一种聚氨酯产品成型设备及成型方法与流程

本发明涉及聚氨酯产品成型技术领域，具体涉及聚氨酯产品成型设备及聚氨酯材料浇注到模具后的成型反应过程。

背景技术：

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。聚氨酯产品成型过程大多需要采用模具，同时需要控制成型环境温度，以保证产品的几何尺寸及各项性能。不同聚氨酯配方原料在成型为制品的过程中所需要的条件有较大的差异。现有技术中，主要针对聚氨酯弹性体发泡材料的成型装置进行了呈现，该成型装置由预加料机构、送料机构、加料机构和产品收集装置组成。其有益效果在于：1、结构简单、体积小(占地面积小)清理，安装、拆卸维护方便；2、利用材料体积和比重的换算关系，相同体积的材料就是相同的重量，用标准碗状储料装置与刮板的组合工作方式得到相同重量的产品，供料方法简单、稳定，误差小（正负1g）；3、两轴机械手与送料滚轮配合使用，精准控制对产品每个区域进行不同重量的堆积，进而精准控制每个区域的产品密度、提高所加工聚氨酯发泡质量。该现有技术中仅提供了发泡型聚氨酯产品成型装置，只针对发泡型材质的成型过程有约束，其重点在于材料输送计量过程，对产品成型过程中的合模压力、温度控制等环境条件没有考虑，不适合有更高要求的其他性能聚氨酯材料的产品成型过程。

现有技术仅针对发泡型聚氨酯材料成型过程，提供了材料重量控制、产品几何尺寸控制技术方法。现有技术仅适合小型、质量较轻的聚氨酯产品制作，对于大型产品不适用。其对模具的密封性、合模力未做考虑，无法满足大型产品的生产过程。现有技术没考虑聚氨酯产品成型过程温度影响，装置中没有成型过程温度控制系统。申请号为201010283816.1的中国发明专利申请公开了一种聚氨酯产品的浇注成型方法,包括：一、浇口的内径控制在40mm-120mm,浇口的形状为梯形;二、根据产品尺寸的大小,在一个模具上设置多个浇口;三、浇口设置在模具底部,从底部向上发泡;四、一个产品由多次浇注完成;五、多次浇注时,浇料与放气间隔进行。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种聚氨酯产品成型设备及成型方法，其能实现聚氨酯产品模具的合模密封、保压、保温反应成型及冷却定型过程，实现聚氨酯产品成型过程中的自动保压、自动控温及冷却成型。

本发明采用的技术方案是：一种聚氨酯产品成型设备，包括机架、导向杆、固定安装在机架左端的合模定板、安装在合模定板上的模具左瓣膜、固定安装在机架右部的主缸固定板、安装在主缸固定板上的主油缸、安装在导向杆上的合模动板、安装在合模动板上的模具右瓣模；导向杆连接合模定板和主缸固定板，合模动板位于合模定板与主缸固定板之间且能沿导向杆运动；主油缸连接合模动板。

所述的一种聚氨酯产品成型设备还包括温度控制系统；所述温度控制系统包括加热板、加热控制系统、冷却控制系统、模具冷却回路；所述加热板连接加热控制系统，由加热控制系统对其进行温度控制，所述合模定板和模具左瓣膜之间、合模动板和模具右瓣模之间均安装有加热板，加热板与合模定板之间、加热板与合模动板之间均设置有隔热板；所述模具冷却回路连接冷却控制系统，模具冷却回路设置在模具右瓣模和模具左瓣膜上。

所述的一种聚氨酯产品成型设备还包括液压系统、安装在机架外侧的辅助压料油缸；所述主油缸和辅助压料油缸分别连接液压系统。

所述的一种聚氨酯产品成型设备还包括电气控制系统；所述加热控制系统和冷却控制系统均连接电气控制系统。

所述机架包括底板和设置在底板下面的底板支撑块；合模定板和主缸固定板固定安装在底板上；所述导向杆有四根。

所述合模动板底部设有动板承载移动机构，动板承载移动机构包含微调螺钉、支撑连接板、安装在底板上的滚动导轨、安装在滚动导轨上的滚轮；支撑连接板连接合模动板和滚轮，支撑连接板和合模动板连接处设有微调螺钉。

所述合模动板和合模定板上均开有T形槽，T形槽用于安装固定模具的T形螺钉；主油缸水平布置、合模定板与合模动板垂直布置，主油缸包括活塞杆，活塞杆与合模动板连接，合模动板能在主油缸控制下沿导向杆水平运动。

所述的一种聚氨酯产品成型设备还包括安装在主缸固定板上的动板位置传感器。

一种聚氨酯产品成型方法，其特征是，包括：安装模具的步骤；合模加压加热的步骤；注入原料并压料的步骤；保压反应成型的步骤；冷却后开模的步骤。

所述的聚氨酯产品成型方法，采用上述的聚氨酯产品成型设备进行聚氨酯产品成型；包括如下步骤：

A、安装模具：设置模具安装板，模具安装板包括合模定板和合模动板，合模动板通过主油缸推动；将模具安装在模具安装板上，模具采用两瓣结构，分为模具左瓣膜和模具右瓣模；模具左瓣膜和模具右瓣模分别固定在合模定板和合模动板上，在模具与模具安装板之间设置加热板和隔热板，加热板在模具侧，将加热板连接加热控制系统；在模具左瓣膜和模具右瓣模内设置模具冷却回路，将模具冷却回路连接冷却控制系统；

B、合模加压加热：通过主油缸驱动合模动板，将模具左瓣膜和模具右瓣模合成整体，施加合模力；开启加热控制系统对模具进行加热；

C、注入原料：模具温度达到设定目标并稳定后，将聚氨酯液体原料通过模具喂料口注入到模具内；

D、压料：原料注满后，将辅助压料油缸安装在模具顶部的喂料口上方，开启辅助压料油缸压料；

E、保压反应成型：达到压料位置时辅助压料油缸停止下行并保持压力，进入保温保压反应状态；

F、冷却定型：反应时间结束后，关闭加热控制系统，开启与模具冷却回路连接的冷却控制系统，将模具与模具内的产品进行冷却，使产品冷却定型；

G、开模：冷却定型结束后，卸下辅助压料油缸；启动主油缸，完成模具泄压，合模动板退回到开模位置，取出模具内的产品。

本发明通过运用液压机与自动温控系统的综合设计，消除了现有生产过程中对大型聚氨酯产品模具密封不严，稳定控制精度低及产品定型困难的问题。通过液压系统的合理运用，利用主油缸合模保压，完成了模具的良好合模保证了密封性。通过PLC集中控制模具加热板的温度，使温度控制准确，可保证在±3℃内。产品反应完成后，通过冷却回路，实现了产品在模具内部保压状态下的冷却过程，消除了自热冷却产品不规则变形。提高了聚氨酯产品的成型性能及成型制品精度。本发明中的聚氨酯产品成型设备属于一种聚氨酯产品成型的通用设备，通过更换不同的模具可以实现若干种此类生产工艺的产品的生产。

附图说明

图1为本发明聚氨酯产品成型设备的主视结构示意图。

图2为本发明聚氨酯产品成型设备的俯视结构示意图。

图3为本发明中的合模动板动板承载移动机构示意图。

图4为本发明聚氨酯产品成型设备的合模状态主视示意图。

图5为本发明聚氨酯产品成型设备的合模状态俯视示意图。

附图标记说明：1-机架，2-主油缸，3-主缸固定板，4-导向杆，5-合模动板，6-合模定板，7-液压系统，8-电气控制系统，9-隔热板，10-加热板，11-模具右瓣模，12-模具左瓣膜，13-动板承载移动机构，14-辅助压料油缸，15-动板位置传感器，16-模具冷却回路，17-微调螺钉，18-支撑连接板，19-滚轮，20-滚动导轨。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种聚氨酯产品成型设备，包括机架1、主油缸2、主缸固定板3、四根导向杆4、模具安装板（包括合模定板6和合模动板5）、液压系统7、电气控制系统8、模具右瓣模11，模具左瓣膜12，动板承载移动机构13、辅助压料油缸14、动板位置传感器15、温度控制系统和电气控制系统。温度控制系统包括加热10、隔热板9、加热控制系统、冷却控制系统、模具冷却回路16。动板承载移动机构包括微调螺钉17、支撑连接板18、滚轮19、滚动导轨20。合模定板和主缸固定板均为长方体形，四根导向杆的两端分别连接在合模定板和主缸固定板的四个角附近位置。

机架包括底板和设置在底板下面的底板支撑块。底板及支撑块用于承载设备其他系统，合模定板及主缸固定板安装固定在底板上，其间由四根导向杆连接；合模动板位于合模定板与主缸固定板之间，合模动板可以沿四根导向杆在主油缸的驱动下水平运动，实现开合模动作，合模动板底部位置有滚动机构（即：动板承载移动机构），该机构主要目的是支撑合模动板，同时减小运动阻力，滚动机构设置有微调螺钉，可以微调合模动板角度；主缸固定板用于安装主油缸。

模具安装板（包括合模动板和合模定板），用于固定模具（包括模具左瓣膜和模具右瓣膜），其上开有T形槽，用于安装固定模具的T形螺钉。

主油缸安装在机架上的主缸固定板上，其活塞杆与合模动板连接，主油缸为水平布置，为模具合模提供合模保压压力及开模力。

辅助压料油缸设计在机架外侧，用于安装到模具顶部提供压料力。

液压系统主要由管路、油箱、电机及油泵、换向阀等组成，为设备提供运动动力。

电气控制系统包括电路、PLC、触摸屏等元件构成，通过程序实现对整个设备的控制。

温度控制系统主要由加热板、加热控制系统、模具冷却回路、冷却控制系统组成，为聚氨酯产品成型过程提供需要的温度环境。

使用过程中，将聚氨酯产品模具（包括模具左瓣膜和模具右瓣膜）安装在模具安装板上，模具是两瓣结构，分为左模（模具左瓣膜）和右模（模具右瓣膜）。两瓣模具分别固定在模具定板和合模动板上。安装过程中需要在模具与模具安装板之间放置加热板和隔热板。加热板连线与加热控制系统连接，用于产品成型时给模具和产品提供热量，保证产品反应成型过程中的温度环境。隔热板是为防止加热板热量直接传递给模具安装板。

模具安装完毕后启动设备，将两瓣模具（模具左瓣膜和模具右瓣膜）合模，通过主油缸将两瓣模具合成整体，施加一定合模力。开启加热控制系统对模具进行加热。

模具温度达到设定目标并稳定后，准备聚氨酯原料加料。将聚氨酯液体原料通过模具喂料口注入到模具内，原料注满后，将辅助压料油缸安装在模具顶部的喂料口上方，开启辅助压料油缸，压料油缸缸杆下行，将喂料口内的原料封堵在模具内，继续下行对模具内液体施加压力，达到压料位置时停止下行并保持压力。整个设备进入保温保压产品反应状态。

反应时间结束后，关闭加热控制系统，开启连接模具冷却回路的冷却控制系统，向模具内模具冷却回路内通入循环冷却液，将模具与模具内的产品进行冷却，使产品定型。

冷却定型结束后，关闭模具冷却回路。启动设备，退回并卸下辅助压料油缸；通过主油缸驱动，完成模具泄压，合模动板退回到开模位置，取出模具内的产品，整个生产流程结束。

具体实施过程如下（参考图4和图5，图4的顶部为辅助压料油缸）：

1、模具安装在模具安装版上，在模具与模具安装板之间放置加热板与隔热板，加热板在模具侧。

2、通过主油缸驱动合具动板合模，加压，开启加热控制系统开始加热；

3、加热达到要求后通过模具喂料口注入原料；

4、安装辅助压料油缸，开启辅助压料油缸压料；

5、保压反应成型。

6、关闭加热，开启模具冷却回路；

7、冷却定型完毕，关闭模具冷却回路，退回并卸下辅助压料油缸；

8、主油缸驱动合模动板开模，取出产品。

本发明是一种卧式液压机及自动温控系统的相互结合。通过结合使用不同模具，能完成多种聚氨酯产品的成型生产过程。合模定板与合模动板水平布置，合模动板在合模时沿水平方向运动，由水平布置的主油缸完成合模及加压过程。设备上设计有液压系统，为主油缸和辅助压料油缸提供动力，并完成相应动作的变换。设备加热部件（加热板）设置在模具后侧，加热板与模具固定板之间设置有隔热板；模具冷却回路设置在模具上，模具内部加工冷却回路通过管道与冷却控制系统连接。电气系统包含设备动作控制部分、温度控制部分，温度控制部分用于实现温度控制系统的电气控制，包含加热控制和冷却控制，电气控制系统完成加热冷却的自动控制。合模动板通过四根导向杆导向，在合模动板底部设计有动板承载移动机构。

本发明的主要特点：本发明提供了一种更为全面的聚氨酯产品成型方案，利用卧式液压设备的稳定合模力，可以适合多种大型聚氨酯产品的成型，对于大型聚氨酯产品成型模具具有更大的合模力，保证模具的密封性能，从而保证产品几何尺寸精度。在模具浇注口位置，本发明设计有压料油缸，用于保证聚氨酯产品密度，在加料过程中排出产品空气，提高产品致密性，保证产品质量。同时本发明配备聚氨酯产品成型反应过程的温度控制系统，保证成型过程的温度控制要求，在产品反应完成后，可通过冷却系统使产品在模具内冷却定型。

本发明目的是配合模具完成聚氨酯的成型过程，为聚氨酯的成型过程中提供恒定的压力，确保模具密封良好、聚氨酯产品反应过程恒温、反应完成后的冷却定型，是一种聚氨酯产品成型专用设备。本发明可以实现聚氨酯产品模具的合模密封、保压、保温反应成型及冷却定型过程，本发明可以实现多种规格模具的使用，实现聚氨酯产品成型过程中的自动保压、自动控温及冷却成型。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。