21的進口連接，所述的壓縮機21的出口與所述的氣道5的進口端連接，并在所述的壓縮機21的出口與所述的氣道5的進口端之間設置有氣壓控制閥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定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結構進行調整。
[0026]進一步，所述的K型熱電偶3的個數(shù)大于I個；且所述的K型熱電偶的設定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結構、所述的加熱管道或冷卻管道的個數(shù)進行調整。
[0027]進一步，所述的蒸汽鍋爐18的出口的蒸汽管路上、空壓機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，采用冷卻介質對模具和制品進行充分冷卻，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)壓縮機壓縮后通過過濾器、氣壓控制閥進入氣道，經(jīng)射嘴射出后對塑件制品進行保壓和冷卻。若測試點的測量壓力值未達到預定溫度，氣壓控制閥繼續(xù)對其加壓；若測試點的測量溫度未達到產(chǎn)品脫模溫度，繼續(xù)通入冷卻氣體繼續(xù)冷卻。當塑件制品達到出模溫度后，產(chǎn)品脫模，冷卻階段完成。
[0030]本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
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、空壓機和冷凝塔，所述的蒸汽鍋爐的出口設有加熱控制閥，所述的空壓機的出口設有空氣閥，所述的冷凝塔的出口設有進水閥，所述的加熱控制閥、空氣閥以及進水閥均與所述的PC控制端信號連接；所述的加熱控制閥、空氣閥以及進水閥并聯(lián)后通過總進口管道與模具連接，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置若干條相互獨立的加熱管道、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口、另一端為出口，所述的加熱管道和冷卻管道的進口分別與總進口管道的出口連接，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口連接；所述的蒸汽冷凝器的下部設有兩個冷凝器出口，一個冷凝器出口與進水閥連接，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、氣道和壓力傳感器，所述的氣體生成裝置的出口與壓縮機的進口連接，所述的壓縮機的出口與所述的氣道的進口端連接，并在所述的壓縮機的出口與所述的氣道的進口端之間設置有氣壓控制閥，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定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結構進行調整。
3.如權利要求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型熱電偶的設定位置和個數(shù)根據(jù)型腔的尺寸和結構、所述的加熱管道或冷卻管道的個數(shù)進行調整。
4.如權利要求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