CN108000777B - 一种数字化自动快速成型机及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字化自动快速成型机及运行方法。常规成型机的流程为：合模‑加料‑加热‑水冷却‑真空冷却‑脱模，一般真空冷却后产品的温度在50‑60℃。产品脱模后进入下一工序需将其加热至115℃左右，能耗较大，且模具在降温过程中耗水量以及耗电量等均较大。本发明包括机架、进料储料桶、模具辅助装置、加热管道、排气阀门、水冷装置和真空冷却筒，进料储料桶、模具辅助装置、加热管道、排气阀门、水冷装置和真空冷却筒均设置在机架上。加热管道上设置有双阀控制系统，加快了模具中物料的加工过程，物料熟化均匀，物料的加工效果好。喷淋罐和真空冷却筒相组合冷却效果好且大大降低能耗，减少了产品脱模后的含水率。

Description

一种数字化自动快速成型机及运行方法

技术领域

本发明涉及一种数字化自动快速成型机及运行方法。

背景技术

自节能型全自动成型机国内普遍推广以来，自动机的高温脱模问题一直得不到有效解决，而高温脱模又是实现节能的最主要环节。常规节能型成型机的流程包括：合模-加料-加热-水冷却-真空冷却-脱模，一般真空冷却后的温度在50-60℃。产品脱模后进入下一工序需将其加热至115℃左右，能耗较大，且模具在降温过程中耗水量以及耗电量等均较大，如申请号为201510833788.9的中国专利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的数字化自动快速成型机及运行方法，该数字化自动快速成型机加工速度快且节能。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种数字化自动快速成型机，包括机架、进料储料桶、模具辅助装置、加热管道、排气阀门、水冷装置和真空冷却筒，所述进料储料桶、模具辅助装置、加热管道、排气阀门、水冷装置和真空冷却筒均设置在机架上；其特征在于，所述进料储料桶设置在机架的顶部；所述模具辅助装置包括固定框、移动框、模具吊架和驱动装置，所述模具吊架设置在机架的顶部，所述固定框固定在机架的右侧，所述移动框可水平移动式的设置在固定框的左侧，所述固定框和移动框平行布置，所述驱动装置与移动框连接；所述加热管道设置在机架的顶部，所述加热管道上设置有双阀控制系统，所述双阀控制系统包括两个阀门，所述两个阀门并联布置；所述排气阀门设置在加热管道上；所述水冷装置设置在机架的中部，所述水冷装置包括储水桶、喷淋罐和真空泵，所述储水桶设置在机架的顶部，所述喷淋罐和真空泵设置在机架的中部，所述喷淋罐分别与储水桶和真空泵连接；所述真空冷却筒设置在机架的中部，所述真空冷却筒与喷淋罐相邻；所述真空冷却筒与真空泵连接。结构设计合理，固定框和移动框用于安装模具，模具吊架在模具的安装过程中起辅助作用。加热管道上双阀控制系统的设计加快了模具中物料的加工过程，且物料的加工效果好，物料熟化均匀。

进一步而言，所述喷淋罐上设置有模具热风进口、模具热风出口、喷淋水入口、排水口和放空阀门；所述模具热风进口设置在喷淋罐的下部，所述模具热风出口设置在喷淋罐的上部，所述喷淋水入口和放空阀门均设置在喷淋罐的顶部，所述喷淋水入口设置有多个，每个所述喷淋水入口的直径为0.3毫米，所述排水口设置在喷淋罐的底部；所述喷淋罐内设置有空腔，所述模具热风进口、模具热风出口、喷淋水入口、排水口和放空阀门均与所述空腔连通。作为优选，喷淋水入口设置有5个，且阵列排布。小口径的喷淋水入口喷雾效果好，喷淋罐内热气冷却效果好。

进一步而言，所述真空冷却筒上设置有模具热气进口、模具热气出口、真空进水口和真空出水口；所述模具热气进口设置在真空冷却筒的底部，所述模具热气出口设置在真空冷却筒的上部，所述真空进水口设置在真空冷却筒的下部，所述真空出水口设置在真空冷却筒的上部；所述真空冷却筒内设置有储水腔，所述储水腔内设置有数根铜管，所述铜管的直径为8毫米，所述模具热气进口与铜管的一端连通，所述模具热气出口与铜管的另一端连通，所述真空进水口和真空出水口均与所述储水腔连通。作为优选，铜管为紫铜管，铜管共设置37根，且均匀分布；模具中热气进入铜管中，储水腔内的冷却水与铜管的外壁接触传热，对铜管中的热气进行冷却，冷却效果好。

进一步而言，所述进料储料桶设置有2个，所述进料储料桶上设置有进料口和放气阀；所述数字化自动快速成型机还包括旋涡风机，所述旋涡风机设置在机架的顶部；所述旋涡风机与进料口连接。向模具中加物料时，启动旋涡风机，物料被吸入进料储料桶中，并进入料腔内。

进一步而言，所述模具辅助装置上安装有模具，所述模具包括一号半模和二号半模，所述固定框上安装有一号半模，所述移动框上安装有二号半模，所述一号半模和二号半模配合。一号半模和二号半模相接触时形成料腔，用于盛装、加热物料。

进一步而言，所述双阀控制系统包括一号半模控制系统和二号半模控制系统；所述加热管道包括主蒸汽管道、一号半模蒸汽管道和二号半模蒸汽管道，所述一号半模蒸汽管道和二号半模蒸汽管道均设置有两个排气阀门；所述一号半模控制系统包括一号控制阀和二号控制阀，所述一号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述一号控制阀的另一端与一号半模蒸汽管道连接，所述二号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述二号控制阀的另一端与一号半模蒸汽管道连接，所述一号控制阀和二号控制阀并联布置；所述二号半模控制系统包括三号控制阀和四号控制阀，所述三号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述三号控制阀的另一端与二号半模蒸汽管道连接，所述四号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述四号控制阀的另一端与二号半模蒸汽管道连接，所述三号控制阀和四号控制阀并联布置。每个模具控制系统中均设置有两个控制阀，且两个控制阀并联布置，可灵活调节蒸汽流量，对物料进行快速、彻底的加热，产品品质好。

进一步而言，所述加热管道为直径是125毫米的大口径管道；所述加热管道的进气口安装有减压阀，所述减压阀的口径为100毫米；所述加热管道与胶管连接，所述胶管的直径为50毫米；所述胶管与一号半模或二号半模的蒸汽入口连接，所述一号半模和二号半模的蒸汽入口口径为40毫米。加热管道为大口径管道且进气口安装有口径略小的减压阀，蒸汽在加热管道内具有低压力、稳流量的状态。

一种如上所述的数字化自动快速成型机的运行方法，其特征在于，所述运行方法的步骤如下：

第一步：启动驱动装置，使移动框向固定框的方向水平移动，待一号半模和二号半模之间形成一个入料间隙，入料间隙可根据需要进行调节，移动框停止移动，此时一号半模和二号半模之间形成料腔；

第二步：使物料从进料储料桶进入第一步中的料腔内；第一模应手动启动旋涡风机8将物料补到进料储料桶2内，之后自动补料；

第三步：开启双阀控制系统，蒸汽通过加热管道进入料腔内加热物料；首先，启动一号半模控制系统对一号半模进行加热，先打开一号控制阀和二号控制阀对一号半模进行快速加热，数秒后关闭二号控制阀，数秒后再关闭一号控制阀；对一号半模进行加热过程所需时间为5-7秒，此过程中热量从一号半模贯穿至二号半模，对物料的内部进行加热；然后，启动二号半模控制系统对二号半模进行加热，先打开三号控制阀和四号控制阀对二号半模进行快速加热，数秒后关闭四号控制阀，数秒后再关闭三号控制阀；对二号半模进行加热过程所需时间为2-3秒，此过程中热量从二号半模贯穿至一号半模，对物料的内部进行加热；最后，同时启动一号半模控制系统和二号半模控制系统，对一号半模和二号半模同时加热，1-2秒后停止加热，此过程对物料的表面进行加热；

第四步：打开排气阀门进行排气；

第五步：启动水冷装置，使料腔内的热气从排污管道排走，用于降温的水通过小口径的喷淋水入口对热气进行喷雾降温，并从排水口排出；数秒后打开模具热气进口的阀门，使料腔内的热气进入真空冷却筒中，热气通过模具热气进口进入铜管中，并从模具热气出口排出；在此过程中，冷却水通过真空进水口进入储水腔内对铜管进行冷却；此时，料腔内的物料温度为80-95℃，在负压的环境中，物料表面水分蒸发，并带走热量，物料被降温；

第六步：启动驱动装置，使移动框与固定框相远离，通过顶杆将物料顶出。

产品加工速度快且节能，工作效率高。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、加热管道上双阀控制系统的设计加快了模具中物料的加工过程，且物料的加工效果好，物料熟化均匀；一号半模控制系统和二号半模控制系统中均设置有两个控制阀，且两个控制阀并联布置，可灵活调节蒸汽流量，对物料进行快速、彻底的加热，产品品质好。

2、蒸汽在大口径的加热管道中低压力、稳流量，且进入料腔的过程中依次经过的管道口径逐渐减小，蒸汽到达料腔时压力大，对物料加热效果好，加热均匀，产品品质好。

3、喷淋罐和真空冷却筒的组合极大地提高了冷却效率，并降低能耗；喷淋罐中小口径的喷淋水入口的设计喷雾效果好，冷却效果好；真空冷却筒中铜管的设计冷却效果好，冷却均匀；真空状态下，料腔内产品表面水分蒸发快，冷却速度快且产品含水量低。

附图说明

图1是本发明实施例的立体结构示意图。

图2是本发明实施例的整体结构示意图。

图3是本发明实施例中双阀控制系统的结构示意图。

图4是本发明实施例中喷淋罐和真空冷却筒的结构示意图。

图5是本发明实施例中真空冷却筒的剖视结构示意图。

图中：机架1、进料储料桶2、模具辅助装置3、加热管道4、排气阀门5、水冷装置6、真空冷却筒7、旋涡风机8、固定框31、移动框32、模具吊架33、驱动装置34、主蒸汽管道41、一号半模蒸汽管道42、二号半模蒸汽管道43、一号半模控制系统44、二号半模控制系统45、喷淋罐61、储水桶62、真空泵63、模具热气进口71、模具热气出口72、真空进水口73、真空出水口74、铜管75、一号控制阀441、二号控制阀442、三号控制阀451、四号控制阀452、模具热风进口611、模具热风出口612、喷淋水入口613、排水口614、放空阀门615。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1至图5，一种数字化自动快速成型机，包括机架1、进料储料桶2、模具辅助装置3、加热管道4、排气阀门5、水冷装置6、真空冷却筒7和旋涡风机8，进料储料桶2、模具辅助装置3、加热管道4、排气阀门5、水冷装置6、真空冷却筒7和旋涡风机8均设置在机架1上。

进料储料桶2设置在机架1的顶部，用于向模具中添加物料，进料储料桶2设置有2个，进料储料桶2上设置有进料口和排气阀；旋涡风机8设置在机架1的顶部；旋涡风机8与进料口连接。

模具辅助装置3包括固定框31、移动框32、模具吊架33和驱动装置34，模具吊架33设置在机架1的顶部，固定框31固定在机架1的右侧，移动框32可水平移动式的设置在固定框31的左侧，固定框31和移动框32平行布置，驱动装置34与移动框32连接。模具辅助装置3上安装有模具，所述模具包括一号半模和二号半模，固定框31上安装有一号半模，移动框32上安装有二号半模，一号半模和二号半模配合。

加热管道4设置在机架1的顶部，加热管道4上设置有双阀控制系统，双阀控制系统包括两个阀门，两个阀门并联布置；排气阀门5设置在加热管道4上。双阀控制系统包括一号半模控制系统44和二号半模控制系统45；加热管道4包括主蒸汽管道41、一号半模蒸汽管道42和二号半模蒸汽管道43，一号半模蒸汽管道42和二号半模蒸汽管道43均设置有两个排气阀门5；一号半模控制系统44包括一号控制阀441和二号控制阀442，一号控制阀441的一端与主蒸汽管道41连接，一号控制阀441的另一端与一号半模蒸汽管道42连接，二号控制阀442的一端与主蒸汽管道41连接，二号控制阀442的另一端与一号半模蒸汽管道42连接，一号控制阀441和二号控制阀442并联布置；二号半模控制系统45包括三号控制阀451和四号控制阀452，三号控制阀451的一端与主蒸汽管道41连接，三号控制阀451的另一端与二号半模蒸汽管道43连接，四号控制阀452的一端与主蒸汽管道41连接，四号控制阀452的另一端与二号半模蒸汽管道43连接，三号控制阀451和四号控制阀452并联布置。

加热管道4为直径是125毫米的大口径管道；加热管道4的进气口安装有减压阀，减压阀的口径为100毫米；加热管道4与胶管连接，胶管的直径为50毫米；胶管与一号半模或二号半模的蒸汽入口连接，一号半模和二号半模的蒸汽入口口径为40毫米。

水冷装置6包括储水桶62、喷淋罐61和真空泵63，储水桶62设置在机架1的顶部，喷淋罐61和真空泵63设置在机架1的中部，喷淋罐61分别与储水桶62和真空泵63连接；真空冷却筒7与喷淋罐61相邻；真空冷却筒7与真空泵63连接。喷淋罐61上设置有模具热风进口611、模具热风出口612、喷淋水入口613、排水口614和放空阀门615；模具热风进口611设置在喷淋罐61的下部，模具热风出口612设置在喷淋罐61的上部，喷淋水入口613和放空阀门615均设置在喷淋罐61的顶部，喷淋水入口613设置有多个，每个喷淋水入口613的直径为0.3毫米，排水口614设置在喷淋罐61的底部；喷淋罐61内设置有空腔，模具热风进口611、模具热风出口612、喷淋水入口613、排水口614和放空阀门615均与空腔连通。真空冷却筒7上设置有模具热气进口71、模具热气出口72、真空进水口73和真空出水口74；模具热气进口71设置在真空冷却筒7的底部，模具热气出口72设置在真空冷却筒7的上部，真空进水口73设置在真空冷却筒7的下部，真空出水口74设置在真空冷却筒7的上部；真空冷却筒7内设置有储水腔，储水腔内设置有数根铜管75，铜管75的直径为8毫米，模具热气进口71与铜管75的一端连通，模具热气出口72与铜管75的另一端连通，真空进水口73和真空出水口74均与储水腔连通。

一种如上所述的数字化自动快速成型机的运行方法，运行方法的步骤如下：

第一步：启动驱动装置34，使移动框32向固定框31的方向水平移动，待一号半模和二号半模之间形成一个入料间隙，入料间隙可根据需要进行调节，移动框32停止移动，此时一号半模和二号半模之间形成料腔；

第二步：使物料从进料储料桶2进入第一步中的料腔内；第一模应手动启动旋涡风机8将物料补到进料储料桶2内，之后自动补料；

第三步：开启双阀控制系统，蒸汽通过加热管道4进入料腔内加热物料；首先，启动一号半模控制系统44对一号半模进行加热，先打开一号控制阀441和二号控制阀442对一号半模进行快速加热，数秒后关闭二号控制阀442，数秒后再关闭一号控制阀441；对一号半模进行加热过程所需时间为5-7秒，此过程中热量从一号半模贯穿至二号半模，对物料的内部进行加热；然后，启动二号半模控制系统45对二号半模进行加热，先打开三号控制阀451和四号控制阀452对二号半模进行快速加热，数秒后关闭四号控制阀452，数秒后再关闭三号控制阀451；对二号半模进行加热过程所需时间为2-3秒，此过程中热量从二号半模贯穿至一号半模，对物料的内部进行加热；最后，同时启动一号半模控制系统44和二号半模控制系统45，对一号半模和二号半模同时加热，1-2秒后停止加热，此过程对物料的表面进行加热；

第四步：打开排气阀门5进行排气；

第五步：启动水冷装置6，使料腔内的热气从排污管道排走，用于降温的水通过小口径的喷淋水入口613对热气进行喷雾降温，并从排水口614排出；数秒后打开模具热气进口71的阀门，使料腔内的热气进入真空冷却筒7中，热气通过模具热气进口71进入铜管75中，并从模具热气出口72排出；在此过程中，冷却水通过真空进水口73进入储水腔内对铜管75进行冷却；此时，料腔内的物料温度为80-95℃，在负压的环境中，物料表面水分蒸发，并带走热量，物料被降温；

第六步：启动驱动装置34，使移动框32与固定框31相远离，通过顶杆将物料顶出。

本发明中数字化自动快速成型机在工作时，蒸汽流量、温度和压力等参数均可显示在电脑的显示屏中，并且可以通过电脑进行调节，使用方便；与现有技术中的成型机相比即节约时间又节能，现有的成型机一个生产周期所需时间大约90秒，本发明中的成型机只需约70秒；现有的成型机每吨原材料耗蒸汽约14-16吨，而发明中的成型机每吨原材料耗蒸汽约8-9吨。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种数字化自动快速成型机的运行方法，所述数字化自动快速成型机包括机架、进料储料桶、模具辅助装置、加热管道、排气阀门、水冷装置和真空冷却筒，所述进料储料桶、模具辅助装置、加热管道、排气阀门、水冷装置和真空冷却筒均设置在机架上；其特征在于，所述进料储料桶设置在机架的顶部；所述模具辅助装置包括固定框、移动框、模具吊架和驱动装置，所述模具吊架设置在机架的顶部，所述固定框固定在机架的右侧，所述移动框可水平移动式的设置在固定框的左侧，所述固定框和移动框平行布置，所述驱动装置与移动框连接；所述加热管道设置在机架的顶部，所述加热管道上设置有双阀控制系统，所述双阀控制系统包括两个阀门，所述两个阀门并联布置；所述排气阀门设置在加热管道上；所述水冷装置设置在机架的中部，所述水冷装置包括储水桶、喷淋罐和真空泵，所述储水桶设置在机架的顶部，所述喷淋罐和真空泵设置在机架的中部，所述喷淋罐分别与储水桶和真空泵连接；所述真空冷却筒设置在机架的中部，所述真空冷却筒与喷淋罐相邻；所述真空冷却筒与真空泵连接；

所述运行方法的步骤如下：

第一步：启动驱动装置，使移动框向固定框的方向水平移动，待一号半模和二号半模之间形成一个入料间隙，移动框停止移动，此时一号半模和二号半模之间形成料腔；

第二步：使物料从进料储料桶进入第一步中的料腔内；

第三步：开启双阀控制系统，蒸汽通过加热管道进入料腔内加热物料；首先，启动一号半模控制系统对一号半模进行加热，先打开一号控制阀和二号控制阀对一号半模进行快速加热，数秒后关闭二号控制阀，数秒后再关闭一号控制阀；对一号半模进行加热过程所需时间为5-7秒，此过程中热量从一号半模贯穿至二号半模，对物料的内部进行加热；然后，启动二号半模控制系统对二号半模进行加热，先打开三号控制阀和四号控制阀对二号半模进行快速加热，数秒后关闭四号控制阀，数秒后再关闭三号控制阀；对二号半模进行加热过程所需时间为2-3秒，此过程中热量从二号半模贯穿至一号半模，对物料的内部进行加热；最后，同时启动一号半模控制系统和二号半模控制系统，对一号半模和二号半模同时加热，1-2秒后停止加热，此过程对物料的表面进行加热；

第四步：打开排气阀门进行排气；

第五步：启动水冷装置，使料腔内的热气从排污管道排走，用于降温的水通过小口径的喷淋水入口对热气进行喷雾降温，并从排水口排出；数秒后打开模具热气进口的阀门，使料腔内的热气进入真空冷却筒中，热气通过模具热气进口进入铜管中，并从模具热气出口排出；在此过程中，冷却水通过真空进水口进入储水腔内对铜管进行冷却；此时，料腔内的物料温度为80-95℃，在负压的环境中，物料表面水分蒸发，并带走热量，物料被降温；

第六步：启动驱动装置，使移动框与固定框相远离，通过顶杆将物料顶出。

2.根据权利要求1所述的数字化自动快速成型机的运行方法，其特征在于，所述喷淋罐上设置有模具热风进口、模具热风出口、喷淋水入口、排水口和放空阀门；所述模具热风进口设置在喷淋罐的下部，所述模具热风出口设置在喷淋罐的上部，所述喷淋水入口和放空阀门均设置在喷淋罐的顶部，所述喷淋水入口设置有多个，每个所述喷淋水入口的直径为0.3毫米，所述排水口设置在喷淋罐的底部；所述喷淋罐内设置有空腔，所述模具热风进口、模具热风出口、喷淋水入口、排水口和放空阀门均与所述空腔连通。

3.根据权利要求1所述的数字化自动快速成型机的运行方法，其特征在于，所述真空冷却筒上设置有模具热气进口、模具热气出口、真空进水口和真空出水口；所述模具热气进口设置在真空冷却筒的底部，所述模具热气出口设置在真空冷却筒的上部，所述真空进水口设置在真空冷却筒的下部，所述真空出水口设置在真空冷却筒的上部；所述真空冷却筒内设置有储水腔，所述储水腔内设置有数根铜管，所述铜管的直径为8毫米，所述模具热气进口与铜管的一端连通，所述模具热气出口与铜管的另一端连通，所述真空进水口和真空出水口均与所述储水腔连通。

4.根据权利要求1所述的数字化自动快速成型机的运行方法，其特征在于，所述进料储料桶设置有2个，所述进料储料桶上设置有进料口和放气阀；所述数字化自动快速成型机还包括旋涡风机，所述旋涡风机设置在机架的顶部；所述旋涡风机与进料口连接。

5.根据权利要求1所述的数字化自动快速成型机的运行方法，其特征在于，所述模具辅助装置上安装有模具，所述模具包括一号半模和二号半模，所述固定框上安装有一号半模，所述移动框上安装有二号半模，所述一号半模和二号半模配合。

6.根据权利要求5所述的数字化自动快速成型机的运行方法，其特征在于，所述双阀控制系统包括一号半模控制系统和二号半模控制系统；所述加热管道包括主蒸汽管道、一号半模蒸汽管道和二号半模蒸汽管道，所述一号半模蒸汽管道和二号半模蒸汽管道均设置有两个排气阀门；所述一号半模控制系统包括一号控制阀和二号控制阀，所述一号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述一号控制阀的另一端与一号半模蒸汽管道连接，所述二号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述二号控制阀的另一端与一号半模蒸汽管道连接，所述一号控制阀和二号控制阀并联布置；所述二号半模控制系统包括三号控制阀和四号控制阀，所述三号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述三号控制阀的另一端与二号半模蒸汽管道连接，所述四号控制阀的一端与主蒸汽管道连接，所述四号控制阀的另一端与二号半模蒸汽管道连接，所述三号控制阀和四号控制阀并联布置。

7.根据权利要求5所述的数字化自动快速成型机的运行方法，其特征在于，所述加热管道为直径是125毫米的大口径管道；所述加热管道的进气口安装有减压阀，所述减压阀的口径为100毫米；所述加热管道与胶管连接，所述胶管的直径为50毫米；所述胶管与一号半模或二号半模的蒸汽入口连接，所述一号半模和二号半模的蒸汽入口口径为40毫米。