一种注射成型模具的成型辅助系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种注射成型模具的成型辅助系统，其通过管路与现有管道冷却式注射成型模具连接后，可实现对现有的注射成型模具温度的自动控制。其操作过程无需人工控制，不受操作工人经验的限制，生产效率高，在节省人工费用的同时也避免了操作人员的经验对制品质量的影响，产品质量好废品率低，且盘活利用了现有设备，避免设备、材料和能源的浪费，降低了成本投入，环保性能佳。
【专利说明】
一种注射成型模具的成型辅助系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种能够对注射成型模具自动进行温度控制的成型辅助系统。
【背景技术】
[0002]在现代生活中，塑胶制件是各种生活用品及电子设备必不可少的部件，随着产品工艺的日益精巧和消费者审美眼光的提高，对所用塑胶制件的要求也越来越高，具体体现在对制品的外观、尺寸精度、变形度等方面高的要求，而在注射成型工艺中，模具温度因素对这些指标的控制及生产效率的影响极为关键；当模具温度较高时，有利于塑胶熔体流动充填，制品表面效果好，但太高的模温会导致制件脱模后变形大，需更长的冷却时间加以克月艮，因而降低了生产效率;若模具温度偏低，不利于塑胶熔体流动充填，造成制品缺胶或表面熔接痕明显；再者，模温的高低变化易造成制品的一致性变差，制品的尺寸精度难以保证。
[0003]目前，模具在成型时其温度的控制常用的方式有以下三种:
[0004]方式一:热变温高光无痕注塑方式。是利用高温热蒸汽、高温高压热水、模具局部安装高效电加热装置等方法，使模具某些局部位置瞬时达到相当高的温度，保证成型材料与塑料模具温差很小的情况下快速填充型腔，并在成型材料冷却的同时将蒸汽、过热水等热媒变换为冷水从而快速降低模具温度，使部件冷固，以便于顶出。该方法可以获得局部位置表面质量效果非常高的制成品，属一种高级辅助成型工艺，但其需昂贵专用设备、其模具制造技术复杂、成本高，并且其需要热蒸汽和冷水的交替使用，需要反复的提供热媒和冷媒，其能耗非常大，通常仅限于高端应用，无法普及。
[0005]方式二:油温机、冷水机辅助成型方式。油温机，其模具内设置加热油路，通过油温机提供热油加热模具。其适用于注塑过程中温度无法达到合适要求的模具，通过油温加热模具，使模具维持适宜温度。其在注塑过程中模具温度会高于所需温度时，难以带走热量，不适于在注塑过程中模具实际温度会高于所需温度的情形。冷水机，其模具内设置冷却水管，通过冷水机提供冷却水带走热量，给模具降温。其适用于注塑过程中应注塑自身热量导致模温过高的模具，通过冷却水降温，使模具维持适宜温度。其不适于在注塑过程中注塑自身产生的热量无法维持合理模温的情形。
[0006]方式三:常温水循环冷却辅助成型方式，我们称该种方式的模具为常温水循环冷却辅助成型模具，如图1。这种模具结构最为传统和常用，具常规性普遍性，节能经济，占注塑业90%以上。其利用水池储水，经水栗加压栗至各模具入水管，经各冷却道后汇集回水管，再经池顶蒸发式冷却塔降温回收至水池中，循环利用。生产中，模具自然升温原理是:高温塑胶成型材料周期性注入模腔，经热传递，模具温度不断上升，与模具辐射传导散热至平衡时趋于稳定，升温速率及上限与装置环境和气温环境有关，一般温度会超出正常生产所需模温，因而需要以冷却水降低模具温度。通过人工控制冷却水的流量，维持模具处于相对恒定的工作温度，从而实现对注塑模具温度的控制，保证注塑质量。
[0007]上述三种方式中，第一种方式属变温型模温控制，即在一个成型周期中温度在相对极高与极低间变换;第二、第三种方式为定温型模温控制，即在各个成型周期中模具温度保持相对不变。
[0008]常温水循环冷却辅助成型方式具有成本低、应用简便的优势，是注塑业普遍运用的方式，但其存在二方面的问题:不易调控和无法对模具加热。其对冷却水的调节，通常为人工控制，对操作人员的经验要求较高，需要具有丰富经验的操作技工，方能较快的调整好水量，并且不断微调应对模温的动态变化，维持模具在正常生产所需的适宜的温度。对于经验不足者，容易出现模具温度偏高或者偏低的情况，进一步增加制品的废品率。此外，对于刚安装上机的模具，其温度相同于室温，模具温度必然不满足正常生产要求，通常做法是经多次注射，以高温塑胶成型材料周期性注入模腔，经热传递使模具温度渐升，其温升需要一个过程，前期生产的制品废品率极高，有时还会因填充致密性不足造成胶件嵌模，而发生需拆模进行维修的情形，导致生产延误及原材料、工时与能源的浪费。如若在注射前期以油温机预热模具，也能解决模具升温问题，但在后续生产中模具一旦超过所需要温度，要改换为水冷却方式时会十分麻烦，且二种方式的设备其管路接口未必兼容，即使相同可为也费工费力，而且管道内残留的油液也会对水体造成污染，可行性不高。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服上述现有技术缺陷，提供一种低成本的能够快速、较精准的实现温度自动控制的注射成型模具的成型辅助系统。
[0010]本实用新型所述的一种注射成型模具的成型辅助系统，包括可与注射成型模具冷却管路进水口连接的进水管路和可与注射成型模具冷却管路出水口连接的回水管路，其进水管路上设置电控流量调节阀用以控制进水管路的流量，在进水管路上还设置储水箱，进水管路的水由储水箱入口进入储水箱聚集后，再由储水箱出口流出；在回水管路上设置电控三通阀，电控三通阀具有三个端口，第一端口、第二端口和第三端口，其可在第一端口与第二端口导通和第一端口与第三端口导通的两种状态中切换；电控三通阀的第一端口和第二端口接入回水管路，第一端口通向注射成型模具冷却管路的出水口，第三端口则通过旁通管路伸入储水箱中，在旁通管路上设置水栗;所述注射成型模具的成型辅助系统还包括控制器、对储水箱内的水进行加热的电加热器和用于感测注射成型模具温度的温度探头；控制器连接电控流量调节阀、电控三通阀、电加热器、温度探头和水栗的电机，接收温度探头感测并传输回的温度信号，并根据该温度信息控制电加热器的工作、控制电控三通阀的三个端口的导通状态、控制电控流量调节阀的开度、以及控制水栗的电机的工作。
[0011]本实用新型所述的一种注射成型模具的成型辅助系统，注射成型模具工作时，用管路将进水管路与模具冷却管路的进水口连接，将回水管路与模具冷却管路的出水口连接;即储水箱的出口连接冷却管路进水口，电控三通阀的第一端口连接冷却管路的出水口。
[0012]当注塑过程中，注塑所产生的热量过大，以至于不采取降温措施，温度将过高，无法处于理想的注塑成型温度时。所述成型辅助系统的控制器可以控制电控三通阀处于第一端口与第二端口导通的状态，电加热器不工作，水栗电机不工作;此时进水管路的冷却水流经储水箱后，不经加热，直接由储水箱的出口经管路进入模具的冷却管路，与高温模具进行热交换，带走部分模具热量后，经电控三通阀的第一端口和第二端口进入回水管路排出；通过温控探头监测模具温度，控制器根据模温控制进水管路上电控流量阀的开度，以控制进水管路进入的冷却水的流量，通过控制适当的流量，使冷却水带走的热量满足工作所需，即可控制模具维持在恒定的理想的注射成型温度下。该控制过程可为负反馈控制过程。当温度过高时，控制阀门开大，增大冷却水流量，从而提高冷却水循环带走的热量，使温度下降；当温度偏低时，则控制电控流量阀关小，降低冷却水流量，从而降低冷却水循环带走的热量，使温度上升，从而反复上述过程，使模具维持相对较稳定的注射温度。
[0013]当注塑过程中，注塑所产生的热量不足，以至于无法维持模具处于较高的理想的注塑成型温度时，或者注塑开始阶段，模具新安装模温较低需要升温时，可通过控制器控制电控三通阀处于第一端口与第三端口导通的状态，控制电加热器工作，控制水栗电机转动，水栗工作，可使电加热器对水箱内的水进行加热，水箱内被加热后的水在水栗的驱动下，在水箱及注射成型模具中的冷却管道以及其间的连通管道中循环流动，当水温上升到足够温度时，可向注塑成型模具提供额外的热量，对模具进行加热使其升温，控制器根据温度探头检测模具温度，并根据检测模具温度，控制电控三通阀的导通状态切换，从而可较好的使注射成型模具的工作温度恒定维持所需的注塑温度下。控制过程中，始终监视模具温度，当温度较低时，维持上述循环过程，不断的对模具进行加热；当温度超出所需温度时，则控制器控制电动三通阀切换，第一端口与第二端口导通，水栗停止工作，电加热器停止工作，冷却水进入储水箱，经储水箱出口、冷却管道进水口进入到冷却管道，而后经冷却管道出水口流出，经电控三通阀第一端口、第二端口后由管路排出。通过该循环过程，可再次冷却模具，使模具温度下降。通过温度探头的监控，和控制器控制上述两种状态的切换，可较好的使模具温度维持在较恒定的注射所需温度。
[0014]本发明所述注射成型模具的成型辅助系统，通过管路与现有使用最多的常温水循环冷却辅助成型注射成型模具连接，即可实现对现有的注射成型模具注射温度的自动控制，使其维持在理想的注塑温度下，从而可以方便可靠的实现对注塑成型温度的控制，其温度控制简单，操作方便，能可靠的保证注塑成型的质量，无需人工控制，不受操作工人经验的限制，生产效率高，在节省人工费用的同时也避免了操作人员的经验对制品质量的影响，废品率低，减少了材料的浪费，具有较佳的环保性能。同时，其可直接利用原有模具，而不需要对原模具进行改造，盘活了现有设备，避免了设备的浪费，设备投入成本低。另外，其实现了模具温度的自动控制，控制精度高，产品质量稳定可靠。另外，所述成型辅助系统，组成简单，成型辅助系统的成本也低。
[0015]所述储水箱可为密封结构箱体，其进水口与出水口设置于箱顶或靠近箱顶部位，当冷却水路联通后，箱内水位处于自动蓄满状态。所述注射成型模具的成型辅助系统，每次启动开始工作时，冷却水进入进水管路后，储水箱蓄满水后，才能从出水口流出，其自动保证了储水箱的水位，免省人工干预管理水箱水位的工作。
【附图说明】
[0016]图1现有的常温水循环冷却辅助成型注射成型模具结构示意图。
[0017]图2为本实用新型所述一种注射成型模具的成型辅助系统的结构示意图。
[0018]图3为本实用新型所述注射成型模具的成型辅助系统与模具的连接示意图。
[0019]图4为本实用新型所述注射成型模具的成型辅助系统对模具进行降温时的工作示意图。
[0020]图5为本实用新型所述注射成型模具的成型辅助系统对模具进行加热时的工作示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图2所示，一种注射成型模具的成型辅助系统，包括进水管路和回水管路，进水管路上设置电控流量调节阀3用以控制进水管路的流量，在进水管路上还设置储水箱8，进水管路的水由储水箱入口进入储水箱聚集后，再由储水箱出口流出；在回水管路上设置电控三通阀6，电控三通阀具有三个端口，第一端口a、第二端口 c和第三端口b，其可在第一端口a和第二端口 c导通和第一端口 a与第三端口 b导通的状态中切换；电控三通阀的第一端口和第二端口接入回水管路，第一端口通向注射成型模具I的冷却管路2的出水口，第三端口则与储水箱8连通，在其连通储水箱的管路上设置水栗7;所述注射成型模具的成型辅助系统还包括控制器4、对储水箱内的水进行加热的电加热器9和用于检测注射成型模具的温度探头5，控制器连接电控流量调节阀、电控三通阀、电加热器、温度探头和水栗的电机，接收温度探头感测并传输回的温度信号，并根据该温度信息控制电加热器的工作、控制电控三通阀的三个端口的导通情况、控制电控流量调节阀的开度、以及控制水栗的电机工作。
[0022]上述注射成型模具的成型辅助系统，工作时，用管路将进水管路与模具冷却管路的进水口连接，将回水管路与模具冷却管路的出水口连接；即储水箱的出口连接冷却管路进水口，电控三通阀的第一端口a连接冷却管路的出水口，如图3。
[0023]当注射成型模具需要冷却时，成型辅助系统的控制器4可以控制电控三通阀第一端口 a与第二端口 c导通，电加热器不工作，水栗电机不工作;此时进水管路的冷却水流经储水箱后，由储水箱的出口经管路从冷却管路的进水口进入模具，与高温模具进行热交换，带走部分模具热量后，从冷却管路出水口流出，经电控三通阀的第一端口a和第二端口 c后，由后续管路排出，如图4。在此过程中，温控探头监测模具温度，控制器根据监控的模温控制进水管路进入的冷却水的流量，使冷却水恰好带走的模具多余的热量，从而可控制模具较可靠的维持在相对恒定的理想的温度环境。
[0024]当注射成型模具需要加热升温时，成型辅助系统的控制器4可以控制电控三通阀第一端口 a与第三端口 b导通，电加热器工作，水栗电机工作;此时储水箱内的水由电加热器加热升温，在水栗的驱动下，经由旁通管路、电控三通阀的第三端口 b、电控三通阀的第一端口a，由模具的冷却管路的出水口进入到模具内，流经模具内的冷却管道，与模具进行热交换后，从冷却管路的入水口流出，经储水箱的出口进入储水箱后，再次由电加热器加热，依此形成循环，如图5。储水箱内循环水的温度高于模具的温度，流经模具内部的冷却管路时可以对模具提供额外的热量，对模具进行加热，从而使模具升温。通过温度探头监控模具温度，当温度高于所需注射温度时，控制器可控制中止加热和停止热水循环，进一步地，控制器可控制切换为图3的降温模式，从而实现对模具的加热或降温，维持模具在相对恒定的理想的温度环境。
[0025]储水箱的出口经管路从冷却管路的进水口进入模具，与高温模具进行热交换，带走部分模具热量后，从冷却管路出水口流出，经电控三通阀的第一端口a和第二端口 c后，由后续管路排出，如图3。在此过程中，温控探头监测模具温度，控制器根据监控的模温控制进水管路进入的冷却水的流量，使冷却水恰好带走模具多余的热量，从而控制模具较可靠的维持在相对恒定的理想温度状态。
[0026]所述成型辅助系统还可设置显示器，该显示器与控制器连接用于显示当前模具温度及设定温度，操作人员可以根据显示情况判断模具温度状态，提前进行下一步工序的准备工作，使各个工序更好的配合，在提高生产效率的同时进一步降低废品率。所述成型辅助系统还可设置一设置器，该设置器同样与控制器相连，用以设置控制器的温度预置，使动定模及水温各环节可设定合理控制温度，以适用于各种不同材料的生产。
[0027]所述电控三通阀的第三端口的旁通管路最好能够伸入储水箱的中下部，以更可靠的保证水栗能够从储水箱中栗出热水，避免因储水箱水量不足时，旁通管路底端位于出水箱上部时可能产生的气蚀，或者无法栗出水。
[0028]温度探头5是用以检测模具温度的，控制器根据温度探头检测到的当前模具温度来控制电控流量调节阀的开度，对此，温度探头检测到的温度愈准确则注塑过程中的冷却水注入量愈可精确调节。为了获得准确的模具温度，可将温度探头5设置于模具内部，也可在所述模具的定模与动模侧面设置深入型腔/型芯中心部位的用于感温探头插入的盲状探温深孔。
[0029]所述储水箱中也可设置用于探测储水箱内水温的温度探头，该温控探头同样连接控制器，将监测的水温信号发送给控制器。控制器根据该温度探头反馈的信号，控制电加热器的工作。通过该温度探头的设置，在新装模具时，其可通过控制电加热器工作，来使储水箱内的水维持在一个恒定的温度，从而使新装模具维持在恒定温度。此外，通过该温度探头的设置，其可以控制电加热器在水温接近沸腾温度前停止工作，从而避免储水箱内水沸腾，因而使水栗得到保护。
[0030]电加热器可为电加热板，设置于储水箱的底部。为了减少热量损失，电加热板底部可设置隔热板。电加热器也可为电加热管直接置于储水箱的内部。
[0031]本成型辅助系统所配套使用的模具，其定模与动模在贴近型腔/型芯部位设置有曲折形或者回形冷却水道，在模具侧面设置与水道出入口联通的快速管接头。所述模具与当前普遍使用的注塑模具差别不大，对现有模具进行简单加工改造即可应用本系统。本成型辅助系统所配套使用的冷却塔式供水与回水管路与现有应用设施完全相同，无须改变。因此，应用本成型辅助系统可低投入地、快速地改进并提升现有的普通注塑成型体系，具有巨大的经济和节能环保价值。
[0032]本成型辅助系统，其装置可制作为可移动的独立箱体式结构，具体可为:成型辅助系统还包括箱体外壳，进水管路、回水管路、电控流量调节阀、电控三通阀、储水箱、水栗、控制器均安装在箱体外壳内，进水管路的入水端口从箱体外壳一侧伸出，出水箱的出口端口从箱体外壳的另一侧伸出，电控流量调节阀的第一端口连接管路从箱体外壳一侧伸出，其第三端口则连接管路从箱体外壳的另一侧伸出；温控探头位于箱体外壳的外，通过线路连接控制器。通过该独立箱体式结构设置，使成型辅助系统便于灵活使用;该装置亦可与注射成型机形成一体化结构，更具整体性、美观性，也可大为提升注塑机设备的功能与附加值，使其更具市场竟争力；当本成型辅助系统与注射成型机进行一体化设计制造时，本系统所述的控制器、设置器、显示器均可由原注塑机的微电脑及触控屏取代，本系统电源也可共用注塑机电源系统，使投入成本大为降低。
[0033]所述储水箱可为密封结构箱体，其进水口与出水口设置于箱顶或靠近箱顶部位，当冷却水路联通后，箱内水位处于自动蓄满状态。所述注射成型模具的成型辅助系统，每次启动开始工作时，冷却水进入进水管路后，储水箱蓄满水后，才能从出水口流出，其自动保证了储水箱的水位，免省人工干预管理水箱水位的工作。
[0034]所述成型辅助系统，其对应注塑成型系统的上模和下模，其上下模，可分别设置一套所述成型辅助系统，通过各自对应的成型辅助系统控制温度。该种模具温度控制方式，能够分别实现上下模的不同温度控制，可满足生产加工的需要。但其成本相对较高。为了降低成本，可以上、下模共用一套成型辅助系统，实现对上下模的同步控制。但注射成型工艺中，通常对上模和下模的温度控制往往不同，并不能满足生产的需求。为了克服该缺陷，可以考虑针对上下模设置上、下模电控流量调节阀，上模电控流量调节阀控制上模本体冷却管道内的入水流量，下模电控流量调节阀控制下模本体冷却管道内的入水流量;设置上、下模两个电控三通阀，上、下模水栗，上、下模水箱，上、下模温度探头，上、下电加热器;上电控三通阀的第一端口对应上模的出水口，上电控三通阀第三端口对应通过旁通管路通入上模水箱，下电控三通阀的第一端口对应下模的出水口，下电控三通阀第三端口对应通过旁通管路通入下模水箱，上模温度探头监测上模温度，下模温度探头监测下模温度;控制器只有一个，同时连接上、下模温度探头，上、下模电控流量调节阀，上、下模电控三通阀，上、下模的电加热器，上、下模水栗的电机，分别接收上、下模温度探头感测并传输回的温度信号，并分别根据上、下模温度信息控制上、下模电加热器的工作、上、下模控制电控三通阀的三个端口的导通状态、控制上、下模电控流量调节阀的开度、以及控制上、下模水栗的电机的工作，以实现对上、下模温度的控制。其一个控制器，实现了对上、下模温度分别控制，减少了设备成本。
【主权项】
1.一种注射成型模具的成型辅助系统，其特征在于:包括可与注射成型模具冷却管路进水口连接的进水管路和可与注射成型模具冷却管路出水口连接的回水管路，其进水管路上设置电控流量调节阀用以控制进水管路的流量，在进水管路上还设置储水箱，进水管路的水由储水箱入口进入储水箱聚集后，再由储水箱出口流出；在回水管路上设置电控三通阀，电控三通阀具有三个端口，第一端口、第二端口和第三端口，其可在第一端口与第二端口导通和第一端口与第三端口导通的两种状态中切换；电控三通阀的第一端口和第二端口接入回水管路，第一端口通向注射成型模具冷却管路的出水口，第三端口则通过旁通管路伸入储水箱中，在旁通管路上设置水栗;所述注射成型模具的成型辅助系统还包括控制器、对储水箱内的水进行加热的电加热器和用于感测注射成型模具温度的温度探头;控制器连接电控流量调节阀、电控三通阀、电加热器、温度探头和水栗的电机，接收温度探头感测并传输回的温度信号，并根据该温度信息控制电加热器的工作、控制电控三通阀的三个端口的导通状态、控制电控流量调节阀的开度、以及控制水栗的电机的工作。2.根据权利要求1所述的成型辅助系统，其特征在于:所述控制器还与显示器连接用于显示模具当前温度及各环节的设定温度。3.根据权利要求1所述的成型辅助系统，其特征在于:所述储水箱为密封结构箱体，其进水口与出水口设置于箱顶或靠近箱顶部的位置。4.根据权利要求1所述的成型辅助系统，其特征在于:所述电加热器为储水箱底部的电加热板，在电加热板的底部设置有隔热板。5.根据权利要求1所述的成型辅助系统，其特征在于:所述储水箱中设置用于探测储水箱内水温的温度探头，该温度探头同样连接控制器。6.根据权利要求1所述的成型辅助系统，其特征在于:还包括箱体外壳，进水管路、回水管路、电控流量调节阀、电控三通阀、储水箱、水栗、控制器均安装在箱体外壳内，进水管路的入水端口从箱体外壳一侧伸出，出水箱的出口端口从箱体外壳的另一侧伸出，电控流量调节阀的第一端口连接管路从箱体外壳一侧伸出，其第三端口则连接管路从箱体外壳的另一侧伸出;温度探头位于箱体外壳的外，通过线路连接控制器。
【文档编号】B29C45/73GK205601113SQ201620090713
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】刘礼刚
【申请人】广州市金特电子科技有限公司