CN103950135B - 充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法、成形系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法及成形系统，属于快速模具领域。该方法巧妙地将真空注型、差压注型、重力注型三种工艺的优点结合起来而形成的一种新的成型工艺方法，实现了对充模速度的控制。成型时，将两种组份材料进行混合搅拌，并同时进行进气消泡处理后，导入挤压容器中，挤压驱动装置在计算机控制系统的控制下，根据计算机获取到的模具特征而生成并设定好的驱动速度，将挤压容器中的混合材料按照预想的充模速度进行稳定充模，进而得到产品。利用该成形方法及成形系统得到的产品，质量明显优于传统的真空注型工艺。

Description

充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法、成形系统及 应用

技术领域

本发明涉及一种快速制造工艺、设备及应用，特别是涉及一种真空注型工艺与设备，应用于塑料产品成型技术领域。

背景技术

真空注型工艺作为快速模具技术中应用最广泛的工艺方法，被广泛应用于汽车、电器产品、电子产品、文化用品、玩具、医疗等各行业，是目前发展最为迅速、表现最为活跃、产值增长最为明显的塑料成型工艺工艺方法，具有很大的发展空间和应用潜力。

随着市场竞争的不断激烈，对新产品开发的要求越来越高，企业对新产品快速模具方法的要求也越来越高。真空注型工艺属于典型的反应成型过程，尤其在模具充型阶段，混合材料在重力或者一定的外力作用下，其流动和反应的过程既是不稳定流动过程，又是不稳定传热过程，是一个复杂的强耦合的间歇过程，其中，充模速度的不均一常常导致分子取向不均匀，进而造成收缩差异，引起真空注型产品的气孔、缩痕、翘曲等质量缺陷，是影响真空注型产品质量的关键因素之一。对充模速度的合理控制可以改善熔接线、焦痕、欠注、凹陷、胀模、翘曲变形等塑料产品质量缺陷，并缩短成型时间，提高生产效率。

现有的差压式真空注型工艺是在充型阶段，通过形成一定的压力差，使材料在自重和压差的共同作用下快速充满模具型腔，然而，此压力差变化取向单一，无法实现对充模速度的有效控制。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法、成形系统及应用，有利于制造更为先进的、可以获得气孔极少的、组织致密的、高质量的注型产品，本发明结合了真空注型、差压式真空注型、重力注型三种工艺的优点，它可以实现控制充模速度，进而使产品的组织更加致密，大幅度提高材料的强度和韧性，改善表面质量，可以制造薄壁类、透明类、网格类及复杂形状等塑料零件。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法，包括如下步骤：

a. 原料准备：将组份材料按设定的配比比例称量好分别装入供料装置中，然后对供料装置中的组分材料进行搅拌，同时在搅拌过程中依次进行进气消泡和抽真空过程，直至消除混合组份材料中的气泡并使组分材料充分均匀混合为止，得到注型材料；组份材料优选采用两组分材料，其备料优选采用聚氨酯树脂双组份混合材料；

b．混合组分材料转移：在设备处于真空环境下，将在上述步骤a中得制备的注型材料通过流道导入挤压容器中，为挤压充模做准备；

c．挤压充模和浇注阶段：在设备处于真空环境下，根据控制系统提供的驱动速度曲线数据信息，控制系统通过驱动挤压驱动装置作用于挤压容器，将在上述步骤b中已经导入的挤压容器中的注型材料按照所需的充模速度对模具进行充模，当目测模具出气孔有混合组份材料溢出时，通过控制挤压驱动装置停止工作，来结束挤压充模，并利用挤压驱动装置与挤压容器，对模具进行设定时间的保压补缩作业；否则，当模具出气孔未见有混合组份材料溢出时，则挤压驱动装置继续工作；优选依据模具几何特征获取的驱动控制挤压驱动速度曲线，由控制系统向被控的挤压驱动装置发送指令，从而控制充模速度；在挤压充模阶段，进一步优选由计算机系统根据描述模具的几何特征的STL文件，并提取分层后的几何特征，根据横截面积通过计算得到挤压驱动装置的电机驱动速度曲线，该电机驱动速度曲线所表述的关系为电机转速与模具填充百分比之间的关系；在挤压充模阶段，优选采用的模具为硅胶软模具；

d．浇注结束：完成在上述步骤b中的保压补缩作业后，即充型结束，然后取出模具进行脱模，得到真空注型产品。

实施本发明充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法的成形系统，包括材料供给装置、电磁阀门组、模具、抽真空模块、控制器和密封箱体组成，材料供给装置和模具安装于密封箱体中，密封箱体通过导气管与抽真空模块的真空泵的管道连通，一个电磁阀门组设置于导气管上，模具安装在材料供给装置的料斗下方，材料供给装置的料斗下部连接的物料输送管，另一个电磁阀门组设置于物料输送管上，控制器分别与材料供给装置、抽真空模块和各电磁阀门组相连，以分别控制注型材料的混合、密封箱体内的注型环境的真空度大小、注型材料进气消泡及系统泄压，其特征在于：在材料供给装置的料斗下方的物料输送管和模具的进料口之间还设有注型材料挤压充模机构，注型材料挤压充模机构由挤压驱动装置和挤压容器相连构成，挤压容器的受料口与材料供给装置的料斗下方的物料输送管连通，挤压容器的出料口与模具的进料口连通，根据控制器提供的驱动速度曲线数据信息，由控制器通过驱动挤压驱动装置作用于挤压容器，控制充模速度，将已经导入的挤压容器中的注型材料按照所需的充模速度对模具进行充模，实现注型材料的按需供应，模具安装在升降台上，升降台的固定端安装在密封箱体上，控制器控制升降台的升降速度和升降行程。

作为上述技术方案的优选技术方案，计算机控制系统通过以太网与控制器信号连接，由计算机控制系统依据模具的几何特征计算获取的驱动控制挤压驱动速度曲线，并由计算机控制系统通过控制系统向被控的挤压驱动装置发送指令，从而控制充模速度。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，由计算机控制系统根据描述模具的几何特征的STL文件，提取分层后的几何特征，根据横截面积通过计算得到挤压驱动装置的电机驱动速度曲线，该电机驱动速度曲线所表述的关系为电机转速与模具填充百分比之间的关系。

作为上述技术方案的优选技术方案，的控制器为PLC、单片机或DSP。

本发明充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法的应用，适用于制造薄壁类、透明类、网格类或其他复杂形状类的各种塑料零件。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 本发明将真空注型、差压式真空注型、重力注型三种工艺的优点结合起来而形成的一种新的成型工艺方法，可以实现对充模速度的控制；

2. 本发明的充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法及成形系统是一种通过由计算机依据模具几何特征获取的驱动控制挤压驱动速度曲线，控制器向被控发送指令，控制充模速度；

3. 与重力式真空注型工艺和差压式真空注型工艺相比，本发明提出的挤压式真空注型工艺对于产品的外观质量与机械性能均有改善作用。

说明书附图

图1为本发明实施例一的充模速度可控的挤压式真空注型工艺流程。

图2为本发明实施例一的充模速度可控的挤压式真空注型工艺的成形系统示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1和图2，一种成形系统，包括材料供给装置3、电磁阀门组4、模具8、抽真空模块10、控制器2和密封箱体7组成，控制器2为PLC，材料供给装置3和模具8安装于密封箱体7中，密封箱体7通过导气管与抽真空模块10的真空泵的管道连通，一个电磁阀门组4设置于导气管上，模具8安装在材料供给装置3的料斗下方，材料供给装置3的料斗下部连接的物料输送管，另一个电磁阀门组4设置于物料输送管上，控制器2分别与材料供给装置3、抽真空模块10和各电磁阀门组4相连，以分别控制注型材料的混合、密封箱体7内的注型环境的真空度大小、注型材料进气消泡及系统泄压，在材料供给装置3的料斗下方的物料输送管和模具8的进料口之间还设有注型材料挤压充模机构，注型材料挤压充模机构由挤压驱动装置5和挤压容器6相连构成，挤压容器6的受料口与材料供给装置3的料斗下方的物料输送管连通，挤压容器6的出料口与模具8的进料口连通，根据控制器2提供的驱动速度曲线数据信息，由控制器2通过驱动挤压驱动装置5作用于挤压容器6，控制充模速度，将已经导入的挤压容器6中的注型材料按照所需的充模速度对模具进行充模，实现注型材料的按需供应，模具8安装在升降台9上，升降台9的固定端安装在密封箱体7上，控制器2控制升降台9的升降速度和升降行程。

在本实施例中，参见图1和图2，利用本实施例成形系统的充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法，包括如下步骤：

a. 原料准备：将组份材料按设定的配比比例称量好分别装入供料装置3中，然后对供料装置3中的组分材料进行搅拌，同时在搅拌过程中依次进行进气消泡和抽真空过程，抽真空过程为抽取密封箱体7内的空气至真空状态，使设备处于真空环境下，直至消除混合组份材料中的气泡并使组分材料充分均匀混合为止，得到注型材料；

b．混合组分材料转移：在设备处于真空环境下，将在上述步骤a中得制备的注型材料通过流道导入挤压容器6中，为挤压充模做准备；

c．挤压充模和浇注阶段：在设备处于真空环境下，依据控制器2提供的模具几何特征获取的驱动控制挤压驱动速度曲线，控制器2向被控的挤压驱动装置5发送指令，控制器2通过驱动挤压驱动装置5作用于挤压容器，从而控制充模速度，将在上述步骤b中已经导入的挤压容器6中的注型材料按照所需的充模速度对模具进行充模，当目测模具出气孔有混合组份材料溢出时，通过控制挤压驱动装置5停止工作，来结束挤压充模，并利用挤压驱动装置5与挤压容器6，对模具8进行设定时间的保压补缩作业；否则，当模具8出气孔未见有混合组份材料溢出时，则挤压驱动装置5继续工作；

d．浇注结束：完成在上述步骤b中的保压补缩作业后，即充型结束，然后取出模具8进行脱模，得到真空注型产品。

参见图1和图2本实施例成形系统，应用于上述的充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法，控制器2分别与一个材料供给装置3、挤压驱动装置5、抽真空模块10、电磁阀门组4相连，以分别控制材料的混合、充模速度、注型环境的真空度大小、进气消泡及泄压；的挤压驱动装置5与挤压容器6相连接，挤压容器6通过导管与模具8相连接，实现材料的按需供应；模具8位于与密封箱体7连接的升降台9之上；整个成形系统置于箱体7。本实施例充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法，在两组份材料混合搅拌的过程中，进行进气消泡——抽真空过程，消除混合组份材料中的气泡，避免因气泡而产生次品；将混合均匀的组份材料倾导入一种挤压容器中，通过挤压机构驱动挤压容器6进行挤压充模，可以实现很好地控制份材料的充模速度；在模具8的所有出气孔均有混合组份材料溢出时，迅速停止挤压机构的运作，防止混合组份材料过多溢出。本实施例有效改善真空环境下注型加工零件的注型质量，有效控制了充模速度，降低乐次品率，提高了产品的合格率，通过有效控制充模速度，为国内的汽车、家电、工艺品和儿童玩具等行业创新产品的设计验证提供必要的工艺保障。

本实施例充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法及成形系统，属于快速模具领域。该方法巧妙地将真空注型、差压注型、重力注型三种工艺的优点结合起来而形成的一种新的成型工艺方法，实现了对充模速度的控制。通过充模速度的有效控制，提高真空注型产品的质量，适用于制造薄壁类、透明类、网格类及复杂形状等塑料零件。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，注型材料为事先混合好的法国AXSON公司聚氨酯硬质树脂双组份材料，模具为硅胶软模具，计算机控制系统1通过以太网与控制器2信号连接，由计算机控制系统1根据描述模具8的几何特征的STL文件，提取分层后的几何特征，根据横截面积通过计算得到挤压驱动装置5的电机驱动速度曲线，该电机驱动速度曲线所表述的关系为电机转速r/min与模具填充百分比之间的关系，由计算机控制系统1通过控制系统向被控的挤压驱动装置5发送指令，从而控制充模速度。成型时，将两种组份材料进行混合搅拌，并同时进行进气消泡处理后，导入挤压容器6中，挤压驱动装置5在计算机控制系统1的控制下，根据计算机控制系统1获取到的模具8特征而生成并设定好的驱动速度，将挤压容器6中的混合材料按照预设的充模速度进行稳定充模，进而得到产品。利用该成形方法及成形系统得到的产品，质量明显优于传统的真空注型工艺。在本实施例中，挤压驱动装置5在计算机控制系统1的控制下，根据计算机控制系统1获取的驱动速度曲线，驱动挤压容器6，将其中的混合材料按照所需的充模速度对模具进行充模。本实例采用上位机对控制器2进行控制，能构建多语言支持功能模块，支持数种高级语言为上位机编程，可以实现多样性的控制策略，可实现远程控制，控制界面丰富。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法、成形系统及应用的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种充模速度可控的挤压式真空注型的成形系统，包括材料供给装置（3）、电磁阀门组（4）、模具（8）、抽真空模块（10）、控制器（2）和密封箱体（7）；所述材料供给装置（3）和所述模具（8）安装于所述密封箱体（7）中，所述密封箱体（7）通过导气管与所述抽真空模块（10）的真空泵的管道连通，一个电磁阀门组（4）设置于导气管上，所述模具（8）安装在所述材料供给装置（3）的料斗下方，所述材料供给装置（3）的料斗下部连接的物料输送管，另一个电磁阀门组（4）设置于物料输送管上，所述控制器（2）分别与所述材料供给装置（3）、所述抽真空模块（10）和各所述电磁阀门组（4）相连，以分别控制注型材料的混合、所述密封箱体（7）内的注型环境的真空度大小、注型材料进气消泡及系统泄压，其特征在于：在所述材料供给装置（3）的料斗下方的物料输送管和所述模具（8）的进料口之间还设有注型材料挤压充模机构，所述注型材料挤压充模机构由挤压驱动装置（5）和挤压容器（6）相连构成，所述挤压容器（6）的受料口与所述材料供给装置（3）的料斗下方的物料输送管连通，所述挤压容器（6）的出料口与所述模具（8）的进料口连通，根据所述控制器（2）提供的驱动速度曲线数据信息，由所述控制器（2）通过驱动所述挤压驱动装置（5）作用于所述挤压容器（6），控制充模速度，将已经导入的挤压容器（6）中的注型材料按照所需的充模速度对模具进行充模，实现注型材料的按需供应，所述模具（8）安装在升降台（9）上，所述升降台（9）的固定端安装在密封箱体（7）上，所述控制器（2）控制所述升降台（9）的升降速度和升降行程，计算机控制系统（1）通过以太网与所述控制器（2）信号连接，由所述计算机控制系统（1）依据所述模具（8）的几何特征计算获取的驱动控制挤压驱动速度曲线，并由所述计算机控制系统（1）通过控制系统向被控的挤压驱动装置（5）发送指令，从而控制充模速度，由所述计算机控制系统（1）根据描述所述模具（8）的几何特征的STL文件，提取分层后的几何特征，根据横截面积通过计算得到所述挤压驱动装置（5）的电机驱动速度曲线，该电机驱动速度曲线所表述的关系为电机转速与模具填充百分比之间的关系，所述的控制器（2）为PLC、单片机或DSP。

2.一种充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法，采用根据权利要求1所述的充模速度可控的挤压式真空注型的成形系统来实现，其特征在于，包括如下步骤：

a. 原料准备：将组份材料按设定的配比比例称量好分别装入供料装置中，然后对供料装置中的组分材料进行搅拌，同时在搅拌过程中依次进行进气消泡和抽真空过程，直至消除混合组份材料中的气泡并使组分材料充分均匀混合为止，得到注型材料；

b．混合组分材料转移：在设备处于真空环境下，将在上述步骤a中得制备的注型材料通过流道导入挤压容器中，为挤压充模做准备；

c．挤压充模和浇注阶段：在设备处于真空环境下，计算机系统根据描述模具的几何特征的STL 文件，提取分层后的几何特征，根据横截面积通过计算得到挤压驱动装置的电机驱动速度曲线，该电机驱动速度曲线所表述的关系为电机转速与模具填充百分比之间的关系，控制系统向被控的挤压驱动装置发送指令，根据控制系统提供的驱动速度曲线数据信息，控制系统通过驱动挤压驱动装置作用于挤压容器，将在上述步骤b中已经导入的挤压容器中的注型材料按照所需的充模速度对模具进行充模，当目测模具出气孔有混合组份材料溢出时，通过控制挤压驱动装置停止工作，来结束挤压充模，并利用挤压驱动装置与挤压容器，对模具进行设定时间的保压补缩作业；否则，当模具出气孔未见有混合组份材料溢出时，则挤压驱动装置继续工作；

d．浇注结束：完成在上述步骤c中的保压补缩作业后，即充型结束，然后取出模具进行脱模，得到真空注型产品。

3.根据权利要求2所述充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法，其特征在于：在上述步骤a中，所述组份材料为两组分材料，其备料为聚氨酯树脂双组份混合材料。

4.根据权利要求2所述充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法，其特征在于：在上述步骤c中，在挤压充模阶段，采用的模具为硅胶软模具。

5.一种根据权利要求2所述充模速度可控的挤压式真空注型的成形方法的应用，其特征在于：适用于制造薄壁类、透明类、网格类或其他复杂形状类的各种塑料零件。