CN101774254A - 注射成型模块化直视式可视化实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种注射成型模块化直视式可视化实验装置，属于塑料注射成型技术领域。其特征在于：整套装置包括直视式可视化模具、高速摄像系统、温度压力测量系统三个部分。直视式可视化模具及高速摄像系统构成可视化功能模块，直视式可视化模具及温度压力测量系统构成了温度压力测量功能模块。直视式可视化模具采用了模块化的设计思想，包括可视化模块、传感器模块以及型腔模块，各模块相互独立，互不干涉。其中，可视化模块采用了一种新式的直视式光路系统，型腔镶块更换灵活。本发明的效果和益处是该装置制作难度小，功能完备，通用性好，拆卸灵活，将进一步提高注射成型技术研究水平。
Description
技术领域
本发明属于塑料注射成型技术领域，涉及到一种注射成型模块化直视式可视化实验装置。
背景技术
注射成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，是一种高效率、低成本、大批量的生产方式，已发展成为高分子材料最主要的加工方法。随着塑料工业的迅速发展，注射成型制品在众多领域得到应用，特别是在汽车、电子产品等现代制造业中的应用越来越广泛。
高分子材料成型加工是一门复杂的科学，长期以来大量学者利用数学方法进行相关理论的研究，取得了丰富的学术成果。可视化技术因其能如实反映树脂熔体的动态充型过程而成为研究高分子材料成型加工技术的重要手段。可视化方法在发现成型过程中的某些未知现象，揭示成型缺陷的产生过程等方面有着不可替代的作用，近年来受到学术界的高度重视。
注射成型可视化实验装置是可视化技术的具体实现载体，文献中提到的可视化实验装置均采用反射式光路系统，其工作原理是：照明光线进入观察孔后，经倾斜角为45°的棱镜或反射镜反射后照亮型腔，型腔中的反射光线经由原路返回，将高速摄像机放置在观察孔中心轴线上对型腔进行拍摄，以记录树脂熔体的动态充型过程。采用反射式光路系统的可视化实验装置具有玻璃制作安装困难、对光照条件要求高、视场范围小以及主流道位置安排不便等缺点，观察效果较差，实验成本高。而且，上述实验装置功能单一，通用性差，拆卸安装不便，工作效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种注射成型模块化直视式可视化实验装置，以克服已有可视化实验装置功能单一、通用性差、拆卸安装不便、制作困难等不足，促进注射成型技术的发展。
本发明的技术方案如下：
一种注射成型模块化直视式可视化实验装置，包括直视式可视化模具、高速摄像系统、温度压力测量系统。直视式可视化模具及高速摄像系统构成可视化功能模块(如图2所示)，高速摄像机19透过石英玻璃14对型腔内熔体的充填过程进行拍摄，并将数据传入计算机21，由相应的图像采集系统进行处理。直视式可视化模具及温度压力测量系统构成了温度压力测量功能模块(如图3、4所示)，在充填过程中，传感器23的端面与型腔内的熔体接触，获取相应的温度压力信号，经信号采集系统接22收并处理后即可得到相应的温度压力值，最后传入计算机21。
直视式可视化模具是整个装置的核心，其设计充分体现了模块化思想，包括可视化模块，传感器模块以及型腔模块，各模块相互独立，互不干涉。
可视化模块包括石英玻璃14、玻璃上压板6以及松紧螺钉5，安装在定分型侧15的方孔中。光线直接从观察孔透过石英玻璃14，照亮型腔，然后由型腔返回，被高速摄像机19接收并成像，构成直视式光路系统；石英玻璃14通过玻璃上压板6及松紧螺钉5固定，构成“悬浮”式装夹结构，给热膨胀留有足够的余地，有效地保护了石英玻璃。石英玻璃14的形状为简单的长方体，降低了加工难度。光照条件方面，选用普通的钨丝灯管即可，节省了照明费用。这种光路系统的视场宽广，其尺度为50×40，可适应不同塑件的可视化研究需要。
传感器模块由滑块16、滑轨18以及压板17组成。滑块16装有传感器23，传感器通过压板17以及套筒24固定。滑块16沿滑轨18上移动，使得温度压力的测量范围可以覆盖对称于型腔中心±17.5mm的任何区域，以分析型腔内的温度场以及压力场分布状况。传感器模块的安装位置与可视化模块一致，安装更换过程无需将模具从注塑机上拆下，拆卸非常灵活。
型腔模块包括型腔镶块13和型腔镶块固定板12。型腔镶块固定板12与动分型侧10呈间隙配合，以装卸根据不同塑件而制作的型腔镶块13，型腔镶块的基体为100×60×10的长方体薄板。型腔模块可灵活更换，以适应不同的研究目的，通用性好。
高速摄像系统由高速摄像机19及其图像采集系统组成，图像采集系统通过在计算机21上安装的软件来实现，用于记录树脂熔体的动态充型过程。温度压力测量系统由传感器23以及相应的信号采集系统22组成，以测量型腔内熔体的温度和压力。
本发明的效果和益处是：采用该实验装置的可视化功能模块(图2)对不同塑件的注射成型过程进行动态可视化观测，发现各种未知的成型现象；采用温度压力测量功能模块(图3)记录熔体在充型过程中的温度压力历程，从流变学的角度解析可视化现象的形成机理。由成型现象的观测到成型机理的解析符合客观的认知过程，是一种行之有效的科学研究方法。模块化注射成型可视化实验装置集可视化观测功能与温度压力测量功能于一体，为注射成型理论研究提供了最直接、最有力的实验佐证，功能完备，制作难度小，通用性好，能够适应各种研究目的，无需将装置从注塑机上拆除即可在工作状态下对各模块进行快速拆装，大大提高了工作效率。综上所述，本发明将进一步提高注射成型技术研究水平，促进注塑制品在汽车、电子产品等现代制造业中的应用。
附图说明
图1是模块化注射成型可视化实验装置的系统框架图。
图2是可视化功能模块示意图。
图3是温度压力测量功能模块示意图。
图4是传感器安装放大图。
图5是充填平衡性分析用型腔结构示意图。
图中：1锁紧块；2定模固定板；3定模板；4定位环；5松紧螺钉；6玻璃上压板；7玻璃垫块；8反向锁紧块；9动模板；10动分型侧；11钢珠弹簧定位装置；12型腔镶块固定板；13型腔镶块；14石英玻璃；15定分型侧；16滑块；17压板；18滑轨；19高速摄像机；20照明光明；21计算机；22传感器信号采集系统；23传感器；24套筒。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
本实施例用于一模两腔“T”型流道系统的充填平衡性分析，型腔结构如图5所示。制件为长方体平板，尺寸为45×12×3.5。图中，虚线框内部分为可视化区域，叉形标记处为温度压力测量位置。
实施例步骤如下：
步骤1：根据图5所示型腔结构制作型腔镶块13。
步骤2：将可视化模块的所有组件按图2所示装入定分型侧15。玻璃垫块7位于安装孔最右段；石英玻璃14右端面与玻璃垫块7接触；玻璃上压板6与玻璃14上表面接触；松紧螺钉5用于调整玻璃上压板6与石英玻璃14的接触紧密度。
步骤3：将型腔镶块13、型腔镶块固定板12、动分型侧10按图2所示进行装配。型腔镶块13与型腔镶块固定板12通过圆柱销定位，并采用内六角螺钉固定；型腔镶块固定板12插入动分型侧10的“T”型槽中。
步骤4：将松紧螺钉5拧松，保证石英玻璃14和玻璃上压板6之间有足够的热膨胀空间，即“悬浮”状态。打开模温机，给可视化模具加热。模温稳定之后，拧紧松紧螺钉5，使石英玻璃处于固定位置。
步骤5：进行注射成型可视化实验，利用高速摄像系统记录树脂熔体的动态充型过程。
步骤6：根据图3、图4装配传感器模块，在开模状态下取出可视化模块，并装上传感器模块。
步骤7：进行温度压力测量实验，利用相应的信号采集系统记录注射成型过程中型腔内熔体的温度压力历程。
步骤8：改变测点位置，重复步骤7，可以得到型腔内熔体的温度场与压力场分布。
Claims (4)
1.一种注射成型模块化直视式可视化实验装置，其特征在于：该装置包括直视式可视化模具、高速摄像系统、温度压力测量系统三个部分；直视式可视化模具及高速摄像系统构成可视化功能模块，直视式可视化模具及温度压力测量系统构成了温度压力测量功能模块。
2.根据权利要求1所述的一种注射成型模块化直视式可视化实验装置，其特征还在于：直视式可视化模具采用了模块化设计思想，包括可视化模块、传感器模块以及型腔模块，各模块相互独立。
3.根据权利要求1所述的一种注射成型模块化直视式可视化实验装置，其特征还在于：直视式可视化模具的可视化模块可视化模块包括石英玻璃(14)、玻璃上压板(6)以及松紧螺钉(5)，安装在定分型侧(15)的方孔中；光线直接从观察孔透过石英玻璃(14)，照亮型腔，然后由型腔返回，被高速摄像机(19)接收并成像，构成直视式光路系统；石英玻璃(14)通过玻璃上压板(6)及松紧螺钉(5)固定，构成“悬浮”式装夹结构。
4.根据权利要求1所述的一种注射成型模块化直视式可视化实验装置，其特征还在于：型腔模块包括型腔镶块(13)和型腔镶块固定板(12)，型腔镶块(13)的基体为100×60×10的长方体薄板。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103624931A (zh) * | 2013-11-01 | 2014-03-12 | 大连理工大学 | 一种组合式多向超声激励注射成型可视化模具 |
| CN104772879A (zh) * | 2015-04-07 | 2015-07-15 | 郑州大学 | 微注塑成型熔体流动行为可视化分析检测系统及方法 |
| CN105216190A (zh) * | 2015-10-17 | 2016-01-06 | 深圳大学 | 一种带有测温模块的可视化超声塑化成型装置及成型方法 |
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2009
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