专利名称：基于熔体温度和保压位置的注塑重复精度控制系统及方法
技术领域：
本发明是关于注塑机注塑成型过程控制系统及方法，特别涉及一种基于熔体温度和保压位置的注塑重复精度控制系统及方法。
背景技术：
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总重量的三分之一以上。注塑机是实现注塑成型的机械，它包括模具和注塑机械两部分，注塑机械则可以划分为合模机构、注射机构、液压系统和控制系统几个部分。一个典型的注塑成型过程包括合模、注射、保压、预塑和冷却、开模和顶出几个步骤。注塑成型首先利用料筒和螺杆将高分子原料加热到熔融态，然后通过注射螺杆注射到封闭的模腔内，经过保压过程及冷却过程形成所需要的产品，其中最直接影响产品质量的过程是注射保压过程，直接关系到最终产品的质量，因此需要进行精确的控制。保压参数设置不合理、保压过程控制精度不高将直接导致溢边、曲翘等注塑缺陷，注塑精度无法保证。由于注塑过程非常复杂，注塑产品精度一般分为外观质量和内部质量，外观质量包括尺寸精度、光滑度等，而内部质量包括强度、韧性、内应力分布、分子取向力等。而不同产品外观形状、尺寸大小、高分子原料不同等等，因此外观尺寸等外观质量指标难以适用于所有注塑产品，因此目前注塑行业普遍采用注塑重复精度来描述注塑产品质量，即多次重复注塑成型产品的重量重复精度来描述注塑质量，因此如何实现注塑成型的高重复精度控制就是注塑成型控制的一个关键问题。注塑成型的关键过程就是注射和保压，因此只有精确的控制了注射和保压过程，才可以实现高精度注塑重复精度。为了实现注塑重复精度控制，除了要从工艺参数的控制精度上实现，如注射和保压过程的速度、压力、位置控制精度要高，还需要从注塑工艺角度考虑实现高可重复的注塑成型过程。一个需要精确控制的环节是注射到保压过程的精确控制，目前注射过程转到保压过程的方式主要有位置控制方法、时间控制方法、压力控制方法以及温度控制方法等，只有实现合适了精确平稳的注射转保压过程控制才能够防止模腔压力超调过大，压力过高。注射过程是将熔融态的高分原料充填进模腔，而保压过程则是实现高分子原料在一定压力和温度下冷却成型，并实现冷却补缩保证产品的一致性，因此保压过程对注塑成型过程的质量影响更加直接，而目前保压过程的控制基本上采用时间控制方式，保压过程根据压力变化分为几个保压阶段，每个阶段的转化都采用时间控制方式，即时间达到则转下一保压阶段，最终保压过程结束也是采用时间控制方式，这种保压控制方法本质上是一种近似的控制方法，模拟高分子原料在模腔内成型压力和温度变化过程。但是这种控制方法无法从本质上保证注塑过程的高可重复控制精度，因为每循环注塑成型过程受到很多外部干扰因素的影响，熔体温度、注射量都可能不精确，因此固定的保压控制难以保证高可重复精度。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可实现对注塑成型过程的精确可重复控制的注塑重复精度控制系统及方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是:提供一种基于熔体温度和保压位置的注塑重复精度控制系统，用于注塑机，该注塑重复精度控制系统包括注塑工艺参数给定模块、熔体温度和注射螺杆位置检测模块、注塑液压系统模块和注塑成型重复精度控制模块，所述注塑工艺参数给定模块连接到注塑成型重复精度控制模块，熔体温度和注射螺杆位置检测模块连接到注塑成型重复精度控制模块，注塑液压系统模块安装在注塑机上，并与注塑成型重复精度控制模块相连接；所述注塑工艺参数给定模块用于将注塑工艺参数传送到注塑成型重复精度控制模块；所述熔体温度和注射螺杆位置检测模块包括安装在注塑机注射螺杆处的位置传感器和安装在注塑机料筒上的温度传感器，用于将检测到的数据传送到注塑成型重复精度控制|吴块；所述注塑成型重复精度控制模块用于通过对传送来的数据进行控制计算，实现对注塑液压系统模块的控制；所述注塑液压系统模块用于实现注塑机各部分的运动控制。提供一种利用所述注塑重复精度控制系统的注塑重复精度控制方法，所述注塑重复精度控制方法的具体步骤如下:A、熔体温度和注射螺杆位置检测模块通过安装在注塑机注射螺杆处的位置传感器实时检测螺杆位置P，并记录下注塑机熔胶过程停止时的位置X1以及保压结束时螺杆位置X2,同时通过安装在注塑机料筒上的温度传感器检测料筒温度t，并将螺杆位置P、熔胶停止位置X1、和料筒温度t传送到注塑成型重复精度控制模块；B、注塑成型重复精度控制模块实时记录熔体温度和注射螺杆位置检测模块传送来的螺杆位置P和料筒温度t，记录每个注塑循环熔胶停止时螺杆位置X1 (k)，并通过下面公式(I)计算当前注塑循环保压过程中料筒绝对温度T(k):T(k)=t+273 (I)其中k表示当前是第k次注塑循环，t为保压过程中料筒温度；C、经过试验测试，不断调整保压停止时螺杆位置X2以及其他注塑工艺参数，使注塑成型出来的产品达到用户满意，此时保压停止时螺杆位置X2即为正常工作第一个循环或者第一个注塑质量满意的循环保压停止时螺杆位置X2 (k)，其中括号中I表示第I个注塑循环，此次循环熔胶停止时螺杆位置X1即为正常工作第一个循环或者第一个注塑质量满意的循环熔胶停止时螺杆位置X1(I)，其中括号中I表示第I个注塑循环，此时熔体温度和注射螺杆位置检测模块记录此时循环料筒温度t并传送到注塑成型重复精度控制模块；注塑成型重复精度控制模块根据公式(I)计算出的料筒绝对温度T，即为正常工作第一个循环或者第一个注塑质量满意的循环料筒绝对温度T(I)，其中括号中I表示第I个注塑循环，注塑工艺参数给定模块将注塑循环熔胶停止位置X1 (I)传送到注塑成型重复精度控制模块作为后面控制计算使用；D、注塑成型重复精度控制模块通过控制使得下面公式(2)的比值相等，即每次注塑成型过程中注射保压过程螺杆前进距离和料筒绝对温度的比值相等来控制注塑的保压过程，所述注射保压过程螺杆前进距离即为熔胶停止时螺杆位置和保压停止时螺杆位置的差值，
权利要求
1.一种基于熔体温度和保压位置的注塑重复精度控制系统，用于注塑机，其特征在于，该注塑重复精度控制系统包括注塑工艺参数给定模块、熔体温度和注射螺杆位置检测模块、注塑液压系统模块和注塑成型重复精度控制模块，所述注塑工艺参数给定模块连接到注塑成型重复精度控制模块，熔体温度和注射螺杆位置检测模块连接到注塑成型重复精度控制模块，注塑液压系统模块安装在注塑机上，并与注塑成型重复精度控制模块相连接； 所述注塑工艺参数给定模块用于将注塑工艺参数传送到注塑成型重复精度控制模块； 所述熔体温度和注射螺杆位置检测模块包括安装在注塑机注射螺杆处的位置传感器和安装在注塑机料筒上的温度传感器，用于将检测到的数据传送到注塑成型重复精度控制模块； 所述注塑成型重复精度控制模块用于通过对传送来的数据进行控制计算，实现对注塑液压系统模块的控制； 所述注塑液压系统模块用于实现注塑机各部分的运动控制。
2.一种利用权利要求1所述的注塑重复精度控制系统的注塑重复精度控制方法，其特征在于，所述注塑重复精度控制方法的具体步骤如下: A、熔体温度和注射螺杆位置检测模块通过安装在注塑机注射螺杆处的位置传感器实时检测螺杆位置P，并记录下注塑机熔胶过程停止时的位置X1以及保压结束时螺杆位置X2,同时通过安装在注塑机料筒上的温度传感器检测料筒温度t，并将螺杆位置P、熔胶停止位置X1、和料筒温度t传送到注塑成型重复精度控制模块； B、注塑成型重复精度控制模块实时记录熔体温度和注射螺杆位置检测模块传送来的螺杆位置P和料筒温度t，记录每个注塑循环熔胶停止时螺杆位置X1 (k)，并通过下面公式(I)计算当前注塑循环保压过程中料筒绝对温度T(k):T(k)=t+273 (I) 其中k表示当前是第k次注塑循环，t为保压过程中料筒温度； C、经过试验测试，不断调整保压停止时螺杆位置X2以及其他注塑工艺参数，使注塑成型出来的产品达到用户满意，此时保压停止时螺杆位置X2即为正常工作第一个循环或者第一个注塑质量满意的循环保压停止时螺杆位置X2(I)，其中括号中I表示第I个注塑循环，此次循环熔胶停止时螺杆位置X1即为正常工作第一个循环或者第一个注塑质量满意的循环熔胶停止时螺杆位置X1 (I)，其中括号中I表示第I个注塑循环，此时熔体温度和注射螺杆位置检测模块记录此时循环料筒温度t并传送到注塑成型重复精度控制模块；注塑成型重复精度控制模块根据公式(I)计算出的料筒绝对温度T，即为正常工作第一个循环或者第一个注塑质量满意的循环料筒绝对温度T(I)，其中括号中I表示第I个注塑循环，注塑工艺参数给定模块将注塑循环熔胶停止位置X1 (I)传送到注塑成型重复精度控制模块作为后面控制计算使用； D、注塑成型重复精度控制模块通过控制使得下面公式(2)的比值相等，即每次注塑成型过程中注射保压过程螺杆前进距离和料筒绝对温度的比值相等来控制注塑的保压过程，所述注射保压过程螺杆前进距离即为熔胶停止时螺杆位置和保压停止时螺杆位置的差值，
全文摘要
本发明涉及注塑机注塑成型过程控制系统及方法，旨在提供一种基于熔体温度和保压位置的注塑重复精度控制系统及方法。该注塑重复精度控制系统包括注塑工艺参数给定模块、熔体温度和注射螺杆位置检测模块、注塑液压系统模块和注塑成型重复精度控制模块；该注塑重复精度控制方法利用所述注塑重复精度控制系统进行控制。本发明按照上述计算保压过程停止位置及保压停止控制方法实现的注塑成型过程将能保证高精度的重复控制精度，而且控制和计算方法简单，与现有的控制方法相比没有增加硬件设备而能大大提高重复控制精度。
文档编号B29C45/76GK103192508SQ20131007574
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月10日 优先权日2013年3月10日
发明者彭勇刚, 韦巍 申请人:浙江大学