射出成型系統及方法
2023-10-11 19:53:14 3
專利名稱：射出成型系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種射出成型系統，尤其涉及一種可快速升溫及冷卻的射出成型系統及方法。
背景技術：
射出成型製程中，特別是熱塑性塑料的射出成型製程，通常需要在熱塑性塑料射出時將模具加熱至較高溫度，以改善熱塑性塑料的流動性，從而在冷卻後獲得高表面精度的成形產品。但是，所述射出成型產品的成型周期也隨模具溫度變化時間增加而延長，從而導致生產效率降低。
為縮短射出成型產品的成型周期，提高生產效率，現有技術中提供一種模具加熱方法。該方法在熱塑性塑料射出時僅加熱模具成型表面附近部分，因溫度變化部分相對較少，整個模具溫度變化時間也較短，從而縮短射出成型產品的成型周期。但是，所述成型周期縮短有限，仍不能滿足高生產效率的要求。
現有技術還揭示一種縮短射出成型產品成型周期的方法。該方法在熱塑性塑料射入模腔前，通過熱蒸氣在模具內部的加熱迴路加熱模具，當熱塑性塑料射入模腔後，通過模具內部的冷卻迴路流通冷卻媒質冷卻溫度較高的模具，從而大幅減少模具冷卻時間，縮短成型周期。但是，採用該方法冷卻模具後，通常會有部分加熱/冷卻媒質殘留在所述加熱/冷卻迴路中，在下一個成型周期加熱時產生蒸氣，從而影響模具的升溫效果，不利於迅速加熱，導致成型周期延長。
有鑑於此，提供一種成型周期短的射出成型系統及方法實為必要。
發明內容以下，將以實施例說明一種射出成型系統。
以及通過實施例說明一種射出成型方法。
為實現上述內容，提供一種射出成型系統，其包括一內部設有加熱裝置、冷卻通道及溫度傳感裝置的成型模具，所述冷卻通道一端與一閥門裝置相連接；以及一與所述加熱裝置、閥門裝置及溫度傳感裝置相連接的控制裝置；其中，所述射出成型系統還包括一與所述冷卻通道另一端及所述控制裝置連接的負壓裝置。
所述成型模具包括公模仁及母模仁。
所述加熱裝置包括電加熱裝置或高頻感應加熱裝置。
優選，所述加熱裝置設於所述成型模具成型面附近。
優選，所述冷卻通道設於所述成型模具成型面附近。
所述溫度傳感裝置設於所述成型模具成型面附近。
優選，所述成型模具還包括將所述成型模具與外部隔離的隔熱層。
優選，所述控制裝置包括可編程控制器(PLC，Programmable LogicController)及計算機系統。
以及，提供一種射出成型方法，其包括下述步驟1)合模，在合模形成成型腔時通過成型模具內部的加熱裝置將所述成型模具溫度加熱至成型材料的軟化溫度以上；2)射出，將熔融的成型材料注射至所述成型模具的成型腔中，同時通過所述加熱裝置將所述成型模具溫度保持在成型材料的軟化溫度以上；3)保壓冷卻，保壓一段時間後，通過在所述成型模具內部的冷卻通道流通冷卻媒質將所述成型模具及所述成型材料冷卻至所述成型材料的軟化溫度以下；4)開模取出成型產品，並通過與所述冷卻通道相連接的負壓裝置排除所述冷卻通道內殘留的冷卻媒質。
優選，所述加熱裝置設於所述成型模具成型面附近。
優選，所述冷卻通道設於所述成型模具成型面附近。
所述成型材料150為熱塑性材料。
所述熱塑性材料包括聚碳酸脂(PC，Polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA，Polymethyl Methacrylate)。
所述冷卻媒質包括水或油。
優選，在所述成型模具內部的冷卻通道流通冷卻媒質時，可通過所述負壓裝置加快所述冷卻媒質流速，以加快冷卻速度。
優選，所述射出成型方法進一步包括通過一控制裝置結合設於所述成型模具成型面附近的溫度傳感裝置自動控制。
與現有技術相比，本實施例提供的具有負壓裝置的射出成型系統及方法具以下優點其一，利用負壓裝置排除所述冷卻通道內殘留的冷卻媒質，避免在下一個成型周期加熱時產生蒸氣，加快模具升溫速度，縮短成型周期；其二，利用負壓裝置加快冷卻媒質的流速，從而加快冷卻速度，進一步縮短成型周期；其三，所述隔熱層可將所述成型模具與外部隔離，減少熱量損失，有利於控制溫度；其四，本實施例可通過可編程控制裝置根據成型面附近的溫度控制各步驟，達成自動化生產，提高生產效率。
圖1是本技術方案實施例的射出成型系統示意圖。
圖2是本技術方案實施例的射出成型方法的溫度曲線示意圖。
圖3是本技術方案實施例中的合模狀態示意圖。
圖4是本技術方案實施例中的成型材料射出狀態示意圖。
圖5是本技術方案實施例中的保壓狀態示意圖。
圖6是本技術方案實施例中的開模狀態示意圖。
圖7是本技術方案實施例中的成型產品頂出狀態示意圖。
具體實施方式下面將結合附圖對本技術方案作進一步詳細說明。
請一併參閱圖1及圖3，本實施例提供一種射出成型系統10，其包括一內部設有加熱裝置130、冷卻通道140以及溫度感測裝置160的成型模具100；所述冷卻通道140一端與一閥門裝置200相連接，另一端與一負壓裝置300相連接；以及一與所述加熱裝置130、溫度感測裝置160、閥門裝置200以及負壓裝置300相連接的控制裝置500。所述加熱裝置130可採用電加熱裝置或高頻感應加熱裝置，如電加熱棒、電加熱板、高頻震蕩感應器等裝置，通過加熱使所述成型模具100升溫。所述冷卻通道140可選用多個並聯的通孔或單個冷卻迴路，通過流通冷卻介質(圖未示)冷卻所述成型模具100。所述負壓裝置300可選用負壓泵或真空泵，使所述冷卻通道140保持負壓狀態，防止冷卻介質殘留在所述冷卻通道140中。所述溫度感測裝置160可採用感溫線、感溫探頭等感溫組件。所述控制裝置500可選用可編程控制器或計算機系統，通過預先設定的程序，根據所述溫度感測裝置160感測的溫度控制與其相連接的各組件。
本實施例中，所述成型模具100包括公模仁110及母模仁120，所述公模仁110及母模仁120的成型面115、125在合模狀態下形成一成型腔101；所述公模仁110及母模仁120的底部還分別形成有一層與外部隔熱的隔熱層116、126；所述公模仁110中部具有一與所述成型腔101相通的注射通道118；所述溫度感測裝置160位於所述母模仁120內靠近成型面125處。所述冷卻通道140包括分別設於所述公模仁110及母模仁120的成型面115、125附近的多個通孔141、142。所述加熱裝置130包括分別設於所述公模仁110及母模仁120的成型面115、125與所述多個通孔141、142之間的多個電加熱棒131、132。所述溫度感測裝置160採用感溫線。所述負壓裝置300採用真空泵。所述控制裝置500採用可編程控制器。當然，在其它實施例中，所述通孔141、142與所述電加熱棒131、132還可以並排設置，或將所述通孔141、142設於成型面115、125與所述電加熱棒131、132之間。
請一併參閱圖1至圖7，本技術方案還提供一種射出成型方法，其包括下述步驟步驟(A)，合模，在合模形成成型腔101時通過在成型模具100內部的加熱裝置130將所述成型模具100溫度加熱至成型材料150的軟化溫度以上；步驟(B)，射出，將熔融的成型材料150注射至所述成型模具100的成型腔101中，同時通過所述加熱裝置130將所述成型模具100的溫度保持在成型材料150的軟化溫度以上；步驟(C)，保壓冷卻，保壓預定時間後，通過在所述成型模具100內部的冷卻通道140流通冷卻介質(圖未示)將所述成型模具100及所述成型材料150冷卻至所述成型材料150的軟化溫度以下；步驟(D)，開模取出成型產品155，並通過與所述冷卻通道140相連接的負壓裝置300排除所述冷卻通道140內殘留的冷卻介質。
下面結合實施例對各步驟進行詳細說明。
步驟(A)，合模，在合模形成成型腔101時通過在成型模具100內部的加熱裝置130加熱所述成型模具100並使其保持在成型材料150的軟化溫度以上。通過控制裝置500使所述加熱裝置130開始加熱成型模具100，使所述成型模具100成型表面的溫度達到所述成型材料150的軟化溫度以上的預定溫度。所述成型材料150為熱塑性材料，可採用聚碳酸脂，如模克隆(Makrolon PC)、LC1500等，或是聚甲基丙烯酸甲脂，如MG5、MGSS等材料。請參閱圖3，本實施例中所述成型材料150採用軟化溫度為107℃的MG5材料，所述加熱裝置130選用設於所述公模仁110及母模仁120的成型面115、125附近的多個電加熱棒131、132。所述公模仁110及母模仁120成型表面的初始溫度在所述成型材料150的軟化溫度以下，如30℃。通過所述控制裝置500，如可編程控制器，使所述多個電加熱棒131、132通電，對所述公模仁110及母模仁120進行加熱，使所述公模仁110及母模仁120的成型表面溫度達到所述成型材料150的軟化溫度以上，如130℃。優選，所述電加熱棒131、132外周包括一熱擴散層(圖未示)，例如所述電加熱棒131、132外周形成的銅材料層，從而使所述電加熱棒131、132發出的熱量迅速通過銅材料層擴散至所述公模仁110及母模仁120，進一步加快升溫速度。所述公模仁110及母模仁120的成型表面溫度變化如圖2中步驟(A)所示。
步驟(B)，射出，將熔融的成型材料150注射至所述成型模具100的成型腔101中，同時通過所述加熱裝置130將所述成型模具100的溫度保持在成型材料150的軟化溫度以上。當溫度感測裝置160，如感溫線，測得所述成型模具100的成型表面達到所述成型材料150的軟化溫度以上的預定溫度時，將熔融的成型材料150注射至所述成型模具100的成型腔101中，同時通過所述控制裝置500使所述加熱裝置130處於保溫狀態，以使所述成型模具100的成型表面保持在所述預定溫度。請參閱圖4，本實施例中，當溫度感測裝置160測得所述母模仁120的成型表面達到所述成型材料150的軟化溫度以上，如130℃時，將熔融狀態的成型材料150通過所述公模仁110中部的注射通道118注射至所述公模仁110與母模仁120的成型面115、125形成的成型腔101中；與此同時，通過所述控制裝置500控制所述多個電加熱棒131、132間歇性通電，以確保所述成型材料150填充所述成型腔101期間，所述公模仁110及母模仁120的成型表面溫度如圖2中步驟(B)所示，即所述公模仁110及母模仁120的成型面115、125的溫度基本保持在所述成型材料150的軟化溫度以上，如130℃。
步驟(C)，保壓冷卻，保壓預定時間後，通過在所述成型模具100內部的冷卻通道140流通冷卻介質將所述成型模具100及所述成型材料150冷卻至所述成型材料150的軟化溫度以下。當所述成型材料150將所述成型腔101完全填充後，對所述成型材料150進行保壓，此時仍通過所述控制裝置500使所述加熱裝置130處於保溫狀態，以使所述成型模具100的成型表面在預定時間內保持所述預定溫度；然後，關閉所述加熱裝置130，同時開啟閥門裝置200供應冷卻介質，使所述冷卻介質在所述冷卻通道140中流通，將所述成型模具100及所述成型材料150冷卻至所述成型材料150的軟化溫度以下。所述冷卻介質包括水或油。請參閱圖5，本實施例中，當所述成型材料150將所述公模仁110與母模仁120的成型面115、125形成的成型腔101完全填充後，對所述成型材料150進行保壓。此時仍通過所述控制裝置500控制所述多個電加熱棒131、132間歇性通電，以使所述公模仁110與母模仁120的成型面115、125在預定時間內保溫，所述公模仁110及母模仁120的成型表面溫度如圖2中步驟(C)中水平部分所示。經過預定時間後，通過所述控制裝置500使所述多個電加熱棒131、132斷電；與此同時，開啟閥門裝置200供應冷水，使所述冷水在與所述閥門裝置200相連通的多個通孔141、142流通，開始進行冷卻，使所述公模仁110與母模仁120的成型面115、125及所述成型材料150的溫度迅速降至所述成型材料150的軟化溫度以下，如30℃。優選，開啟閥門裝置200的同時，還可以開啟與所述多個通孔141、142相連通的負壓裝置300，以加快所述多個通孔141、142中冷水的流速，進一步加快冷卻速度。整個保壓冷卻過程中，所述公模仁110及母模仁120的成型表面溫度如圖2中步驟(C)所示。
步驟(D)，開模取出成型產品155，並通過與所述冷卻通道140相連接的負壓裝置300排除所述冷卻通道140內殘留的冷卻介質。當溫度感測裝置160測得所述成型模具100的成型表面達到所述成型材料150的軟化溫度以下的預定溫度時，開始開模並取出成型產品155，同時通過所述控制裝置500使所述閥門裝置200關閉，停止供應在所述冷卻通道140流通的冷卻介質，並通過所述控制裝置500使所述負壓裝置300排除所述冷卻通道140內殘留的冷卻介質。請一併參閱圖6及圖7，本實施例中，當溫度感測裝置160測得所述母模仁120的成型表面達到30℃時，將所述公模仁110及母模仁120分離，通過設於所述母模仁120的頂出裝置128將所述成型產品155頂出，然後取走所述成型產品155；在開模同時，通過所述控制裝置500使所述閥門裝置200關閉，停止供應在所述多個通孔141、142流通的冷水，並通過所述控制裝置500開啟所述負壓裝置300，以排除所述多個通孔141、142內殘留的冷水。
以上所述的步驟為本實施例提供的射出成型方法的一個成型周期。其中，所述控制裝置500可選用可編程控制器，通過預先設定的程序在所述成型周期中自動執行的各步驟。
與現有技術相比，本實施例提供的具有負壓裝置的射出成型系統及方法具以下優點其一，利用負壓裝置排除所述冷卻通道內殘留的冷卻介質，避免在下一個成型周期加熱時產生蒸氣，加快模具升溫速度，縮短成型周期；其二，利用負壓裝置加快冷卻介質的流速，從而加快冷卻速度，進一步縮短成型周期；其三，所述隔熱層可將所述成型模具與外部隔離，減少熱量損失，有利於控制溫度；其四，本實施例可通過可編程控制裝置根據成型面附近的溫度自動控制成型周期的各步驟，達成自動化生產，提高生產效率。
可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案和技術構思做出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種射出成型系統，其包括一內部設有加熱裝置、冷卻通道及溫度傳感裝置的成型模具；一與所述冷卻通道一端相連接的閥門裝置；以及一與所述加熱裝置及閥門裝置相連接的控制裝置；其特徵在於，所述射出成型系統還包括一與所述冷卻通道另一端及所述控制裝置連接的負壓裝置。
2.如權利要求1所述的射出成型系統，其特徵在於，所述成型模具包括公模仁及母模仁。
3.如權利要求1所述的射出成型系統，其特徵在於，所述加熱裝置包括電加熱裝置或高頻感應加熱裝置。
4.如權利要求3所述的射出成型系統，其特徵在於，所述電加熱裝置包括電加熱棒及電加熱板。
5.如權利要求3所述的射出成型系統，其特徵在於，所述加熱裝置設於所述成型模具成型面附近。
6.如權利要求1所述的射出成型系統，其特徵在於，所述冷卻通道包括多個並聯的通孔及單個冷卻迴路。
7.如權利要求6所述的射出成型系統，其特徵在於，所述冷卻通道設於所述成型模具成型面附近。
8.如權利要求1所述的射出成型系統，其特徵在於，所述溫度傳感裝置設於所述成型模具成型面附近。
9.如權利要求1所述的射出成型系統，其特徵在於，所述溫度傳感裝置包括感溫線及感溫探頭。
10.如權利要求1所述的射出成型系統，其特徵在於，所述成型模具還包括將所述成型模具與外部隔離的隔熱層。
11.如權利要求1至10中任意一項所述的射出成型系統，其特徵在於，所述控制裝置包括可編程控制器及計算機系統。
12.一種射出成型方法，其包括下述步驟合模，在合模同時通過成型模具內部的加熱裝置將所述成型模具溫度加熱至成型材料的軟化溫度以上；射出，將熔融的成型材料注射至所述成型模具的成型腔中，同時通過所述加熱裝置將所述成型模具溫度保持在成型材料的軟化溫度以上；保壓冷卻，保壓預定時間後，通過在所述成型模具內部的冷卻通道流通冷卻媒質將所述成型模具及所述成型材料冷卻至所述成型材料的軟化溫度以下；開模取出成型產品，並通過與所述冷卻通道相連接的負壓裝置排除所述冷卻通道內殘留的冷卻媒質。
13.如權利要求12所述的射出成型方法，其特徵在於，所述成型材料為熱塑性材料。
14.如權利要求13所述的射出成型方法，其特徵在於，所述熱塑性材料包括聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲脂。
15.如權利要求12所述的射出成型方法，其特徵在於，所述冷卻媒質包括水或油。
16.如權利要求12所述的射出成型方法，其特徵在於，所述射出成型方法進一步包括在所述成型模具內部的冷卻通道流通冷卻媒質時，通過所述負壓裝置加快所述冷卻媒質流速。
全文摘要
本發明提供一種射出成型系統，其包括一內部設有加熱裝置、冷卻通道及溫度傳感裝置的成型模具；一與所述冷卻通道一端相連接的閥門裝置；一與所述加熱裝置及閥門裝置相連接的控制裝置；以及一與所述冷卻通道另一端及所述控制裝置連接的負壓裝置。本發明還提供使用所述射出成型系統的成型方法。
文檔編號B29C45/76GK1853903SQ20051003447
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月28日 優先權日2005年4月28日
發明者許東明, 王金龍, 陳建民, 馮義盛, 田覺輝, 曾夏媚 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司