專利名稱：一種模腔溫度控制保壓過程的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高分子材料加工領(lǐng)域，特指一種利用模腔溫度對注射成型機的保
壓過程進行控制的裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國各行各業(yè)的發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用越來越普遍，對其質(zhì)量的要求也越來
越高，尤其對工業(yè)產(chǎn)品的要求更為嚴(yán)格。隨著社會競爭的加劇，產(chǎn)品微利時代的到來，注塑
制品的質(zhì)量和成本控制已成為注塑制品企業(yè)競爭的焦點。注射成型是一種技術(shù)含量高的塑
料成型方法，如何從工藝參數(shù)的大量調(diào)試中脫離出來，提高試模成功率，實現(xiàn)注塑工藝參數(shù)
的優(yōu)化設(shè)計，已經(jīng)成為企業(yè)亟需解決的問題。控制方法及工藝的優(yōu)化設(shè)計可以縮短模具的
調(diào)試時間，減少廢品數(shù)量，順利完成生產(chǎn)任務(wù)，對企業(yè)順利生產(chǎn)和降低成本是非常重要的。
在塑料制品的注射成型過程中，保壓階段的控制是影響制品質(zhì)量的關(guān)鍵，只有對保壓階段
進行優(yōu)良的控制，制品的外觀、重量重復(fù)和尺寸公差等精度要求才能得到保證。 保壓階段的控制主要包括注射成型機由注射階段到保壓階段的轉(zhuǎn)壓點的控制和
保壓結(jié)束點的控制，以及整個保壓過程的控制。注射壓力切換成保壓壓力時正確設(shè)定轉(zhuǎn)壓
點和采用分段保壓進行注塑生產(chǎn)對制品的成型非常重要。 對于轉(zhuǎn)壓點控制，轉(zhuǎn)壓過早則要利用保壓壓力把過多的熔料推進型腔，這樣很容 易產(chǎn)生缺料；若是轉(zhuǎn)壓太遲則制品會被壓縮過大，容易形成飛邊和內(nèi)應(yīng)力過高，脫模不穩(wěn)， 加大制品件重量等缺陷。充模階段的注射控制以速度為主，而保壓階段則以壓力控制為 主。充填切換到保壓的控制方式目前主要有注射時間控制、螺桿位置控制和模腔壓力控制 3種注射時間控制方式是，當(dāng)注射時間到達(dá)指定時間時切換為保壓控制；螺桿位置控制方 式是當(dāng)螺桿推進到指定位置時切換為保壓控制；模腔壓力控制方式是當(dāng)模腔壓力到達(dá)設(shè)定 值時切換為保壓控制。通常，對于簡單的制品采用注射時間控制方式；對于較復(fù)雜的制品采 用螺桿位置控制方式；對于較先進的注塑機可以提供模腔壓力控制方式。因此，利用模腔壓 力進行轉(zhuǎn)壓點的控制方式被認(rèn)為是目前最優(yōu)的轉(zhuǎn)壓點控制方式。 分段保壓可以較好改善只用單一的壓力進行保壓引起的制品缺陷。分段保壓時， 保壓壓力可采用由高到低或由低到高再到低的方式設(shè)計。當(dāng)保壓壓力由高到低時，可以避 免塑料制品澆口處的過度充填以減小殘余應(yīng)力；當(dāng)保壓壓力由低到高再到低時，可以避免 由高的保壓壓力造成的制品飛邊，待制品表層基本固化時可以先升高保壓壓力以補償收 縮，然后再降低保壓壓力以降低制品內(nèi)應(yīng)力。目前分段保壓主要是通過時間進行控制的，當(dāng) 到達(dá)設(shè)定的保壓時間時，保壓階段結(jié)束。保壓時間的設(shè)定由澆口凝固時間決定。但是澆口 凝固時間難以檢測，因此保壓時間的設(shè)定多是依靠經(jīng)驗進行，成型大澆口、厚壁制品時補縮 時間長，保壓時間可長達(dá)10 20秒甚至更長；成型小澆口 、薄壁制品時補縮時間短，保壓時 間則很短，一般2 5秒足夠。 能夠使每次成型的制品總是保持相同的質(zhì)量(體積一致、重量一致，以及相同的 纖維取向、殘余應(yīng)力和收縮率)，是注射成型加工控制的目標(biāo)。達(dá)到這個目標(biāo)的基礎(chǔ)就是所加工材料的PVT(P-壓力J-比容、T-溫度)特性，其描述了材料的比容對溫度和壓力的關(guān) 系。每種材料的PVT特性是一定的。材料成型過程中的最佳壓力變化途徑能通過材料的 PVT曲線圖得到。按照所成型材料的PVT特性所選定的最佳保壓壓力曲線，甚至于能夠在材 料特性產(chǎn)生重大變化的情況下，仍可對所成型的制品重量進行非常精確的控制。其主要原 理是通過控制材料的壓力(P)和溫度(T)來控制材料比容(V)的變化，從而得到一定體積 一定重量的制品。提高了對材料的壓力和溫度的控制精度，即提高了制品質(zhì)量。目前，現(xiàn)有 的注射成型機的控制方式中，都是針對材料壓力和溫度這兩個變量的單獨控制，而在提高 控制精度方面也是主要集中在壓力和溫度兩個變量的單獨控制精度的提高上，并沒有考慮 到對材料壓力和溫度之間關(guān)系的控制。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種更加精密的控制注射成型加工中保壓階段的裝 置，改善目前應(yīng)用的控制方法及其裝置的許多缺點，大幅提升注射成型機的控制成型精度， 尤其是制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度；特別是在加工精密、復(fù)雜塑料制品時，本實用 新型提供的這種保壓控制裝置可起到更為關(guān)鍵的作用。 本實用新型一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，主要由注射成型機、模具、模腔溫 度傳感器和PVT控制器模塊組成；注射成型機同常規(guī)注射成型機相同，包括注塑系統(tǒng)、合模 系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；模腔溫度傳感器安裝在模具的模腔中，用于檢測材料熔體充模及保壓階 段模腔中材料熔體的溫度值，接線同PVT控制器模塊的溫度信號接口相連接；PVT控制器模 塊的線路同注射成型機控制系統(tǒng)的注射保壓控制部分的線路相連接，其設(shè)置有溫度傳感器 信號接口 ，可根據(jù)模腔溫度傳感器的溫度信號按照設(shè)定的工藝參數(shù)控制保壓壓力的變化； PVT控制器模塊的控制程序包括轉(zhuǎn)壓點溫度設(shè)定程序、保壓結(jié)束點溫度設(shè)定程序和分段保 壓過程中每段保壓壓力轉(zhuǎn)換的溫度及保壓壓力設(shè)定程序，以及保壓壓力的控制程序；PVT 控制器模塊可以設(shè)計成外接模塊，也可作為注射成型機控制系統(tǒng)的一部分。 本實用新型一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，應(yīng)用于注射成型機在成型過程中 由速度控制注射階段至壓力控制的保壓階段的轉(zhuǎn)壓時機和保壓結(jié)束時機的決定，以及整個 保壓過程的控制中。其應(yīng)用主要包括以下步驟將安裝有模腔溫度傳感器的模具安裝在注 射成型機上，在注射成型加工前，利用注射成型機的控制系統(tǒng)設(shè)定好保壓階段控制以外的 工藝參數(shù)(主要包括機筒溫度設(shè)定和鎖模力、開合模、頂出、抽芯、注射參數(shù)設(shè)定等)；再選 擇模腔溫度保壓控制方式，利用PVT控制器模塊設(shè)定需要的轉(zhuǎn)壓點溫度、保壓結(jié)束點溫度 和分段保壓過程中每段保壓壓力轉(zhuǎn)換的溫度及其相應(yīng)的保壓壓力；然后運行機器即可。 本實用新型一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，主要成型工藝過程如下材料從 安裝在機筒上的料斗進入機筒中，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)及機筒的加熱，材料塑化熔融；注射成型 機啟動后，合模系統(tǒng)驅(qū)動模具合模、鎖模；注塑系統(tǒng)驅(qū)動螺桿注射，將熔融的材料熔體填充 進模具的模腔中，當(dāng)安裝在模腔中的模腔溫度傳感器檢測到材料熔體的溫度達(dá)到PVT控制 器模塊設(shè)定的轉(zhuǎn)壓點溫度設(shè)定值時，注射階段結(jié)束，保壓階段開始，注射螺桿轉(zhuǎn)換為壓力控 制，保壓壓力為設(shè)定的分段保壓的第一段壓力值；當(dāng)模腔溫度傳感器檢測到的材料熔體溫 度達(dá)到設(shè)定分段保壓壓力轉(zhuǎn)換的第一段的溫度時，PVT控制器模塊控制螺桿按照分段保壓 的第二段壓力值進行保壓，以此進行后面幾段的保壓；當(dāng)模腔溫度達(dá)到設(shè)定的保壓結(jié)束點
4溫度時，控制保壓階段結(jié)束，然后完成冷卻塑化、開模頂出等剩下的成型階段。 本實用新型的優(yōu)點是 1、相對于普遍認(rèn)為控制精度最高的利用模腔壓力進行轉(zhuǎn)壓點的控制方式，溫度傳 感器可以比壓力傳感器做得更小，因此可以放置的位置更廣，而且成本比壓力傳感器低；另 外，利用模腔壓力進行轉(zhuǎn)壓點的控制方式時，當(dāng)所加工材料的粘度發(fā)生變化時，即使轉(zhuǎn)壓點 壓力設(shè)置一定，其反映的材料熔體前端位置即材料充模位置也會發(fā)生變化，而利用模腔溫 度進行轉(zhuǎn)壓點的控制則不會。 2、相對于利用時間控制保壓壓力結(jié)束點的方式，利用模腔溫度控制保壓壓力結(jié)束
點可以自動地檢測到模腔中材料熔體的凍結(jié)時機，從而無需依靠人工經(jīng)驗或大量的試模得
到所需的最佳保壓時間，提高了成型精度和加工生產(chǎn)效率，節(jié)省了試模成本。 3、利用模腔溫度控制保壓階段，主要考慮了材料壓力和溫度之間關(guān)系，并對其加
以控制，保證了壓力和溫度之間關(guān)系的重復(fù)性，從而進一步提高了對材料比容的控制，最終
得到制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度的提高。即使在壓力和溫度兩個變量的單獨控制
精度沒有得到保證的條件下，利用本實用新型提供的控制方法仍能夠得到精度高的制品。
尤其是其排除了溫度這個重要因素對過程控制的影響，即使機筒實際溫度或模具溫度發(fā)生
變化，此控制方法也可通過溫度調(diào)節(jié)保壓壓力時間而得到質(zhì)量一致的制品。

圖1是本實用新型一種模腔溫度控制保壓過程的裝置示意圖。 圖中1.合模系統(tǒng)，2.模腔，3.模具，4.螺桿，5.機筒，6.料斗，7.控制系統(tǒng)，8.PVT
控制模塊，9.模腔溫度傳感器。
具體實施方式本實用新型一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，如圖1所示，主要由注射成型機、 模具(3)、模腔溫度傳感器(9)和PVT控制器模塊(8)組成；注射成型機同常規(guī)注射成型機 相同，包括注塑系統(tǒng)、合模系統(tǒng)(1)和控制系統(tǒng)(7);模腔溫度傳感器(9)安裝在模具(3) 的模腔(2)中，用于檢測材料熔體充模及保壓階段模腔中材料熔體的溫度值，接線同PVT控 制器模塊(8)的溫度信號接口相連接；PVT控制器模塊(8)的線路同注射成型機控制系統(tǒng) (7)的注射保壓控制部分的線路相連接，其設(shè)置有溫度傳感器信號接口 ，可根據(jù)模腔溫度傳 感器(9)的溫度信號按照設(shè)定的工藝參數(shù)控制保壓壓力的變化；PVT控制器模塊(8)的控 制程序包括轉(zhuǎn)壓點溫度設(shè)定程序、保壓結(jié)束點溫度設(shè)定程序和分段保壓過程中每段保壓壓 力轉(zhuǎn)換的溫度及保壓壓力設(shè)定程序，以及保壓壓力的控制程序；PVT控制器模塊(8)可以設(shè) 計成外接模塊，也可作為注射成型機控制系統(tǒng)(7)的一部分。 本實用新型一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，其應(yīng)用主要包括以下步驟將安 裝有模腔溫度傳感器(9)的模具(3)安裝在注射成型機上，在注射成型加工前，利用注射成 型機的控制系統(tǒng)(7)設(shè)定好保壓階段控制以外的工藝參數(shù)(主要包括機筒溫度設(shè)定和鎖模 力、開合模、頂出、抽芯、注射參數(shù)設(shè)定等)；再選擇模腔溫度保壓控制方式，利用PVT控制器 模塊(8)設(shè)定需要的轉(zhuǎn)壓點溫度、保壓結(jié)束點溫度和分段保壓過程中每段保壓壓力轉(zhuǎn)換的 溫度及其相應(yīng)的保壓壓力；然后運行機器即可。[0019] 本實用新型一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，主要成型工藝過程如下材料從 安裝在機筒(5)上的料斗(6)進入機筒(5)中，通過螺桿(4)的旋轉(zhuǎn)及機筒(5)的加熱，材 料塑化熔融；注射成型機啟動后，合模系統(tǒng)(1)驅(qū)動模具(3)合模、鎖模；注塑系統(tǒng)驅(qū)動螺 桿(4)注射，將熔融的材料熔體填充進模具(3)的模腔(2)中，當(dāng)安裝在模腔(2)中的模腔 溫度傳感器(9)檢測到材料熔體的溫度達(dá)到PVT控制器模塊(8)設(shè)定的轉(zhuǎn)壓點溫度設(shè)定值 時，注射階段結(jié)束，保壓階段開始，注射螺桿(4)轉(zhuǎn)換為壓力控制，保壓壓力為設(shè)定的分段 保壓的第一段壓力值；當(dāng)模腔溫度傳感器(9)檢測到的材料熔體溫度達(dá)到設(shè)定分段保壓壓 力轉(zhuǎn)換的第一段的溫度時，PVT控制器模塊(8)控制螺桿(4)按照分段保壓的第二段壓力 值進行保壓，以此進行后面幾段的保壓；當(dāng)模腔溫度達(dá)到設(shè)定的保壓結(jié)束點溫度時，控制保 壓階段結(jié)束，然后完成冷卻塑化、開模頂出等剩下的成型階段。
權(quán)利要求一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，其特征在于主要由注射成型機、模具、模腔溫度傳感器和PVT控制器模塊組成；注射成型機同常規(guī)注射成型機相同，包括注塑系統(tǒng)、合模系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；模腔溫度傳感器安裝在模具的模腔中，接線同PVT控制器模塊的溫度信號接口相連接；PVT控制器模塊的線路同注射成型機控制系統(tǒng)的注射保壓控制部分的線路相連接，其設(shè)置有溫度傳感器信號接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，其特征在于PVT控制器 模塊可以設(shè)計成外接模塊，也可作為注射成型機控制系統(tǒng)的一部分。
專利摘要一種模腔溫度控制保壓過程的裝置，屬于高分子材料加工領(lǐng)域。本實用新型的模腔溫度控制保壓過程的裝置主要由注射成型機、模具、模腔溫度傳感器和PVT控制器模塊組成；PVT控制器模塊可根據(jù)模腔溫度傳感器的溫度信號按照設(shè)定的工藝參數(shù)控制保壓壓力的變化，應(yīng)用于注射成型機在成型過程中由速度控制注射階段至壓力控制的保壓階段的轉(zhuǎn)壓時機和保壓結(jié)束時機的決定，以及整個保壓過程的控制。其主要考慮了材料壓力和溫度之間關(guān)系，并對其加以控制，保證了壓力和溫度之間關(guān)系的重復(fù)性，從而進一步提高了對材料比容的控制，最終得到制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度的提高，特別是在加工精密、復(fù)雜塑料制品時，本實用新型可起到更為關(guān)鍵的作用。
文檔編號B29C45/78GK201538022SQ20092022306
公開日2010年8月4日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者丁玉梅, 楊衛(wèi)民, 王建, 謝鵬程 申請人:北京化工大學(xué)