CN105690698A - 一种注塑模具以及控制模具型腔压力的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑模具以及控制模具型腔压力的控制系统及方法，模具中的两套气体通道实现了独立的闭环控制，其中一套通道将注塑模具型腔的边缘、充填末端、筋柱末端与外界气体控制装置相连，另外一套通道将注塑模具型腔的动模侧壁面与外界气体控制装置相连。每套气体通道在进气时通过带有电子压力控制器的气控减压阀控制进气压力，在排气时通过流速可控的真空泵辅助气体排放。两套气体通道配合动作，可完成注塑生产过程中模具型腔内部压力的精准控制，且同时提高压力分布的均匀性和稳定性。本发明可用于短射法微孔发泡注塑工艺，生产表面无银纹、无泡坑和内部泡孔微小致密的产品，还可用于气体反压辅助注塑工艺和外部气辅注塑工艺。

Description

一种注塑模具以及控制模具型腔压力的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种注塑模具型腔压力控制方法及设备，特别涉及一种包含双气体通道的注塑模具及外部气体压力控制系统。

背景技术

在诸多注塑工艺中，如结构发泡注塑、多组分注塑、反应注塑、排气注塑、微发泡注塑、气体辅助注塑、振动注塑、微注塑等，生产过程中模具型腔中的压力直接关系着最终产品的质量，包括产品尺寸精度、表面光泽度、产品力学性能、发泡制件内部泡孔形貌等。型腔压力的控制成为聚合物注塑生产工艺的关键一环，更加准确、稳定和灵敏的型腔压力控制技术也得到广泛关注。

山东大学于2012年在中国公开了一种名为“注塑模具型腔压力控制系统及控制方法”(公开号：CN201210517381.1)的专利技术。该技术采用一套气体通道控制注塑模具型腔内气体的进出，气体排出动力来源于型腔内与大气压力差，当型腔内压力较低时，气体排放效率相对较低，压力下降也相对缓慢。青岛海信模具有限公司于2014年在中国公开了一种名为“注塑模具型腔压力控制系统”(公开号：CN201420217881.8)的专利技术。该项技术同样采用一套气体通道控制注塑模具型腔内气体的进出，但是为了能够使模具型腔中的气体更加快速、彻底地排出模具型腔，泄压管路末端添加真空泵加速泄压。不过该项技术只能满足塑件边缘或者筋柱末端压力的快速响应，而塑件其他部位依然存在压力变化响应滞后的现象。这是由型腔内聚合物熔体的流体特性决定的，高度粘稠的聚合物熔体使得压力传递缓慢，从而容易产生型腔内聚合物熔体压力分布不均，导致产品冷却收缩不均、力学性能不均、质量分布不均等问题。对于发泡制件，还会导致内部泡孔形貌分布不均。浙江工业大学于2014年在中国公开了一种名为“外部气体辅助注塑模具”(公开号：CN201410327234.7)的专利技术。该技术在注塑模具中设置了进气槽和排气槽，进气槽通过气针将模具型腔与气管联通，排气槽的位置设于所述模具型腔内熔体最后填充的位置。该技术虽然在注塑模具中设计了两套气体管路，但其中一套仅用于型腔内熔体最后填充位置的气体排放，并未涉及气体排放过程的控制方法，依然无法保证熔体最后填充区域与熔体已填充区域的压力均匀性。

发明内容

本发明根据上述现有技术的不足之处，提出一种双通道注塑模具型腔压力控制方法，以及内置两套气体通道的模具和外部气体输送、压力控制系统。通过闭环式压力控制方案和两套气体通道配合动作，完成注塑生产过程中模具型腔内部压力的精准控制和灵敏相应，且同时提高压力分布的均匀性和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种注塑模具型腔压力控制系统，包括一个气体源、空气压缩机和控制器，所述的气体源出口与增压设备的入口相连，增压设备的输出端分成两路独立控制的气路为模具型腔供应高压气体，空气压缩机将空气加压后储存到空气瓶中，空气瓶的输出端分成两路，一路将压缩空气通过低压管路输送到增压设备中，另一路通过低压管路依次连接稳压阀和第三压力表后为各个阀门供气；所述的控制器连接注塑机控制系统接收注塑机动作信号，且控制器通过压力传感器检测模具型腔动模侧和模具型腔边缘处压力信号，进而实现对系统的控制。

所述的两路独立控制的气路中，其中一路通过高压管路依次连接第一手动截止阀、第一气控减压阀、第一气动截止阀、第一压力表、第一过滤器和模具中制件厚度方向气体进出主管路入口；另一路通过高压管路依次连接第二手动截止阀、第二气控减压阀、第二气动截止阀、第二压力表、第二过滤器和模具型腔制件边缘处气体进出主管路入口。

进一步地，在第一压力表和第一气动截止阀之间的管路有一个分支，依次连接第三气动截止阀、第一真空泵和第一消声器

进一步地，在第二压力表和第二气动截止阀之间的管路有一个分支，依次连接第四气动截止阀、第二真空泵和第二消声器。

进一步地，空气瓶的输出端其中一路经过第三压力表后，低压气体管路分为六路；第一路依次连接第一电子压力控制器和第一气控减压阀；第二路依次连接第二电子压力控制器和第二气控减压阀；第三路依次连接第一电磁阀和第一气动截止阀；第四路依次连接第二电磁阀和第二气动截止阀；第五路依次连接第三电磁阀和第三气动截止阀；第六路依次连接第四电磁阀和第四气动截止阀。

进一步地，所述的控制器为PLC模块，其通过数据线与触摸屏相连，触摸屏内置了控制界面程序，PLC控制器连接第一电子压力控制器、第二电子压力控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一真空泵和第二真空泵，向其输出动作信号。

进一步地，所述的气控减压阀和电子压力控制器是该系统向模具型腔提供稳定压力气源的主要设备，气控减压阀利用低压气体控制高压气体，实现对高压气体的减压和稳压，压力控制范围优选为4～25MPa；电子压力控制器的压力控制范围优选为0.1～0.8MPa。

进一步地，所述的真空泵设置在高压管路排气出口处。

进一步地，所述的高压气体包括但不限于N₂等气体。

一种注塑过程中型腔压力可控的模具，包括依次相连组成模具模架系统的定位圈、定模座板、连接板、型腔固定板、型腔板、型芯板、型芯固定板、垫块和动模座板；所述的型腔板和型芯板形成模具型腔；浇注系统穿过定位圈、定模座板、连接板、型腔固定板、型腔板与模具型腔联通；在型芯固定板上设置有制件厚度方向气体进出主管路和制件厚度方向气体进出支管路，所述的支管路与主管路连通，所述型芯板上安装透气机构，连接制件厚度方向气体进出支管路通过透气机构与模具型腔相通；

所述的型芯固定板上设有镶块机构，镶块结构的安装间隙允许气体进入模具型腔，制件边缘处气体进出支管路穿过型芯板，将型腔边缘处和镶块间隙与主管路连通。

进一步地，第一压力传感器安装在型芯板和型芯固定板中，其探头与模具型腔动模侧壁面在同一平面，第二压力传感器安装在型芯板和型芯固定板中，其探头与制件边缘处气体进出支管路壁面在同一平面。

进一步地，所述垫块之间为一个空间，在空间内有与动模座板连接的顶针固定板，顶针板固定板与顶针板连接，顶针一端安装在顶针板上，另一端穿过型芯固定板、型芯板到达模具型腔。

进一步地，分型面密封圈设置在型腔板和型芯板之间，密封圈内包含模具型腔和气体在分型面上的进出通道；透气机构密封圈设置在型芯板与型芯固定板之间，密封圈内包含单个透气机构；顶针密封圈设置在型芯固定板和型芯固定板之间，密封圈内包含单根顶针。

进一步地，模具型腔压力控制功能由第一压力传感器、第二压力传感器、制件厚度方向气体进出主管路、制件厚度方向气体进出支管路、透气机构、制件边缘处气体进出主管路、制件边缘处气体进出支管路、镶块、分型面密封圈、透气机构密封圈、顶针密封圈和模具外部气体压力控制设备完成。其中第一压力传感器、第二压力传感器监测模具型腔压力变化，压力测量范围0～35MPa。制件厚度方向气体进出主管路、制件厚度方向气体进出支管路、透气机构组成模具型腔第一套模具型腔气体进出通道，该套通道系统可以完成气体在模具型腔动模侧壁面的进出。制件边缘处气体进出主管路、制件边缘处气进出支管路和镶块组成模具型腔第二套模具型腔气体进出通道，该套通道系统可以完成气体在模具型腔边缘处(充填末端、加强筋柱末端)的进出。分型面密封圈、透气机构密封圈和顶针密封圈分别防止气体在模具模板间隙、透气机构安装间隙、顶针安装间隙进出模具型腔。

进一步，所述的透气机构可以是注气针或者透气钢，透气机构数量不限，数量和位置根据发泡产品的具体形状确定。

进一步，所述的压力传感器数量不限，数量和具体位置根据产品的具体形状确定。

进一步，所述的浇注系统可以用热流道浇注系统，也可以用冷流道浇注系统。

进一步地，所述的顶针板也可以用气缸或者油缸驱动。

本发明提供的模具型腔压力控制方法，包括如下具体内容：

1.准确的时间控制。

1)控制器读取注塑机控制系统关键动作信号和操作者在触摸屏设定的时间延迟信息和时长信息；

2)控制器准时发出开闭信号到电磁阀；电磁阀接收信号后可以控制管路向气动截止阀充气，从而控制高压气体管路的开闭；

3)若要通过模具型腔动模侧壁面向型腔内充气，则开启第一气动截止阀，关闭第三气动截止阀；若要通过模具型腔分型面、筋柱末端向模具型腔内充气时，则开启第二气动截止阀，关闭第四气动截止阀；若要通过模具型腔动模侧壁面向外界排气，则关闭第一气动截止阀，开启第三气动截止阀，并开启第一真空泵辅助排气；若要通过模具型腔分型面、筋柱末端向模具外排气时，则关闭第二气动截止阀，开启第四气动截止阀，并开启第二真空泵辅助排气；

2.准确的气压控制。

1)增压设备要提供足够高的压力源，高压管路中采用减压阀调压的方法，控制下游压力；

2)控制器读取操作者在触摸屏设定压力值和模具内压力传感器反馈的压力值，计算出目标压力值，并将目标压力值信息传送给电子压力控制器；

3)电子压力控制器迅速动作，控制低压气体进出气孔减压阀，改变减压阀输出压力值。当实测压力值与目标压力值相等或在误差范围内时，电子压力控制器停止工作，气控减压阀保持阀芯位置，维持出口压力稳定。

为获得高品质注塑制件，需要至少两个压力传感器来检测型腔压力数据，其中最重要两个位置是聚合物充填末端和动模侧进气位置附近的压力。在进气阶段，模具型腔内部压力通过气控减压阀控制气压；在排气阶段，真空泵起到主要的降压速率控制作用。

3.压力变化速率控制。

1)进气升压时，如果需要高速升压，控制器向电磁阀发出信号，开启第一气动截止阀和第二气动截止阀，同时关闭第三气动截止阀和第四气动截止阀，两路高压气体从分型面、筋柱末端和动模型腔壁面同时进入模具型腔，迅速接近目标压力值；如果需要低速升压，控制器向电磁法发出信号，开启第一气动截止阀或第二气动截止阀，同时关闭第三气动截止阀或第四气动截止阀，高压气体仅从一套气体管路中进入模具型腔。

2)排气降压时，如果需要高速卸压，控制器向电磁阀发出信号，关闭第一气动截止阀和第二气动截止阀，同时开启第三气动截止阀和第四气动截止阀，型腔内气体从分型面、筋柱末端和动模型腔壁面同时排到模具外界，而且可以采用高抽速的真空泵；如果需要低速卸压，控制器向电磁阀发出信号，关闭第一气动截止阀和第二气动截止阀，开启第三气动截止阀或第四气动截止阀，型腔内气体从一套气体管路排到模具外界，而且可以采用低抽速的真空泵。

4，型腔压力区域化控制。

不同工艺对型腔内压力分布要求不同，两套气体管路可独立闭环控制，从而满足多种气辅注塑工艺要求。

1)气体反压辅助注塑工艺，要求外界气体从分型面或筋柱末端进出模具型腔，此时PLC模块向电磁阀发出信号，关闭第一、第三气动截止阀，控制第二、第四气动截止阀控制气体进出模具型腔；

2)外部气辅注塑工艺，要求外界气体从型腔动模侧壁面进气，从动模侧壁面、分型面和筋柱末端排气，PLC模块通过电磁阀控制气动截止阀，进气时，关闭第二和第三气动截止阀，开启第一和第四气动截止阀，排气时，开启第三和第四气动截止阀，关闭第一和第二截止阀。

3)短射法微孔发泡注塑工艺，若要求外界气体从型腔动模侧壁面和分型面或筋柱末端进出模具型腔，此时PLC模块通过电磁阀控制气动截止阀，进气时，开启第一和第二气动截止阀，关闭第三和第四气动截止阀；型腔内气压分布调整时，配合开闭第一、第二、第三、第四气动截止阀；排气时，关闭第一和第二截止阀，关闭第三和第四气动截止阀。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明提供的型腔压力可控的模具结构和型腔压力控制系统通过两套相互独立的气体管路，控制气体从多个位置进出模具型腔，不仅可是实现更加稳定、均匀的型腔压力控制，而且可以满足多种气体辅助注塑工艺的技术要求。通过传感器反馈信号，PLC模块配合电子压力控制器可以准确控制型腔内注气空腔内的气体压力，实现型腔气体压力的闭环回路控制，使模具型腔内气压更加稳定和准确。两套管路的配合开闭以及排气管末端的真空泵，实现了型腔内卸压速率的多级调节。

附图说明

图1为本发明的注塑模具型腔压力控制系统示意图。

图中，1、氮气源；2、增压设备；3、第一手动截止阀；4、第二手动截止阀；5、第一气控减压阀；6、第二气控减压阀；7、第一气动截止阀；8、第二气动截止阀；9、第三气动截止阀；10、第四气动截止阀；11、第一压力表；12、第二压力表；13、第一过滤器；14、第二过滤器；15、第一真空泵；16、第一消声器；17、第二真空泵；18、第二消声器；19、空气压缩机；20、空气瓶；21、稳压阀；22、第三压力表；23、第一电子压力控制器；24、第二电子压力控制器；25、第一电磁阀；26、第二电磁阀；27、第三电磁阀；28、第四电磁阀；29、PLC模块；30、触摸屏；31、模具；32、注塑机控制系统信号。

图2为本发明的注塑过程中型腔压力可控的模具结构示意图。

图中，33、浇注系统；34、定位圈；35、定模座板；36、连接板；37、型腔固定板；38、型腔板；39、型芯板；40、型芯固定板；41、镶块；42、垫块；43、顶针板固定板；44、顶针板；45、动模座板；46、顶针；47、模具型腔；S1、第一压力传感器；S2、第二压力传感器；T1、制件厚度方向气体进出主管路；T2、制件厚度方向气体进出支管路；T3、透气机构；E1、制件边缘处气体进出主管路；E2、制件边缘处气体进出支管路；M1、分型面密封圈；M2、透气机构密封圈；M3、顶针密封圈。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，实施例的注塑模具型腔压力控制系统包括：氮气源1、增压设备2、第一手动截止阀3、第二手动截止阀4、第一气控减压阀5、第二气控减压阀6、第一气动截止阀7、第二气动截止阀8、第三气动截止阀9、第四气动截止阀10、第一压力表11、第二压力表12、第一过滤器13、第二过滤器14、第一真空泵15、第一消声器16、第二真空泵17、第二消声器18、空气压缩机19、空气瓶20、稳压阀21、第三压力表22、第一电子压力控制器23、第二电子压力控制器24、第一电磁阀25、第二电磁阀26、第三电磁阀27、第四电磁阀28、PLC模块29、触摸屏30、模具31和注塑机控制系统信号32。

其中，氮气源1的出口与增压设备2的入口相连，增压设备2的输出端分成两路，分别为模具内两套气体通道供应高压气体。其中一路气体通道首先连接第一手动截止阀3，然后依次用高压管路连接第一气控减压阀5、第一气动截止阀7、第一压力表11和模具中制件厚度方向气体进出主管路入口。在第一压力表11和第一气动截止阀7之间的管路有一个分支，依次连接第三气动截止阀9、第一真空泵15和第一消声器16。另外一路气体通道首先连接第二手动截止阀4，然后依次用高压管路连接第二气控减压阀6、第二气动截止阀8、第二压力表12和模具型腔制件边缘处气体进出主管路入口。在第二压力表12和第二气动截止阀8之间的管路有一个分支，依次连接第四气动截止阀10、第二真空泵17和第二消声器18。

进一步地，空气压缩机19将空气加压后储存到空气瓶20中，压力保持0.6～0.8MPa范围内。空气瓶20的输出端分成两路，一路将压缩空气通过低压管路输送到增压设备2中，另一路通过低压管路依次连接稳压阀21和第三压力表22。经过第三压力22表后，低压气体管路分为六路。第一路依次连接第一电子压力控制器23和第一气控减压阀5；第二路依次连接第二电子压力控制器24和第二气控减压阀6；第三路依次连接第一电磁阀25和第一气动截止阀7；第四路依次连接第二电磁阀26和第二气动截止阀8；第五路依次连接第三电磁阀27和第三气动截止阀9；第六路依次连接第四电磁阀28和第四气动截止阀10。

PLC模块29通过数据线与触摸屏30相连，触摸屏30内置了控制界面程序。PLC模块29连接注塑机控制系统32，接收合模结束、开模、注射结束等信号。PLC模块29连接模具内部的第一压力传感器和第二压力传感器，分别接收模具型腔动模侧和模具型腔边缘处压力信号。PLC模块29连接第一电子压力控制器23、第二电子压力控制器24、第一电磁阀25、第二电磁阀26、第三电磁阀27和第四电磁阀28，向其输出动作信号。PLC模块29连接第一真空泵15和第二真空泵17，向其输出动作信号。

气控减压阀和电子压力控制器是该系统向模具中气体管路提供稳定压力气源的主要元件，气控减压阀利用低压气体控制高压气体，实现对高压气体的减压稳压，优选采用Tescom44系列空压负载减压阀；电子压力控制器的压力控制范围优选为0.1～0.8MPa，可优选采用美国Emerson公司的TescomER3000电子压力控制器。

所述的高压气体选择N₂。

如图2所示，实施例的注塑模具结构包括：浇注系统33、定位圈34、定模座板35、连接板36、型腔固定板37、型腔板38、型芯板39、型芯固定板40、镶块41、垫块42、顶针板固定板43、顶针板44、动模座板45、顶针46、模具型腔47、第一压力传感器S1、第二压力传感器S2、制件厚度方向气体进出主管路T1、制件厚度方向气体进出支管路T2、透气机构T3、制件边缘处气体进出主管路E1、制件边缘处气体进出支管路E2、分型面密封圈M1、透气机构密封圈M2、顶针密封圈M3。

其中，定位圈34、定模座板35、连接板36、型腔固定板37、型腔板38、型芯板39、型芯固定板40、垫块41、动模座板45依次相连组成该套模具模架系统；浇注系统33穿过定位圈34、定模座板35、连接板36、型腔固定板37、型腔板38与模具型腔47联通；顶针板44与动模座板45连接，顶针板固定板43与顶针板44连接，顶针46安装在顶针板44上；制件厚度方向气体进出主管路T1、制件厚度方向气体进出支管路T2、透气机构T3依次连接组成模具型腔47的第一套气体进出管路，其中制件厚度方向气体进出主管路T1和制件厚度方向气体进出支管路T2设置在型芯固定板40中，透气机构T3安装在型芯板39中，连接制件厚度方向气体进出支管路T2与模具型腔47；制件边缘处气体进出主管路E1、制件边缘处气体进出支管路E2和镶块41依次连接组成模具型腔47的第二套气体进出管路，其中制件边缘处气体进出主管路E1设置在型芯固定板40中，镶块41机构安装在型芯板39中，镶块41安装间隙允许气体进入模具型腔47，制件边缘处气体进出支管路E2穿过型芯板39，连接模具型腔47边缘处和镶块41间隙与主管路E1；第一压力传感器S1安装在型芯板39和型芯固定板40中，其探头与模具型腔47动模侧壁面在同一平面，第二压力传感器S2安装在型芯板39和型芯固定板40中，其探头与制件边缘处气体进出支管路E2壁面在同一平面；分型面密封圈M1设置在型腔板38和型芯板39之间，密封圈内包含模具型腔47和气体在分型面上的进出通道；透气机构密封圈M2设置在型芯板39与型芯固定板40之间，密封圈内包含单个透气机构T3；顶针密封圈M3设置在型芯板39与型芯固定板40之间，密封圈内包含单根顶针36。

进一步地，所述的第一压力传感器S1、第二压力传感器S2监测模具型腔47压力变化，压力测量范围0～35MPa。

进一步地，所述的第一套模具型腔气体进出通道系统可以完成气体在模具型腔47动模侧壁面的进出。

进一步地，所述的第二套模具型腔气体进出通道系统可以完成气体在模具型腔47边缘处(分型面、筋柱末端)的进出。

进一步地，所述的分型面密封圈M1、透气机构密封圈M2和顶针密封圈M3分别防止气体从模板间隙、透气机构安装间隙、顶针安装间隙进出模具型腔47。

进一步地，所述的透气机构T3采用注气针。

进一步地，所述的浇注系统33采用热流道浇注系统。

下面以几个实施例对此进行详细说明：

实施例1

气体反压辅助注塑工艺的工作过程为：

步骤(1)，所述装置开始工作前，开启第二手动截止阀4，关闭第一手动截止阀3，增压设备2将氮气源1压力提升至15～20MPa范围内的某一值时，PLC模块29向所有电磁阀和真空泵发出信号，关闭所有气动截止阀和真空泵。

步骤(2)，PLC模块29接收注塑机控制系统32的合模结束信号，向第二电磁阀26发出信号，开启第二气动截止阀8。高压气体从增压设备2流出，经过第二手动截止阀4、第二气控减压阀6、第二气动截止阀8、第二压力表12、第二过滤器14，进入制件边缘处气体进出主管路T1。气体通过分型面、筋柱末端进入模具型腔47。

步骤(3)，PLC模块29接收模具中压力传感器S1和S2的监测值和操作者在触摸屏30设定压力值，计算出目标压力值，并将目标压力值信息传送给第二电子压力控制器24。第二电子压力控制器24控制低压气体进出第二气控减压阀6，调整输出压力值。当实测压力值与目标压力值相等或在误差范围内时，第二电子压力控制器24停止工作，第二气控减压阀6保持阀芯位置，维持模具型腔47内压力稳定。型腔压力稳定后，PLC模块29向第二电磁阀26发出信号，关闭第二气动截止阀8。

步骤(4)，PLC模块29根据操作者在触摸屏30上设定的时间值，在聚合物熔体充填过程中或者充填结束后，开始卸去型腔47内压力。PLC模块29向第四电磁阀28和第二真空泵17发出信号，开启第四气动截止阀10和第二真空泵17。气体由制件边缘处气体进出主管路排出E1，经过第二过滤器14、第二压力表12、第四气动截止阀10、第二真空泵17、第二消声器18排出。

步骤(5)，注塑冷却结束后，PLC模块29接收注塑机控制系统31的开模开始信号并发出信号，将气动截止阀、真空泵恢复至步骤(1)状态。

实施例2：外部气辅注塑工艺的工作过程为：

步骤(1)，所述装置开始工作前，开启第一手动截止阀3，关闭第二手动截止阀4，增压设备2将氮气源1压力提升至15～30MPa范围内的某一值时，PLC模块29向所有电磁阀和真空泵发出信号，关闭所有气动截止阀和真空泵。

步骤(2)，PLC模块29接收注塑机控制系统32的注射结束的信号，向第一电磁阀25和第四电磁阀28发出信号，开启第一气动截止阀7和第四气动截止阀10。高压气体从增压设备2流出，经过第一手动截止阀3、第一气控减压阀5、第一气动截止阀7、第一压力表11、第一过滤器13，进入制件厚度方向气体进出主管路T1。气体通过动模侧的透气机构T3进入模具型腔47，在聚合物熔体与型芯板39之间形成空腔。同时，聚合物熔体充填末端的气体经过分型面或筋柱末端进入制件边缘处气体进出管路E1，经过第二过滤器14、第二压力表12、第四气动截止阀10、第二真空泵17、第二消声器18排出系统。

步骤(3)，PLC模块29接收模具中压力传感器S1和S2的监测值和操作者在触摸屏30设定压力值，计算出目标压力值，并将目标压力值信息传送给第一电子压力控制器23。第一电子压力控制器23控制低压气体进出第一气控减压阀5，调整输出压力值。当实测压力值与目标压力值相等或在误差范围内时，第一电子压力控制器23停止工作，第一气控减压阀5保持阀芯位置，维持空腔内压力稳定。空腔压力稳定后，PLC模块29向第一电磁阀25发出信号，关闭第一气动截止阀7。

步骤(4)，PLC模块29根据操作者在触摸屏30上设定的时间，在聚合物熔体冷却一段时间后，开始卸去型腔47内压力。PLC模块29向第三电磁阀27和第一真空泵15发出信号，开启第三气动截止阀9和第一真空泵15。空腔内气体由制件厚度方向气体进出主管路T1，经过第一过滤器13、第一压力表11、第三气动截止阀9、第一真空泵15、第一消声器16排出。

步骤(5)，注塑成型结束后，PLC模块29接收注塑机开模开始信号并发出信号，将所有气动截止阀和真空泵恢复至步骤(1)状态。

实施例3：

短射法微孔发泡注塑工艺的工作过程为：

步骤(1)，所述装置开始工作前，开启第一手动截止阀3和第二手动截止阀4，增压设备2将氮气源1压力提升至15～30MPa范围内的某一值时，PLC模块29向所有电磁阀和真空泵发出信号，关闭所有气动截止阀和真空泵。

步骤(2)，PLC模块29接收注塑机控制系统32合模结束的信号，向第一电磁阀25和第二电磁阀26发出信号，开启第一气动截止阀7和第二气动截止阀8。高压气体从增压设备2流出，分两路进入模具型腔47。一路经过第一手动截止阀3、第一气控减压阀5、第一气动截止阀7、第一压力表11、第一过滤器13、制件厚度方向气体进出主管路T1、动模侧的透气机构T3进入模具型腔47。另一路经过第二手动截止阀4、第二气控减压阀6、第二气动截止阀8、第二压力表12、第二过滤器14、制件边缘处气体进出主管路E1、分型面和筋柱末端进入模具型腔47。

步骤(3)，PLC模块29接收模具中压力传感器S1和S2的监测值和操作者在触摸屏30设定压力值，计算出目标压力值，并将目标压力值信息传送给第一电子压力控制器23和第二电子压力控制器24。第一电子压力控制器23和第二电子压力控制器24分别控制第一气控减压阀6和第二气控减压阀7调整输出压力值。当实测压力值与目标压力值相等或在误差范围内时，第一电子压力控制器23和第二电子压力控制器24停止工作，第一气控减压阀6和第二气控减压阀7保持阀芯位置，维持模具型腔47内压力稳定。压力稳定后，PLC模块29向第一电磁阀25和第二电磁阀26发出信号，关闭第一启动截止阀9和第二气动截止阀10。

步骤(4)，PLC模块29接收注塑机注射结束的信号，向第一电磁阀25发出信号，开启第一气动截止阀7。高压气体从增压设备2流出，经过第一手动截止阀3、第一气控减压阀5、第一气动截止阀7、第一压力表11、第一过滤器13，进入制件厚度方向气体进出主管路T1。气体通过动模侧的透气机构T3进入模具型腔47，在聚合物熔体与型芯板39之间形成空腔。

步骤(5)，PLC模块29接收模具中压力传感器S1和S2的监测值和操作者在触摸屏30设定压力值，计算出目标压力值，并将目标压力值信息传送给第一电子压力控制器23。第一电子压力控制器控制低压气体进出第一气控减压阀5，调整输出压力值。当实测压力值与目标压力值相等或在误差范围内时，第一电子压力控制器23停止工作，第一气控减压阀5保持阀芯位置，维持空腔内压力稳定。空腔压力稳定后，PLC模块29向第一电磁阀25发出信号，关闭第一气动截止阀7。

步骤(6)，PLC模块29在操作者在触摸屏30设定的时刻，向第四电磁阀28和第二真空泵17发出信号，开启第四气动截止阀10和第一真空泵17。型腔边缘和筋柱空腔内的气体由制件边缘处气体进出主管路E1，经过第二过滤器14、第二压力表12、第四气动截止阀10、第一真空泵17、第一消声器18排出。

步骤(7)，PLC模块29接收注塑机控制系统32注射结束的信号，根据操作者在触摸屏30上设定的时间，在聚合物熔体冷却一定时间后，开始卸去型腔47内压力。PLC模块29向第三电磁阀27和第一真空泵15发出信号，开启第三气动截止阀9和第一真空泵15。空腔内气体由制件厚度方向气体进出主管路T1，经过第一过滤器13、第一压力表11、第一气动截止阀9、第一真空泵15、第一消声器16排出。

步骤(8)，注塑成型结束后，PLC模块29接收注塑机开模开始信号并发出信号，将所有气动截止阀和真空泵恢复至步骤(1)状态。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (11)

1.一种注塑模具型腔压力控制系统，其特征在于，包括一个气体源、空气压缩机和控制器，所述的气体源出口与增压设备的入口相连，增压设备的输出端分成两路独立控制的气路为模具型腔供应高压气体；空气压缩机将空气加压后储存到空气瓶中，空气瓶的输出端分成两路，一路将压缩空气通过低压管路输送到增压设备中，另一路通过低压管路依次连接稳压阀和第三压力表后为各个阀门供气；所述的控制器连接注塑机控制系统接收注塑机动作信号，且控制器通过压力传感器检测模具型腔动模侧和模具型腔边缘处压力信号，进而实现对系统的控制。

2.如权利要求1所述的注塑模具型腔压力控制系统，其特征在于，所述的两路独立控制的气路中，其中一路通过高压管路依次连接第一手动截止阀、第一气控减压阀、第一气动截止阀、第一压力表、第一过滤器和模具中制件厚度方向气体进出主管路入口，在第一压力表和第一气动截止阀之间的管路有一个分支，依次连接第三气动截止阀、第一真空泵和第一消声器；另一路通过高压管路依次连接第二手动截止阀、第二气控减压阀、第二气动截止阀、第二压力表、第二过滤器和模具型腔制件边缘处气体进出主管路入口，在第二压力表和第二气动截止阀之间的管路有一个分支，依次连接第四气动截止阀、第二真空泵和第二消声器。

3.如权利要求1所述的注塑模具型腔压力控制系统，其特征在于，空气瓶的输出端，其中一路经过第三压力表后，低压气体管路分为六路；第一路依次连接第一电子压力控制器和第一气控减压阀；第二路依次连接第二电子压力控制器和第二气控减压阀；第三路依次连接第一电磁阀和第一气动截止阀；第四路依次连接第二电磁阀和第二气动截止阀；第五路依次连接第三电磁阀和第三气动截止阀；第六路依次连接第四电磁阀和第四气动截止阀。

4.如权利要求1所述的注塑模具型腔压力控制系统，其特征在于，所述的控制器为PLC模块，其通过数据线与触摸屏相连，PLC控制器连接第一电子压力控制器、第二电子压力控制器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一真空泵和第二真空泵，向其输出动作信号。

5.一种注塑过程中型腔压力可控的模具，其特征在于，包括依次相连组成模具模架系统的定位圈、定模座板、连接板、型腔固定板、型腔板、型芯板、型芯固定板、垫块和动模座板；所述的型腔板和型芯板形成模具型腔；浇注系统穿过定位圈、定模座板、连接板、型腔固定板、型腔板与模具型腔联通；所述垫块包括两个，两个垫块之间形成一个空腔，在空腔内有与动模座板连接的顶针固定板，顶针板固定板与顶针板连接，顶针一端安装在顶针板上，另一端穿过型芯固定板、型芯板到达模具型腔；在型芯固定板上设置有制件厚度方向气体进出主管路和制件厚度方向气体进出支管路，所述的支管路与主管路连通，所述型芯板上安装透气机构，连接制件厚度方向气体进出支管路通过透气机构与模具型腔相通。所述的型芯固定板上设有镶块机构，镶块结构的安装间隙允许气体进入模具型腔，制件边缘处气体进出支管路穿过型芯板连接型腔边缘处和镶块间隙与主管路连通。

6.如权利要求5所述的注塑过程中型腔压力可控的模具，其特征在于，还包括第一压力传感器、第二压力传感器；第一压力传感器安装在型芯板和型芯固定板中，其探头与模具型腔动模侧壁面在同一平面，第二压力传感器安装在型芯板和型芯固定板中，其探头与制件边缘处气体进出支管路壁面在同一平面。

7.如权利要求5所述的注塑过程中型腔压力可控的模具，其特征在于，还包括分型面密封圈、透气机构密封圈和顶针密封圈；分型面密封圈设置在型腔板和型芯板之间，分型面密封圈内包含模具型腔和气体在分型面上的进出通道；透气机构密封圈设置在型芯板与型芯固定板之间，透气机构密封圈内包含单个透气机构，所述的透气机构为注气针或者透气钢，透气机构的数量和位置选择要保证塑件的主要的非外观表面与型腔壁面之间形成等厚的气体空腔；顶针密封圈设置在型芯固定板和型芯固定板之间，顶针密封圈内包含单根顶针。

8.利用权利要求1所述的控制系统对权利要求5所述的模具进行准确的时间控制的方法，其特征在于，如下：

1)控制器读取注塑机控制系统关键动作信号和操作者在触摸屏设定的时间延迟信息和时长信息；

2)控制器准时发出开闭信号到电磁阀；电磁阀接收信号后控制管路向气动截止阀充气，从而控制高压气体管路的开闭；

3)若要通过模具型腔动模侧壁面向型腔内充气，则开启第一气动截止阀，关闭第三气动截止阀；若要通过模具型腔分型面、筋柱末端向模具型腔内充气时，则开启第二气动截止阀，关闭第四气动截止阀；若要通过模具型腔动模侧壁面向外界排气，则关闭第一气动截止阀，开启第三气动截止阀，并开启第一真空泵辅助排气；若要通过模具型腔分型面、筋柱末端向模具外排气时，则关闭第二气动截止阀，开启第四气动截止阀，并开启第二真空泵辅助排气。

9.利用权利要求1所述的控制系统对权利要求5所述的模具进行准确的气压控制的方法，其特征在于，如下：

1)增压设备提供足够高的压力源，高压管路中采用减压阀调压的方法，控制下游压力；

2)控制器读取操作者在触摸屏设定压力值和模具内压力传感器反馈的压力值，计算出目标压力值，并将目标压力值信息传送给电子压力控制器；

3)电子压力控制器迅速动作，控制低压气体进出气孔减压阀，改变减压阀输出压力值；

4)当实测压力值与目标压力值相等或在误差范围内时，电子压力控制器停止工作，气控减压阀保持阀芯位置，维持出口压力稳定。

10.利用权利要求1所述的控制系统对权利要求5所述的模具进行压力变化速率控制的方法，其特征在于，如下：

1)进气升压时，如果需要高速升压，控制器向电磁阀发出信号，开启第一气动截止阀和第二气动截止阀，同时关闭第三气动截止阀和第四气动截止阀，两路高压气体从分型面、筋柱末端和动模型腔壁面同时进入模具型腔，迅速接近目标压力值；如果需要低速升压，控制器向电磁法发出信号，开启第一气动截止阀或第二气动截止阀，同时关闭第三气动截止阀或第四气动截止阀，高压气体仅从一套气体管路中进入模具型腔；

2)排气降压时，如果需要高速卸压，控制器向电磁阀发出信号，关闭第一气动截止阀和第二气动截止阀，同时开启第三气动截止阀和第四气动截止阀，型腔内气体从分型面、筋柱末端和动模型腔壁面同时排到模具外界，而且可以采用高抽速的真空泵；如果需要低速卸压，控制器向电磁阀发出信号，关闭第一气动截止阀和第二气动截止阀，开启第三气动截止阀或第四气动截止阀，型腔内气体从一套气体管路排到模具外界，而且采用低抽速的真空泵。

11.利用权利要求1所述的控制系统对权利要求5所述的模具进行型腔压力区域化控制的方法，其特征在于，如下：

1)若要求外界气体从分型面或筋柱末端进出模具型腔，此时控制器向电磁阀发出信号，关闭第一、第三气动截止阀；进气时，开启第二气动截止阀，关闭第四气动截止阀；排气时，关闭第二气动截止阀，开启第四气动截止阀；

2)若要求外界气体从型腔动模侧壁面进气，从动模侧壁面、分型面和筋柱末端排气，控制器通过电磁阀控制气动截止阀，进气时，关闭第二和第三气动截止阀，开启第一和第四气动截止阀，气体由动模侧壁面进入，同时充填末端气体由分型面和筋柱末端排出型腔，排气时，开启第三和第四气动截止阀，关闭第一和第二截止阀，型腔内气体从动模侧壁面、分型面和筋柱末端排出；

3)若要求外界气体从型腔动模侧壁面和分型面或筋柱末端进出模具型腔，此时控制器通过电磁阀控制气动截止阀，进气时，开启第一和第二气动截止阀，关闭第三和第四气动截止阀；型腔内气压分布调整时，配合开闭第一、第二、第三、第四气动截止阀；排气时，关闭第一和第二截止阀，关闭第三和第四气动截止阀。