CN1382579A - 气体辅助注塑设备 - Google Patents

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陈宇功
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Abstract

本发明公开了一种气体辅助注塑设备。由高压氮气发生器系统,大容量的高压氮气储罐,气体进入塑料模具的压力控制装置系统和计算机控制系统组成。气体进入塑料模具的压力控制装置系统含高压气路、低压气路两路闭环控制,在高压气路、低压气路系统中至少有一个高压缓冲罐,其作用是使高压气体及时得到补充,保证精确控制压力的实现。计算机在压力上升阶段采用低压闭环控制,在保压和压力下降阶段采用高压闭环控制,以适应气体辅助塑料件生产的特殊工艺要求,可以精确地实现典型的压力曲线,达到压力的精确控制,

Description

气体辅助注塑设备
技术领域：本发明涉及应用气体辅助注塑成型工艺技术改进塑料制件质量的设备结构，特别是涉及一种气体辅助注塑设备。
背景技术：注塑成型是依靠注塑机对热熔塑料产生压力进入模腔，巨大的压力不仅使塑料充满模腔，而且使之紧贴模具表面，从而得到外型完整，表面优质的塑料工件。气体辅助注塑工艺是伴随塑料注入一定压力的气体，高压气体具有沿阻力最小方向前进的特性，在模腔内气流通道总是在较热、粘度较低的塑料中通过，紧贴模壁的塑料先固化。因此，气体基本上在熔料的中间推动塑料紧贴模壁表面。同时在注塑过程中在工件的内部形成气道或称空腔。气体一般采用隋性气体(如N2)，通过控制压力的参数(缺料注塑)，使气体沿料厚方向形成气道，气道形成网架状，气体在气道内保压，使塑料紧贴模具表面凝固。气体排入大气，模具打开，取出工件。
此种工艺采用至今，早期技术发明了多种多样的设备，在增压方式上有的采用活塞式压缩机方式，由于油气不能完全隔离，造成高压气体污染，而且部件容易损坏，维修成本高。有的采用气动增压泵方式，由于气量小，不适于大规模工业生产使用。有的系统过于复杂，对排气也进行了不必要的控制，使设备造价昂贵。有些控制设备单纯采用气瓶和单向阀进行控制，只能完成简单工作，不能对气体进行多级控制，更不能任意调整压力、时间、速率等基本参数。有些采用单闭环控制，不能克服超调与精确控制之间的矛盾，使系统要么反应慢，不能迅速达到工艺所要求的压力；要么稳不住压力，压力起伏变化巨大。
现有技术在设备系统中大多未采用缓冲罐，不能稳定精确地控制进入模腔的气体压力。
本发明的目的在于改进现有技术之缺点，而提供一种气体辅助注塑设备。
发明内容：为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：本发明由高压氮气发生器系统，大容量的高压氮气储罐，气体进入塑料模具的压力控制装置系统和计算机控制系统组成。气体进入塑料模具的压力控制装置系统含高压气路、低压气路系统。在高压气路、低压气路系统中至少有一个高压缓冲罐，其作用是使高压气体及时得到补充，保证精确控制压力的实现。有两路闭环气路控制，采用双闭环伺服控制方法，完成对气体的压力、压力升降速度和时间的精确控制。由高压传感器、模/数转换器、压力伺服阀、数/模转换器、电磁比例阀和计算机控制系统组成高压闭环气路控制；由低压传感器、模/数转换器、压力伺服阀、数/模转换器、电磁比例阀和计算机控制系统组成低压闭环气路控制。计算机控制系统通过模/数转换器采集信号，与计算机控制系统设定的值比较，输出相应的信号给数/模转换器控制电磁比例阀和压力伺服阀，计算机在压力上升阶段采用低压闭环控制，在保压和压力下降阶段采用高压闭环控制，以适应气体辅助塑料件生产的特殊工艺要求，达到压力的精确控制。
在气体辅助注塑成型的压力控制中，有一典型的压力曲线，如图3所示，气体进入熔态塑料时，需要快速形成气道的网架结构，工艺上要求升压(如图3的a、c段)迅速。此时，控制由低压闭环完成，使高压压力快速建立，满足工艺要求。而保压和降压阶段(如图3的b、d至i段)工艺要求压力精确控制，则由高压闭环控制。这时控制精确，压力平稳，正是工艺所需要的。高压缓冲罐的使用，使高压气体及时得到补充，保证精确控制压力的实现。工件经过多段保压过程逐渐冷却，直至成型、开模，完成生产循环。本发明的设计方案可以精确地实现这一典型的压力曲线，达到压力的精确控制。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的局部示意图
图3为压力曲线图
具体实施方式：实施例1：如图1所示，本发明由高压氮气发生器系统2，大容量的高压氮气储罐1，气体进入塑料模具的压力控制装置系统和计算机控制系统组成。气体进入塑料模具的压力控制装置系统含高压气路、低压气路两路闭环控制，由高压传感器、模/数转换器、压力伺服阀、数/模转换器、电磁比例阀和计算机控制系统组成高压闭环气路控制；由低压传感器、模/数转换器、压力伺服阀、数/模转换器、电磁比例阀和计算机控制系统组成低压闭环气路控制。
高压氮气发生器系统2产生的氮气经过截止阀3分成两路，一路储存在高压缓冲罐5中，通过截止阀7和过滤器23后，作为高压伺服阀22的气源。另一路经过过滤器6进入减压阀8，经减压阀8调节成为低压，作为比例电磁比例阀10的气源，压力表4、9接在气路中。计算机16根据使用者的设置输出控制信号，经数/模转换器11进入电磁比例阀10控制端。电磁比例阀10可以实现电信号对气体压力变化的控制，控制信号转化为低压气压供给高压伺服阀22的驱动端。高压伺服阀22驱动端的压力变化调节出口压力。低压压力输出经传感器12经模/数转换器13反馈到计算机16；高压输出压力由传感器20经模/数转换器13反馈到计算机16，形成两路闭环控制。计算机16接收到模/数转换器13反馈信号，根据设定的程序发出信号给数/模转换器11，控制电磁比例阀10和高压伺服阀22，达到压力的精确控制。经控制的氮气通过气嘴或气针15进入模具19的模腔17，塑料18在模腔17内。从而完成气体辅助注塑生产全过程。感应开关14可接受来自注塑机的信号，接入计算机16，自动启动气体辅助注塑生产的循环过程，压力表21接在气路中高压伺服阀22之后。启动时间任意可调。高压进气压力、减压压力和控制进入模腔的气压可通过压力表4、9和21进行监测。
实施例2：如图2所示，高压氮气发生器系统2包括空气压缩机24、空气压力表25、压力开关26、27、电磁阀28、过滤器29、30、管路加热器31、温控仪32、测温仪33、氮气分离膜组34、35、节流阀36、单向阀37、氮气压力表38、减压阀39、流量计40、测氧仪41、氮气储罐42、截止阀43、膜式高压压缩机44。空气压缩机24产生的压缩空气经冷干除油后，再经过一级过滤器29和二级过滤器30去除颗粒杂质。压缩空气的压力可通过压力表25观测。压缩空气经管路加热器31加热后进入并联的氮气分离膜组34、35，产生的氮气经节流阀36、单向阀37、流量计40、测氧仪41完成氮气纯度的调节和测量。氮气存储在氮气储罐42中，氮气压力可由氮气压力表38观测，压力开关26、27和电磁阀28控制压力，并有保护作用。达到压力和纯度要求的洁净氮气经截止阀43进入膜式高压压缩机44。

Claims (4)

1、一种由高压氮气发生器系统，大容量的高压氮气储罐，气体进入塑料模具的压力控制装置系统和计算机控制系统组成的气体辅助注塑设备，其特征在于：气体进入塑料模具的压力控制装置系统含高压气路、低压气路系统，在高压气路、低压气路系统中至少有一个高压缓冲罐，有两路闭环气路控制，由高压传感器、模/数转换器、压力伺服阀、数/模转换器、电磁比例阀和计算机控制系统组成高压闭环气路控制；由低压传感器、模/数转换器、压力伺服阀、数/模转换器、电磁比例阀和计算机控制系统组成低压闭环气路控制，计算机控制系统通过模/数转换器采集信号，与计算机控制系统设定的值比较，输出相应的信号给数/模转换器控制电磁比例阀和压力伺服阀。
2、根据权利要求1所述的，其特征在于：高压氮气发生器产生的氮气经过截止阀分成两路，一路储存在高压缓冲罐中，通过截止阀和过滤器后，作为高压伺服阀的气源，另一路经过过滤器进入减压阀，经减压阀调节成为低压，作为比例电磁阀的气源，计算机输出控制信号，经数/模转换器进入比例阀控制端，控制信号转化为低压气压供给高压伺服阀的驱动端，低压压力输出经传感器经模/数转换器反馈到计算机；高压输出压力由传感器经模/数转换器反馈到计算机，计算机接收到模/数转换器反馈信号，发出信号给数/模转换器，控制电磁比例阀和高压伺服阀，形成两路闭环控制，经控制的氮气通过气嘴或气针进入模腔。
3、根据权利要求2所述的，其特征在于：感应开关接受来自注塑机的信号，接入计算机，压力表接在气路中高压伺服阀之后。
4、根据权利要求2所述的，其特征在于：高压氮气发生器系统包括空气压缩机、空气压力表、压力开关、电磁阀、过滤器、管路加热器、温控仪、测温仪、氮气分离膜组、节流阀、单向阀、氮气压力表、减压阀、流量计、测氧仪、氮气储罐、截止阀、膜式高压压缩机，空气压缩机产生的压缩空气经过过滤器，再经管路加热器加热后进入并联的氮气分离膜组，产生的氮气经节流阀、单向阀、流量计、测氧仪存储在氮气储罐中，氮气经截止阀进入膜式高压压缩机。
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