一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法与流程

技术特征：

1.一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取挤出吹塑工艺过程实时参数，建立数据库；

2)基于响应曲面法进行一次优化：首先以产品质量指标为优化目标，步骤1)采集的挤出吹塑工艺过程实时参数为影响因子，并根据积累数据统计分析确定各影响因子的区间范围；然后对数据进行回归拟合并检验其显著性；并对拟合模型进行分析绘制相应的质量目标与工艺参数的等高线图；最后根据等高线图求解满足产品质量指标的工艺参数组合的集合，选择匹配设备工作性能的最佳工艺参数组合；

3)统计分析设备设定不同参数时在工艺过程中的工艺参数的波动情况，拟合工艺波动指数和设定工艺参数的方程，并计算设备的总体波动情况；

4)对步骤2)得到的最佳工艺参数组合分析在工艺过程中的工艺参数的波动情况，并计算设备的总体波动情况，若波动较大，则舍弃步骤2)得到的最佳工艺参数组合，基于设备性能进行二次优化：降低产品质量指标后，在步骤2)的等高线图中选择满足降低后产品质量指标的一条等高线，根据所述等高线上的若干组工艺参数组合分析在工艺过程中的工艺参数的波动情况，并计算设备的总体波动情况，最终选择波动值最小的工艺参数组合作为最优工艺参数组合，完成挤出吹塑工艺参数优化。

2.根据权利要求1所述的一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法，其特征在于，所述步骤1)中挤出吹塑工艺过程实时参数包括螺杆转速、模具温度、油温和吹胀压力。

3.根据权利要求2所述的一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法，其特征在于，所述步骤1)中采用温度传感器、压力传感器、数据采集卡、上位机挤出吹塑工艺过程实时参数。

4.根据权利要求1所述的一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法，其特征在于，所述步骤2)基于响应曲面法进行一次优化的具体步骤包括：

2.1)设变量y为优化目标，变量x_i为影响因子，i＝(1,2,...,p-1,p)，根据积累数据统计分析确定各个影响因子的区间范围；

2.2)设变量y与x₁,...,x_p有如下关系：

E_y＝f(x₁,...,x_p) (1)

建立拟合模型方程为：

$E_y=f(x_1,...,x_p)\≈a+{\mathrm{bx}}_1+...+{\mathrm{cx}}_p+...+{\mathrm{dx}}_1^2+...+{\mathrm{ex}}_p^2+{\mathrm{fx}}_1{x}_2+...{\mathrm{gx}}_{p-1}{x}_p---\left(2\right)$

其中，E_y为相对误差，a～g为分别为拟合系数，由最小二乘法获取；

并对建立的拟合模型方程进行显著性检验；

2.3)根据建立的拟合模型方程绘制等高线图；

2.4)设f_max为设定的产品质量指标，f_r(x₁,...,x_p)为满足工艺要求的产品质量指标，则有：

f_r(x_1i,...,x_pi)≤f_max (3)

2.5)根据公式(3)在等高线图中求解满足产品质量指标的工艺参数组合的集合，在满足产品质量指标的工艺参数组合的集合中选择匹配设备工作性能的最佳工艺参数组合。

5.根据权利要求4所述的一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法，其特征在于，所述步骤2.1)中采用下水平x_i1表示影响因子的区间范围的下界，用零水平x_i0表示影响因子的区间范围的水平与下水平的平均值，上水平x_i2表示影响因子的区间范围的上界。

6.根据权利要求1所述的一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法，其特征在于，所述步骤3)中拟合工艺参数波动指数和设定工艺参数的方程过程为：

定义工艺参数波动指数X_C为过程监测实时测量值，X_S为设定值，设工艺有k个过程工艺参数，每个过程工艺参数有i种设定值，即每次的设定值为X_si，在每个设定值下共采集n个试验点，过程监测实时测量值表示为X_cj(j＝1...n)，某个工艺参数某次设定值可计算出j个P值，定义为P_kij，用表示第k个工艺参数在某个设定值时的工艺参数波动指数，则对于某个工艺参数，在不同的设定值时，会产生不同的P值，对应关系表示为：

则建立工艺参数波动指数和设定工艺参数的方程为：

P_k＝F(x_k) (4)。

7.根据权利要求6所述的一种综合质量目标与设备性能的挤出吹塑工艺优化方法，其特征在于，所述步骤3)中设备的总体波动情况的公式为：

$Q=\underset{k=1}{\overset{k}{\Σ}}{P}_k=F\left(x_1\right)+F\left(x_2\right)+...+F\left(x_k\right)---\left(5\right).$