CN109421239A - 一种超薄注塑件动态模温负压成型系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄注塑件动态模温负压成型系统，主要包括注塑机、电加热密封模具、模温控制设备和负压控制设备，注塑机控制单元分别与模温控制单元、负压控制单元通讯。模具上安装有温度传感器和气体压力传感器；冷却水路由冷却水塔经模温控制设备进入模具入水口，经过模具内部水路、模具出水口与模温控制设备的回水管路连接，最后进入冷却水塔的回收管路；负压控制设备内部有两条气路，一条连接真空罐和模具型腔，另一条连接模具型腔和外界大气，两条管路上均安装有开关阀门。本发明可在普通小吨位注塑机上成型高质量的超薄注塑产品。

Description

一种超薄注塑件动态模温负压成型系统

技术领域

本发明涉及一种超薄注塑件的成型系统，尤其涉及一种超薄注塑件动态模温下的负压成型系统。

背景技术

注塑成型技术具有工艺适应性强、自动化程度高、成型周期短、生产效率高、材料利用率高、可成型复杂形状产品等优点，已成为塑料加工的主要成型技术之一。目前，注塑成型技术已被广泛应用于汽车、电子、航空、医疗器械、家电、军事、建筑等领域。随着人们环保意识的提高，塑料产品逐渐向高精度、轻重量、少工序等方向发展。

减小塑件厚度是降低塑件重量、节省材料最为直接的手段。因此，超薄注塑件的生产得到了广泛的关注和研究。然而，超薄注塑件在注射填充过程中，熔体的冷却速度较快，通常需要较大的注射压力才能获得完整的塑件，这对注塑机的吨位提出了更高的要求。另一方面，过大的流长比导致塑件微小结构的成型更加困难，极易引起局部短射。上述问题的存在，为超薄注塑件的生产带来了极大地阻碍。

为生产超薄注塑产品，王玉林等人于2011年在中国公开了一种名为“大面积超薄塑料件注塑模具”（公开号：CN 102120357 A）的专利技术。该技术提出了一种由静模固定板、静模板及静模芯构成静模，由动模固定板、垫块、动模板及动模芯构成动模的模具结构，其排气通道上设有压缩空气吹管。此模具结构在成型时可使模具型腔产生一定的负压，在一定程度上促进熔体流动，但其促进程度有限，无法有效降低注塑机的注射压力和注射速度。王亚榆等人于2012年在中国公开了一种名为“一种IML超薄件注塑生产工艺”（公开号：CN 102848518 A）的专利技术。该技术提出了一种高注射压力下熔体填充满模具型腔后，立刻转入高保压0.2s～0.6s，再转入低保压2s～4s的注塑工艺流程。上述方法虽然解决了IML产品拉凹变形以及平整度差的问题，但是其成型过程中过高的注射压力和保压压力对注塑机吨位提出了较高的要求，并在一定程度上造成了能源的浪费。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种超薄注塑件动态模温负压成型系统，即在模具合模后先对模具型腔进行抽真空，并在熔体填充结束前一直维持模具型腔的真空状态。与此同时，在成型过程中对模具型腔温度进行动态控制。通过动态模温控制提高填充过程中熔体的流动性，通过模具型腔负压控制对熔体流动前沿施加一定的牵引力，将上述两种技术结合，可有效保证超薄注塑件及其微小结构的成型。其具体成型过程为：注塑机与外部负压控制设备、模温控制设备通讯。模具开模时，注塑机向模温控制设备发出模具加热信号，模温控制设备接通模具内部的电加热棒进行模具加热，当模具温度达到设定温度（稍高于熔体的玻璃化转换温度）时，停止模具加热过程并维持此温度基本不变，模温控制设备发出合模信号；注塑机接收到合模信号后，进行合模动作，合模结束后注塑机发出抽真空信号；负压控制设备接收到抽真空信号后，对模具型腔进行抽真空动作，当模具型腔达到设定的压力值时，停止模具型腔的抽真空并维持此压力值基本不变，负压控制设备发出注射信号；注塑机接收到注射信号后进行注射动作，熔体填充模具型腔过程中，由于型腔内的气体被熔体压缩，模具型腔内的气体压力升高，在此过程中需对模具型腔进行二次抽真空动作，以保证熔体填充过程中模具型腔气体压力的稳定，避免型腔气体压力波动对成型塑件带来不利影响；熔体填充过程结束后，注塑机进行保压过程，模温控制设备对模具进行快速冷却，同时负压控制设备控制相应阀门动作，使模具型腔与大气相连，以便开模取件；模具冷却过程结束后，注塑机进行开模动作，并发出模具加热信号，为下一个注塑周期做准备。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种超薄注塑件动态模温负压成型系统，主要包括注塑机、电加热密封注塑模具、负压控制设备、模温控制设备。

所述密封电加热注塑模具的定模侧设置有加热棒和冷却管道，加热棒和冷却管道由模温控制设备控制；模具分型面及内部均设有气道，气道通过管路与阀门管路转换装置连接，阀门管路转换装置由负压控制设备控制。

所述模具定模侧安装有温度传感器，实时向模温控制设备传送模具温度数据；模具型腔气道安装有气体压力传感器，实时向负压控制设备传送模具型腔气体压力数据。

所述冷却管道上安装有过滤器、供水阀门、分流器和压缩空气阀门，冷却水由冷却水塔经过滤器、供水阀门、模具入水口分流器、模具出水口分流器后流回冷却水塔，形成冷却回路。

阀门管路转换装置主要负压阀门和大气阀门，负压阀门安装于模具与真空罐连通的管道上，大气阀门安装于模具与大气连接的管道上。

所述真空罐安装有气体压力传感器和气体压力表，通过管道分别与阀门管路转换装置和真空泵连接。

所述模温控制设备和负压控制设备的控制单元根据实际生产要求，控制各阀门、真空泵及报警装置的动作，并与注塑机的控制单元进行通讯。其数据处理及控制系统可为工控机、计算机、单片机或PLC。

超薄注塑件动态模温负压成型方法，步骤如下：

1）注塑成型前，设定真空罐的负压值，运行真空泵，当真空罐的压力达到设定值后，停止真空罐的抽真空动作，为注塑过程做准备；

2）成型过程的第一个周期，可对模具进行手动加热，也可进行冷模状态下成型，从第二个成型周期开始保留注塑件；

3）模具开模时，模温控制设备接收注塑机控制单元的开模信号，进行模具的加热过程，当模具温度达到设定的温度值时，停止模具加热，并向注塑机发出允许合模信号；

4）注塑机进行合模动作，当合模结束时，注塑机的控制单元发出模具型腔抽真空信号，负压控制设备对模具型腔进行抽真空动作，当模具型腔的气体压力达到设定值时，停止型腔抽真空并发出允许注射信号；

5）注塑机进行注射过程，在熔体填充过程中，模具型腔内的气体被压缩，型腔气体压力升高，负压控制设备根据实时反馈的型腔气体压力和设定压力进行动态调节，对模具型腔进行二次抽真空动作，保证熔体填充过程中模具型腔气体压力的稳定；

6）注射过程结束后，注塑机进行保压过程，模温控制设备控制冷却水进入模具冷却管道，对模具进行快速冷却，与此同时，负压控制设备控制相应阀门动作，将模具型腔与外界大气相连，为开模取件做准备；

7）模具冷却过程结束后，模温控制设备控制压缩空气进入模具冷却管道，将残留的冷却水排出，为下一周期的模具加热做准备；

8）保压和冷却过程结束后，注塑机控制模具开模取件，并发出模具加热信号，进行下一个注塑周期。

本发明根据实际注塑过程，通过与注塑机的信号通讯，控制相应的阀门及继电器进行动作，完成对注塑模具的快速加热、快速冷却、型腔抽真空及型腔复压功能要求，可实现超薄注塑件的生产。本发明能够保证注塑过程中模具温度范围25℃～350℃可调，模具型腔气体压力范围﹣0.08MPa～0可调（实际使用压力范围为﹣0.06MPa～0）。

根据注塑成型的具体过程，本发明在成型前需先将外部的真空罐进行抽真空，使罐内负压值小于设定的模具型腔负压值，并利用气体压力传感器和压力表实时监测真空罐和模具型腔内的气体压力。

利用注塑机的开模信号、合模信号、保压信号，模温控制设备的模具温度信号，负压控制设备的模具型腔气体压力信号，实现注塑机、模温控制设备和负压控制设备间的动作匹配，确保动态模温负压成型过程的顺利进行。

通过模温控制单元读取注塑机控制单元的开模信号进行模具加热过程触发；通过注塑机控制单元读取的模温控制单元模具高温信号进行合模动作触发；通过负压控制单元读取注塑机控制单元的合模结束信号进行模具型腔抽真空过程触发；通过注塑机控制单元读取的负压控制单元模具型腔气体压力信号进行注射过程触发；通过模温控制单元读取注塑机控制单元的保压信号进行模具冷却过程触发；通过负压控制单元读取的注塑机控制单元的保压信号进行模具型腔排空复压过程触发；通过注塑机控制单元读取的模温控制单元模具低温信号进行开模动作触发。

本发明所述的负压控制单元和模温控制单元接收注塑机信号、温度传感器信号和压力传感器信号，经过数据处理后输出5V电压信号及通断信号。

本发明的有益效果是，可用较小吨位的普通注塑机成型表面质量和尺寸精度均较高的超薄注塑产品，在降低能源和设备成本的基础上，消除了注塑件后续的打磨、抛光、喷涂等工序，有效减少了资源和人工的浪费。

附图说明

图1为本发明一种超薄注塑件动态模温负压成型系统结构图。

其中1.注塑机控制单元，2.模温控制设备，3.负压控制设备，4.过滤器，5.冷却水塔，6.模具，7.温度传感器，8.气体压力传感器，9.加热棒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，超薄注塑件动态模温负压成型系统，包括注塑机控制单元1，注塑机控制单元1分别与模温控制设备2、负压控制设备3进行通讯；模温控制设备2的冷却水路、外部冷却水塔5与模具6的冷却水路由钢管串联连接，构成系统整体的冷却水路，在冷却水塔5流入模温控制设备2的管路上安装过滤器4；负压控制设备3经负压管路与模具6的模具型腔相连；模具6安装温度传感器7和气体压力传感器8，分别为模温控制设备2和负压控制设备3实时提供模具温度数据和模具型腔气体压力数据；模具6的定模侧安装有加热棒9，加热棒9由模温控制设备2控制，实现对模具6的加热。

模温控制设备2内部有两路水路，一路由冷却水塔5经过滤器4连接供水，并与模具7的进水口连接；另一路连接模具7的出水口，并将排出的废水输送给冷却水塔5。负压控制设备3内部具有两路气路，一路连接外部真空罐和模具6的模具型腔；另一路连接大气和模具6的模具型腔。

所有冷却水路和气路均采用不锈钢管。模温控制设备2的控制单元和负压控制设备3的控制单元可为工控机、计算机、单片机或PLC

模温控制设备2的模温控制单元和负压控制设备3的负压控制单元可实现与注塑机控制单元1间的信号通讯，同时接收温度传感器7和气体压力传感器8的信号，并实现数据处理后的信号输出，控制相应阀门驱动进行相应动作。

所述的模温控制设备2、模具6、冷却水塔5之间的连接管路直径及管路上的阀门直径：DN50。

所述的负压控制设备3和模具6之间的连接管路直径：DN10。

所述的温度传感器7选用PT100温度传感器，其温度测量范围：-200℃～650℃。

所述的气体压力传感器8选用真空传感器，其压力测量范围：-0.1MPa～0。

对于超薄注塑件的动态模温负压成型工艺过程，模具温度变化范围一般为25℃～300℃，模具型腔气体压力变化范围一般为﹣0.06MPa～0，现以注塑过程中模具温度高温温度为150℃，模具型腔气体压力为﹣0.04MPa为例说明该成型方法：

1）注塑成型开始前，需提前设定外部真空罐的压力值为-0.05MPA，并对真空罐进行抽真空，当真空罐内的负压值达到-0.05MPa时，停止对真空罐的抽真空动作，并维持此负压值不变，为超薄注塑件动态模温负压成型过程做准备；

2）在模温控制设备2中设置模具温度高温温度为150℃，在负压控制设备3中设定模具型腔气体压力为﹣0.04MPa；

3）模温控制设备2通过接收注塑机控制单元1的开模信号，接通加热棒9的加热电路，对模具6进行加热，当温度传感器7反馈的模具温度达到150℃时，模温控制设备2断开加热棒9的加热电路，停止对模具6的加热；

4）模具加热过程结束后进行合模，当负压控制设备3接收到注塑机控制单元1的合模结束信号后，开始对模具6的型腔进行抽真空动作，当气体压力传感器8反馈的气体压力为﹣0.04MPa时，停止模具型腔的抽真空过程，并发出允许注射信号；

5）注塑机控制单元1接收到负压控制设备3发出的允许注射信号时，开始进行注射过程；

6）熔体填充模具型腔过程中，型腔内气体被压缩，导致型腔气体压力升高，为避免型腔内气体压力出现较大的波动，负压控制设备3进行二次抽真空动作，从而确保成型过程的稳定；

7）注射过程结束后，进行熔体的保压过程，当模温控制设备2接收到注塑机控制单元1发出的保压信号后，控制冷却水塔5的冷却水进入模具7的冷却管路，对模具进行快速冷却。同时，负压控制设备3控制相应阀门动作，将模具型腔与外界大气相连，为后续的开模取件做准备；

8）当模具冷却过程结束时，注塑机控制单元1发出开模信号，进行开模取件。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的保护范围进行了限制，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 (6)

1.一种超薄注塑件动态模温负压成型系统，其特征是，包括注塑机，注塑机配备电加热密封模具，模具分型面和内部加工相应的气道，模具相应位置安装温度传感器和气体压力传感器；注塑机模具与模温控制设备和负压控制设备相连，注塑机控制单元与模温控制单元、负压控制单元通讯；模温控制设备实现模具的快速加热和快速冷却，负压控制设备实现模具型腔的抽真空。

2.如权利要求1所述方法，其特征是，所述模具加热采用电加热方式。

3.如权利要求1所述方法，其特征是，模温控制设备与负压控制设备均为独立的外部设备，并分别与注塑机控制单元通讯，两者间无直接关联。

4.如权利要求3所述的设备，其特征是，所述模温控制设备可实现模具加热时间和模具温度两种控制方式。

5.如权利要求3所述的设备，其特征是，所述模温控制设备和负压控制设备的控制单元可为工控机、计算机、单片机或PLC。

6.一种利用权利要求1～5中任一项所述系统的控制方法，其特征是，步骤如下：

1）注塑成型开始前，设定外部真空罐的负压值，控制真空泵动作，将真空罐抽真空到成型所需负压值以下，为成型过程做准备；

2）注塑过程开始前，设定模具温度和模具型腔气体压力；

3）通过注塑机开模信号进行模具加热过程触发，当模具温度达到所需温度时，停止模具加热并合模；

4）通过注塑机合模结束信号进行模具型腔抽真空过程触发，当模具型腔气体压力达到设定的负压值时，停止抽真空动作并进行熔体注射；

5）熔体填充过程中，负压控制设备根据气体压力传感器反馈的压力信号，进行二次抽真空动作，确保成型过程中模具型腔内气体压力的稳定；

6）熔体填充过程结束后，进行保压过程，模温控制设备进行模具的快速冷却过程，冷却过程结束后，利用压缩空气将模具内部冷却管道的残留水吹出，以便为下一周期的模具加热过程做准备；与此同时，负压控制设备控制相应阀门动作，将模具型腔与外界大气相连，为开模取件做准备；

7）冷却过程结束后，注塑机控制单元发出开模信号，进行开模取件，模温控制设备接收到开模信号后进行模具的加热过程，进行下一个成型周期。