專(zhuān)利名稱(chēng)：氣體輔助注塑設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用氣體輔助注塑成型工藝技術(shù)改進(jìn)塑料制件質(zhì)量的設(shè)備結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種氣體輔助注塑設(shè)備。
背景技術(shù)：
注塑成型是依靠注塑機(jī)對(duì)熱熔塑料產(chǎn)生壓力進(jìn)入模腔，巨大的壓力不僅使塑料充滿(mǎn)模腔，而且使之緊貼模具表面，從而得到外型完整，表面優(yōu)質(zhì)的塑料工件。氣體輔助注塑工藝是伴隨塑料注入一定壓力的氣體，高壓氣體具有沿阻力最小方向前進(jìn)的特性，在模腔內(nèi)氣流通道總是在較熱、粘度較低的塑料中通過(guò)，緊貼模壁的塑料先固化。因此，氣體基本上在熔料的中間推動(dòng)塑料緊貼模壁表面。同時(shí)在注塑過(guò)程中在工件的內(nèi)部形成氣道或稱(chēng)空腔。氣體一般采用隋性氣體(如N2)，通過(guò)控制壓力的參數(shù)(缺料注塑)，使氣體沿料厚方向形成氣道，氣道形成網(wǎng)架狀，氣體在氣道內(nèi)保壓，使塑料緊貼模具表面凝固。氣體排入大氣，模具打開(kāi)，取出工件。
此種工藝采用至今，早期技術(shù)發(fā)明了多種多樣的設(shè)備，在增壓方式上有的采用活塞式壓縮機(jī)方式，由于油氣不能完全隔離，造成高壓氣體污染，而且部件容易損壞，維修成本高。有的采用氣動(dòng)增壓泵方式，由于氣量小，不適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)使用。有的系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，對(duì)排氣也進(jìn)行了不必要的控制，使設(shè)備造價(jià)昂貴。有些控制設(shè)備單純采用氣瓶和單向閥進(jìn)行控制，只能完成簡(jiǎn)單工作，不能對(duì)氣體進(jìn)行多級(jí)控制，更不能任意調(diào)整壓力、時(shí)間、速率等基本參數(shù)。有些采用單閉環(huán)控制，不能克服超調(diào)與精確控制之間的矛盾，使系統(tǒng)要么反應(yīng)慢，不能迅速達(dá)到工藝所要求的壓力；要么穩(wěn)不住壓力，壓力起伏變化巨大。
現(xiàn)有技術(shù)在設(shè)備系統(tǒng)中大多未采用緩沖罐，不能穩(wěn)定精確地控制進(jìn)入模腔的氣體壓力。
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)之缺點(diǎn)，而提供一種氣體輔助注塑設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案本發(fā)明由高壓氮?dú)獍l(fā)生器系統(tǒng)，大容量的高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐，氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)含高壓氣路、低壓氣路系統(tǒng)。在高壓氣路、低壓氣路系統(tǒng)中至少有一個(gè)高壓緩沖罐，其作用是使高壓氣體及時(shí)得到補(bǔ)充，保證精確控制壓力的實(shí)現(xiàn)。有兩路閉環(huán)氣路控制，采用雙閉環(huán)伺服控制方法，完成對(duì)氣體的壓力、壓力升降速度和時(shí)間的精確控制。由高壓傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、壓力伺服閥、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、電磁比例閥和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成高壓閉環(huán)氣路控制；由低壓傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、壓力伺服閥、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、電磁比例閥和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成低壓閉環(huán)氣路控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)，與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)定的值比較，輸出相應(yīng)的信號(hào)給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器控制電磁比例閥和壓力伺服閥，計(jì)算機(jī)在壓力上升階段采用低壓閉環(huán)控制，在保壓和壓力下降階段采用高壓閉環(huán)控制，以適應(yīng)氣體輔助塑料件生產(chǎn)的特殊工藝要求，達(dá)到壓力的精確控制。
在氣體輔助注塑成型的壓力控制中，有一典型的壓力曲線(xiàn)，如圖3所示，氣體進(jìn)入熔態(tài)塑料時(shí)，需要快速形成氣道的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，工藝上要求升壓(如圖3的a、c段)迅速。此時(shí)，控制由低壓閉環(huán)完成，使高壓壓力快速建立，滿(mǎn)足工藝要求。而保壓和降壓階段(如圖3的b、d至i段)工藝要求壓力精確控制，則由高壓閉環(huán)控制。這時(shí)控制精確，壓力平穩(wěn)，正是工藝所需要的。高壓緩沖罐的使用，使高壓氣體及時(shí)得到補(bǔ)充，保證精確控制壓力的實(shí)現(xiàn)。工件經(jīng)過(guò)多段保壓過(guò)程逐漸冷卻，直至成型、開(kāi)模，完成生產(chǎn)循環(huán)。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案可以精確地實(shí)現(xiàn)這一典型的壓力曲線(xiàn)，達(dá)到壓力的精確控制。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的局部示意3為壓力曲線(xiàn)圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明由高壓氮?dú)獍l(fā)生器系統(tǒng)2，大容量的高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐1，氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)含高壓氣路、低壓氣路兩路閉環(huán)控制，由高壓傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、壓力伺服閥、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、電磁比例閥和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成高壓閉環(huán)氣路控制；由低壓傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、壓力伺服閥、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、電磁比例閥和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成低壓閉環(huán)氣路控制。
高壓氮?dú)獍l(fā)生器系統(tǒng)2產(chǎn)生的氮?dú)饨?jīng)過(guò)截止閥3分成兩路，一路儲(chǔ)存在高壓緩沖罐5中，通過(guò)截止閥7和過(guò)濾器23后，作為高壓伺服閥22的氣源。另一路經(jīng)過(guò)過(guò)濾器6進(jìn)入減壓閥8，經(jīng)減壓閥8調(diào)節(jié)成為低壓，作為比例電磁比例閥10的氣源，壓力表4、9接在氣路中。計(jì)算機(jī)16根據(jù)使用者的設(shè)置輸出控制信號(hào)，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器11進(jìn)入電磁比例閥10控制端。電磁比例閥10可以實(shí)現(xiàn)電信號(hào)對(duì)氣體壓力變化的控制，控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為低壓氣壓供給高壓伺服閥22的驅(qū)動(dòng)端。高壓伺服閥22驅(qū)動(dòng)端的壓力變化調(diào)節(jié)出口壓力。低壓壓力輸出經(jīng)傳感器12經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器13反饋到計(jì)算機(jī)16；高壓輸出壓力由傳感器20經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器13反饋到計(jì)算機(jī)16，形成兩路閉環(huán)控制。計(jì)算機(jī)16接收到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器13反饋信號(hào)，根據(jù)設(shè)定的程序發(fā)出信號(hào)給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器11，控制電磁比例閥10和高壓伺服閥22，達(dá)到壓力的精確控制。經(jīng)控制的氮?dú)馔ㄟ^(guò)氣嘴或氣針15進(jìn)入模具19的模腔17，塑料18在模腔17內(nèi)。從而完成氣體輔助注塑生產(chǎn)全過(guò)程。感應(yīng)開(kāi)關(guān)14可接受來(lái)自注塑機(jī)的信號(hào)，接入計(jì)算機(jī)16，自動(dòng)啟動(dòng)氣體輔助注塑生產(chǎn)的循環(huán)過(guò)程，壓力表21接在氣路中高壓伺服閥22之后。啟動(dòng)時(shí)間任意可調(diào)。高壓進(jìn)氣壓力、減壓壓力和控制進(jìn)入模腔的氣壓可通過(guò)壓力表4、9和21進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
實(shí)施例2如圖2所示，高壓氮?dú)獍l(fā)生器系統(tǒng)2包括空氣壓縮機(jī)24、空氣壓力表25、壓力開(kāi)關(guān)26、27、電磁閥28、過(guò)濾器29、30、管路加熱器31、溫控儀32、測(cè)溫儀33、氮?dú)夥蛛x膜組34、35、節(jié)流閥36、單向閥37、氮?dú)鈮毫Ρ?8、減壓閥39、流量計(jì)40、測(cè)氧儀41、氮?dú)鈨?chǔ)罐42、截止閥43、膜式高壓壓縮機(jī)44?？諝鈮嚎s機(jī)24產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)冷干除油后，再經(jīng)過(guò)一級(jí)過(guò)濾器29和二級(jí)過(guò)濾器30去除顆粒雜質(zhì)。壓縮空氣的壓力可通過(guò)壓力表25觀測(cè)。壓縮空氣經(jīng)管路加熱器31加熱后進(jìn)入并聯(lián)的氮?dú)夥蛛x膜組34、35，產(chǎn)生的氮?dú)饨?jīng)節(jié)流閥36、單向閥37、流量計(jì)40、測(cè)氧儀41完成氮?dú)饧兌鹊恼{(diào)節(jié)和測(cè)量。氮?dú)獯鎯?chǔ)在氮?dú)鈨?chǔ)罐42中，氮?dú)鈮毫捎傻獨(dú)鈮毫Ρ?8觀測(cè)，壓力開(kāi)關(guān)26、27和電磁閥28控制壓力，并有保護(hù)作用。達(dá)到壓力和純度要求的潔凈氮?dú)饨?jīng)截止閥43進(jìn)入膜式高壓壓縮機(jī)44。
權(quán)利要求
1.一種由高壓氮?dú)獍l(fā)生器系統(tǒng)，大容量的高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐，氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的氣體輔助注塑設(shè)備，其特征在于氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)含高壓氣路、低壓氣路系統(tǒng)，在高壓氣路、低壓氣路系統(tǒng)中至少有一個(gè)高壓緩沖罐，有兩路閉環(huán)氣路控制，由高壓傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、壓力伺服閥、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、電磁比例閥和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成高壓閉環(huán)氣路控制；由低壓傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、壓力伺服閥、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、電磁比例閥和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成低壓閉環(huán)氣路控制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)，與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)定的值比較，輸出相應(yīng)的信號(hào)給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器控制電磁比例閥和壓力伺服閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征在于高壓氮?dú)獍l(fā)生器產(chǎn)生的氮?dú)饨?jīng)過(guò)截止閥分成兩路，一路儲(chǔ)存在高壓緩沖罐中，通過(guò)截止閥和過(guò)濾器后，作為高壓伺服閥的氣源，另一路經(jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入減壓閥，經(jīng)減壓閥調(diào)節(jié)成為低壓，作為比例電磁閥的氣源，計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器進(jìn)入比例閥控制端，控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為低壓氣壓供給高壓伺服閥的驅(qū)動(dòng)端，低壓壓力輸出經(jīng)傳感器經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器反饋到計(jì)算機(jī)；高壓輸出壓力由傳感器經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器反饋到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器反饋信號(hào)，發(fā)出信號(hào)給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，控制電磁比例閥和高壓伺服閥，形成兩路閉環(huán)控制，經(jīng)控制的氮?dú)馔ㄟ^(guò)氣嘴或氣針進(jìn)入模腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的，其特征在于感應(yīng)開(kāi)關(guān)接受來(lái)自注塑機(jī)的信號(hào)，接入計(jì)算機(jī)，壓力表接在氣路中高壓伺服閥之后。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的，其特征在于高壓氮?dú)獍l(fā)生器系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、空氣壓力表、壓力開(kāi)關(guān)、電磁閥、過(guò)濾器、管路加熱器、溫控儀、測(cè)溫儀、氮?dú)夥蛛x膜組、節(jié)流閥、單向閥、氮?dú)鈮毫Ρ怼p壓閥、流量計(jì)、測(cè)氧儀、氮?dú)鈨?chǔ)罐、截止閥、膜式高壓壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，再經(jīng)管路加熱器加熱后進(jìn)入并聯(lián)的氮?dú)夥蛛x膜組，產(chǎn)生的氮?dú)饨?jīng)節(jié)流閥、單向閥、流量計(jì)、測(cè)氧儀存儲(chǔ)在氮?dú)鈨?chǔ)罐中，氮?dú)饨?jīng)截止閥進(jìn)入膜式高壓壓縮機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣體輔助注塑設(shè)備。由高壓氮?dú)獍l(fā)生器系統(tǒng),大容量的高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐,氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。氣體進(jìn)入塑料模具的壓力控制裝置系統(tǒng)含高壓氣路、低壓氣路兩路閉環(huán)控制,在高壓氣路、低壓氣路系統(tǒng)中至少有一個(gè)高壓緩沖罐,其作用是使高壓氣體及時(shí)得到補(bǔ)充,保證精確控制壓力的實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)在壓力上升階段采用低壓閉環(huán)控制,在保壓和壓力下降階段采用高壓閉環(huán)控制,以適應(yīng)氣體輔助塑料件生產(chǎn)的特殊工藝要求,可以精確地實(shí)現(xiàn)典型的壓力曲線(xiàn),達(dá)到壓力的精確控制,
文檔編號(hào)B29C45/17GK1382579SQ0114434
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月17日
發(fā)明者劉鴻飛, 郭金源, 許立新, 陳宇功 申請(qǐng)人:北京聯(lián)發(fā)中拓科技發(fā)展有限公司