本發(fā)明屬于外部氣體輔助注射成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來，隨著注塑成型技術(shù)的迅速發(fā)展，社會各界對注塑產(chǎn)品的要求越來越高，在要求注塑產(chǎn)品更輕、更薄的同時，還希望注塑產(chǎn)品能夠擁有比較好的表面質(zhì)量，并且達到一定的強度、剛度要求。然而，傳統(tǒng)注塑成型生產(chǎn)的制品有許多缺陷，如某些帶加強筋注塑制品會產(chǎn)生縮痕，從而影響表面質(zhì)量；翹曲變形也會改變注塑制品的形狀等。

為了解決傳統(tǒng)注塑成型所存在的問題以及滿足社會和工業(yè)上的特殊需要，許多關(guān)于注塑成型的改良技術(shù)不斷涌現(xiàn)，比如快速變模溫、氣體輔助注射、微發(fā)泡等注塑成型技術(shù)。外部氣體輔助注射成型（簡稱：“外輔”）就是其中的技術(shù)之一。外輔是在內(nèi)部氣體輔助注塑技術(shù)的基礎(chǔ)上提出的一種改良方法，在熔體完全填充型腔后，將一定壓力的氣體從外輔設(shè)備中均勻注入到模具型腔表面與充填階段形成的塑料凝固層之間，并保持一定的壓力。氣體在該塑件表面建立起保護層，完成注塑成型的保壓和冷卻過程。該技術(shù)能消除縮痕、減少翹曲變形、提高產(chǎn)品精度，高效的生產(chǎn)出良好表面質(zhì)量的產(chǎn)品，同時大大降低保壓壓力，從而可以采用合模力較小的注塑機生產(chǎn)較大尺寸而變形小的產(chǎn)品，達到降低生產(chǎn)成本的目的。此外，外輔不需要傳統(tǒng)氣體輔助注射成型所必須具備的較大尺寸氣道結(jié)構(gòu)，可不改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，反而可以進一步改善產(chǎn)品各部分壁厚來改善強度、節(jié)省材料，技術(shù)適應(yīng)面廣。

塑料在熱與力的作用下，從室溫的玻璃態(tài)經(jīng)歷高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，注入具有一定形狀的封閉模腔，然后在模腔內(nèi)逐漸冷卻，從粘流態(tài)返經(jīng)高彈態(tài)轉(zhuǎn)回玻璃態(tài)，最后形成與模腔形狀一致的制品。在注塑成型中，型腔壓力是時刻改變的。熔體剛注入型腔時，型腔壓力會急劇上升，直至注塑結(jié)束達到峰值。塑料從粘流態(tài)冷卻至玻璃態(tài)的過程中，各個聚集狀態(tài)在厚度方向上是分為若干層的，熔融塑料首先接觸到較低溫度的模具型腔，在表面形成冷卻凝固層。隨著成型過程的進行，冷卻凝固層向內(nèi)逐漸推進，同時塑料也從熔融狀態(tài)冷卻至固態(tài)，在這一過程中塑件體積減少，塑料與型腔之間的空隙體積變大，型腔內(nèi)的壓力下降。因此，塑料保壓冷卻的過程中，冷卻凝固厚度變大的同時，型腔表面內(nèi)的壓力會下降。型腔表面壓力的變化與冷卻凝固層的厚度變化直接相關(guān)。

在外輔成型中，氣體注入時間要與冷卻凝固層厚度相匹配。保壓冷卻的前期，冷卻凝固層溫度較高，厚度相對比較薄，因此強度較低，若此時在模具型腔表面和冷卻凝固層之間注入氣體，帶壓力的氣體會導(dǎo)致塑件表面凹凸不平甚至擊穿塑件，無法達到高質(zhì)量表面塑件的要求。而隨著保壓冷卻的進行，溫度逐漸降低，冷凝層逐漸變厚，強度不斷上升。如果外部氣體注入時間過晚，由于絕大部分的熔體已經(jīng)冷卻到塑料的玻璃態(tài)溫度之下，從外部注入的帶壓力氣體對冷卻凝固層已基本沒有推動作用，達不到外部輔助注塑要求的氣體保壓效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法及成型設(shè)備，它能解決現(xiàn)有設(shè)備判斷注氣時間方法的復(fù)雜性和注氣時間判斷的不準(zhǔn)確性以及外輔成型設(shè)備容易現(xiàn)氣體擊穿塑件或者無法顯著消除縮痕等問題。

所述的一種基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于包括以下步驟：

1）采集成型過程中的型腔與塑件表面之間的壓力信息

在模具型腔表面安裝壓力傳感器，實時采集型腔和塑件表面之間的多點溫度數(shù)據(jù)，并將測得的壓力數(shù)據(jù)傳輸給壓力處理裝置處理；

2）建立壓力-時間參照基準(zhǔn)

壓力處理裝置將所檢測到的型腔和塑件表面之間的壓力信號進行處理后轉(zhuǎn)化為電信號，傳輸至控制裝置進行處理，控制裝置根據(jù)接收到的壓力數(shù)據(jù)及接收時間，將壓力數(shù)據(jù)建立制作成壓力-時間坐標(biāo)圖，并對坐標(biāo)圖中時間橫軸按照相同的時間間隔進行分割，找到所對應(yīng)的壓力區(qū)域，將每個壓力-時間區(qū)域設(shè)定為理想的注氣壓力-時間區(qū)域，作為參照基準(zhǔn)；

3）選擇合適的注氣時間區(qū)域

選取一組注塑中的塑件，在塑件注塑成型過程中，控制裝置將步驟2）得到的參照基準(zhǔn)中的各個區(qū)域信號分別反饋至對應(yīng)的每個氣輔控制裝置的氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸入端，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置將得到的信號經(jīng)過輸出端發(fā)送給氣體壓縮機，控制氣體壓縮機送出對應(yīng)壓力的氣體進入儲氣罐中儲存，打開氣輔開關(guān)裝置，將儲氣罐的氣能進氣通道和氣針對塑料進行注氣，注氣結(jié)束后，出模各個取件，通過測量裝置測量各個壓力-時間區(qū)域所對應(yīng)塑件的縮痕深度值，將縮痕深度值最小的時間作為合適的注氣時間區(qū)域；

4）在批量注塑塑件時，將步驟3）得到的注氣時間區(qū)域的時間作為注氣時間，即在注塑完成后，冷卻至注氣時間區(qū)域的時間后，進行注氣，輔助成型。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于時間間隔的劃分依據(jù)：選取保壓冷卻前期階段進行劃分。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于壓力傳感器實時監(jiān)測型腔和塑件表面之間的變化，并將每個壓力信號傳輸給壓力處理裝置，經(jīng)壓力處理裝置進行轉(zhuǎn)換成電信號傳輸至控制裝置。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于控制裝置包括信號接收裝置，數(shù)據(jù)處理裝置和信號傳輸裝置，信號接收裝置接收來自壓力處理裝置的壓力信號，由信號處理裝置建立成型過程中壓力隨時間變化的統(tǒng)計模型，并將數(shù)據(jù)繪制成壓力-時間坐標(biāo)圖，并對時間橫軸按照相同的時間間隔進行分割，找到對應(yīng)的壓力區(qū)域，將各個壓力-時間區(qū)域設(shè)為理想注氣區(qū)域，再通過信號傳輸裝置依次將設(shè)定的理想注氣區(qū)域信號傳輸至氣輔控制裝置，由氣輔控制裝置參數(shù)進行外輔注氣。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法，其特征在于氣輔控制裝置接收控制裝置傳輸?shù)男盘杹砜刂茪怏w壓縮機輸出相應(yīng)壓力的高壓氣體，來完成外部氣體注入的過程；氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)氣體壓縮機的參數(shù)，來生產(chǎn)成不同壓力的氣體，氣輔開關(guān)裝置控制是否注氣。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，包括注塑模具，所述注塑模具設(shè)有澆口套，澆口套頂部設(shè)有定位圈，所述注塑模具設(shè)有型腔、氣針、進氣通道、推桿及壓力傳感器，其特征在于壓力傳感器與壓力處理裝置信號連接，壓力處理裝置依次連接控制裝置和氣輔控制裝置，氣輔控制裝置通過進氣通道連接氣針，氣輔控制裝置內(nèi)的壓縮氣體通過氣針進入型腔內(nèi)部。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，其特征在于氣輔控制裝置包括氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置、氣體壓縮機、儲氣罐及氣輔開關(guān)裝置，所述氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸入端與控制裝置信號連接，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸出端連接氣體壓縮機，氣體壓縮機與儲氣罐、氣針通過進氣通道連接，氣輔開關(guān)裝置設(shè)置在儲氣罐與氣針之間的進氣通道上，用于控制氣針出氣。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，其特征在于氣針包括4個，氣針均勻間隔螺紋連接在注塑模具本體內(nèi)部，氣針端頭位于型腔下表面。

所述的基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型方法的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，其特征在于壓力傳感器表面設(shè)有螺紋，通過螺紋設(shè)置在注塑模具本體內(nèi)，用于監(jiān)測型腔與塑件表面之間的壓力變化。

通過采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1）本發(fā)明采用基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，包括注塑模具，所述注塑模具設(shè)有澆口套，澆口套頂部設(shè)有定位圈，注塑模具設(shè)有型腔、氣針、進氣通道、推桿及壓力傳感器，壓力傳感器與壓力處理裝置信號連接，壓力處理裝置依次連接控制裝置和氣輔控制裝置，氣輔控制裝置通過進氣通道連接氣針，氣輔控制裝置內(nèi)的壓縮氣體通過氣針進入型腔內(nèi)部。本發(fā)明通過將壓力測量同現(xiàn)有的設(shè)備進行整合，得到一整套可以合理判斷注氣時間的設(shè)備，提高了生產(chǎn)加工效率，解決現(xiàn)有設(shè)備判斷注氣時間方法的復(fù)雜性和注氣時間判斷的不準(zhǔn)確性等問題，同時也改善了塑件的表面質(zhì)量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；

2）本發(fā)明通過采用限定的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備進行注塑成型，通過將近代和傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的方法來建立壓力隨時間變化的關(guān)系圖，即將壓力數(shù)據(jù)制作成壓力-時間坐標(biāo)圖同時對坐標(biāo)圖中部分時間橫軸按照相同的時間間隔行分割，找到所對應(yīng)的壓力區(qū)域并以計算機技術(shù)顯示出來?？刂蒲b置將各個壓力-時間區(qū)域設(shè)定為理想的注氣壓力-時間區(qū)域，在之后的注塑成型中將各個區(qū)域信號依次分別反饋至氣輔控制裝置，氣輔控制裝置根據(jù)區(qū)域信號中的時間信號對模具進行注氣。出模取件后，冷卻至常溫，測量裝置測量各個區(qū)域所對應(yīng)塑件的縮痕深度值，通過測量裝置測量各個區(qū)域所對應(yīng)塑件的縮痕深度值，比較該值來修正最為合適的注氣時間區(qū)域，并將該注氣時間區(qū)域應(yīng)用于之后的大規(guī)模生產(chǎn)實踐中。該方法可以將加強筋背面或厚壁部分表面出現(xiàn)的縮痕減少到最小，使塑件另一面達到較高的表面質(zhì)量。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明在沒有外部氣體介入的情況下所得到的型腔壓力與時間曲線關(guān)系圖。

圖中：1-澆口，2-型腔 ，3-壓力傳感器，4-進氣通道，5-推桿， 6-氣針，7- 澆口套，8-定位圈，9-壓力處理裝置，10-控制裝置，11-氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置，12-氣體壓縮機，13-儲氣罐，14-氣輔開關(guān)裝置，15-氣輔控制裝置。

具體實施方式

以下結(jié)合說明附圖具體闡述本發(fā)明的實施過程，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此：

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于壓力測量的外部氣體輔助注塑成型設(shè)備，包括注塑模具本體，所述注塑模具設(shè)有澆口套7，澆口套7頂部設(shè)有定位圈8，所述注塑模具設(shè)有型腔2、氣針6、進氣通道4、推桿5及壓力傳感器3，壓力傳感器3與壓力處理裝置9信號連接，壓力處理裝置9依次連接控制裝置10和氣輔控制裝置15，氣輔控制裝置15通過進氣通道4連接氣針6，氣輔控制裝置15內(nèi)的壓縮氣體通過氣針6進入型腔2內(nèi)部。壓力傳感器3位于型腔2內(nèi)表面，用于實時監(jiān)測型腔2與塑件表面之間的壓力變化，壓力傳感器3與壓力處理裝置9信號連接，壓力處理裝置9依次連接控制裝置10和氣輔控制裝置15，氣輔控制裝置15包括氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11、氣體壓縮機12、儲氣罐13及氣輔開關(guān)裝置14，所述氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11輸入端與控制裝置10信號連接，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11輸出端連接氣體壓縮機12，氣體壓縮機12與儲氣罐13、氣針6通過進氣通道4連接，氣輔開關(guān)裝置14設(shè)置在儲氣罐13與氣針6之間的進氣通道4上，用于控制氣針6出氣。

如圖所示，本發(fā)明的工作過程如下：在注塑完成后，壓力傳感器3實時檢測型腔2與塑件表面之間的壓力變化，并將其壓力數(shù)據(jù)反饋至壓力處理裝置9，由壓力處理裝置9對收到的壓力信號的處理，即將型腔2內(nèi)表面的壓力傳感器3所測得的壓力信號進行轉(zhuǎn)變后發(fā)送至控制裝置10，控制裝置10將實時接收到的來自壓力傳感器3的壓力信號進行處理，建立注塑產(chǎn)品成型過程中壓力與時間變化的統(tǒng)計模型，并以時間為橫坐標(biāo)、壓力為縱坐標(biāo)，將對應(yīng)的壓力與時間繪制成壓力-時間坐標(biāo)圖，并對橫軸時間按照相同的時間間隔進行分割，找到對應(yīng)的壓力區(qū)域，將各個壓力-時間區(qū)域設(shè)為理想注氣區(qū)域，再選一批注塑塑件進行平行實驗，從中選出合適的時間區(qū)域，即在塑件注塑成型過程中，控制裝置將得到的參照基準(zhǔn)中的各個理想注氣區(qū)域信號分別反饋至對應(yīng)的每個氣輔控制裝置的氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置輸入端，氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置將得到的信號經(jīng)過輸出端發(fā)送給氣體壓縮機，控制氣體壓縮機送出對應(yīng)壓力的氣體進入儲氣罐中儲存，打開氣輔開關(guān)裝置，將儲氣罐的氣能進氣通道和氣針對塑料進行注氣，注氣結(jié)束后，出模各個取件，通過測量裝置測量各個壓力-時間區(qū)域所對應(yīng)塑件的縮痕深度值，將縮痕深度值最小的時間作為合適的注氣時間區(qū)域；批量注逆塑時，將得到的合適注氣時間區(qū)域作為注氣時間區(qū)域，即注塑完成后，先冷卻至注氣時間區(qū)域的時間（如注氣時間區(qū)域為3-5s，則先冷卻3s后，再進行注氣，保證在3-5內(nèi)外部氣體已經(jīng)作用在塑件表面即可），再將設(shè)定的理想注氣區(qū)域信號傳輸至氣輔控制裝置15的氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11，通過氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11控制氣體壓縮機12的壓縮氣體的壓力，使氣體壓縮機12輸入相應(yīng)壓力的壓縮氣體存至儲氣罐13中，打開氣輔開關(guān)裝置14，將儲氣罐13中的相應(yīng)壓力的氣體經(jīng)進氣通道4和氣針6進行注氣，即采用氣輔壓力調(diào)節(jié)裝置11靈活的調(diào)節(jié)氣體壓縮機12的壓力參數(shù)，來生產(chǎn)成不同壓力的氣體，再通過氣輔開關(guān)裝置14來控制是否向外部注氣，反應(yīng)靈敏迅速，它通過合理將壓力檢測技術(shù)用到了外輔成型設(shè)備中，既能判斷合適的注氣時間，提高了生產(chǎn)加工效率，解決現(xiàn)有設(shè)備判斷注氣時間方法的復(fù)雜性和注氣時間判斷的不準(zhǔn)確性等問題，同時也可以有效的去除了塑件表面縮痕，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

實施例1：

如圖2所示，該示意圖是在沒有外部氣體介入的情況下所得到的型腔壓力與時間曲線關(guān)系圖。圖中t₁-t₂代表注塑階段，當(dāng)熔融塑料剛開始進入到型腔中，型腔空間體積變少，由于熔融塑料注塑速度較快，故型腔壓力迅速增加，在注塑后期階段，熔融塑料注塑速度變慢，型腔壓力緩慢增加。t₂-t₉為保壓冷卻階段，控制裝置在該階段對保壓冷卻的前期按照相同的時間間隔進行分段，以此得到t₂-t₃；t₃-t₄；t₄-t₅；t₅-t₆；t₆-t₇；t₇-t₈共六個階段，t₉表示脫模取件操作，取件后塑件冷卻至室溫利用測量裝置測量塑件表面縮痕值，并進行記錄。之后開始進行第二次注塑成型，注塑前期操作均一致，外部氣體在t₂-t₃開始介入，對模具進行注氣保壓，取件后塑件冷卻室溫利用測量裝置測量塑件表面縮痕值，并進行記錄。采取同樣的方法依次在t₃-t₄；t₄-t₅；t₅-t₆；t₆-t₇；t₇-t₈內(nèi)進行外部氣體輔助成型，記錄各個塑件的表面縮痕值。最后比較各個塑件的縮痕值，從而確定最終的注氣時機?？s痕最小值所對應(yīng)的注氣時機為最后大批量生產(chǎn)所需的理想注氣時機。當(dāng)時間間隔約小時，所劃分的時間段越多，所對應(yīng)的注氣時機越理想，產(chǎn)生的縮痕值越小，最大限度的提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

本發(fā)明所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也僅僅于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。