專利名稱：注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置及其模具溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注塑模具，具體涉及一種具有瞬間加熱或冷卻到一定溫度 功能的注塑模具，以及控制該模具溫度的控制方法。
背景技術(shù)：
在注塑開始前，需對模具進行預(yù)熱，以提髙注塑成品的質(zhì)量。而若預(yù)熱模 具常會出現(xiàn)溫度不均勻問題，或是發(fā)生過預(yù)熱、預(yù)熱不足等現(xiàn)象，這些溫控問 題將導致注塑成品表面出現(xiàn)斑點、糊斑或是桔皮紋、流痕等不良現(xiàn)象，直接影 響成品質(zhì)量，因而，通常需要一模具控溫機來控制模具的溫度。目前，模具控溫機一般由導熱裝置和冷卻裝置兩部分組成，其中導熱裝置 設(shè)置于模具上，直接對模具加熱；冷卻裝置包括了設(shè)置于模具上的冷卻水路， 冷卻時將冷卻水供于冷卻水路中，達到冷卻目的。該類結(jié)構(gòu)的控溫機，由于加 熱時，使用導熱裝置直接對模具加熱，因而使整個模具保持溫度均勻變得非常 困難，而導熱裝置與冷卻裝置為獨立的兩部分，使得整個控溫機結(jié)構(gòu)較為復雜。另一種模具控溫機將導熱裝置與冷卻裝置合為一體，如中國實用新型專利公開的模具型芯的控溫裝置(CN2855712)，將型芯內(nèi)部挖空安裝不銹鋼管， 模具加熱時由外部加熱的高溫水通入不銹鋼管內(nèi)，為模具加熱；冷卻時向不銹 鋼管內(nèi)通入冷卻水。然而，為了形成或儲存高溫水需另外設(shè)置一加熱罐等設(shè)備， 因此使整個控溫機體積變大，同時由于髙溫水是在模具外部被加熱后通入模具 內(nèi)的，熱能在傳輸中將被損耗，使導熱能力下降，影響生產(chǎn)效率，且模具溫度 的均勻度亦較差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種能迅速實行加熱和冷卻注塑模具的裝置，使用該裝 置，可縮短生產(chǎn)周期，提髙生產(chǎn)效率，且結(jié)構(gòu)簡單，模具溫度均勻。本發(fā)明的另一目的是提供一種對上述裝置的溫度控制方法，使模具內(nèi)溫度及時得到調(diào)整，提髙注塑成品質(zhì)量。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種注塑模具的瞬間加熱/ 冷卻裝置，包括一模板，模板上設(shè)有型腔，所述模板內(nèi)至少設(shè)有一條循環(huán)水回 路，由與冷卻水路連接的入口、布置于型腔周圍的孔道及與冷卻水路連接的出 口組成，對應(yīng)每一所述循環(huán)水回路的孔道內(nèi)，布有復數(shù)個分別連通該循環(huán)水回 路入口與出口的結(jié)合孔，每一結(jié)合孔內(nèi)插設(shè)有一加熱棒，該加熱棒的內(nèi)端發(fā)熱 部與結(jié)合孔壁間留存有間隙，供冷卻水或被發(fā)熱部加熱變換為的飽和水蒸汽通 過。上述技術(shù)方案中，所述型腔形狀與待注塑產(chǎn)品外殼體形狀匹配，所述冷卻 水路為與模板連接的冷卻水進水管路及回水管路，為模板供給冷卻水及回收冷 卻水。所述循環(huán)水回路以及與孔道連通的結(jié)合孔數(shù)量、分布根據(jù)型腔加熱/冷 卻的需要而布置，結(jié)合孔內(nèi)設(shè)置可通電發(fā)熱的加熱棒，加熱時，當冷卻水經(jīng)入 口、孔道進入各結(jié)合孔，此時冷卻水遇加熱棒部分變換為飽和水蒸汽，以及未 變?yōu)樗羝捏{溫水再回至孔道內(nèi)，由出口流出；由于加熱棒位于模板內(nèi)，熱 能可直接作用于型腔，避免熱能的損耗，提高效率，而同時以水及飽和水蒸汽 作為加熱介質(zhì)，提髙熱傳導的均勾性。上述技術(shù)方案中，所述加熱棒的外緣沿長度方向螺旋繞設(shè)有熱傳遞板，所 述熱傳遞板與所述結(jié)合孔內(nèi)壁緊貼，供加熱棒與內(nèi)壁間的熱傳遞。另一種技術(shù)方案為，所述加熱棒的外緣均布有復數(shù)個沿所述發(fā)熱部長度方 向延伸的熱傳遞板，所述熱傳遞板與所述結(jié)合孔內(nèi)壁緊貼，供加熱棒與內(nèi)壁間 的熱傳遞。進一步的技術(shù)方案是，所述熱傳遞板與所述結(jié)合孔內(nèi)壁間塞設(shè)有熱傳遞 管，可采用導熱率髙的材質(zhì)制得。上述技術(shù)方案中，還包括一溫度控制部，該溫度控制部由分布于模具周圍 實時檢測模板溫度的復數(shù)個溫度傳感器及加熱棒控制開關(guān)構(gòu)成。根據(jù)傳感器測 得模具溫度，控制加熱棒通電與否。上述技術(shù)方案中，以所述加熱棒為基準、所述型腔外側(cè)的模板上設(shè)有復數(shù) 個隔熱孔，模板上型腔位于模板的中間，加熱棒圍布于型腔周圍，所述隔熱孔 即分布于相對于型腔(內(nèi)側(cè))的加熱棒另一側(cè)(外側(cè))模板上，包括底部及側(cè)面，利用隔熱孔以減少加熱棒的熱能向外側(cè)(型腔為內(nèi)側(cè))傳導，提髙熱能的 利用率，減少熱能損耗。為達到上述目的，本發(fā)明采用的另一種技術(shù)方案是 一種對帶有上述瞬間加熱/冷卻裝置的模具溫度控制方法，預(yù)先設(shè)定最高與最低基準溫度，根據(jù)位 于模具周圍的各溫度傳感器檢測得到的溫度，控制加熱棒的電源通斷，具體控制方式為(1) 測得溫度低于最低基準溫度時，為加熱棒通電使其發(fā)熱，通過冷卻水 路供給冷卻水，在流經(jīng)結(jié)合孔內(nèi)時被加熱棒加熱，變換為飽和水蒸汽，通過循 環(huán)水回路為模板加熱(2) 測得溫度高于最高基準溫度時，關(guān)閉加熱棒通電開關(guān)，通過冷卻水路 供給冷卻水，進入循環(huán)水回路為模板冷卻。上述技術(shù)方案中，所述飽和水蒸汽及未變換成水蒸汽的髙溫水可通過一接 入冷卻水路內(nèi)的加熱回路循環(huán)收集使用，該加熱回路可包括一儲藏罐、一水泵、 連接管路及數(shù)個閥門構(gòu)成，當加熱時打開加熱回路，這樣由出口流出的飽和水 蒸汽及高溫水經(jīng)連接管路進入儲藏罐，然后再次被送入模板內(nèi)的循環(huán)水回路中 去；當冷卻時，關(guān)閉加熱回路，由冷卻水路為模板供給冷卻水。以此可提髙加 熱效率，而通過溫度傳器檢測模板各部位的溫度，與設(shè)定溫度比較，判斷加熱 棒的加熱與否，實時控制模板的溫度，有助于提髙注塑成品質(zhì)量。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點1. 本發(fā)明通過設(shè)置與循環(huán)水回路孔道相通的多個結(jié)合孔，在每一結(jié)合孔 內(nèi)均設(shè)置有加熱棒，加熱棒與孔壁留有供冷卻水流過的間隙，當加熱時，進入 結(jié)合孔的冷卻水被加熱棒加熱，部分變換為飽和水蒸汽，與未被變換的髙溫水 一并作為加熱模板的介質(zhì)，由于加熱棒位于模板內(nèi)，熱能可直接作用于型腔， 避免以往熱能傳替時的損耗，提髙導熱效率，而同時以水及飽和水蒸汽作為加 熱介質(zhì)，提髙了熱傳導的均勻性；2. 冷卻時，加熱棒停止加熱，冷卻水經(jīng)循環(huán)水回路為模板冷卻，如此模 板的加熱與冷卻通過同一循環(huán)水回路完成，因而相對簡化了模板，提高注塑模 具的加熱/冷卻裝置的制作性及經(jīng)濟性；3. 通過設(shè)置熱傳遞板及熱傳遞管，可更加迅速地進行模板的加熱或冷卻，由此提髙了生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期；4.設(shè)置溫度傳感器，實時測得模板溫度，根據(jù)測得溫度與基準溫度比較， 控制加熱棒加熱與否，及時調(diào)節(jié)模板溫度，有助于提高注塑成品的良品率。


圖1是本發(fā)明實施例一中瞬間加熱/冷卻裝置的結(jié)構(gòu)圖(溫度控制部未畫出)；圖2是圖1的A-A剖示放大圖； 圖3是圖2的局部放大示意圖；圖4是本發(fā)明實施例一的注塑模具加熱時溫度控制管路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明實施例一的注塑模具冷卻時溫度控制管路的結(jié)構(gòu)示意圖 圖6是本發(fā)明實施例二中加熱/冷卻裝置加熱棒剖示示意圖； 圖7是圖6的局部放大圖；圖8是本發(fā)明實施例三中加熱/冷卻裝置加熱棒剖示示意圖； 圖9是圖8的局部放大圖；圖10是本發(fā)明實施例四中加熱/冷卻裝置加熱棒剖示示意圖 圖11是圖10的局部放大圖。其中1、加熱/冷卻裝置；2、儲藏罐；3、水泵；4、溫水連接管路；5、 水蒸汽流路；6a 6f、閥門；7、管路；8、冷卻水路；20、模板；22、結(jié)合孔； 24、型腔；26、隔熱孔；30、加熱棒；32、發(fā)熱部；40、入口； 42、出口； 50、 循環(huán)水回路；60、熱傳遞板；70、熱傳遞管。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例一參見圖1至圖5所示， 一種注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置， 包括一模板20,模板20上設(shè)有型腔24,所述模板20內(nèi)設(shè)有5條循環(huán)水回路 50,分別由與冷卻水路8連接的入口 40、布置于型腔24周圍的孔道及與冷卻 水路8連接的出口 42組成，對應(yīng)每一所述循環(huán)水回路50的孔道處，布有3(或 4)個分別連通該循環(huán)水回路50入口 40與出口 42的結(jié)合孔22，每一結(jié)合孔22內(nèi)插設(shè)有一加熱棒30,該加熱棒30的內(nèi)端發(fā)熱部32與結(jié)合孔壁間留存有 間隙，供冷卻水或被發(fā)熱部32加熱變換為的飽和水蒸汽通過，外端經(jīng)溫度控 制部內(nèi)的加熱棒30控制開關(guān)與電源連接，所述溫度控制部內(nèi)還包括分布于模 板周圍實時檢測模板溫度的復數(shù)個溫度傳感器，由測得的溫度控制加熱棒30 的工作狀態(tài)。以所述加熱棒30為基準、所述型腔24外側(cè)的模板20上設(shè)有復 數(shù)個隔熱孔26,如圖2所示，隔熱孔26分布于以加熱棒30為基準，相對于 型腔24 (加熱棒內(nèi)側(cè))側(cè)的另一側(cè)(近模板外邊緣側(cè))，包括型腔24的底部 與側(cè)面的外側(cè)，利用隔熱孔26以減少加熱棒30的熱能向外側(cè)(型腔為內(nèi)側(cè)) 傳導，使熱量集中在模板的型腔24附近，提髙熱能的利用率，減少熱能損耗。 對上述裝置的溫度控制方法是預(yù)先設(shè)定最髙與最低基準溫度，根據(jù)位于 模板20周圍的各溫度傳感器檢測得到的溫度，控制加熱棒30的電源通斷，具 體控制方式為(1) 測得溫度低于最低基準溫度時，為加熱棒30通電使其發(fā)熱，通過冷卻 水路8供給冷卻水，在流經(jīng)結(jié)合孔22內(nèi)時被加熱棒30加熱，變換為飽和水蒸 汽，通過循環(huán)水回路50為模板20加熱；(2) 測得溫度高于最高基準溫度時，關(guān)閉加熱棒通電開關(guān)，通過冷卻水路 8供給冷卻水，進入循環(huán)水回路50為模板20冷卻。如圖4所示，加熱狀態(tài)時，加熱棒通電工作，由一加熱回路并接于冷卻水 路8中，其包括一儲藏罐2、 一水泵3、連接管路及4個閥門6b、 6d、 6e、 6f 構(gòu)成，此時冷卻水路8上的閥門6a、 6c關(guān)閉，冷卻水通過連接管路、閥門6b 流到儲藏罐2里，流到儲藏罐2里的冷卻水通過水泵3的作用，流入溫水連接 管路4到加熱/冷卻裝置1，流入加熱/冷卻裝置1的冷卻水如圖l所示，通過 循環(huán)水回路入口 40供給冷卻水通過加熱棒30所在的結(jié)合孔22，被加熱棒30 加熱，部分變換為飽和水蒸汽，與未變換的高溫水一并回至循環(huán)水回路50中 的孔道內(nèi)，為加熱/冷卻裝置1均勻加熱，最后自出口 42經(jīng)連接管路、閥門 6d回至儲藏罐2內(nèi)，飽和水蒸汽可通過水蒸汽流路5、閥門6f再次經(jīng)入口40 進入循環(huán)水回路50;閥門6b在首次進水后便可作為進入儲藏罐2冷卻水量的 調(diào)節(jié)閥，為儲藏罐2內(nèi)的儲水量進行調(diào)整，補充水與回流的高溫水再次由水泵 3抽回加熱/冷卻裝置1內(nèi)，加熱/冷卻裝置1內(nèi)部的循環(huán)結(jié)束后通過連接管路重新回到儲藏罐2，如此反復循環(huán)。其中，冷卻水被加熱棒30瞬間加熱到100 度以上而變換為飽和水蒸汽，其蒸汽壓維持在6 9bar,飽和水蒸汽溫度維持 在160度 180度。如圖5所示，冷卻時，加熱棒30被控制開關(guān)切斷電源，將加熱回路關(guān)閉， 即將水泵3及閥門6b、 6d、 6e、6f均關(guān)閉，僅有冷卻水路8上的閥門6a、 6c打開，冷卻水經(jīng)連接管路進入加熱/冷卻裝置1內(nèi)，由循環(huán)水回路50為加 熱/冷卻裝置l冷卻，再經(jīng)出口回至冷卻水路8排出。圖4、 5中所示的管路7與外界相通，用于調(diào)節(jié)連接管路內(nèi)的氣壓，防止 真空狀態(tài)。實施例二參見圖6、 7所示， 一種注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，在本 實施例中，其結(jié)構(gòu)類似于實施例一，不同點在于所述加熱棒30的外緣沿長 度方向蠊旋繞設(shè)有熱傳遞板60，所述熱傳遞板60與所述結(jié)合孔22內(nèi)壁緊貼， 供加熱棒30發(fā)熱部32與內(nèi)壁間的熱傳遞，熱傳遞板60具有一定厚度及寬度， 采用熱傳遞率較髙的材質(zhì)制成，使發(fā)熱部產(chǎn)生的熱量更有效地傳遞給結(jié)合孔內(nèi) 壁，加熱模板20更為迅速。實施例三參見圖8、 9所示， 一種注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，在本 實施例中，其結(jié)構(gòu)類似于實施例一，不同點在于所述加熱棒30的外緣均布 有復數(shù)個沿所述發(fā)熱部32長度方向延伸的熱傳遞板60，所述熱傳遞板60與 所述結(jié)合孔22內(nèi)壁緊貼，供加熱棒30與內(nèi)壁間的熱傳遞，熱傳遞板60具有 一定厚度及寬度，采用熱傳遞率較髙的材質(zhì)制成，相鄰板間的距離可根據(jù)導熱 需要而調(diào)整，增減熱傳遞板的數(shù)量。實施例四參見圖10、 ll所示， 一種注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，在 本實施例中，其結(jié)構(gòu)類似于實施例二，不同點在于在所述熱傳遞板60與所 述結(jié)合孔內(nèi)壁間塞設(shè)有熱傳遞管70，熱傳遞管70采用傳熱率較髙的材質(zhì)制成， 進一步提髙熱能向模板20的傳導。本實施例中的熱傳遞管70亦可塞設(shè)于如實施例三中的熱傳遞板與結(jié)合孔 內(nèi)壁間，以提髙熱能傳遞。
權(quán)利要求
1. 一種注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，包括一模板，模板上設(shè)有型腔，所述模板內(nèi)至少設(shè)有一條循環(huán)水回路，由與冷卻水路連接的入口、布置于型腔周圍的孔道及與冷卻水路連接的出口組成，其特征在于對應(yīng)每一所述循環(huán)水回路的孔道處，布有復數(shù)個分別連通該循環(huán)水回路入口與出口的結(jié)合孔，每一結(jié)合孔內(nèi)插設(shè)有一加熱棒，該加熱棒的內(nèi)端發(fā)熱部與結(jié)合孔壁間留存有間隙，供冷卻水或被發(fā)熱部加熱變換為的飽和水蒸汽通過。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，其特征在于 所述加熱棒的外緣沿長度方向蠊旋繞設(shè)有熱傳遞板，所述熱傳遞板與所述結(jié)合 孔內(nèi)壁緊貼，供加熱棒與內(nèi)壁間的熱傳遞。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，其特征在于 所述加熱棒的外緣均布有復數(shù)個沿所述發(fā)熱部長度方向延伸的熱傳遞板，所述 熱傳遞板與所述結(jié)合孔內(nèi)壁緊貼，供加熱棒與內(nèi)壁間的熱傳遞。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，其特征在 于所述熱傳遞板與所述結(jié)合孔內(nèi)壁間塞設(shè)有熱傳遞管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，其特征在于 還包括一溫度控制部，該溫度控制部由分布于模具周圍實時檢測模板溫度的復 數(shù)個溫度傳感器及加熱棒控制開關(guān)構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，其特征在于 以所述加熱棒為基準、所述型腔外側(cè)的模板上設(shè)有復數(shù)個隔熱孔。
7. —種對帶有權(quán)利要求1所述裝置的模具溫度控制方法，其特征在于 預(yù)先設(shè)定最髙與最低基準溫度，根據(jù)位于模具周圍的各溫度傳感器檢測得到的 溫度，控制加熱棒的電源通斷，具體控制方式為(1) 測得溫度低于最低基準溫度時，為加熱棒通電使其發(fā)熱，通過冷卻水 路供給冷卻水，在流經(jīng)結(jié)合孔內(nèi)時被加熱棒加熱，變換為飽和水蒸汽，通過循 環(huán)水回路為模板加熱；(2) 測得溫度髙于最髙基準溫度時，關(guān)閉加熱棒通電開關(guān)，通過冷卻水路 供給冷卻水，進入循環(huán)水回路為模板冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開一種注塑模具的瞬間加熱/冷卻裝置，包括一模板，模板上設(shè)有型腔，所述模板內(nèi)至少設(shè)有一條循環(huán)水回路，其特征在于對應(yīng)每一所述循環(huán)水回路的孔道處，布有復數(shù)個分別連通該循環(huán)水回路入口與出口的結(jié)合孔，每一結(jié)合孔內(nèi)插設(shè)有一加熱棒，該加熱棒的內(nèi)端發(fā)熱部與結(jié)合孔壁間留存有間隙，供冷卻水或被發(fā)熱部加熱變換為的飽和水蒸汽通過；對帶有上述裝置的模具溫度控制方法是預(yù)先設(shè)定基準溫度，根據(jù)位于模具周圍的各溫度傳感器檢測得到的溫度，及時控制加熱棒的電源通斷，實時控制模板溫度。本發(fā)明加熱棒位于模板內(nèi)，實現(xiàn)對型腔的直接加熱，避免熱傳遞的損耗，提高導熱效率，同時以水及飽和水蒸汽作為導熱介質(zhì)，提高了熱傳導的均勻性。
文檔編號B29C45/73GK101249714SQ200810091890
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者許南旭 申請人:許南旭