CN111469366A - 一种注塑模具温度控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种注塑模具温度控制方法和装置，装置主要包括冷凝器、压缩机N1、膨胀阀M1、电磁阀、注塑模具、压力传感器和温度传感器、膨胀阀M2、压缩机N2、蒸发器、PLC控制器、变压器、控制开关、PC控制***等部件，采用制冷剂作为介质，同时两条管道回路、控制***以及反馈***共同组成自适应***，实现模具温度的自动精准控制，能够解决水路堵塞并完美进行快速热循环注塑工艺。本发明从根源上防止了水路易堵塞的问题，节省了后期水路垢锈清理的保养成本；本发明的自适应***通过***自身对模具温度的实时监测，进而利用PLC控制器及嵌入式软件程序对模具温度进行自动精准控制，保证***温度在设定的温度区间之内。
Description
技术领域
本发明涉及一种关于注塑模具温度控制方法和装置，尤其适应于附有3D打印随形水路的注塑模具。
背景技术
目前，在塑料加工过程中，模具温度是一个需要控制的重要变量。极高的冷却效率和完美的温度控制可以降低注射成型单位成本，提高制品的品质，保证收缩的均一性。现如今塑料产品的形状越来越复杂多样，含有更多复杂的曲面结构，传统的冷却水路多以钻孔的方式加工成直线型，水路到型腔表面距离不一，使产品难以获得高效均匀的冷却。为解决以上问题，基于3D打印技术的随形冷却水路应运而生。随形冷却水路是指随产品轮廓形状变化而变化的冷却水路，能很好地贴近产品表面，能够使模具型腔温度分布均匀，消除翘曲变形等缺陷，加快塑件的冷却速度，缩短注塑件的制造周期，而随着目前3D打印技术的迅速发展，随形冷却水路越来越多的被应用到复杂模具中去。然而，随形水路相较于传统水路，其路径和截面形状往往复杂多样，且直径较小，因此以水为介质时，水路内部生锈及杂质等因素容易导致水路发生堵塞。
随着通讯、电子、家电、汽车等行业的迅速发展，对塑件制品提出了壁厚更薄、结构更复杂、表面更美光、强度更高等要求，传统的注塑工艺显然已经不能满足这些要求。而快速热循环注塑工艺采用动态模温控制方法，在加热阶段使模具表面达到一定的温度，使塑胶熔体在高温下充模，以提高熔体的流动性及塑件的充模能力；在冷却阶段，采用低温介质快速介入冷却塑件，以缩短成型周期；在保证生产效率的前提下，使制品表面更光泽、无流痕、无熔接痕等，是一种前景广阔的绿色注塑工艺。
中国专利CN201910428059.3公开一种模具随形冷却水路防堵塞涂层处理方法及***，包括贮水装置、水泵、空压机、加热器、过滤器、压力传感器、温度传感器、输水管路装置、输气管路装置、阀门管路转换装置、人机界面、PLC控制器；各部件间通过所述输水管路装置和所述输气管路装置与3D打印模具连接；所述水泵、空压机、加热器、电磁阀和人机界面均与PLC控制器电性连接，由人机界面操作PLC控制器发号指令控制其他单元运作，所述贮水装置包括涂料储备箱、自来水储备箱和废液回收箱三部分；该发明将涂层处理装置都集成在一起，实现了水路清洗、涂层灌装、表面烘干等工艺的一体化，方便了3D随形冷却水路防堵塞涂层处理的操作，操作方便、移动灵活、节能环保。
CN201621331723.0公开了一种三维打印成型的并联随形冷却水路模具镶件,所述并联随形水路模具镶件包括镶件基体、并联随形水路结构，所述并联水路结构包括进水水路、出水水路及并联分支水路。目前传统的水路设计一般采用的是串联方式制造，这样针对很多狭窄的深骨位区域有很大的风险，如果有一处堵住导致整条运水报废，该实用新型的并联随形水路结构模具镶件的形状采用3D打印的方式制造，解决传统串联水路堵住而导致整个运水***报废的风险，即使有一条堵住，其它的运水也可以发挥作用，不至于整个运水***报废，预防狭窄额深骨区域水路堵塞的风险，不仅能得到较好的冷却效果，且节省了成本。但现有技术大部分为水路涂层，没有温度控制***，没有对模具温度进行自动精准控制，不能保证***温度在设定的温度区间之内。
发明内容
有鉴于此，本发明基于以上技术及问题，发明一种针对3D打印注塑模具的温度控制的集成装置，以制冷剂为介质并通过对模具进行温度控制，旨在解决水路堵塞并能够完美进行快速热循环注塑工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种针对注塑模具随形水路的温度控制的集成装置，即一种注塑模具温度控制装置，包括冷却和加热两条管道回路、控制***以及反馈***；
所述两条回路通过所述管路装置与3D打印随形水路模具连接，控制***通过电路连接两条回路及反馈***，以针对两条回路进行控制和监控。
所述冷却回路包括压缩机N1、冷凝器1、膨胀阀M1、电磁阀P3、电磁阀P4等部件，其控制***包括变压器11、控制开关S1、PLC控制器10及PC控制***13；
所述加热回路包括压缩机N2、蒸发器9、膨胀阀M2、电磁阀P1、电磁阀P2等部件，其控制***包括变压器11、控制开关S2、PLC控制器10及PC控制***13；
所述反馈***包括压力传感器和温度传感器6等部件；
优选的，控制开关S1、控制开关S2，电磁阀4，变压器11、压力传感器和温度传感器6等部件和PC控制***13均通过电路与PLC控制器10连接，由PC控制***13操作PLC控制器10发出指令控制其他单元运作；其中控制开关S1两端通过电路与压缩机N1和变压器11连接，控制开关S2两端通过电路与压缩机N2和变压器11连接；
进一步的，所述电磁阀4包括电磁阀P1、电磁阀P2、电磁阀P3、电磁阀P4；
优选的，控制开关12包括控制开关S1、控制开关S2；
所述冷却回路运作时，压缩机N1进口一端通过管路装置与模具水路B口连接，管路上安装电磁阀P4，出口一端通过管路装置与冷凝器1进口一端连接；膨胀阀M1出口一端通过管路装置与模具水路A口连接，管路上安装电磁阀P3，进口一端通过管路装置与冷凝器1出口一端连接；
所述加热回路运作时，压缩机N2出口一端通过管路装置与模具水路B口连接，管路上安装电磁阀P2，进口一端通过管路装置与蒸发器9出口一端通过管路装置连接；膨胀阀M2进口一端通过管路装置与模具水路A口连接，管路上安装电磁阀P1，出口一端与蒸发器9进口一端通过管路装置连接；
优选的，冷却回路以及加热回路运作时，选择环保制冷剂作为介质；
优选的，所述压缩机选择容积式压缩机；
优选的，结合应用的实际情况建立数学模型，所述控制***、反馈***以及两条工作回路共同构成自适应***；
优选的，所述压力传感器和温度传感器6设置在模具水路口A、B两端附近，对回路运行过程中到达模具水路两端口的介质压力以及温度进行监测，并反馈到PLC控制器10；
本发明的工作原理，即一种注塑模具温度控制方法，包括以下步骤：
1)冷却回路运作时，利用PC控制PLC控制器10闭合电磁阀P1、P2，同时开启电磁阀P3、P4，利用PC控制PLC控制器10闭合控制开关S1，启动变压器11；
2)压缩机N1开始工作，制冷剂在压缩作用下变为气态并进入冷凝器1，在冷凝作用下变为液态并进入膨胀阀M1，在膨胀阀M1的作用下，节流后变为气液混合态，经过压力传感器和温度传感器6并进入模具的随形水路A口，吸收注塑模具5的热量开始蒸发，变为气体，经过模具的随形水路B口及传感器重新进入压缩机N1；
3)加热回路运作时，利用PC控制PLC控制器10闭合电磁阀P3、P4，同时开启电磁阀P1、P2，利用PC控制PLC控制器10闭合控制开关S2，启动变压器11；
4)压缩机N2开始工作，制冷剂在压缩作用下变成气态经过传感器并进入模具的随形水路B口，注塑模具5此时可看作冷凝器，制冷剂对注塑模具5放热变为液态经过模具的随形水路A口及压力传感器和温度传感器6，进入膨胀阀M2，节流后变为气液混合态并进入蒸发器9开始换热，变为气体后重新进入压缩机N2；
5)所述控制***、反馈***以及两条工作回路共同构成自适应***，利用编制的自适应嵌入式程序软件以及压力传感器和温度传感器6反馈的数据，通过在线对比数学模型的参数，PLC自动修正变压器11的输出功率达到自适应精准控制。
本发明的技术方案的优点和有益效果在于：
1)本发明将注塑模具水路介质中常用的水替换为制冷剂，从根源上防止了水路易堵塞的问题，节省了后期水路垢锈清理的保养成本；
2)本发明利用物态变化原理，通过冷却和加热两条回路有效地控制模具温度的动态变化，并通过控制***利用PLC控制器对***的冷却和加热两条回路进行实时切换，可以完整实现注塑模具的快速热循环工艺；
3)本发明的自适应***通过***自身对模具温度的实时监测，进而利用PLC控制器及嵌入式软件程序对模具温度进行自动精准控制，保证***温度在设定的温度区间之内。
附图说明
图1为3D打印注塑模具零件的随形水路示意图。
图2为本发明所述装置的结构示意图。
图3为本发明所述装置的***示意图。
图3中----为控制电路，-为管路。
如图2所示：1、冷凝器，2、压缩机N1、3膨胀阀M1，4、电磁阀，5、注塑模具，6、压力传感器和温度传感器6，7、膨胀阀M2，8、压缩机N2，9、蒸发器9，10、PLC控制器10，11、变压器11，12、控制开关，13、PC控制***。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3所示，本实施例所述装置，包括冷却和加热两条管道回路、控制***以及反馈***。所述两条回路通过所述管路装置与3D打印随形水路模具连接，控制***连接两条回路及反馈***，以针对两条回路进行控制和监控。
所述冷却回路包括往复式压缩机N1、冷凝器1、热力膨胀阀M1、电磁阀P3、电磁阀P4等部件，其控制***包括变压器11、控制开关S1、PLC控制器10及PC控制***13；
所述加热回路包括往复式压缩机N2、蒸发器9、热力膨胀阀M2、电磁阀P1、电磁阀P2等部件，其控制***包括变压器11、控制开关S2、PLC控制器10及PC控制***13；
所述反馈***包括压力传感器和温度传感器6等部件；
所述电路控制开关S1、S2，电磁阀P1、P2、P3、P4，变压器11、压力传感器和温度传感器6等部件和PC控制***13均通过电路与PLC控制器10连接，由PC控制***13操作PLC控制器10发出指令控制其他单元运作，其中控制开关S1两端通过电路与压缩机N1和变压器11连接，控制开关S2两端通过电路与压缩机N2和变压器11连接；
所述冷却回路运作时，往复式压缩机N1进口一端通过管路装置与模具水路B口连接，管路上安装电磁阀P4，出口一端通过管路装置与冷凝器1进口一端连接；热力膨胀阀M1出口一端通过管路装置与模具水路A口连接，管路上安装电磁阀P3，进口一端通过管路装置与冷凝器1出口一端连接；
所述加热回路运作时，往复式压缩机N2出口一端通过管路装置与模具水路B口连接，管路上安装电磁阀P2，进口一端通过管路装置与蒸发器9出口一端通过管路装置连接；热力膨胀阀M2进口一端通过管路装置与模具水路A口连接，管路上安装电磁阀P1，出口一端与蒸发器9进口一端通过管路装置连接；
作为本发明一个优选的实施例，所述冷却回路以及加热回路运作时，选择R-404A环保制冷剂作为制冷介质；
作为本发明一个优选的实施例，所述压缩机选择往复式压缩机，膨胀阀选择热力膨胀阀；
进一步的，所述压力传感器和温度传感器6设置在模具水路口A、B两端附近，对回路运行过程中到达模具水路两端口的介质压力以及温度进行监测，并反馈到PLC控制器10；
进一步的，结合应用的实际情况建立数学模型，所述控制***、反馈***以及两条工作回路共同构成自适应***，利用编制的自适应嵌入式程序软件以及压力传感器和温度传感器6反馈的数据，通过在线对比数学模型的参数，PLC自动修正变压器11的输出功率达到自适应精准控制。
本发明涉及一种注塑模具温度控制方法，包括以下步骤：
1)冷却回路运作时，利用PC控制PLC控制器10闭合电磁阀P1、P2，同时开启电磁阀P3、P4，利用PC控制PLC控制器10闭合控制开关S1，启动变压器11；
2)压缩机N1开始工作，制冷剂在压缩作用下变为气态并进入冷凝器1，在冷凝作用下变为液态并进入膨胀阀M1，在膨胀阀M1的作用下，节流后变为气液混合态，经过压力传感器和温度传感器6并进入模具的随形水路A口，吸收注塑模具5的热量开始蒸发，变为气体，经过模具的随形水路B口及传感器重新进入压缩机N1；
3)加热回路运作时，利用PC控制PLC控制器10闭合电磁阀P3、P4，同时开启电磁阀P1、P2，利用PC控制PLC控制器10闭合控制开关S2，启动变压器11；
4)压缩机N2开始工作，制冷剂在压缩作用下变成气态经过传感器并进入模具的随形水路B口，注塑模具5此时可看作冷凝器，制冷剂对注塑模具5放热变为液态经过模具的随形水路A口及压力传感器和温度传感器6，进入膨胀阀M2，节流后变为气液混合态并进入蒸发器9开始换热，变为气体后重新进入压缩机N2；
5)所述控制***、反馈***以及两条工作回路共同构成自适应***，利用编制的自适应嵌入式程序软件以及压力传感器和温度传感器6反馈的数据，通过在线对比数学模型的参数，PLC自动修正变压器11的输出功率达到自适应精准控制。
以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：包括冷却和加热两条管道回路、控制***以及反馈***；
所述两条回路通过所述管路装置与3D打印随形水路模具连接，控制***通过电路连接两条回路及反馈***，以针对两条回路进行控制和监控；
所述冷却回路包括压缩机N1、冷凝器(1)、膨胀阀M1、电磁阀P3、电磁阀P4部件，其控制***包括变压器(11)、控制开关S1、PLC控制器(10)及PC控制***(13)；
所述加热回路包括压缩机N2、蒸发器(9)、膨胀阀M2、电磁阀P1、电磁阀P2部件，其控制***包括变压器(11)、控制开关S2、PLC控制器(10)及PC控制***(13)；
所述反馈***包括压力传感器和温度传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：控制开关S1、控制开关S2，电磁阀(4)，变压器(11)、压力传感器和温度传感器(6)部件和PC控制***(13)均通过电路与PLC控制器(10)连接，由PC控制***(13)操作PLC控制器(10)发出指令控制其他单元运作；其中控制开关S1两端通过电路与压缩机N1和变压器(11)连接，控制开关S2两端通过电路与压缩机N2和变压器(11)连接。
3.根据权利要求1所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：所述电磁阀(4)包括电磁阀P1、电磁阀P2、电磁阀P3、电磁阀P4；
控制开关(12)包括控制开关S1、控制开关S2。
4.根据权利要求1所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：所述冷却回路运作时，压缩机N1进口一端通过管路装置与模具水路B口连接，管路上安装电磁阀P4，出口一端通过管路装置与冷凝器(1)进口一端连接；膨胀阀M1出口一端通过管路装置与模具水路A口连接，管路上安装电磁阀P3，进口一端通过管路装置与冷凝器(1)出口一端连接。
5.根据权利要求1所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：所述加热回路运作时，压缩机N2出口一端通过管路装置与模具水路B口连接，管路上安装电磁阀P2，进口一端通过管路装置与蒸发器(9)出口一端通过管路装置连接；膨胀阀M2进口一端通过管路装置与模具水路A口连接，管路上安装电磁阀P1，出口一端与蒸发器(9)进口一端通过管路装置连接。
6.根据权利要求1所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：冷却回路以及加热回路运作时，选择环保制冷剂作为介质。
7.根据权利要求1所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：压缩机选择容积式压缩机。
8.根据权利要求1所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：结合应用的实际情况建立数学模型，所述控制***、反馈***以及两条工作回路共同构成自适应***。
9.根据权利要求4所述的一种注塑模具温度控制装置，其特征在于：
所述压力传感器和温度传感器(6)设置在模具水路口A、B两端附近，对回路运行过程中到达模具水路两端口的介质压力以及温度进行监测，并反馈到PLC控制器(10)。
10.一种注塑模具温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)冷却回路运作时，利用PC控制PLC控制器(10)闭合电磁阀P1、P2，同时开启电磁阀P3、P4，利用PC控制PLC控制器(10)闭合控制开关S1，启动变压器(11)；
2)压缩机N1开始工作，制冷剂在压缩作用下变为气态并进入冷凝器(1)，在冷凝作用下变为液态并进入膨胀阀M1，在膨胀阀M1的作用下，节流后变为气液混合态，经过压力传感器和温度传感器(6)并进入模具的随形水路A口，吸收注塑模具(5)的热量开始蒸发，变为气体，经过模具的随形水路B口及传感器重新进入压缩机N1；
3)加热回路运作时，利用PC控制PLC控制器(10)闭合电磁阀P3、P4，同时开启电磁阀P1、P2，利用PC控制PLC控制器(10)闭合控制开关S2，启动变压器(11)；
4)压缩机N2开始工作，制冷剂在压缩作用下变成气态经过传感器并进入模具的随形水路B口，注塑模具(5)此时可看作冷凝器，制冷剂对注塑模具(5)放热变为液态经过模具的随形水路A口及压力传感器和温度传感器(6)，进入膨胀阀M2，节流后变为气液混合态并进入蒸发器(9)开始换热，变为气体后重新进入压缩机N2；
5)所述控制***、反馈***以及两条工作回路共同构成自适应***，利用编制的自适应嵌入式程序软件以及压力传感器和温度传感器(6)反馈的数据，通过在线对比数学模型的参数，PLC自动修正变压器(11)的输出功率达到自适应精准控制。
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| CN202010284315.9A CN111469366A (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 一种注塑模具温度控制方法和装置 |
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| CN201077144Y (zh) * | 2007-07-26 | 2008-06-25 | 山东大学 | 一种塑料模具快速加热及冷却的温度控制装置 |
| CN202241873U (zh) * | 2011-09-09 | 2012-05-30 | 中国计量学院 | 注塑模具的冷却与加热装置 |
| CN110271121A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-09-24 | 青岛科技大学 | 一种模具随形冷却水路防堵塞涂层处理方法及*** |
-
2020
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