一種自動檢測與控制冷卻時間的塑料注射裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種具有冷卻時間自動檢測與控制功能的塑料注射裝置，包括超聲檢測裝置和注射機，超聲波在異質界面發生反射與透射，通過反射聲波強度的變化推測塑料溫度的變化，從而計算冷卻時間；超聲檢測裝置包括安裝在模具表面的一個或多個超聲探頭，通過對超聲反射信號的采集，處理和計算得到制件的最佳冷卻時間；超聲檢測裝置與注射機控制器相連，將計算獲得的最佳冷卻時間發送給注射機控制器，注射機控制器在生產過程中根據冷卻時間進行冷卻過程的控制。通過自動檢測與控制冷卻時間，提高注射機的生產效率。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種自動檢測與控制冷卻時間的塑料注射裝置
本技術涉及塑料成形技術，具體涉及一種自動檢測與控制冷卻時間的塑料注射裝置。
技術介紹
塑料具有密度小、重量輕、絕緣性能好以及耐磨性好等特點，被廣泛用于醫療、通信、包裝、汽車等領域。目前，塑料制品主要通過塑料注射機上注射成形獲得。注塑成形工藝包括合模、射膠、保壓、冷卻、熔膠、開模、頂出六個主要的工序階段，通過上述階段的周期性循環進行，可批量生產出制品。注塑產品的冷卻時間是指塑料注射機從保壓動作結束到開模開始的時間間隔。整個成形周期中，冷卻時間所占比重最大，約為2/3，因此冷卻時間的控制非常重要，直接影響塑料制品成形周期以及生產效率。冷卻時間要足夠長，保證產品冷卻充分，開模頂出后變形小，以保證產品質量。同時，冷卻時間要盡量短，盡可能縮短成形周期，以提高生產效率。目前注塑產品的冷卻時間主要通過工藝人員在塑料注射機控制器上手工設置。注射機控制器從保壓結束開始計時，當到達設置的冷卻時間時，發出開模的控制指令，結束冷卻工序。但是冷卻時間與注射機、塑料性能、模具等因素密切相關，由于塑料材料性能日新月異，制品和模具的結構千變萬化，僅憑工藝人員有限的經驗難以對這些因素作全面的考慮和處理，難以同時保證最佳的產品質量和生產效率。目前對塑料產品冷卻過程進行檢測的方法主要有壓力傳感器、介電傳感器和溫度傳感器。但是這些傳感方法都需要安裝在模具型腔的表面，與塑料熔體表面直接接觸，難以檢測產品內部的冷卻過程，獲得產品真實的冷卻時間。并且這些檢測器的安裝需改變或破壞模具，增加模具的復雜度且影響制品外觀。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本技術的目的在于提供一種自動檢測與控制冷卻時間的塑料注射裝置，實現冷卻時間的自動控制，保證產品質量的同時提高注射機的生產效率。為實現以上技術目的，本技術采用以下技術方案:一種自動檢測與控制冷卻時間的塑料注射裝置，包括:至少一個超聲探頭、模具、超聲檢測裝置、塑料注射機控制器和塑料注射機，其中，超聲探頭貼合安裝在模具表面；超聲檢測裝置用于控制超聲探頭發出超聲波，還用于接收和采集模具型腔表面的超聲反射波，對采集的超聲信號進行處理，計算得到最佳冷卻時間，并將計算結果發送給塑料注射機控制器；塑料注射機控制器與超聲檢測裝置連接，用于根據最佳冷卻時間對塑料注射機的開模動作進行控制。與現有技術相比，本技術具有以下有益效果:冷卻時間不再由人工設定，而是直接根據超聲信號的檢測獲得，在保證產品良率的同時，提高了生產效率；同時，超聲探頭安裝在模具的表面，不需要對模具結構進行特別設計和后續加工。【附圖說明】參照下面的說明，結合附圖，可以對本技術有最佳的理解。在附圖中，相同的部分可由相同的標號表不。圖1是本技術的超聲檢測裝置及與塑料注射機的連接圖；圖2是本技術的超聲探頭安裝示意圖；圖3是本技術的超聲信號檢測方法示意圖。【具體實施方式】為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及示例性實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的示例性實施例僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術的適用范圍。本技術的基本原理為:超聲波在異質界面發生反射與透射，通過反射聲波強度的變化可以推測被檢測物質狀態的變化。具體而言，如圖1所示，本技術實施例的塑料注射裝置包括:至少一個超聲探頭1、模具2、超聲檢測裝置5、塑料注射機控制器3和塑料注射機4。其中，超聲探頭I貼合安裝在模具2表面；超聲檢測裝置5用于控制超聲探頭I發出超聲波，還用于接收和采集模具型腔表面的超聲反射波，對采集的超聲信號進行處理，計算得到最佳冷卻時間，并將計算結果發送給塑料注射機控制器3 ;塑料注射機控制器3與超聲檢測裝置5連接，用于根據最佳冷卻時間對塑料注射機4的開模動作進行控制。在特定實施例中，所述超聲探頭I為縱波探頭。超聲探頭I可以通過例如磁力表座等非破壞方式固定安裝在模具2表面。既可以安裝在定模表面，也可以安裝在動模表面。在特定實施例中，超聲檢測裝置5可以是一體式的超聲探傷儀，也可以是安裝了數字式超聲卡和數據采集卡的工業控制機或個人電腦。在特定實施例中，超聲檢測裝置5通過RS232、RS485、CAN、PR0FIBUS、以太網總線等通訊接口連接塑料注射機控制器3。圖2是超聲探頭I的安裝示意圖，其中，模具2的第一金屬模板A與第二金屬模板C之間是模具型腔B，型腔B內是成形的塑料制品。超聲探頭I與型腔B表面垂直，對應產品的冷卻檢測點。探頭D貼合模具2的第一金屬模板A的外表面，同時具有超聲發射和接收功能。超聲脈沖的信號強度用字母U表示。超聲探頭I發射的原始脈沖Utl垂直進入介質A后，在A/B界面處發生反射與折射，若用ZA，Zb分別表示A/B界面兩側介質的聲阻抗，則反射系數R和透射系數T可定義如下:R=Za/Zb (I)T=1-R (2)將U0在A/B界面發生反射部分的聲波強度記作U1，其中U1=RU0 (3)U1再次透過A，被探頭接收。另一部分在A/B界面發生透射進入B，經過多次反射和折射，探頭接收到此部分的聲波強度一般很弱，因此本技術將每次脈沖回波的第一個波峰值或所有回波強度的最大值U1，作為檢測信號。Z鋼~46X IO5N.S.m_3，Zm^ 5Χ105Ν.s *m^,Zsn=0.004 X IO5N.s.m_3，Z 鋼》Z 塑料》Z 空氣，并且溫度和壓力對 Z 鋼，Z3^聲阻抗影響較小，所以在成形過程中可以認為Za是常量。根據公式(I) (3)，可知仏主要受Zb影響，當Zb增大時，會造成反射波U1強度減弱，反之增強。因此，可以通過U1測得Z_的變化，Z ?則反應了塑料的溫度和相態。對于每個注塑成形周期，在熔體進入型腔前或制品頂出后的兩階段中B為空氣，A/B界面為鋼/空氣界面，由于ZiH?Zsn，即Za?Zb，R~1，聲波在界面處幾乎發生全反射，在此兩階段U1維持在注塑周期中的最大值。當型腔充填完成進入冷卻階段后，隨著保壓結束及產品冷卻收縮，A/B間會逐漸形成空氣間隙，如果產品冷卻基本完成，產品外壁一定厚度的冷卻層使得空氣間隙趨于穩定，Zb基本維持不變，即U1值將在產品冷卻充分后至頂出前出現一段穩定的平臺。此平臺的起始點即可認為是冷卻完成時間點，從保壓結束到此時間點的時間間隔即為制品的最佳冷卻時間。在本實施例中，超聲檢測裝置5被配置為執行以下處理，從而計算得到最佳冷卻時間:(I)確定初始冷卻時間Ttl，使塑料注射裝置以該冷卻時間Ttl運行一個完整的注塑周期，在此過程中，超聲探頭I不斷發射脈沖信號并接受信號，脈沖周期為t，總周期數為N，讀取每次脈沖回波的第一個波峰值或所有回波強度的最大值U1，作為檢測信號，第i次脈沖對應 Uli, i=l, 2，3......N。其中，所述注塑周期包括注塑、充模、保壓、冷卻及開模。(2)以Uu對i做曲線，將橫坐標數值乘以t，得到當前檢測點的超聲回波強度-時間曲線，對該曲線進行平滑處理、小波變換，得到兩次遞減跳變的時間點，計算兩次遞減跳變的時間間隔長度if。(3 )重復步驟(1)和(2 )，得到η個不同檢測點的兩次遞減跳變時間間隔，依次記為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自動檢測與控制冷卻時間的塑料注射裝置，包括：至少一個超聲探頭(1)、模具(2)、超聲檢測裝置(5)、塑料注射機控制器(3)和塑料注射機(4)，其中，?超聲探頭(1)為縱波探頭，貼合安裝在模具(2)的外表面，與模具型腔的表面垂直；?超聲檢測裝置(5)用于控制超聲探頭(1)發出超聲波，還用于接收和采集模具型腔表面的超聲反射波；?塑料注射機控制器(3)與超聲檢測裝置(5)連接，用于根據最佳冷卻時間對塑料注射機(4)的開模動作進行控制。

【技術特征摘要】
1.一種自動檢測與控制冷卻時間的塑料注射裝置，包括:至少一個超聲探頭(I)、模具(2)、超聲檢測裝置(5)、塑料注射機控制器(3)和塑料注射機(4)，其中， 超聲探頭(I)為縱波探頭，貼合安裝在模具(2)的外表面，與模具型腔的表面垂直；超聲檢測裝置(5)用于控制超聲探頭(I)發出超聲波，還用于接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張云，周華民，李德群，黃志高，崔樹標，周何樂子，付洋，夏擎華，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：新型
國別省市：湖北;42