一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具，包括带有型腔的模具，还包括加热和冷却装置、气体辅助注塑装置以及PC控制端，所述的气体辅助注塑装置包括气体生成装置、压缩机、气道和压力传感器，气体生成装置的出口与压缩机的进口连接，所述的压缩机的出口与所述的气道的进口端连接，并在所述的压缩机的出口与所述的气道的进口端之间设置有气压控制阀，所述的气压控制阀与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接；所述的压力传感器设置在所述的模具的型腔周围，并与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接。本发明使用外部气体辅助注射成型技术，能在保压冷却过程中均衡材料的体积收缩，生产出表面翘曲变形少的高光塑件。
【专利说明】一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具。
【背景技术】
[0002]快速变模温注塑成型工艺采用一种动态的模温控制策略，即在填充前快速加热模具，以实现高模温注射，随后通过快速冷却以缩短成型周期。因而在不降低生产效率的同时，从本质上克服了传统注塑成型技术的固有缺陷，并且提高了注塑制品的精度、表面质量和强度等性能指标。但快速变模温注塑成型过程中模具温度场更为复杂，冷却过程中的材料收缩更为显著，导致快速变模温注塑成型制品的翘曲变形非常明显，甚至会造成塑件开
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[0003]高光注塑成型过程是一个极冷极热的工艺过程，塑件的变形程度与温度场的变化有关。由于在高光注塑成型的冷却阶段温度分布不均匀，使得塑件制品产生较大的应力，从而导致在脱模之后制品容易产生明显的翘曲变形。
[0004]目前已有多个专利提出改善快速变模温注塑成型模具温度场的方法，如专利CN201158129、CN201192891、CN203004261U分别公布了多点模具温度控制装置、电加热式温度控制装置、多点测温多路错时控温装置等多种控制方法，都能较好地实现准确控制快速变换注塑模具温度。这些专利提出的控制方法能在一定程度上改善塑件变形情况，但不能改善对翘曲变形有重大影响的冷却和凝固过程，依然存在塑件产生较大翘曲变形的缺陷，因此还需要进一步从技术上改善塑 件因温度差产生的翘曲、变形问题。
【发明内容】
[0005]为了克服现有快速变模温注塑成型模具中存在的因温度差产生的塑件翘曲、变形的缺点，本发明提供一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具。
[0006]本发明采用的技术方案是:
[0007]—种外部气体辅助的快速变模温注塑模具，包括带有型腔的模具，其特征在于:还包括加热和冷却装置、气体辅助注塑装置以及控制上述装置的PC控制端，
[0008]所述的加热和冷却装置包括相并联的蒸汽锅炉、空压机和冷凝塔，所述的蒸汽锅炉的出口设有加热控制阀，所述的空压机的出口设有空气阀，所述的冷凝塔的出口设有进水阀，所述的加热控制阀、空气阀以及进水阀均与所述的PC控制端的模温控制模块信号连接；所述的加热控制阀、空气阀以及进水阀并联后通过总进口管道与模具连接，所述的模具与PC控制端的模具动作控制模块信号连接；所述的PC控制端的模温控制模块与PC控制端的模具动作控制模块信号连接；
[0009]所述的模具的型腔周围设置若干条相互独立的加热管道、冷却管道和K型热电偶，每个所述的K型热电偶通过热电偶数字转换器与PC控制端的模温控制模块信号连接；每条所述的加热管道和冷却管道的一端为进口、另一端为出口，所述的加热管道和冷却管道的进口分别与总进口管道的出口连接，所述的加热管道和冷却管道的出口分别通过总出口管道与蒸汽冷凝器的进口连接；所述的蒸汽冷凝器的下部设有两个冷凝器出口，一个冷凝器出口与进水阀连接，另一个冷凝器出口通过出水管道与冷凝塔的底部相连，所述的总出口管道与所述的出水管道之间设有冷却水出水阀，所述的冷却水出水阀与所述的PC控制端的模温控制模块信号连接；
[0010]所述的气体辅助注塑装置包括气体生成装置、压缩机、气道和压力传感器，所述的气体生成装置的出口与压缩机的进口连接，所述的压缩机的出口与所述的气道的进口端连接，并在所述的压缩机的出口与所述的气道的进口端之间设置有气压控制阀，所述的气压控制阀与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接；所述的气道的出口端上设有若干条支路，每条所述的支路与所述的型腔连通；所述的压力传感器设置在所述的模具的型腔周围，并所述的压力传感器与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接。
[0011]进一步，所述的加热管道和冷却管道的个数大于I根；且所述的加热管道和冷却管道的设定位置和个数根据型腔的尺寸和结构进行调整。
[0012]进一步，所述的K型热电偶的个数大于I个；且所述的K型热电偶的设定位置和个数根据型腔的尺寸和结构、所述的加热管道或冷却管道的个数进行调整。
[0013]进一步，所述的蒸汽锅炉的出口的蒸汽管路上、空压机的出口的压缩空气管路以及冷凝塔的出口的冷却水管路上均设有过滤器。
[0014]本发明温度测量采用热电偶多点测温，准确测量模具各个位置的温度；控制装置通过控制策略进行加热装置的控制，使加热装置在某些特定时期进行加热。气体辅助过程的控制装置控制气体在成型周期的特定时刻注入塑件工作表面，并在一定压力下进行保压和冷却。温度测量过程包括温度数据采集、数字转换和分析处理阶段。在回路中，温度采集通过埋入型腔周围的热电偶组完成，各热电偶将测试点的温度值通过数字转换器转换，处理后的温度数据通过送入PC控制端进行后续处理。温度控制系统包括加热器组、加热/制冷电磁控制开关、输出控制模块和信号处理等阶段。PC控制端根据设置要求对测量装置传来的信号进行处理，输出控制模块发出信号，通过控制加热/制冷的控制开关来实现对模具型腔的加热或冷却。
[0015]在冷却阶段采用外部气体辅助对高光塑件进行保压，补偿快速变模温注塑成型冷却保压过程较大的收缩。同时，气体能带走塑件表面大量的热，实现塑件各个位置温度的相对恒定。压力测量过程包括多路压力数据采集、数字转换和分析处理阶段。在回路中，压力采集通过埋入型腔周围的压力传感器完成，各传感器将测试点的压力值通过数字转换器转换，处理后的压力数据通过单片机送入PC控制端进行后续处理。
[0016]本发明的有益效果体现在:本发明在快速变模温注射成型过程中，使用外部气体辅助注射成型技术，在冷却、保压阶段内能够提供较大的保压压力，能在保压冷却过程中均衡材料的体积收缩，并能使型芯面的塑件模温保持一定的均匀性，进而生产出表面翘曲变形少的高光塑件。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明外部气体辅助的快速变模温注塑成型模具结构原理示意图。
[0018]图2是本发明外部气体辅助的快速变模温注塑成型模具内部剖视图。
[0019]图3是本发明模具温度和气体辅助控制原理示意图。[0020]图4是本发明模具温度、压力测控装置的工作流程图。
【具体实施方式】
[0021]参照图1至图4，一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具，包括带有型腔的模具1，还包括加热和冷却装置、气体辅助注塑装置以及控制上述装置的PC控制端，
[0022]所述的加热和冷却装置包括相并联的蒸汽锅炉18、空压机16和冷凝塔14，所述的蒸汽锅炉18的出口设有加热控制阀19，所述的空压机16的出口设有空气阀17，所述的冷凝塔14的出口设有进水阀15，所述的加热控制阀19、空气阀17以及进水阀15均与所述的PC控制端的模温控制模块信号连接；所述的加热控制阀19、空气阀17以及进水阀15并联后通过总进口管道与模具I连接，所述的模具I与PC控制端的模具动作控制模块信号连接；所述的PC控制端的模温控制模块与PC控制端的模具动作控制模块信号连接；
[0023]所述的模具I的型腔6周围设置若干条相互独立的加热管道2、冷却管道4和K型热电偶3，每个所述的K型热电偶3通过热电偶数字转换器与PC控制端的模温控制模块信号连接；每条所述的加热管道2和冷却管道4的一端为进口、另一端为出口，所述的加热管道2和冷却管道4的进口分别与总进口管道的出口连接，所述的加热管道2和冷却管道4的出口分别通过总出口管道与蒸汽冷凝器9的进口连接；所述的蒸汽冷凝器9的下部设有两个冷凝器出口，一个冷凝器出口与进水阀13连接，另一个冷凝器出口通过出水管道与冷凝塔14的底部相连，所述的总出口管道与所述的出水管道之间设有冷却水出水阀8，所述的冷却水出水阀8与所述的PC控制端的模温控制模块信号连接；
[0024]所述的气体辅助注塑装置包括气体生成装置20、压缩机21、气道5和压力传感器7，所述的气体生成装置20的出口与压缩机21的进口连接，所述的压缩机21的出口与所述的气道5的进口端连接，并在所述的压缩机21的出口与所述的气道5的进口端之间设置有气压控制阀22，所述的气压控制阀22与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接；所述的气道5的出口端上设有若干条支路，每条所述的支路与所述的型腔6连通；所述的压力传感器7设置在所述的模具I的型腔6周围，并所述的压力传感器7与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接。
[0025]进一步，所述的加热管道2和冷却管道4的个数大于I根；且所述的加热管道和冷却管道的设定位置和个数根据型腔的尺寸和结构进行调整。
[0026]进一步，所述的K型热电偶3的个数大于I个；且所述的K型热电偶的设定位置和个数根据型腔的尺寸和结构、所述的加热管道或冷却管道的个数进行调整。
[0027]进一步，所述的蒸汽锅炉18的出口的蒸汽管路上、空压机16的出口的压缩空气管路以及冷凝塔14的出口的冷却水管路上均设有过滤器23、24、13。
[0028]在外部气体辅助快速变模温注射成型工艺的一个周期中，与传统快速变模温相t匕，所不同的是在模具冷却阶段内增加了外部气体辅助工艺。
[0029]如图4所示，在外部气体辅助快速变模温注射成型工艺的模具冷却阶段，采用冷却介质对模具和制品进行充分冷却，使模温迅速降低至出模温度。与此同时通过PC控制端设置出模温度，通过模温控制模块给出信号，气体发生器产生气体，经压缩机压缩后通过过滤器、气压控制阀进入气道，经射嘴射出后对塑件制品进行保压和冷却。若测试点的测量压力值未达到预定温度，气压控制阀继续对其加压；若测试点的测量温度未达到产品脱模温度，继续通入冷却气体继续冷却。当塑件制品达到出模温度后，产品脱模，冷却阶段完成。
[0030]本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
【权利要求】
1.一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具，包括带有型腔的模具，其特征在于:还包括加热和冷却装置、气体辅助注塑装置以及控制上述装置的PC控制端， 所述的加热和冷却装置包括相并联的蒸汽锅炉、空压机和冷凝塔，所述的蒸汽锅炉的出口设有加热控制阀，所述的空压机的出口设有空气阀，所述的冷凝塔的出口设有进水阀，所述的加热控制阀、空气阀以及进水阀均与所述的PC控制端的模温控制模块信号连接；所述的加热控制阀、空气阀以及进水阀并联后通过总进口管道与模具连接，所述的模具与PC控制端的模具动作控制模块信号连接；所述的PC控制端的模温控制模块与PC控制端的模具动作控制模块信号连接； 所述的模具的型腔周围设置若干条相互独立的加热管道、冷却管道和K型热电偶，每个所述的K型热电偶通过热电偶数字转换器与PC控制端的模温控制模块信号连接；每条所述的加热管道和冷却管道的一端为进口、另一端为出口，所述的加热管道和冷却管道的进口分别与总进口管道的出口连接，所述的加热管道和冷却管道的出口分别通过总出口管道与蒸汽冷凝器的进口连接；所述的蒸汽冷凝器的下部设有两个冷凝器出口，一个冷凝器出口与进水阀连接，另一个冷凝器出口通过出水管道与冷凝塔的底部相连，所述的总出口管道与所述的出水管道之间设有冷却水出水阀，所述的冷却水出水阀与所述的PC控制端的模温控制模块信号连接； 所述的气体辅助注塑装置包括气体生成装置、压缩机、气道和压力传感器，所述的气体生成装置的出口与压缩机的进口连接，所述的压缩机的出口与所述的气道的进口端连接，并在所述的压缩机的出口与所述的气道的进口端之间设置有气压控制阀，所述的气压控制阀与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接；所述的气道的出口端上设有若干条支路，每条所述的支路与所述的型腔连通；所述的压力传感器设置在所述的模具的型腔周围，并所述的压力传感器与所述的PC控制端的气体辅助注塑控制模块信号连接。
2.如权利要求1所述的一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具，其特征在于:所述的加热管道和冷却管道的个数大于I根；且所述的加热管道和冷却管道的设定位置和个数根据型腔的尺寸和结构进行调整。
3.如权利要求2所述的一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具，其特征在于:所述的K型热电偶的个数大于I个；且所述的K型热电偶的设定位置和个数根据型腔的尺寸和结构、所述的加热管道或冷却管道的个数进行调整。
4.如权利要求3所述的一种外部气体辅助的快速变模温注塑模具，其特征在于:所述的蒸汽锅炉的出口的蒸汽管路上、空压机的出口的压缩空气管路以及冷凝塔的出口的冷却水管路上均设有过滤器。
【文档编号】B29C45/26GK103568232SQ201310534222
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】李吉泉, 姜少飞, 徐伏宇, 柴国钟 申请人:浙江工业大学