壓力傳感器在注塑模具中的應用

當今的競爭環(huán)境要求模具制造商不能只會制模，當面對用戶提出的諸多問題時還要具有多面手的能力，例如當用戶問到“我們應當使用什么收縮率？”時，他們需要充當塑料專家的角色；當問到“我們需要多高的模具溫度，升溫速度是多少？”時，他們就需要是充當工藝師；而當問到“還有其它制品脫模的方法嗎？”，他們又需要充當自動化工程師。在過去這種多面手是根本不存在的，而現(xiàn)在憑借壓力傳感器的作用，就可使模具制造商具備這一能力。

這種壓力傳感器可被安裝在注塑機的噴嘴、熱流道系統(tǒng)、冷流道系統(tǒng)和模具的模腔內，它能夠測量出塑料在注模、充模、保壓和冷卻過程中從注塑機的噴嘴到模腔之間某處的塑料壓力。該數(shù)據(jù)可被記錄在監(jiān)測系統(tǒng)中，以用于實時調節(jié)模塑壓力，并在模塑后進行檢查或者排除生產過程中出現(xiàn)的故障。值得一提的是，這種經(jīng)采集的壓力數(shù)據(jù)可以成為針對此模具和此材料的通用工藝參數(shù)，換句話說，該數(shù)據(jù)可以在不同的注塑機上（使用相同的模具）指導生產。在此只討論壓力傳感器安裝在模腔內的情況。

壓力傳感器的類型

目前，在模腔中使用的壓力傳感器有兩種類型，即平裝型和間接型。平裝型傳感器是通過在模腔后面鉆一個安裝孔而插入模腔的，它的頂部與模腔的表面平齊（如圖1所示），其電纜則從模具中穿過而與位于模具外表面的監(jiān)測系統(tǒng)接口相連接。這種傳感器的優(yōu)點是不會受到脫模時的壓力干擾，但是在高溫條件下它很容易損壞，造成安裝困難。

圖1 平裝型傳感器

間接型傳感器分為滑動式和紐扣式兩種結構。它們都能將塑料熔體施加在頂出器或固定銷上的壓力傳遞給模具頂出板或動模板上的傳感器?；瑒邮絺鞲衅魍ǔ０惭b在已有的推件銷下的頂出板上。而在進行高溫模塑時，或者把低壓傳感器用于小頂銷時，滑動式傳感器一般會被安裝在模具的動模板上，這時推件銷通過頂出器套而起作用或者另使用一個過渡銷（如圖2所示）。過渡銷具有兩個作用，一是在使用現(xiàn)有頂出器的情況下，它能使滑動式傳感器免受脫模壓力的干擾。另一作用是當生產周期短、脫模速度快時，它能使傳感器不受頂出板快速加速和減速的影響。

圖2 帶頂出器套的滑動式間接傳感器

滑動式傳感器頂部的推件銷的大小決定了所需傳感器的大小。當模腔內需要安裝多個傳感器時，模具設計人員最好對它們使用同樣大小的頂銷，以避免模塑商出現(xiàn)設置錯誤或者調校錯誤。由于頂銷的作用是向傳感器傳遞塑料熔體的壓力，故而不同的制品要采用不同尺寸的頂銷。

圖3 帶過渡銷的滑動式間接傳感器

一般來說，紐扣式傳感器要固定在模具內的某個凹窩處，由此使傳感器的安裝位置必須是加工人員最感興趣的位置。若要拆卸這種傳感器，則必須打開模板或者預先在結構上進行一些特殊的設計。

根據(jù)紐扣式傳感器在模具內的位置的不同，可能需要在模板上安裝電纜的集線盒。與滑動式傳感器相比，紐扣式傳感器的壓力讀數(shù)更可靠。這是由于紐扣式傳感器始終被固定在模具的凹窩內，而不像滑動式傳感器那樣可以在鉆孔內發(fā)生移動。因此應當盡可能地使用紐扣式傳感器。

壓力傳感器的安裝位置

如果壓力傳感器的安裝位置正確，則它能夠為模塑商提供最大量有用的信息。除了一些特例以外，用于過程監(jiān)控的傳感器通常應當被安裝在模腔的后三分之一處，而用于控制模塑壓力的傳感器則應當安裝在模腔的前三分之一處。對于極小型制品，壓力傳感器有時安裝在流道系統(tǒng)內，但是這會使傳感器監(jiān)測不到澆口的壓力。需要強調的是，當注料不足時，模腔底部的壓力為零，因此位于模腔底部的傳感器就成為監(jiān)測注料不足的重要手段。隨著數(shù)字傳感器的使用，使得每一個模腔內都可以安裝傳感器，而從模具到注塑機的連接則只需一根網(wǎng)絡線。如此一來，只要將傳感器安裝在模腔的底部，無需其它任何過程控制的接口，就可以杜絕注料不足的發(fā)生。

在上述大前提下，模具設計和制造商還要決定究竟在模腔內的哪一個凹窩處放置壓力傳感器，以及電線或電纜出口的位置。其設計原則是電線或電纜從模具內穿出來后不能夠隨意移動。一般的做法是在模具底座上固定一個連接器，然后使用另外一根電纜將模具與注塑機以及輔助設備連接起來。

壓力傳感器的重要作用

模具制造商能夠利用壓力傳感器對即將交付使用的模具進行嚴格的試模，以對模具的設計加工進行改進。制品的成型工藝可以在第一次試?；蛘叩诙卧嚹５幕A上進行設置和優(yōu)化。這種經(jīng)優(yōu)化了的工藝可直接用于以后的各次試模中，從而減少了試模次數(shù)。隨著試模的完成，不僅使模具達到了質量要求，而且還使模具制造商獲得了一套經(jīng)過驗證了的工藝數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將作為模具的一部分而交付給模塑商。如此一來，模具制造商提供給模塑商的就不僅僅是一套模具，而是模具和適合此模具的工藝參數(shù)復合在一起的一種解決方案。這種方案與單純提供模具相比，其內在價值得到了提升。不但使試模成本大大降低，而且也縮短了試模的時間。

過去，制模廠家在被其用戶告之模具常常出現(xiàn)充填不好、關鍵尺寸不正確等問題后，由于無從得知塑料在模具中的狀態(tài)，他們只能根據(jù)經(jīng)驗來揣測發(fā)生問題的原因，從而不但會使其走彎路，而且有時還不能徹底解決問題。而現(xiàn)在他們只要根據(jù)模塑商從壓力傳感器所收集到的有關塑料在模具中的狀態(tài)信息（如圖4所示）進行分析，就可以準確地判斷出問題的癥結所在。

圖4 在一個模塑周期內，由壓力傳感器測得的模腔內的壓力變化圖

盡管并不是每一套模具都需要壓力傳感器，但是每一套模具都可以從壓力傳感器所提供的信息中獲益。因此，所有的制模商都應當了解壓力傳感器在優(yōu)化注射模具中所起的重要作用。那些相信壓力傳感器的使用在制造精密模具中起關鍵作用的模具制造商能夠使他們的用戶更為快速地生產出符合質量要求的產品，同時還可以促進他們的模具設計和制造技術的提高。