專利名稱：基于熔體溫度和保壓位置的注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于注塑機注塑成型過程控制系統(tǒng)及方法，特別涉及一種基于熔體溫度和保壓位置的注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
注塑成型是最重要的高分子成型方式之一，每年加工的高分子量占總重量的三分之一以上。注塑機是實現(xiàn)注塑成型的機械，它包括模具和注塑機械兩部分，注塑機械則可以劃分為合模機構(gòu)、注射機構(gòu)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)幾個部分。一個典型的注塑成型過程包括合模、注射、保壓、預(yù)塑和冷卻、開模和頂出幾個步驟。注塑成型首先利用料筒和螺桿將高分子原料加熱到熔融態(tài)，然后通過注射螺桿注射到封閉的模腔內(nèi)，經(jīng)過保壓過程及冷卻過程形成所需要的產(chǎn)品，其中最直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的過程是注射保壓過程，直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的質(zhì)量，因此需要進行精確的控制。保壓參數(shù)設(shè)置不合理、保壓過程控制精度不高將直接導(dǎo)致溢邊、曲翹等注塑缺陷，注塑精度無法保證。由于注塑過程非常復(fù)雜，注塑產(chǎn)品精度一般分為外觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，外觀質(zhì)量包括尺寸精度、光滑度等，而內(nèi)部質(zhì)量包括強度、韌性、內(nèi)應(yīng)力分布、分子取向力等。而不同產(chǎn)品外觀形狀、尺寸大小、高分子原料不同等等，因此外觀尺寸等外觀質(zhì)量指標(biāo)難以適用于所有注塑產(chǎn)品，因此目前注塑行業(yè)普遍采用注塑重復(fù)精度來描述注塑產(chǎn)品質(zhì)量，即多次重復(fù)注塑成型產(chǎn)品的重量重復(fù)精度來描述注塑質(zhì)量，因此如何實現(xiàn)注塑成型的高重復(fù)精度控制就是注塑成型控制的一個關(guān)鍵問題。注塑成型的關(guān)鍵過程就是注射和保壓，因此只有精確的控制了注射和保壓過程，才可以實現(xiàn)高精度注塑重復(fù)精度。為了實現(xiàn)注塑重復(fù)精度控制，除了要從工藝參數(shù)的控制精度上實現(xiàn)，如注射和保壓過程的速度、壓力、位置控制精度要高，還需要從注塑工藝角度考慮實現(xiàn)高可重復(fù)的注塑成型過程。一個需要精確控制的環(huán)節(jié)是注射到保壓過程的精確控制，目前注射過程轉(zhuǎn)到保壓過程的方式主要有位置控制方法、時間控制方法、壓力控制方法以及溫度控制方法等，只有實現(xiàn)合適了精確平穩(wěn)的注射轉(zhuǎn)保壓過程控制才能夠防止模腔壓力超調(diào)過大，壓力過高。注射過程是將熔融態(tài)的高分原料充填進模腔，而保壓過程則是實現(xiàn)高分子原料在一定壓力和溫度下冷卻成型，并實現(xiàn)冷卻補縮保證產(chǎn)品的一致性，因此保壓過程對注塑成型過程的質(zhì)量影響更加直接，而目前保壓過程的控制基本上采用時間控制方式，保壓過程根據(jù)壓力變化分為幾個保壓階段，每個階段的轉(zhuǎn)化都采用時間控制方式，即時間達(dá)到則轉(zhuǎn)下一保壓階段，最終保壓過程結(jié)束也是采用時間控制方式，這種保壓控制方法本質(zhì)上是一種近似的控制方法，模擬高分子原料在模腔內(nèi)成型壓力和溫度變化過程。但是這種控制方法無法從本質(zhì)上保證注塑過程的高可重復(fù)控制精度，因為每循環(huán)注塑成型過程受到很多外部干擾因素的影響，熔體溫度、注射量都可能不精確，因此固定的保壓控制難以保證高可重復(fù)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可實現(xiàn)對注塑成型過程的精確可重復(fù)控制的注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)及方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:提供一種基于熔體溫度和保壓位置的注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)，用于注塑機，該注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)包括注塑工藝參數(shù)給定模塊、熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊、注塑液壓系統(tǒng)模塊和注塑成型重復(fù)精度控制模塊，所述注塑工藝參數(shù)給定模塊連接到注塑成型重復(fù)精度控制模塊，熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊連接到注塑成型重復(fù)精度控制模塊，注塑液壓系統(tǒng)模塊安裝在注塑機上，并與注塑成型重復(fù)精度控制模塊相連接；所述注塑工藝參數(shù)給定模塊用于將注塑工藝參數(shù)傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊；所述熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊包括安裝在注塑機注射螺桿處的位置傳感器和安裝在注塑機料筒上的溫度傳感器，用于將檢測到的數(shù)據(jù)傳送到注塑成型重復(fù)精度控制|吳塊；所述注塑成型重復(fù)精度控制模塊用于通過對傳送來的數(shù)據(jù)進行控制計算，實現(xiàn)對注塑液壓系統(tǒng)模塊的控制；所述注塑液壓系統(tǒng)模塊用于實現(xiàn)注塑機各部分的運動控制。提供一種利用所述注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)的注塑重復(fù)精度控制方法，所述注塑重復(fù)精度控制方法的具體步驟如下:A、熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊通過安裝在注塑機注射螺桿處的位置傳感器實時檢測螺桿位置P，并記錄下注塑機熔膠過程停止時的位置X1以及保壓結(jié)束時螺桿位置X2,同時通過安裝在注塑機料筒上的溫度傳感器檢測料筒溫度t，并將螺桿位置P、熔膠停止位置X1、和料筒溫度t傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊；B、注塑成型重復(fù)精度控制模塊實時記錄熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊傳送來的螺桿位置P和料筒溫度t，記錄每個注塑循環(huán)熔膠停止時螺桿位置X1 (k)，并通過下面公式(I)計算當(dāng)前注塑循環(huán)保壓過程中料筒絕對溫度T(k):T(k)=t+273 (I)其中k表示當(dāng)前是第k次注塑循環(huán)，t為保壓過程中料筒溫度；C、經(jīng)過試驗測試，不斷調(diào)整保壓停止時螺桿位置X2以及其他注塑工藝參數(shù)，使注塑成型出來的產(chǎn)品達(dá)到用戶滿意，此時保壓停止時螺桿位置X2即為正常工作第一個循環(huán)或者第一個注塑質(zhì)量滿意的循環(huán)保壓停止時螺桿位置X2 (k)，其中括號中I表示第I個注塑循環(huán)，此次循環(huán)熔膠停止時螺桿位置X1即為正常工作第一個循環(huán)或者第一個注塑質(zhì)量滿意的循環(huán)熔膠停止時螺桿位置X1(I)，其中括號中I表示第I個注塑循環(huán)，此時熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊記錄此時循環(huán)料筒溫度t并傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊；注塑成型重復(fù)精度控制模塊根據(jù)公式(I)計算出的料筒絕對溫度T，即為正常工作第一個循環(huán)或者第一個注塑質(zhì)量滿意的循環(huán)料筒絕對溫度T(I)，其中括號中I表示第I個注塑循環(huán)，注塑工藝參數(shù)給定模塊將注塑循環(huán)熔膠停止位置X1 (I)傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊作為后面控制計算使用；D、注塑成型重復(fù)精度控制模塊通過控制使得下面公式(2)的比值相等，即每次注塑成型過程中注射保壓過程螺桿前進距離和料筒絕對溫度的比值相等來控制注塑的保壓過程，所述注射保壓過程螺桿前進距離即為熔膠停止時螺桿位置和保壓停止時螺桿位置的差值，
權(quán)利要求
1.一種基于熔體溫度和保壓位置的注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)，用于注塑機，其特征在于，該注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)包括注塑工藝參數(shù)給定模塊、熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊、注塑液壓系統(tǒng)模塊和注塑成型重復(fù)精度控制模塊，所述注塑工藝參數(shù)給定模塊連接到注塑成型重復(fù)精度控制模塊，熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊連接到注塑成型重復(fù)精度控制模塊，注塑液壓系統(tǒng)模塊安裝在注塑機上，并與注塑成型重復(fù)精度控制模塊相連接； 所述注塑工藝參數(shù)給定模塊用于將注塑工藝參數(shù)傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊； 所述熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊包括安裝在注塑機注射螺桿處的位置傳感器和安裝在注塑機料筒上的溫度傳感器，用于將檢測到的數(shù)據(jù)傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊； 所述注塑成型重復(fù)精度控制模塊用于通過對傳送來的數(shù)據(jù)進行控制計算，實現(xiàn)對注塑液壓系統(tǒng)模塊的控制； 所述注塑液壓系統(tǒng)模塊用于實現(xiàn)注塑機各部分的運動控制。
2.一種利用權(quán)利要求1所述的注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)的注塑重復(fù)精度控制方法，其特征在于，所述注塑重復(fù)精度控制方法的具體步驟如下: A、熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊通過安裝在注塑機注射螺桿處的位置傳感器實時檢測螺桿位置P，并記錄下注塑機熔膠過程停止時的位置X1以及保壓結(jié)束時螺桿位置X2,同時通過安裝在注塑機料筒上的溫度傳感器檢測料筒溫度t，并將螺桿位置P、熔膠停止位置X1、和料筒溫度t傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊； B、注塑成型重復(fù)精度控制模塊實時記錄熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊傳送來的螺桿位置P和料筒溫度t，記錄每個注塑循環(huán)熔膠停止時螺桿位置X1 (k)，并通過下面公式(I)計算當(dāng)前注塑循環(huán)保壓過程中料筒絕對溫度T(k):T(k)=t+273 (I) 其中k表示當(dāng)前是第k次注塑循環(huán)，t為保壓過程中料筒溫度； C、經(jīng)過試驗測試，不斷調(diào)整保壓停止時螺桿位置X2以及其他注塑工藝參數(shù)，使注塑成型出來的產(chǎn)品達(dá)到用戶滿意，此時保壓停止時螺桿位置X2即為正常工作第一個循環(huán)或者第一個注塑質(zhì)量滿意的循環(huán)保壓停止時螺桿位置X2(I)，其中括號中I表示第I個注塑循環(huán)，此次循環(huán)熔膠停止時螺桿位置X1即為正常工作第一個循環(huán)或者第一個注塑質(zhì)量滿意的循環(huán)熔膠停止時螺桿位置X1 (I)，其中括號中I表示第I個注塑循環(huán)，此時熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊記錄此時循環(huán)料筒溫度t并傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊；注塑成型重復(fù)精度控制模塊根據(jù)公式(I)計算出的料筒絕對溫度T，即為正常工作第一個循環(huán)或者第一個注塑質(zhì)量滿意的循環(huán)料筒絕對溫度T(I)，其中括號中I表示第I個注塑循環(huán)，注塑工藝參數(shù)給定模塊將注塑循環(huán)熔膠停止位置X1 (I)傳送到注塑成型重復(fù)精度控制模塊作為后面控制計算使用； D、注塑成型重復(fù)精度控制模塊通過控制使得下面公式(2)的比值相等，即每次注塑成型過程中注射保壓過程螺桿前進距離和料筒絕對溫度的比值相等來控制注塑的保壓過程，所述注射保壓過程螺桿前進距離即為熔膠停止時螺桿位置和保壓停止時螺桿位置的差值，
全文摘要
本發(fā)明涉及注塑機注塑成型過程控制系統(tǒng)及方法，旨在提供一種基于熔體溫度和保壓位置的注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)及方法。該注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)包括注塑工藝參數(shù)給定模塊、熔體溫度和注射螺桿位置檢測模塊、注塑液壓系統(tǒng)模塊和注塑成型重復(fù)精度控制模塊；該注塑重復(fù)精度控制方法利用所述注塑重復(fù)精度控制系統(tǒng)進行控制。本發(fā)明按照上述計算保壓過程停止位置及保壓停止控制方法實現(xiàn)的注塑成型過程將能保證高精度的重復(fù)控制精度，而且控制和計算方法簡單，與現(xiàn)有的控制方法相比沒有增加硬件設(shè)備而能大大提高重復(fù)控制精度。
文檔編號B29C45/76GK103192508SQ20131007574
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月10日
發(fā)明者彭勇剛, 韋巍 申請人:浙江大學(xué)