CN102189655A - 一种注塑工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在模具(102)的模穴(104)内制备塑料模制件的注塑方法，其中，该方法包括如下步骤：在模穴(104)内同时注入具有不同材料成分的不同的熔融物流；控制注入过程，在不同材料间形成形状配合和/或材质决定的连接；在形成形状配合的和/或材质决定的连接的位置处(126)，获取不同熔融物流的测量数据；根据所获取的测量数据，调整控制，以优化注入过程。

Description

一种注塑工艺
技术领域
本发明涉及一种在模具的模穴内生产塑料模制件的注塑工艺、一种计算机程序和实现该注塑工艺的设备。
背景技术
现有技术中已有多种不同的注塑工艺。一般情况下，注塑工艺是指如此一种工艺，其首先要准备需要进行模制的塑料物质，如对塑料进行塑化(增塑)，然后将已塑炼(增塑)的塑料注入注塑模具的模穴内，待塑料变硬后，就可以得到想要的注塑模件。
DE19908846A1公开了一种用注塑工艺来生产塑料零件的方法，其中，一个模穴内至少可以引入两个熔融的物流，并且可以同时注入或者依次注入。快速移动的物流彼此接近，形成过渡区，在该过渡区流锋汇合而形成凝固带。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于生产塑料模制件的改良的注塑工艺、其相应的计算机程序和用于实现该注塑工艺的改良的设备。
为了实现上述发明目的，一方面，本发明提供了一种在模具的模穴内制造塑料模制件的注塑工艺，该工艺包括首先将不同成分材料的不同熔融物流同时注入模穴内；此外，该工艺还包括控制注入过程、以在不同的材料之间实现形状配合(formschluessig)的连接(或称结合)和/或材质决定(stoffschluessig)的连接。其中，在形成形状配合的连接和/或材质决定的连接的位置处，获得与该两个熔融物流相关的测量数据，并根据得到的测量数据，对控制进行相应的调整，以优化控制过程。
本发明的具体实施方式的优点在于，可使用注塑工艺来制作相应的塑料模制件，而不需要其它机械元件如滑阀门，以实现不同材料之间的形状配合的连接和/或材质决定的连接。只需控制注入过程，就能在不同材料之间实现连接，另外还优化了注入过程。
例如，在注入过程中，通过测量数据可以得知，在形成形状配合的连接和/或材质决定的连接的位置处，两个熔融物流可能交汇的不够理想。在这种情况下，在注入过程中进行相应的调整就可以实现优化。另外，如果接下来在相同的模穴内注塑其它塑料模制件，根据这些测量数据也可以进行优化。
根据本发明一具体实施方式，形成形状配合的连接和/或材质决定的连接的位置，是指模穴内空间预定的以及空间界定的、呈面状的第一区域。换句话说，同时注入不同的熔融物流，不会出现具有大面积混合区域的非限定混和，而只是在模穴内空间预定以及空间界定的、呈面状的第一区域内，形成形状配合的连接和/或材质决定的连接。术语“呈面状的”可以理解为三维，但是在第三维方向上的延展远远小于其它两维。
根据本发明一具体实施方式，在形成连接的位置处，两个熔融物流的测量数据包括：对在模穴内所界定的空间位置且呈面状的第一区域的两侧直接测量的数据。换句话说，这一具体实施方式的重点在于，直接在形成形状配合的连接和/或材质决定的连接的位置处，对熔融物流的两侧进行测量。
一方面，这种实施方式可以得知形状配合的连接和/或材质决定的连接是否理想。另一方面，不用在模穴内其它的测量点进行大量测量，因为通过对上述连接位置处的测量就可以获得关于注入过程的足够信息。在这一方面，特别相关的背景是，由于直接接触熔融物流，而熔融物流的温度太高，相应地传感器的测量灵敏性会随着时间的变化而改变。本发明中，测量仅仅限制在模穴内不同材料形成形状配合的连接和/或材质决定的连接的区域内，这样，只要定期更换里面相应有限的传感器，就可以避免测量灵敏性改变这一问题。而现有工艺中要更换模穴内大量的传感器，这无疑就大大提高了相应注塑工艺的总的运营成本。
因此，优选地，测量数据只限于空间区域内的两个熔融物流，其测量位置直接在(也即紧邻)呈面状的、第一区域的两侧。
根据本发明另一具体实施方式，测量数据包括熔融物流的温度值和/或压力值和/或流速和/或粘度值。因此，就可以进行相应的控制，从而优化注入过程。
根据本发明又一具体实施方式，可以通过多个传感器来捕捉测量数据，每一个熔融物流至少设置一个传感器。所采用的传感器优选是无线的方式来捕捉测量数据。这样，传感器就不会与热熔融物流接触，可以避免热效应和/或化学反应对传感器的影响，从而可以保证上述注塑工艺的长期运行。
需要强调的是，此具体实施方式也是优选在连接形成的位置处捕捉两个熔融物流的测量数据，以便直接在模穴内所界定的、呈面状的第一区域的两侧处捕捉数据。如上所述，本发明的出发点在于，只在模穴内所界定的空间位置且呈面状的第一区域的两侧捕捉测量数据，以便调整相应的控制，以优化注入过程。这样就可最大程度地减少了所需传感器的总数量，也不管这些传感器是需要与熔融物流接触、还是通过无线传感器来无线捕捉数据。
根据本发明另一具体实施方式，可以单独控制每一熔融物流的注入过程而实现对整个注入过程的控制。相应地，术语“同时注入”必然也不应理解为精确地在同一时刻开始注入。此处一般应理解为，在预定的时间内向模穴内大致同时注入具有不同材料的不同熔融物流。这样，在时间上也可以单独控制各个注入过程的启动。当然，对注入过程相应的调整也不是只局限于注入过程的开始时点，同样也包括控制熔融物流的其它方面，如温度、流量、粘度和/或压力。
根据本发明另一具体实施方式，本发明的方法还包括通过调整注入过程来进行校准的步骤，从而在连接形成的位置处实现不同材料在外形和/或材料上的连接，其中，该调整也可以是对已校准的注入过程的后调整。
也可以通过其它方式来完成相应的校准。例如，可以通过系列实验来实现校准。优选地，可以借助注入过程的模型化，使用相应的数学模型来实现校准，其中，可以对单个的熔融物流的注入过程进行单独地控制。
如果一次性地校准注入过程，由于注塑系统的整体加热，在多道注塑过程后相应的熔融物流的温度很高，在形成形状和/或材质上连接的位置处就不能达到理想的注塑结果。通过捕捉测量数据，可以及时查觉与预定结果的些微偏差，因此在偏差开始形成之时，就可以对校准的注入过程进行后调整。
根据本发明另一具体实施方式，本发明的方法还包括在模穴内提供一基体的步骤，其中，对注入过程的调整包括：调整注入过程，以在模穴内第一和/或第二预定的空间所界定的、呈面状的区域处，得到该基体表面与材料之一所形成的、在形状和/或材料上的连接。换句话说，上述的方法不仅仅是可以在两种材料之间实现连接，也可以将一种材料或者两种材料与在模穴内准备好的基体的表面连接起来。因此，通过该种特定的方式，可以对基体进行注塑。这样，在空间预定和空间界定的呈面状区域上，可以实现基体与材料的连接以及两种材料之间的连接。
另一方面，本发明还提供了一种计算机程产品，其具有处理器可执行的指令，来执行上述工艺步骤，以制作塑料模制件。
再一方面，本发明还提供了一种用于实现注塑工艺的设备，该设备具有一个用来制作塑料模制件的模穴、两个分立的将熔融物流引导至模穴的系统以及两个分立的注塑单元；其中，每一个熔融物流引导系统对应一个注塑单元；注塑单元是如此设置的，通过熔融物流引导系统可以向模穴内同时注入两种不同成分材料的熔融物流。另外，本发明的设备还进一步包括一个控制设备，用于控制注入过程，从而将不同材料在形状和/或材质上连接起来。另外，至少在形成形状和/或材质上连接的位置处安装传感器，以捕捉两个熔融物流的测量数据；其中，控制设备进行相应的调整，以根据捕捉到的测量数据优化注入过程。
根据本发明一具体实施方式，控制设备是可校准的，其控制注入过程，在连接形成的位置处，形成所需要的在外形和/或材料上的连接；其中，调整可以如此进行，可以对之前校准的注入过程进行后调整。
根据本发明一具体实施方式，本发明的设备是如此设置的，其通过连接形成的位置处，在模穴内所界定的空间位置且呈面状的第一区域两侧处，捕捉两个熔融物流的测量数据。
下面借助附图，进一步介绍优选的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明注塑设备的方框图；
图2是本发明在模具模穴内制作塑料模制件的注塑过程的流程图。
其中，各附图标记的含义为：
100    注塑设备
102    注塑模具
104    模穴
106    熔融物流
108    熔融物流
110    注入单元
112    注入单元
114    控制设备
116    处理器
118    存储器
120    接口
122    无线传感器
124    触点传感器
126    形成形状上和/或材料上连接的位置处
具体实施方式
图1显示了根据本发明的一注塑设备的方框图，该注塑设备是多组件的注塑模具100。多组件注塑模具100具有至少两个分立的熔融物流引导系统106和108，通过它们可以在注塑模具102的模穴104内同步注入不同的塑料。设备100还具有两个独立的注塑单元110和112，熔融物流引导系统106配有注塑单元110，熔融物流引导系统108配有注塑单元112。注塑单元110和112如箭头所示，通过熔融物流引导系统106和108将不同材料的熔融物流注入模穴104内。
通过注塑单元110和112注入要注塑的材料，通过设备100在预置的地点在两种材料之间形成外形和/或材料上的连接。例如，材料可以是机动车车头。
图1中未显示的一种可能是，可以在模穴104中放置具有制备材料的基体，特别是当基体由多个零件组成、而单个零件可以通过多个热塑性塑料零件互相连接起来的情况。在这种情况下，可以在不同位置同时注入熔融物流106和108的材料。
另外，设备100还具有一个控制设备114，用于控制注入过程，以实现不同材料之间在外形和/或材料上的连接。传感器122和124用于捕捉熔融物流引导系统106和108的两个熔融物流的测量数据，至少在形成形状和/或材质上连接的位置处上安装传感器。根据所捕捉到测量数据，控制设备114就可以实现对注入过程的优化控制。
控制设备另外还有一个处理器116和一个存储器118。存储器118中保存了校准数据，通过这些校准数据可以对设备110进行编程，控制设备114通过相应的控制电路控制注塑单元110和112。这样，在连接形成的位置处126两种材料以需要的方式相交汇，从而在连接形成的位置处126处形成想要的在外形和/或材料上的连接。
控制设备另外还有一个接口120，注塑单元110和112以及传感器122和124以及控制设备114可以通过该接口可以传输测量数据。
图1中，控制设备只与注塑单元110和112之间进行通讯，但这并不是普遍情况下的限制。控制设备可以控制注塑机器的每个技术单元，例如塑炼单元、加热单元以及其它单元；预置时间后，通过这些单元在模穴104内就可以自动完成组件，也称为普通单元，它用于准备不同的材料。
图1中显示总共有4个传感器122和124。传感器122是无线传感器，传感器124是触点传感器，其与熔融物流引导系统106和108的熔融物流直接接触。如图1，在所界定的空间位置的区域126的两侧直接捕捉两熔融物流的测量数据。传感器122和124沿面状区126进行布置就足够了，通过捕捉到的测量数据可以进行相应的控制，以达到优化注入过程的目的。
例如，几次注塑过程后，模穴102中完成了塑料模制件，在特定的时间内通过它们在区域126上与两熔融物流106和108相汇。如果熔融物流106在特定的时间内在熔融物流108之前到达区域126，图1中的区域126就会向左移。在这种情况下，传感器122和124就会感应到不是同时而是有分时间的先后，故产生塑料团。由此，控制设备就可以应用相应的时间差更好地控制注塑单元110和112，设置的时间差使得塑料团的产生接近0。
图2显示的是本发明的一种注塑工艺，其用于在模具的模穴内生产塑料模制件。第200步，该工艺开始准备相应的控制参数，例如在理论上模拟所要的组件和所要的模穴来控制相应的注入过程。在第202步中，这些控制参数就作为接下来的校准数据。
另外，通过校准实验可以确定最佳的控制参数，也就是校准数据，以获得理想的注塑结果。
这些都在204步中实现，其同时将具有不同材料的熔融物流注入模穴内。通过校准数据就可以控制注入过程，从而实现熔融物流的不同材料之间在外形和/或材料上的连接。
在注入过程期间，第206步中，在外形和/或材料上形成连接的位置处上捕捉两熔融物流的测量数据。注塑过程结束后，第208步检验完成的塑料模制件是否合格。例如检查不同材料之间连接的稳定性，或者两材料之间的连接是否松动。
一般情况下，根据校准程序在第200和第202步已经得到理想的模制件质量。如果不合格，在检验步骤208后，进行第210步，其根据测量数据和所得到的模制件质量调整控制程序。通过相应的调整，该工艺方法重新回到步骤204，重新启动注入步骤、捕捉测量数据步骤(206)以及检验模制件质量步骤(第208步)。确保最终有效后，通过优化的控制参数就可以得到理想的模制件质量，在第212步就最终确定校准数据。
在此要指出的是，校准数据是最佳的控制参数，以确保在相应的注塑模具的模穴的预定空间区域内实现两个材料在外形和/或材料上的连接。
第214至224步介绍的是注塑过程中的各个零件，通过它们可以依照大量的方法来生产塑料模制件。该方法从第214步开始，同时将材料注入两个熔融物流引导系统。接下来，通过熔融物流引导系统将材料导入模穴内。至少在形成形状和/或材质上连接的位置处上安装传感器，来测量两熔融物流(第216步)。
在第218步中，与第212步中确定的校准数据进行比较，可以确定是否与最佳的注入过程有差距，例如温度偏差或者压力偏差。
第220步得出结论，注入过程是否与相应的方式相符。例如，通过对已校准的注入过程进行后调整，从而实现对注入过程的控制进行调整。如果在第220步确定需要调整注塑工艺，在第222步中，就要根据在第216步中所得到的测量数据调整控制程序，并在第224步结束程序，并由此生产理想的注塑产品。模穴已经做好准备用于重新接收两熔融物流，以生产其它注塑产品。
在这种情况下，在第222步通过测量数据对注入过程进行调整，而通过注入过程214生产下一注塑产品。
如果在第220步中的结论是不需要调整程序，也就是说对注入过程的控制已经是最佳状态，所以在第224步就直接结束程序，生产注塑产品，模穴准备好重新在第214步接收熔融物流，此时不需要根据测量数据对控制程序进行调整。

Claims (13)

1.一种在模具(102)的模穴(104)内制备塑料模制件的注塑方法，其中，所述的方法包括如下步骤：
-在所述模穴(104)内同时注入具有不同材料成分的不同的熔融物流；
-控制注入过程，在所述不同材料之间形成形状配合的和/或材质决定的连接；
-在形成形状配合的和/或材质决定的连接的位置处(126)，获取所述不同熔融物流的测量数据；
-根据所获取的测量数据，调整控制，以优化所述的注入过程。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述的形成形状配合的和/或材质决定的连接的位置处(126)，是指所述模穴(104)内在预定的空间所界定的、呈面状的第一区域。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述的在形成连接的位置处(126)获取测量数据包括：在所述模穴(104)内呈面状的第一区域的两侧所限定的空间位置处直接获取测量数据。
4.如前述权利要求之一所述的方法，其中，所述的测量数据包括所述熔融物流的温度值和/或压力值和/或流速和/或粘度值。
5.如前述权利要求之一所述的方法，其中，所述的获取测量数据是通过多个传感器(122；124)实现的，其中，每一熔融物流至少配置一个传感器。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中，所述的传感器(122)是指能够以无线的方式获取测量数据的传感器。
7.如前述权利要求之一所述的方法，其中，所述的控制注入过程包括：对单个熔融物流的注入过程进行单独控制。
8.如前述权利要求之一所述的方法，其中，所述的控制注入过程包括：控制不同熔融物流的注入时点和/或注入压力和/或注入温度。
9.如前述权利要求之一所述的方法，其进一步包括对注入过程进行校准的步骤，该步骤通过对注入过程的控制进行调整，以在形成连接的位置处(126)得到理想的形状配合的和/或材质决定的连接；其中，控制的调整是指对已校准的注入过程的后调整。
10.如前述权利要求之一所述的方法，其进一步包括在所述模穴(104)内提供一基体的步骤，其中，所述的控制注入过程进一步包括：调整注入过程，以在所述模穴(104)内第一和/或第二预定的空间所界定的、呈面状的区域处，得到该基体表面与所述材料之一所形成的在形状和/或材料上的连接。
11.一种计算机程序产品，其具有处理器可执行的指令，以完成前述权利要求之一所述方法中的方法步骤。
12.一种用于实现注塑方法的设备(100)，该设备具有：
-制备塑料模制件的模穴(104)；
-用于所述模穴(104)的两个独立的熔融物流系统(106；108)；
-两个独立的注塑单元(110；1112)，其中，每个注塑系统配置一个注塑单元(110；1112)，所述的注塑单元(110；1112)是如此设置的，其通过所述的熔融物流系统(106；108)向所述的模穴(104)内同时注入具有不同材料成分的两个不同的熔融物流；
-控制设备(114)，其中，所述的控制设备是如此设置的，其控制注入过程，以在不同材料之间形成形状配合的和/或材质决定的连接；
-至少在形成形状配合和/或材质决定之连接的位置处(126)、获取两个熔融物流之测量数据的传感器(122；124)，其中，所述的控制设备(114)是如此设置的，其根据所获取的测量数据，对控制进行调整，以优化注入过程。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述的控制设备是可进行校准的，以控制注入过程，在形成连接的位置处(126)得到理想的、形状配合的和/或材质决定的连接；所述的控制设备是进一步如此设置的，其能通过对已校准的注入过程的后调整，实现对控制的调整。
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