CN114083771A - 智能注塑模具系统 - Google Patents

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林浩生
杨昊澎
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Abstract

本发明公开了一种智能注塑模具系统，该智能注塑模具系统包括：模具本体、入口压力传感器、温度传感器、数据可视化单元和数据分析及闭环控制单元。模具本体具有模腔。入口压力传感器设在模具本体的进水口处，用于检测流经进水口的流体的压力数据。温度传感器设在模具本体上，用于检测模具本体的温度数据。数据可视化单元与入口压力传感器和温度传感器电连接，用于可视化展示入口压力传感器检测到的压力数据和温度传感器检测到的温度数据。本发明可以实时监测注塑作业过程中的各项生产数据，提高生产效率，且无需过度依赖于工作人员的经验，保证了产品质量。

Description

智能注塑模具系统
技术领域
本发明涉及模具技术领域，尤其涉及一种智能注塑模具系统。
背景技术
注塑模具是一种生产塑胶制品的工具，具体指将受热融化的塑料由注塑机高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。随着客户对产品质素及对更高阶产品的要求不断提高，传统的注塑机已经无法满足客户的需求。传统的注塑机至少存在以下问题：
传统的注塑机无法在注塑作业过程中实时获取注塑模具模腔内的数据，生产效率较低，并且，由于生产过程的参数设置过于依赖于工作人员的经验，导致产品质量不能得到保证，易出现缺陷。
发明内容
本发明实施例提供一种智能注塑模具系统，用以实时监测注塑作业过程中的各项生产数据，提高生产效率，该智能注塑模具系统包括：
具有模腔的模具本体；
入口压力传感器，设置在所述模具本体的进水口处，用于检测流经所述进水口的流体的压力数据；
温度传感器，设置在所述模具本体上，用于检测所述模具本体的温度数据；
数据可视化单元，与所述入口压力传感器和所述温度传感器电连接，用于可视化展示所述入口压力传感器检测到的压力数据和所述温度传感器检测到的温度数据；
数据分析及闭环控制单元，与注塑机、所述入口压力传感器和所述温度传感器电连接，用于根据所述入口压力传感器检测到的压力数据和所述温度传感器检测到的温度数据控制所述注塑机对所述模具本体进行注塑作业。
所述模腔内设置有用于容纳注塑成形品的填充腔；
所述智能注塑模具系统还包括：末端压力传感器，设置在所述填充腔的末端，且与所述数据可视化单元电连接。
可选的，所述数据可视化单元与所述入口压力传感器和所述温度传感器为无线电连接。
可选的，所述智能注塑模具系统还包括：水流计，设置在所述模具本体的进水管线和出水管线上。
可选的，所述智能注塑模具系统还包括：水温计，设置在所述模具本体的进水管线和出水管线上。
可选的，所述水流计和所述水温计与所述数据可视化单元电连接。
可选的，所述数据分析及闭环控制单元与所述数据可视化单元电连接；
所述数据分析及闭环控制单元用于调整所述注塑作业的注塑参数，并将调整后的注塑参数展示在所述数据可视化单元上。
可选的，所述入口压力传感器、末端压力传感器和所述温度传感器以嵌入的方式固定在所述模具本体上。
可选的，所述入口压力传感器、末端压力传感器和所述温度传感器以粘贴的方式固定在所述模具本体上。
本发明实施例中，通过设置具有模腔的模具本体、注塑机，保证了注塑作业的顺利进行。通过在模具本体的进水口处设置入口压力传感器，可以实现对流经进水口的流体压力数据的检测。通过在模具本体上设置温度传感器，可以实现对模具本体温度数据的检测。通过设置数据可视化单元，可以将入口压力传感器检测到的压力数据和温度传感器检测到的温度数据对工作人员进行可视化展示，以便工作人员对注塑作业情况进行实时监控。通过设置末端压力传感器，可以判断作业过程中是否会发生短注，保证注塑作业的顺利进行。通过设置数据分析及闭环控制单元，并将数据分析及闭环控制单元与注塑机、入口压力传感器和温度传感器电连接，可以分析入口压力传感器检测到的压力数据和温度传感器检测到的温度数据，并根据分析结果实时控制注塑机对模具本体进行注塑作业，生产效率高，且无需过度依赖于工作人员的经验，保证了产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中智能注塑模具系统的剖面示意图。
附图标记如下：
1 模腔，
101 填充腔，
2 模具本体，
3 入口压力传感器，
4 温度传感器，
5 注塑机，
6 末端压力传感器，
7 水流计，
8 水温计。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
需要说明的是，本发明实施例提供的智能注塑模具系统是基于工业4.0，即第四次工业革命技术。
本发明实施例提供了一种智能注塑模具系统，如图1所示，该注塑模具包括：模具本体2、入口压力传感器3、温度传感器4、数据可视化单元和数据分析及闭环控制单元。其中，模具本体2具有模腔1。入口压力传感器3设置在模具本体2的进水口处，用于检测流经进水口的流体的压力数据。温度传感器4设置在模具本体2上，用于检测模具本体2的温度数据。数据可视化单元与入口压力传感器3和温度传感器4电连接，用于可视化展示入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据。数据分析及闭环控制单元与注塑机5、入口压力传感器3和温度传感器4电连接，用于分析入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据，并根据分析结果控制注塑机5对模具本体2进行注塑作业，模腔1内设置有用于容纳注塑成形品的填充腔101。智能注塑模具系统还包括：末端压力传感器6，设置在填充腔101的末端，且与数据可视化单元电连接。
在进行注塑作业时，将受热融化的塑料通过注塑机5高压射入模具本体2的模腔1内，经冷却固化后，即可得到成形品。在此过程中，利用入口压力传感器3检测流经模具本体2进水口的流体的压力数据，以判断在注塑过程中熔料的流动性。利用温度传感器4检测模具本体2的温度数据，以便观察注塑作业过程中产生的翘曲情况。数据分析及闭环控制单元根据入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据控制注塑机5对模具本体2进行注塑作业。利用数据可视化单元将入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据进行可视化展示，以便工作人员对注塑作业情况进行实时监控。末端压力传感器6在具体应用时，可以将模流分析与试模结果对比，从而确定脱模后产品的填充末端位置，即填充腔101的末端，并在该位置放置末端压力传感器6，熔料在填充腔101的末端对模腔壁施加的压力数值可反映短注是否发生。
本发明实施例提供的智能注塑模具系统，通过设置具有模腔1的模具本体2、注塑机5，保证了注塑作业的顺利进行。通过在模具本体2的进水口处设置入口压力传感器3，可以实现对流经进水口的流体压力数据的检测。通过在模具本体2上设置温度传感器4，可以实现对模具本体2温度数据的检测。通过设置数据可视化单元，可以将入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据对工作人员进行可视化展示，以便工作人员对注塑作业情况进行实时监控。通过设置末端压力传感器6，可以判断作业过程中是否会发生短注，保证注塑作业的顺利进行。通过设置数据分析及闭环控制单元，并将数据分析及闭环控制单元与注塑机5、入口压力传感器3和温度传感器4电连接，可以分析入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据，并根据分析结果实时控制注塑机5对模具本体2进行注塑作业，生产效率高，且无需过度依赖于工作人员的经验，保证了产品质量。
其中，数据可视化单元可以为电脑及智能手机等。
数据分析及闭环控制单元可以为结合了人工智能及大数据技术的闭环反馈系统。具体应用时，工作人员可为每个工艺参数设下可接收的公差数值范围，系统可以按照此设定范围而为注塑数据作出适当反馈，例如以数据为基准的产品质素筛选。当传感器的数据测量到实际与计划的数值有偏差时，数据信号能透过闭合回路方式对相关注塑机工艺参数进行校正。
进一步地，数据分析及闭环控制单元可以与数据可视化单元电连接。数据分析及闭环控制单元用于调整注塑作业的注塑参数，并将调整后的注塑参数展示在所述数据可视化单元上。其中，数据分析及闭环控制单元与数据可视化单元电连接可以为有线电连接或无线电连接。
对于入口压力传感器3和温度传感器4固定在模具本体2上的方式，举例来说，两者可以以嵌入的方式固定在模具本体2上，也可以以粘贴的方式固定模具本体2上，进而在保证入口压力传感器3和温度传感器4在模具本体2上稳固的同时，提高数据检测结果的准确性。
该温度传感器4可以放置在成形品最易发生翘曲位置的上方和下方，这种测量可直接反映塑胶料两面的温度差别，然后找出温度差别与产品翘曲程度的关系。经过适当调控模温，操作者可透过实时温度传感器的数据来控制翘曲问题。此外，还可以将温度传感器放置在模具外，以获取注塑作业中的模具温度。
在本发明实施例中，如图1所示，智能注塑模具系统还包括：水流计7。该水流计7设置在模具本体2的进水管线和出水管线上。
通过如此设置，可以测量出流入及流出模具本体2的冷水流速，该流速若能保持较大而稳定的数值，则可以判断模具本体2内水路的冷却效率较好。
在本发明实施例中，如图1所示，该智能注塑模具系统还包括：水温计8。该水温计8设置在模具本体2的进水管线和出水管线上。
通过如此设置，可以测量出模具本体2的进水端和出水端冷水的温度差，根据该温度差即可判断模具本体2内水的冷却效果，该温度差越小，则冷却效率越高。
进一步地，为了便于工作人员从数据可视化单元中直观地了解水流计7和水温计8的测量参数，可以将水流计7和水温计8与数据可视化单元电连接。其中，水流计7和水温计8与数据可视化单元可以为有线电连接或无线电连接。
为了便于工作人员远程获取入口压力传感器3和温度传感器4采集到的数据，可以将数据可视化单元与入口压力传感器3和温度传感器4设置为无线电连接。
此外，为了便于工作人员实时监测注塑过程，可以将入口压力传感器3和温度传感器4采集到的数据保存上传云端及分享。当本发明提供的智能注塑模具系统获取足够的数据资料，人工智能及大数据促使智能注塑模具系统能不断优化注塑条件，使人工智能可以在多变的注塑环境条件下也能为注塑机5提供最优化的工艺参数。
本发明在具体应用时，模流分析为会为不同产品设计提供模具设计及工艺参数的意见，并找出优化的工艺参数，从而减少后续试模的次数及后期加工的工序。然后，按照所需产品设计来设计整套模具，包括冷却水路，入水口位置等。在试模阶段，操作者可参考模流分析提供的工艺数据数值，以协助调整工艺参数的数值。在试模时，模腔1内的多个传感器先收集生产中的数据，这些生产过程中的实时显示数据，包括模腔内压力及温度，和冷却水的温度及流速。实时数据通过数据收集器后可以在设定工艺参数的接收范围内进行数据处理，并通合闭合式的自动控制系统来调节注塑工艺参数的数值。数据经过系统分析处理后会再整合及显示在数据可视化单元上。经过以上程序后，实时数据亦会上传到云端伺服器，令到非现场人员能遥距读取数据，甚至可以即时作出生产过程中的决策。当智能模具收集到大量传感器的数据后，大数据能把注塑行业的工艺参数，注塑装备和生产现场的运行数据等信息，然后对这些信息进行数据质量管理，数据挖掘与分析。最终是将各类传感器融入一个信息可互相交换，可反馈的物联网系统，为日后能以无人的方式同时运作多个智能注塑模具系统奠定基础。
综上所述，本发明通过设置具有模腔1的模具本体2、注塑机5，保证了注塑作业的顺利进行。通过在模具本体2的进水口处设置入口压力传感器3，可以实现对流经进水口的流体压力数据的检测。通过在模具本体2上设置温度传感器4，可以实现对模具本体2温度数据的检测。通过设置数据可视化单元，可以将入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据对工作人员进行可视化展示，以便工作人员对注塑作业情况进行实时监控。通过设置末端压力传感器6，可以判断作业过程中是否会发生短注，保证注塑作业的顺利进行。通过设置数据分析及闭环控制单元，并将数据分析及闭环控制单元与注塑机5、入口压力传感器3和温度传感器4电连接，可以分析入口压力传感器3检测到的压力数据和温度传感器4检测到的温度数据，并根据分析结果实时控制注塑机5对模具本体2进行注塑作业，生产效率高，且无需依赖于工作人员的经验，保证了产品质量。
并且，本发明可以准确反映模腔的实时数据，从而协助操作者在注塑机调整合适的工艺参数，有助延长注塑机的寿命、提高生产效能及减少对技术人员的要求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能注塑模具系统，其特征在于，所述注塑模具包括：
具有模腔(1)的模具本体(2)；
入口压力传感器(3)，设置在所述模具本体(2)的进水口处，用于检测流经所述进水口的流体的压力数据；
温度传感器(4)，设置在所述模具本体(2)上，用于检测所述模具本体(2)的温度数据；
数据可视化单元，与所述入口压力传感器(3)和所述温度传感器(4)电连接，用于可视化展示所述入口压力传感器(3)检测到的压力数据和所述温度传感器(4)检测到的温度数据；
数据分析及闭环控制单元，与注塑机(5)、所述入口压力传感器(3)和所述温度传感器(4)电连接，用于分析所述入口压力传感器(3)检测到的压力数据和所述温度传感器(4)检测到的温度数据，并根据分析结果控制所述注塑机(5)对所述模具本体(2)进行注塑作业；
所述模腔(1)内设置有用于容纳注塑成形品的填充腔(101)；
所述智能注塑模具系统还包括：末端压力传感器(6)，设置在所述填充腔(101)的末端，且与所述数据可视化单元电连接。
2.如权利要求1所述的智能注塑模具系统，其特征在于，所述数据可视化单元与所述入口压力传感器(3)和所述温度传感器(4)为无线电连接。
3.如权利要求1所述的智能注塑模具系统，其特征在于，所述智能注塑模具系统还包括：水流计(7)，设置在所述模具本体(2)的进水管线和出水管线上。
4.如权利要求3所述的智能注塑模具系统，其特征在于，所述智能注塑模具系统还包括：水温计(8)，设置在所述模具本体(2)的进水管线和出水管线上。
5.如权利要求4所述的智能注塑模具系统，其特征在于，所述水流计(7)和所述水温计(8)与所述数据可视化单元电连接。
6.如权利要求1所述的智能注塑模具系统，其特征在于，所述数据分析及闭环控制单元与所述数据可视化单元电连接；
所述数据分析及闭环控制单元用于调整所述注塑作业的注塑参数，并将调整后的注塑参数展示在所述数据可视化单元上。
7.如权利要求1所述的智能注塑模具系统，其特征在于，所述入口压力传感器(3)、所述末端压力传感器(6)和所述温度传感器(4)以嵌入的方式固定在所述模具本体(2)上。
8.如权利要求1所述的智能注塑模具系统，其特征在于，所述入口压力传感器(3)、所述末端压力传感器(6)和所述温度传感器(4)以粘贴的方式固定在所述模具本体(2)上。
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