一种注塑模具以及控制模具型腔压力的控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种注塑模具型腔压力控制方法及设备，特别涉及一种包含双气体通道的注塑模具及外部气体压力控制系统。
【背景技术】
[0002]在诸多注塑工艺中，如结构发泡注塑、多组分注塑、反应注塑、排气注塑、微发泡注塑、气体辅助注塑、振动注塑、微注塑等，生产过程中模具型腔中的压力直接关系着最终产品的质量，包括产品尺寸精度、表面光泽度、产品力学性能、发泡制件内部泡孔形貌等。型腔压力的控制成为聚合物注塑生产工艺的关键一环，更加准确、稳定和灵敏的型腔压力控制技术也得到广泛关注。
[0003]山东大学于2012年在中国公开了一种名为“注塑模具型腔压力控制系统及控制方法”(公开号:CN 201210517381.1)的专利技术。该技术采用一套气体通道控制注塑模具型腔内气体的进出，气体排出动力来源于型腔内与大气压力差，当型腔内压力较低时，气体排放效率相对较低，压力下降也相对缓慢。青岛海信模具有限公司于2014年在中国公开了一种名为“注塑模具型腔压力控制系统”(公开号:CN 201420217881.8)的专利技术。该项技术同样采用一套气体通道控制注塑模具型腔内气体的进出，但是为了能够使模具型腔中的气体更加快速、彻底地排出模具型腔，泄压管路末端添加真空栗加速泄压。不过该项技术只能满足塑件边缘或者筋柱末端压力的快速响应，而塑件其他部位依然存在压力变化响应滞后的现象。这是由型腔内聚合物熔体的流体特性决定的，高度粘稠的聚合物熔体使得压力传递缓慢，从而容易产生型腔内聚合物熔体压力分布不均，导致产品冷却收缩不均、力学性能不均、质量分布不均等问题。对于发泡制件，还会导致内部泡孔形貌分布不均。浙江工业大学于20 I 4年在中国公开了一种名为“外部气体辅助注塑模具”(公开号:CN201410327234.7)的专利技术。该技术在注塑模具中设置了进气槽和排气槽，进气槽通过气针将模具型腔与气管联通，排气槽的位置设于所述模具型腔内熔体最后填充的位置。该技术虽然在注塑模具中设计了两套气体管路，但其中一套仅用于型腔内熔体最后填充位置的气体排放，并未涉及气体排放过程的控制方法，依然无法保证熔体最后填充区域与熔体已填充区域的压力均匀性。
【发明内容】
[0004]本发明根据上述现有技术的不足之处，提出一种双通道注塑模具型腔压力控制方法，以及内置两套气体通道的模具和外部气体输送、压力控制系统。通过闭环式压力控制方案和两套气体通道配合动作，完成注塑生产过程中模具型腔内部压力的精准控制和灵敏相应，且同时提高压力分布的均匀性和稳定性。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0006]—种注塑模具型腔压力控制系统，包括一个气体源、空气压缩机和控制器，所述的气体源出口与增压设备的入口相连，增压设备的输出端分成两路独立控制的气路为模具型腔供应高压气体，空气压缩机将空气加压后储存到空气瓶中，空气瓶的输出端分成两路，一路将压缩空气通过低压管路输送到增压设备中，另一路通过低压管路依次连接稳压阀和第三压力表后为各个阀门供气;所述的控制器连接注塑机控制系统接收注塑机动作信号，且控制器通过压力传感器检测模具型腔动模侧和模具型腔边缘处压力信号，进而实现对系统的控制。
[0007]所述的两路独立控制的气路中，其中一路通过高压管路依次连接第一手动截止阀、第一气控减压阀、第一气动截止阀、第一压力表、第一过滤器和模具中制件厚度方向气体进出主管路入口；另一路通过高压管路依次连接第二手动截止阀、第二气控减压阀、第二气动截止阀、第二压力表、第二过滤器和模具型腔制件边缘处气体进出主管路入口。
[0008]进一步地，在第一压力表和第一气动截止阀之间的管路有一个分支，依次连接第三气动截止阀、第一真空栗和第一消声器
[0009]进一步地，在第二压力表和第二气动截止阀之间的管路有一个分支，依次连接第四气动截止阀、第二真空栗和第二消声器。
[0010]进一步地，空气瓶的输出端其中一路经过第三压力表后，低压气体管路分为六路；第一路依次连接第一电子压力控制器和第一气控减压阀;第二路依次连接第二电子压力控制器和第二气控减压阀；第三路依次连接第一电磁阀和第一气动截止阀；第四路依次连接第二电磁阀和第二气动截止阀；第五路依次连接第三电磁阀和第三气动截止阀；第六路依次连接第四电磁阀和第四气动截止阀。
[0011]进一步地，所述的控制器为PLC模块，其通过数据线与触摸屏相连，触摸屏内置了控制界面程序，PLC控制器连接第一电子压力控制器、第二电子压力控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一真空栗和第二真空栗，向其输出动作信号。
[0012]进一步地，所述的气控减压阀和电子压力控制器是该系统向模具型腔提供稳定压力气源的主要设备，气控减压阀利用低压气体控制高压气体，实现对高压气体的减压和稳压，压力控制范围优选为4?25MPa;电子压力控制器的压力控制范围优选为0.1?0.8MPa。
[0013]进一步地，所述的真空栗设置在高压管路排气出口处。
[0014]进一步地，所述的高压气体包括但不限于他等气体。
[0015]—种注塑过程中型腔压力可控的模具，包括依次相连组成模具模架系统的定位圈、定模座板、连接板、型腔固定板、型腔板、型芯板、型芯固定板、垫块和动模座板;所述的型腔板和型芯板形成模具型腔;浇注系统穿过定位圈、定模座板、连接板、型腔固定板、型腔板与模具型腔联通;在型芯固定板上设置有制件厚度方向气体进出主管路和制件厚度方向气体进出支管路，所述的支管路与主管路连通，所述型芯板上安装透气机构，连接制件厚度方向气体进出支管路通过透气机构与模具型腔相通；
[0016]所述的型芯固定板上设有镶块机构，镶块结构的安装间隙允许气体进入模具型腔，制件边缘处气体进出支管路穿过型芯板，将型腔边缘处和镶块间隙与主管路连通。
[0017]进一步地，第一压力传感器安装在型芯板和型芯固定板中，其探头与模具型腔动模侧壁面在同一平面，第二压力传感器安装在型芯板和型芯固定板中，其探头与制件边缘处气体进出支管路壁面在同一平面。
[0018]进一步地，所述垫块之间为一个空间，在空间内有与动模座板连接的顶针固定板，顶针板固定板与顶针板连接，顶针一端安装在顶针板上，另一端穿过型芯固定板、型芯板到达模具型腔。
[0019]进一步地，分型面密封圈设置在型腔板和型芯板之间，密封圈内包含模具型腔和气体在分型面上的进出通道;透气机构密封圈设置在型芯板与型芯固定板之间，密封圈内包含单个透气机构;顶针密封圈设置在型芯固定板和型芯固定板之间，密封圈内包含单根顶针。
[0020]进一步地，模具型腔压力控制功能由第一压力传感器、第二压力传感器、制件厚度方向气体进出主管路、制件厚度方向气体进出支管路、透气机构、制件边缘处气体进出主管路、制件边缘处气体进出支管路、镶块、分型面密封圈、透气机构密封圈、顶针密封圈和模具外部气体压力控制设备完成。其中第一压力传感器、第二压力传感器监测模具型腔压力变化，压力测量范围O?35MPa。制件厚度方向气体进出主管路、制件厚度方向气体进出支管路、透气机构组成模具型腔第一套模具型腔气体进出通道，该套通道系统可以完成气体在模具型腔动模侧壁面的进出。制件边缘处气体进出主管路、制件边缘处气进出支管路和镶块组成模具型腔第二套模具型腔气体进出通道，该套通道系统可以完成气体在模具型腔边缘处(充填末端、加强筋柱末端)的进出。分型面密封圈、透气机构密封圈和顶针密封圈分别防止气体在模具模板间隙、透气机构安装间隙、顶针安装间隙进出模具型腔。
[0021]进一步，所述的透气机构可以是注气针或者透气钢，透气机构数量不限，数量和位置根据发泡产品的具体形状确定。
[0022]进一步，所述的压力传感器数量不限，数量和具体位置根据产品的具体形状确定。
[0023]进一步，所述的浇注系统可以用热流道浇注系统，也可以用冷流道浇注系统。
[0024]进一步地，所述的顶针板也可以用气缸或者油缸驱动。
[0025]本发明提供的模具型腔压力控制方法，包括如下具体内容:
[0026]1.准确的时间控制。
[0027]I)控制器读取注塑机控制系统关键动作信号和操作者在触摸屏设定的时间延迟信息和时长信息；
[0028]2)控制器准时发出开闭信号到电磁阀；电磁阀接收信号后可以控制管路向气动截止阀充气，从而控制高压气体管路的开闭；
[0029]3)若要通过模具型腔动模侧壁面向型腔内充气，则开启第一气动截止阀，关闭第三气动截止阀;若要通过模具型腔分型面、筋柱末端向模具型腔内充气时，则开启第二气动截止阀，关闭第四气动截止阀;若要通过模具型腔动模侧壁面向外界排气，则关闭第一气动截止阀，开启第三气动截止阀，并开启第一真空栗辅助排气;若要通过模具型腔分型面、筋柱末端向模具外排气时，则关闭第二气动截止阀，开启第四气动截止阀，并开启第二真空栗辅助排气；
[0030]2.准确的气压控制。
[0031]I)增压设备要提供足够高的压力源，高压管路中采用减压阀调压的方法，控制下游压力；
[0032]2)控制器读取操作者在触摸屏设定压力值和模具内压力传感器反馈的压力值，计算出目标压