CN105172079A - 用于注塑模具的冷却循环系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于注塑模具的冷却循环系统及其控制方法，包括：温控箱、泵和控制器，其中：温控箱、泵、所述注塑模具中的冷却管路与温控箱构成通路，控制器分别与冷却管路的入口端、出口端以及泵相连，采集并计算冷却管路中工质的温度差，并根据温度差的大小向调节泵发出控制指令以调节泵的功率，实现流量实时控制；本发明设计合理，结构简单，使注塑模具能够在温度差满足规范的情况下自动调节冷却液流量，在不改变模具原有结构的基础上基本实现均匀冷却，从而减小注塑件翘曲变形。

Description

用于注塑模具的冷却循环系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种注塑模具领域的技术，具体是一种用于注塑模具的冷却循环系统及其控制方法。

背景技术

注塑模具是一种生产塑胶制品的工具，也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法，具体指将受热融化的材料由高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。模具的结构虽然会由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同原因而千变万化，但基本结构是一致的。大部分模具结构包含冷却系统。

注塑模具的冷却系统设计是模具设计的关键内容之一，冷却系统设计的质量直接决定了产品最终的翘曲变形量及产品表面质量。冷却不均匀，容易导致注塑产品残余应力大，翘曲变形严重。目前的冷却系统设计基本依靠设计工程师的经验以及根据模具结构设计空间来排布冷却管道。冷却管道大部分情况下为直管，也有人提出采用随型管道来提高冷却效果。但是目前大部分注塑模具采用钢板模而非铸造模制造，随型冷却管道的制造比较困难。总之，由于制造工艺有限，设计空间位置有限，冷却管道很难做到结构上完全均匀一致，即现有的冷却系统很难做到均匀冷却，使得冷却效果和模具工程师的设计水平、设计经验有很大关系。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101960232B，公告日2012.11.7，公开了一种制冷装置，在空调装置中设有制冷剂回路，该制冷剂回路包括具有压缩机、室外热交换器及室外膨胀阀的室外侧回路以及具有室内热交换器及室内膨胀阀的两个室内侧回路，并进行超临界制冷循环；在空调装置中设置有控制各个室内热交换器的出口制冷剂温度的控制器；控制器包括阀控制部，该阀控制部对室内膨胀阀的开度进行调节，使各个室内热交换器的出口制冷剂温度与所有室内热交换器的出口制冷剂温度的平均值之差接近各个室内热交换器的出口制冷剂温度的目标制冷剂温度与平均值之差即目标值。但该技术仅考虑出口温度，为考虑出口平均温度与进口平均温度之差。这导致即使模具各处冷却速率基本一致，但有可能整体冷却速度不能满足要求。产品冷却不充分，注塑时间增长，残余应力增大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于注塑模具的冷却循环系统及其控制方法，通过控制器采集冷却通道进出口温度并进行判定，根据差值控制阀门开度，以动态调节流量和循环系统总流量，使注塑模具实现均匀冷却，并且不需要改变注塑模具形状。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于注塑模具的冷却循环系统，包括：温控箱、泵和控制器，其中：温控箱、泵、所述注塑模具中的冷却管路与温控箱构成通路，控制器分别与冷却管路的入口端、出口端以及泵相连，采集并计算冷却管路中工质的温度差，并根据温度差的大小向调节泵发出控制指令以调节泵的功率，实现流量实时控制。

所述的泵与冷却管路之间依次设有总控制阀和进口总管接头。

所述的冷却管路与温控箱之间设有出口总管接头。

所述的冷却管路包括：至少一条通过所述注塑模具的冷却支路。

所述的冷却支路的入口端设有进口控制阀，出口端设有出口温度传感器。

所述的进口控制阀与注塑模具之间设有进口温度传感器。

本发明涉及上述冷却循环系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、进口温度传感器和出口温度传感器分别将实时采集到的进口温度数值和出口温度数值沿温度传感器线束传输至控制器。

步骤2、控制器通过计算得到进口温度平均值、出口温度平均值，分别对流经总控制阀的冷却液流量和流经注塑模具的冷却支路流量进行动态调节。

所述的冷却液流量的动态调节是指：将进口温度平均值与出口温度平均值之差与冷却规范值进行比较，两者的差值超过进出口温度限定值时，根据超出的百分比提高泵的功率，同时调整总控制阀的开合度以改变冷却液流量。

所述的冷却支路流量的动态调节是指：将出口温度平均值与各条冷却支路的出口温度进行比较，当两者的差值超过出口温度限定值时，自动调节对应的冷却支路的进口控制阀，按超出的比例对应增加进口控制阀的开度，增加对应的冷却支路流量；当两者的差值小于出口温度限定值时，则相应减小对应冷却支路的进口控制阀的开度，减小对应的冷却支路流量。

所述的计算，具体是指： $T_{in\_avg}=\frac{{\mathrm{\ΣT}}_{in\_i}}{N},T_{out\_avg}=\frac{{\mathrm{\ΣT}}_{out\_i}}{N},$ 其中：进口平均温度，出口平均温度，总控制阀开度变化百分比，第i个进口控制阀阀门开度变化百分比，a，b，c均为参数，N为冷却支路条数，T_{in_i}为第i条冷却支路进口温度值，T_{out_i}为第i条冷却支路出口温度值。

步骤3、重复步骤1和2，直至各条冷却支路的出口温度一致，且出口温度平均值与进口温度平均值之差小于等于进出口限定值。

技术效果

与现有技术相比，本发明的冷却支路和冷却总管共同使注塑模具能够在进出口温度差满足规范的情况下自动调节冷却液流量，在不改变注塑模具原有结构的基础上基本实现均匀冷却，从而减小注塑件翘曲变形。

附图说明

图1为循环冷却系统示意图；

图2为循环冷却系统控制方法示意图；

图中：1为温控箱，2为开关，3为泵，4为进口总管接头，5为总控制阀，6为冷却总管，7为阀门控制线束，8为泵控制线束，9为冷却支路，10为进口控制阀，11为进口温度传感器，12为控制器，13为注塑模具，14为出口温度传感器，15为温度传感器线束，16为出口总管接头。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例涉及的冷却循环系统包括：控制器12、依次相连并构成回路的温控箱1、泵3、总控制阀5、进口总管接头4、注塑模具13和出口总管接头16，其中：控制器12分别与注塑模具13的两端、总控制阀5和泵3相连。

所述的温控箱1与泵3之间、泵3与进口总管接头4之间、出口总管接头16与温控箱1之间通过冷却总管6连接。

所述的进口总管接头4与出口总管接头16通过冷却管路相连。

所述的冷却管路包括：至少一条通过注塑模具13的冷却支路9。

当设置多条冷却支路时，各冷却支路之间相互独立，结构上平行均匀布置。

所述的温控箱1和泵3之间设有开关2。

所述的冷却支路9的入口端设有进口控制阀10，出口端设有出口温度传感器14。

所述的进口控制阀10与注塑模具13之间设有进口温度传感器11。

所述的冷却总管6与冷却支路9为等截面圆形。

所述的控制器12与总控制阀5、进口控制阀10分别通过阀门控制线束7相连。

所述的控制器12分别与进口温度传感器11和出口温度传感器14通过温度传感器线束15相连。

所述的控制器12与泵3通过泵控制线束8相连。

所述的温控箱1流出的冷却液初始温度固定。

冷却时，闭合开关2，温控箱1流出的初始温度(如120℃)固定的冷却液，沿冷却总管6依次经过泵3增压、总控制阀5调节冷却液流量、进口总管接头4分流后进入各个冷却支路9中，通过进口控制阀10调节冷却支路流量后进入注塑模具13进行冷却，冷却后的冷却液经过出口总管接头16后并为一路，沿冷却总管6流入温控箱1调节温度，完成一个冷却循环。

如图2所示，本实施例通过以下步骤实现冷却：

步骤1、进口温度传感器11和出口温度传感器14分别将实时采集到的进口温度数值和出口温度数值沿温度传感器线束15传输至控制器12。

步骤2、控制器12通过计算得到进口温度平均值出口温度平均值分别对流经总控制阀5的冷却液流量和流经注塑模具13的冷却支路流量进行动态调节。

所述的冷却液流量的动态调节是指：将进口温度平均值与出口温度平均值之差Δ与冷却规范值进行比较，两者的差值超过进出口温度限定值时，根据超出的百分比提高泵3的功率，同时调整总控制阀5的开合度以改变流经冷却总管6的冷却液流量。

所述的冷却支路流量的动态调节是指：将出口温度平均值与各条冷却支路9的出口温度进行比较，当两者的差值超过出口温度限定值时，自动调节对应的冷却支路9的进口控制阀10，按超出的比例对应增加进口控制阀10的开度，增加对应的冷却支路流量；当两者的差值小于出口温度限定值时，则相应减小对应冷却支路9的进口控制阀10的开度，减小对应的冷却支路流量。

步骤3、重复步骤1和2，直至各冷却支路9的出口温度一致，且出口温度平均值与进口温度平均值之差Δ小于等于进出口限定值。

所述的进出口温度限定值为3℃。

所述的冷却液可为水或油。

本实施例通过采集冷却支路9的进出口温度并进行计算，由控制器12对冷却支路9和冷却总管6上的阀门进行开度控制，并对泵3的功率进行调节，共同使注塑模具13能够在进出口温度差满足规范的情况下自动调节冷却液的流量，在不改变注塑模具13原有结构的基础上基本实现均匀冷却，从而减小注塑件翘曲变形30％左右。

Claims (10)

1.一种用于注塑模具的冷却循环系统，其特征在于，包括：温控箱、泵和控制器，其中：温控箱、泵、所述注塑模具中的冷却管路与温控箱构成通路，控制器分别与冷却管路的入口端、出口端以及泵相连，采集并计算冷却管路中工质的温度差，并根据温度差的大小向调节泵发出控制指令以调节泵的功率，实现流量实时控制，所述的冷却管路包括至少一条通过所述的注塑模具的冷却支路。

2.根据权利要求1所述的用于注塑模具的冷却循环系统，其特征是，所述的泵与注塑模具之间依次设有总控制阀、进口总管接头和进口控制阀。

3.根据权利要求2所述的用于注塑模具的冷却循环系统，其特征是，所述的注塑模具与温控箱之间设有出口总管接头。

4.根据权利要求1所述的用于注塑模具的冷却循环系统，其特征是，所述的冷却支路为等截面圆形。

5.根据权利要求4所述的用于注塑模具的冷却循环系统，其特征是，所述的进口控制阀位于冷却支路的入口端。

6.根据权利要求5所述的用于注塑模具的冷却循环系统，其特征是，所述的进口控制阀与注塑模具之间设有进口温度传感器，冷却支路的出口端设有出口温度传感器。

7.根据权利要求6所述的用于注塑模具的冷却循环系统，其特征是，所述的控制器与进口温度传感器和出口温度传感器分别相连，并采集各条冷却支路的进口温度和出口温度，计算得到进口温度平均值和出口温度平均值。

8.一种根据上述任一权利要求所述冷却循环系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、进口温度传感器和出口温度传感器分别将实时采集到的进口温度数值和出口温度数值沿温度传感器线束传输至控制器；

步骤2、控制器通过计算得到进口温度平均值、出口温度平均值，分别对流经总控制阀的冷却液流量和流经注塑模具的冷却支路流量进行动态调节；

步骤3、重复步骤1和2，直至各冷却支路的出口温度一致，且出口温度平均值与进口温度平均值之差小于等于进出口限定值内。

9.根据权利要求8所述的用于注塑模具的冷却循环系统的控制方法，其特征是，所述的冷却液流量的动态调节是指：将进口温度平均值与出口温度平均值之差与冷却规范值进行比较，两者的差值超过进出口温度限定值时，根据超出的百分比提高泵的功率，同时调整总控制阀的开合度以改变冷却液流量；

所述的冷却支路流量的动态调节是指：将出口温度平均值与各冷却支路的出口温度进行比较，当两者的差值超过出口温度限定值时，自动调节对应的冷却支路的进口控制阀，按超出的比例对应增加进口控制阀的开度，增加对应的冷却支路流量；当两者的差值小于出口温度限定值时，则相应减小对应冷却支路的进口控制阀的开度，减小对应的冷却支路流量。

10.根据权利要求8所述的用于注塑模具的冷却循环系统的控制方法，其特征是，所述的计算，具体是指： 其中：进口平均温度，出口平均温度，总控制阀开度变化百分比，第i个进口控制阀阀门开度变化百分比，a，b，c均为参数，N为冷却支路条数，T_{in_i}为第i条冷却支路进口温度值，T_{out_i}为第i条冷却支路出口温度值。