CN102990889A - 一种注塑模具快速变模温方法及其专用模具 - Google Patents

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李吉泉
姜少飞
郑维
柴国钟
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Abstract

一种注塑模具快速变模温方法及其专用模具,所述的方法包括:1)在模具的型腔周围设置相互独立的加热管道、冷却管道和K型热电偶;2)加热器、冷却管道和K型热电偶与中央控制器信号连接;3)中央控制器设定多路加热器错时控制的控制策略;按照本发明所述的方法的专用模具,包括带有型腔的模具,所述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,每条加热管道中均安装加热器、所述的冷却管道中埋设与冷却介质连接的冷却介质管;所述的加热管道、所述的冷却管道和K型热电偶与中央控制器信号连接。本发明有益效果是:实现模具型腔内部加热或冷却的错时控制,避免注塑过程产品翘曲、熔接痕等质量缺陷,节约能源,提高工作效率。

Description

一种注塑模具快速变模温方法及其专用模具 技术领域[0001] 本发明涉及一种注塑模具快速变模温方法及其专用模具,特别是一种多点测温多 路错时控温的变模温方法,以及运用多点测温多路错时控温的变模温方法的专用模具。背景技术[0002] 快速变模温方法可在保证成型周期的同时,提高注塑制品的精度、表面质量和强 度等性能指标,是高光无熔痕注塑工艺、微注塑成型工艺等特殊新型注塑成型技术的共性 基础技术。[0003] 模具温度历程的不同是快速变模温注塑成型技术与传统注塑成型的主要区别,快 速变模温技术采用一种动态模温控制方式,即将模具温度控制分为加热、保温注射保压、冷 却三个阶段,并在短时间内快速实现上述三个温度变化过程。[0004] 该技术期望型腔表面在成型过程中温度能保持一定的均匀性,使塑料熔体在填充 过程中能够保持良好的流动性,进而熔体在模具型腔内能够很好的相互融合,成型外观优 异的产品。但在实际变模温过程中,对于模温的均匀性的控制问题尚较少关注。[0005]目前已有多个专利提出多种变模温中的加热方式,如专利CNlOl 157267、 CN101249715、US09423932、CN1303767、CN101224627A 分别公布了蒸汽加热、电加热、压缩空 气加热、火焰加热、红外线加热等多种加热方法,能较好的实现快速变换注塑模具温度。由 于在这些加热方法中,整个加热系统、冷却系统分别作为整体同时开始作用,会造成模具内 部不均匀的温升分布,产生注塑制品质量问题的同时,部分区域加热温度过高而造成不必 要的时间和能源浪费,还需进一步从技术上跟上高效节能的社会趋势。发明内容[0006] 为了解决目前的注塑模具在加热或冷却过程中的加热或冷却管通常作为整体同 时工作造成的模具内部不均匀的温升分布、能源浪费的问题,本发明提出了一种多点测温 多路错时控温、节约能源的注塑模具快速变模温方法及其专用模具。[0007] 本发明采用的技术方案是:[0008] 一种注塑模具快速变模温方法,包括以下步骤:[0009] I)在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, 并在每条加热管道中安装加热器、冷却管道中埋设与冷却介质连接的冷却介质管;[0010] 2)每个加热器对应配置一个加热电磁阀、每个冷却介质管配置一个制冷电磁阀, 然后通过相应的继电器与中央控制器的输出控制模块信号连接;每个K型热电偶通过热电 偶数字转换器与中央控制器的数据采集模块信号连接;[0011] 3)在中央控制器中设定注塑模具加热阶段的加热温度上限阀值、冷却阶段的出模 温度下限阀值,并以时间为横坐标、以各路加热器或冷却介质管与预先设定的相应阶段上 限阀值或者下限阀值之间的差值为纵坐标生成相应的曲线函数,使得加热/冷却快的部位 延后/提前工作,实现多路加热器错时控制。[0012] 一种注塑模具快速变模温方法的专用模具,包括带有型腔的模具,其特征在于: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,每条所述 的加热管道中均安装加热器、所述的冷却管道中埋设与冷却介质连接的冷却介质管;每个 所述的加热器对应配置一个加热电磁阀、每个所述的冷却介质管配置一个制冷电磁阀,所 述的加热管道、所述的冷却管道均对应连接继电器,所述的继电器与中央控制器的输出控 制模块信号连接;每个K型热电偶通过热电偶数字转换器与中央控制器的数据采集模块信 号连接。[0013] 进一步,所述的加热管道、冷却管道和K型热电偶均相互独立。[0014] 进一步,所述的加热管道以及所述的冷却管道的个数大于I ;且所述的加热管道 与所述的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。[0015] 进一步,所述的K型热电偶的个数大于I ;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、所述的加热管道以及所述的冷却管道的个数进行调整。[0016] 进一步,所述的加热器为电加热棒或者热介质。[0017] 进一步,所述的冷却介质为水或者油。[0018] 快速变模温注塑成型工艺一个周期中,在模具加热阶段,利用预先埋设在模具内 的各加热器在短时间内将模具型腔温度升至树脂材料的玻璃化温度以上,这一过程中,首 先选取树脂材料玻璃化温度以上某值为加热温度上限阀值,然后中央控制器向输出控制模 块和数据采集模块发出指令后,继电器接通、加热电磁阀打开、相应加热器开始工作的同 时,埋设在型腔周围的若干个K型热电偶开始工作,分别采集型腔内部的测试点的温度,并 且将数据通过热电偶数字转化器不断传给数据采集模块,数据采集模块将温度数据保存下 来,当完成温度采集的任务时,这些数据传送到中央控制器,中央控制器对接收的数据进行 后续处理;若某个测试点的温度值达到设置的加热上限阀值时,这一测试点停止加热,进入 高温保持阶段,等待下一阶段开始的指令;如这个测试点的温度值未达到设置的加热上限 阀值时,那么继续前面的加热过程直至满足要求;(2)在注射保压阶段,即模温保持阶段, 这一过程直至保压后期,通过中央控制器设定一温度值(通常稍高于加热阶段设置的加热 上限阀值),此时熔融塑料快速注射并填充于型腔之中,型腔的温度会有所变化,各测试点 根据采集到的温度数值与中央控制器的设定温度做比较,若温度值不等,则中央控制器发 出指令使这一区域温度提高;若两者温度相等,则高温保持等待下一阶段开始的指令;(3) 在模具冷却阶段,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; 在保压后期,通过中央控制器设置出模温度,此时输出控制模块给出信号,与冷却管道连接 的继电器接通,制冷电磁阀打开,冷却介质通过循环进出冷却管道对模具和制品进行冷却, 若测试点的测量温度值未达到产品出模温度下限阀值,冷却介质继续冷却;当制品达到出 模温度后,产品脱模,完成一个注塑周期;并且在整个生产过程中,处于加热阶段时,针对 加热快的区域中央控制器会延后加热器的启动时间,使得加热结束时型腔内部加热温度均 一,而处于冷却阶段时,针对冷却快的区域中央控制器会提前启动相应的冷却管道以及继 电器,使得冷却结束时型腔内部冷却温度均一。[0019] 本发明的有益效果是:通过相互独立的加热管道和冷却管道实现了模具型腔内部 加热或冷却的错时控制,避免了注塑过程中模温不一致导致的翘曲、熔接痕等质量缺陷,并 且节约能源、提高工作效率。附图说明[0020] 图1是本发明的控制原理示意图。[0021] 图2是本发明的工作流程图。[0022] 图3是本发明的模具的结构图。[0023] 图4是本发明的模具的型腔的结构图。具体实施方式[0024] 下面结合附图进一步说明本发明[0025] 参照附图:[0026] 实施例1 一种注塑模具快速变模温方法,包括以下步骤:[0027] I)在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, 并在每条加热管道中安装加热器、冷却管道中埋设与冷却介质连接的冷却介质管;[0028] 2)每个加热器对应配置一个加热电磁阀、每个冷却介质管配置一个制冷电磁阀, 然后通过相应的继电器与中央控制器的输出控制模块信号连接;每个K型热电偶通过热电 偶数字转换器与中央控制器的数据采集模块信号连接;[0029] 3)在中央控制器中设定注塑模具加热阶段的加热温度上限阀值、冷却阶段的出模 温度下限阀值,并以时间为横坐标、以各路加热器或冷却介质管与预先设定的相应阶段上 限阀值或者下限阀值之间的差值为纵坐标生成相应的曲线函数,使得加热/冷却快的部位 延后/提前工作,实现多路加热器错时控制。[0030] 实施例2以实施例1所述的方法的专用模具,包括带有型腔11的模具1,所述的 模具I的型腔11周围设置若干条相互独立的加热管道111、冷却管道112和K型热电偶 113,每条所述的加热管道111中均安装加热器1111、所述的冷却管道112中埋设与冷却介 质连接的冷却介质管1121 ;每个所述的加热器1111对应配置一个加热电磁阀1112、每个所 述的冷却介质管1121配置一个制冷电磁阀1122,所述的加热管道111、所述的冷却管道112 均对应连接继电器114,所述的继电器114与中央控制器2的输出控制模块21信号连接; 每个K型热电偶113通过热电偶数字转换器1131与中央控制器2的数据采集模块22信号 连接。[0031] 进一步,所述的加热管道111、冷却管道112和K型热电偶113均相互独立。[0032] 进一步,所述的加热管道111以及所述的冷却管道112的个数大于I ;且所述的加 热管道111与所述的冷却管道112的设定位置和个数根据型腔11的尺寸和结构进行调整。[0033] 进一步,所述的K型热电偶113的个数大于I ;且所述的K型热电偶113的设定位 置和个数根据型腔11的尺寸和结构、所述的加热管道111以及所述的冷却管道112的个数 进行调整。[0034] 进一步,所述的加热器1111为电加热棒或者热介质。[0035] 进一步,所述的冷却介质为水或者油。[0036] 快速变模温注塑成型工艺一个周期中,在模具I加热阶段,利用预先埋设在模具I 内的各加热器1111在短时间内将模具I型腔11温度升至树脂材料的玻璃化温度以上,这 一过程中,首先选取树脂材料玻璃化温度以上某值为加热温度上限阀值,然后中央控制器2向输出控制模块21和数据采集模块22发出指令后,继电器114接通、加热电磁阀1112打 开、相应加热器1111开始工作的同时,埋设在型腔11周围的若干个K型热电偶113开始工 作,分别采集型腔11内部的测试点的温度,并且将数据通过热电偶数字转化器1131不断传 给数据采集模块22,数据采集模块22将温度数据保存下来,当完成温度采集的任务时,这 些数据传送到中央控制器2,中央控制器2对接收的数据进行后续处理;若某个测试点的温 度值达到设置的加热上限阀值时,这一测试点停止加热,进入高温保持阶段,等待下一阶段 开始的指令;如这个测试点的温度值未达到设置的加热上限阀值时,那么继续前面的加热 过程直至满足要求;(2)在注射保压阶段,即模温保持阶段,这一过程直至保压后期,通过 中央控制器2设定一温度值(通常稍高于加热阶段设置的加热上限阀值),此时熔融塑料快 速注射并填充于型腔11之中,型腔11的温度会有所变化,各测试点根据采集到的温度数值 与中央控制器2的设定温度做比较,若温度值不等,则中央控制器2发出指令使这一区域温 度提高;若两者温度相等,则高温保持等待下一阶段开始的指令;(3)在模具冷却阶段,采 用冷却介质对模具I和制品进行充分冷却,使模温I迅速降低至出模温度;在保压后期,通 过中央控制器2设置出模温度,此时输出控制模块21给出信号,与冷却管道112连接的继 电器114接通,制冷电磁阀1121打开,冷却介质通过循环进出冷却管道112对模具I和制 品进行冷却,若测试点的测量温度值未达到产品出模温度下限阀值,冷却介质继续冷却;当 制品达到出模温度后,产品脱模,完成一个注塑周期;并且在整个生产过程中,处于加热阶 段时,针对加热快的区域中央控制器2会延后加热器的启动时间,使得加热结束时型腔内 部加热温度均一,而处于冷却阶段时,针对冷却快的区域中央控制器2会提前启动相应的 冷却管道以及继电器114,使得冷却结束时型腔11内部冷却温度均一。[0037] 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 范围的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。

Claims (7)

1. 一种注塑模具快速变模温方法,包括以下步骤:1)在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,并在每条加热管道中安装加热器、冷却管道中埋设与冷却介质连接的冷却介质管;2)每个加热器对应配置一个加热电磁阀、每个冷却介质管配置一个制冷电磁阀,然后通过相应的继电器与中央控制器的输出控制模块信号连接;每个K型热电偶通过热电偶数字转换器与中央控制器的数据采集模块信号连接;3)在中央控制器中设定注塑模具加热阶段的加热温度上限阀值、冷却阶段的出模温度下限阀值,并以时间为横坐标、以各路加热器或冷却介质管与预先设定的相应阶段上限阀值或者下限阀值之间的差值为纵坐标生成相应的曲线函数,使得加热/冷却快的部位延后/提前工作,实现多路加热器错时控制。
2.按照权利要求1所述的方法的专用模具,包括带有型腔的模具,其特征在于: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,每条所述的加热管道中均安装加热器、所述的冷却管道中埋设与冷却介质连接的冷却介质管;每个所述的加热器对应配置一个加热电磁阀、每个所述的冷却介质管配置一个制冷电磁阀,所述的加热管道、所述的冷却管道均对应连接继电器,所述的继电器与中央控制器的输出控制模块信号连接;每个K型热电偶通过热电偶数字转换器与中央控制器的数据采集模块信号连接。
3.如权利要求2所述的专用模具,其特征在于:所述的加热管道、冷却管道和K型热电偶均相互独立。
4.如权利要求3所述的专用模具,其特征在于:所述的加热管道以及所述的冷却管道的个数大于I ;且所述的加热管道与所述的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。
5.如权利要求4所述的专用模具,其特征在于:所述的K型热电偶的个数大于I ;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、所述的加热管道以及所述的冷却管道的个数进行调整。
6.如权利要求4所述的专用模具,其特征在于:所述的加热器为电加热棒或者热介质。
7.如权利要求5所述的专用模具,其特征在于:所述的冷却介质为水或者油。
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