一种注塑件模具工艺参数自动优化的方法及控制系统与流程

本发明涉及一种注塑件模具自动控制领域，尤其涉及一种注塑件模具工艺参数自动优化的方法及控制系统。

背景技术：

当前，企业在进行新模具产品的生产前，都需要对相应的模具进行相关工艺参数的配置。而该工作往往对技术人员的专业素质要求很高。如果要保证最终产品的质量符合要求，模具工艺参数的配置人员必须具有丰富的注塑机操作经验以及对模具工艺参数的深刻理解。同时，由于在生产中，需要配置的模具工艺参数众多，往往需要技术人员通过长时间的、多次的不断试错过程来最终确定一套满意的工艺参数。这也就造成了很多废品，增加了企业的生产成本。另外，由于是人工调试，调试的流程可能会存在不确定性。这最终会导致模具工艺参数的不确定性，从而影响注塑件质量的不确定性。

常州机电职业技术学院在201610515439.7公开了一种注塑成型工艺参数自适应系统，包括模具、参数测量装置和智能分析系统，所述参数测量装置通过通信线与智能分析系统连接，所述参数测量装置用于测量试模过程中模具上的工艺参数，并传输给智能分析系统，智能分析系统根据模具结构及塑料材质进行分析，自动给出注塑的最佳工艺参数。本发明能快速获得成型的最佳工艺参数，缩短模具制造周期，提高效率；本发明采用智能分析系统，减少对工作人员专业能力的依赖性，有利于降低劳动力成本；本发明能够实现模具工作过程的控制，保证产品质量。但是，这种注塑成型工艺参数仅针对温度等外部的参数的调整，调整局限性大。

广州市香港科大霍英东研究院在201610407955.8公开了基于无模型优化的注塑机开模参数自动调节方法，包括步骤：初始化低速段流量测试区间和测试流量值，并固定压力阀门开度值和高速段流量阀门开度，进行低速段流量开度搜索，获得低速段流量阀门开度；初始化高速段流量测试区间和测试流量值，结合固定的压力阀门开度值和获得的低速段流量阀门开度，进行高速段流量开度迭代搜索获得高速段流量阀门开度以及对应的高低速段切换位置；初始化压力测试区间，结合获得的高低速段流量阀门开度和高低速段切换位置，在压力测试区间内进行压力阀门开度迭代搜索，获得最优的压力阀门开度。本发明可自动调节获得开模参数，调节效率高、成本低，而且稳定性高，工作可靠性强，可广泛应用于注塑行业中。这种工艺主要的目的在于自动调节阀门的开度，不适用注塑件的模具工艺参数的设置。

重庆世纪精信实业(集团)有限公司在201610033525.4公开了一种注塑机工艺参数记录查询系统及注塑机工艺参数设定方法，该注塑机工艺参数记录查询系统能够对针对满足注塑加工要求的注塑工艺参数进行存储记录，并提供后续查询，且在借助该注塑机工艺参数记录查询系统执行对注塑机工艺参数的设定方法中，只需要操作工艺参数记录查询装置的参数查询显示器录入待查询注塑模具编号，便能够查询找到并提取所记录的环境参数与所述触发查询时的环境参数相匹配的一个工艺参数数据组，将其中记录的注塑工艺参数加以显示，供技术人员参照对注塑机加以设定，能够有效的帮助解决注塑工艺参数调试时间长、试模次数多的问题，以降低因试模调试引起的时间消耗成本和原材料消耗成本，具有很好的应用推广价值。但是这种方式注塑工艺环境一旦发生变化，工艺参数没有办法自适应变化。

技术实现要素：

本发明申请一种注塑件模具工艺参数自动优化的方法，以解决现有技术中不能解决工艺参数自适应变化的技术问题。

一种注塑件模具工艺参数自动优化的方法，包括以下步骤：

获得初始化参数，与预先存储的工艺参数进行匹配，获得出相应的工艺参数，然后进行无背压自动塑化，如果自动塑化在规定时间内完成，则进入注射过程，否则，进入手动塑化过程，进行手动塑化后进入注射过程；

加料：将树脂加入热料筒的加热装置中；

在没有保压的情况下进行多个注塑周期调试，最终调整到适合的参数：料筒中设由注射油缸带动的柱塞或螺杆，将物料送到料筒的加热区物料在加热区软化并被加热到所需要的温度，柱塞或螺杆推移时热塑性塑料在熔体压力的作用下被注入闭合的模具内，在没有背压的情况下控制螺杆或柱塞进行塑化，后在只用保压的情况下填充整个模具，每次注射完成，接受用户输入确认该注塑件是否完整，以便确认模具是否填满，若是则该模具确认填满进行下一步骤，否则在没有达到预先设定周期调整次数情况下自动调整参数进行注射；

优化保压压力设置，调整转保压位置和保压压力的大小完成合格样品注射。

本发明是帮助企业对不具备很高的专业素质的操作人员，在短时间内快速地找到能够生产出高质量、稳定产品的工艺参数的一种有效方法。

本发明对操作人员的专业素质要求低，并能够快速高效地找到合适的模具工艺参数，避免了长时间和多次的试错，减少了调试过程中的废品量，有效节约企业生产成本。

本发明标准化、自动化了一套独特的模具工艺参数配置方法和流程，避免了人工配置时的不确定性。同时，自动化的配置过程也提高了参数配置的质量。保证了参数的始终有效性和可重复性，从而保证最终产品的质量稳定性。

附图说明

图1为本发明的一种注塑件模具工艺参数自动优化的方法的流程示例图；

图2为本发明注塑机的一种原理结构图。

图3为本发明的塑胶材料基本信息输入界面；

图4为本发明的工艺参数调整界面。

图5为最终得到的成功结果界面；

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

注塑成型是将注射原料置于加热料筒(俗称塑化器)内加热压塑化后用螺杆或柱塞施加压，使溶体经料筒的末端的喷嘴注入到所需形状的模具中填满模腔，若干经冷却后脱模取出制品，这一过程是通过注射成型和模具来实现的。

而注塑机是指将树脂加入热料筒的加热装置中，料筒中设由注射油缸带动的柱塞或螺杆，将物料送到料筒的加热区(预注射或储料)物料在加热区软化并被加热到所需要的温度，柱塞或螺杆推移时热塑性塑料在熔体压力的作用下被注入闭合的模具内。注模模具被固定在动模板和定模板上。锁模系统保证模具的闭合，并提供注射时所必需的锁模压力，注塑机上设有时间、压力、流量、调节系统可以控制制品的成型周期。请参阅图2，控制器连接若干传感器，通过控制伺服泵等控制电磁阀注射、开合模、顶针、射台等在内的操作。

注射成型过程包括加料、加热塑化、合模、加压注射、保压、冷却定型、开模、脱模等，其中加热塑化、加压注射、冷却是成型过程中最重要的三个步骤。本发明在这些基础上加入相应的步骤，使其注塑件模具工艺参数自动优化。本发明实现了一种注塑件模具工艺参数设置的自动化方法。模具相关的工艺参数的配置是通过多个注塑周期的调试来自动得到。操作人员只需通过软件的逐步引导，完成相应的配置步骤。同时，操作人员只需简单目测每个注塑周期产生的注塑件的质量，进而在软件上做出是/否的判断就可以完成整个配置过程。本发明能够协助操作人员完成新模具的一些基本的、重要工艺参数配置。

(1)加料：每次加料量应尽量保持一定，以保证注射塑化均匀一致，减少注射成型时压力的波动。

(2)第一阶段工艺参数配置阶段：用来确定相关初始化设置。这个过程是在塑化之前，也可以在加料之前设置，在该步骤中控制系统接受操作人员输入基本的设置。例如，材料的种类，注塑件的基本尺寸等。根据操作人员的输入信息，比如材料的种类和注塑件的基本尺寸和模具信息，匹配预先存储的工艺参数。这些预先存储的工艺参数保存在软件的一个数据库中。用户可以增加与新材料相关的工艺参数进入数据库中，也可以对现有的数据进行修改和更新。软件根据用户输入的材料种类和牌号，调用与该材料相对应的标准工艺参数进行配置。这些参数包括脱模温度、模具温度、熔胶温度、塑化速度、最大注射压力和最大注射速度等。

举个简单的例子，首先：预先建立材料信息(比如材料种类和牌号等)和标准工艺参数对应数据库，该些参数包括脱模温度、模具温度、熔胶温度、塑化速度、最大注射压力和最大注射速度。再次，预先建立参数限值数据库，后续每次调整参数时，去判断参数是否达到限值，若是，则直接结束。

(3)多个注塑周期调试，最终调整到适合的参数。其中每一塑化是将塑料在进入模腔之前要达到规定的温度，要提供足够数量的熔融塑料，以保证生产的连续进行。这一过程后续着重介绍：注射是指注塑机用柱塞或螺杆对熔融的塑料加推压力使料筒里熔融的料经喷嘴浇口进入模腔中的工序；保压是注射结束后注射柱塞或螺杆开始返回之前的这段时间内，保压可以保持制品的完整性又防止熔融塑料倒流回到浇道里，并补偿体积收缩。

(4)优化保压压力设置，调整转保压位置和保压压力的大小完成合格样品注射。

具体介绍多个注塑周期调试，最终调整到适合的参数。

一般来说，控制系统经过匹配动态参数后自动选择典型工艺参数。

第一阶段，本方法尝试在没有背压的情况下控制螺杆或柱塞进行塑化。如果在设定的熔胶时间内无法完成熔胶动作，就需要手动完成熔胶动作。然后，尝试在只用保压的情况下填充整个模具。

根据产品的实际状况，用户选择模具是否完全填充。根据用户的选择，来计算注射速度、保压时间等。

流动性的计算：

保压时间计算：

冷却时间的计算：

此时，一些包括冷却时间、转保压位置和熔胶行程等工艺参数的初始值已经得到。然后进入第二阶段步骤。

第二阶段步骤：通过几个注塑周期的调试，确定合适的注塑工艺参数。

在此阶段，一个注塑件在没有保压的条件下多次进行注射。每次注射完成，接受用户输入确认该注塑件是否完整，以便确认模具是否填满。如果该模具确认填满了，第二阶段就完成了。

如果模具没有填满，如下的一些工艺参数将根据产品具体的完整情况进行自动调整：

·注射速度

·注射压力限值

·转保压位置

·料筒温度

·模具温度

·保压时间

·冷却时间

如果模具没有填满，先调整注射速度、注射压力限值、转保压位置、料筒温度、模具温度、保压时间、冷却时间在内的参数一个或几个参数，比如注射速度、注射压力限值、转保压位置按照以下公式进行调整再进行注射，若该注塑件没有完整，模具没有填满，再将注射速度、注射压力限值、转保压位置按照以下公式进行调整再进行注射，直至注塑件完整。当然，下述的公式仅是举例说明，并非局限于此。另外，在每一调整周期时，模具温度、保压时间、冷却时间也可以做适应性做一个或几个参数的修改。

例如：

注射压力(新)＝注射压力(实际)+0.1*最大注射压力

注射速度(新)＝注射速度(实际)-0.1*最大注射速度

转保压位置(新)＝转保压位置(实际)-0.05*螺杆直径

在此阶段，可能有必要要操作员进行如下操作：

·手动清料

·手动熔胶

·调整模具温度

这是因为，如果增加模具温度，在螺杆中的残留材料就必须进行手动清理，以防止残留在螺杆中的材料因为长时间的加热而出现性能减退。在这种情况下，也需要进行手动熔胶操作。

如果算法已经得到了合适的工艺参数并填满模具，那么就可以进行第三阶段了。如果没有得到合适的工艺参数，或者相关参数超过了机器或材料的限值，本算法会报警并停止工作。

第三阶段步骤：调整保压压力。

在第二阶段得到合适的工艺参数后，为了填充模腔，在第三阶段会优化保压压力设置。通过几个注射周期，系统会调整转保压位置和保压压力的大小。操作员需要判定每个周期打出样品的质量。如果增加保压压力之后，操作员最多允许通过若干个注射周期(比如5个注射周期)来判断增加保压压力是否能够提高产品质量。

如果增加保压压力产品质量无法改善，还是不合格，本算法就会报错并停止运行。如果操作员认为产品的质量合格，且残胶量稳定，然后打出一个成型的注塑件。此时，算法成功结束。

保压压力(新)＝保压压力(实际)+0.1*最大保压压力

实施例一

一种注塑件模具工艺参数自动优化的方法，包括以下步骤：

在第一阶段，用户在注塑机上运行实施本算法的相应软件，输入初始化参数，算法会把输入的信息与预先存储的相应的工艺参数进行匹配，并推荐标准工艺参数的数值。

塑胶材料基本信息输入界面如图3

比如，用户选择abs材料并选择详细的材料牌号之后，系统会通过数据库，自动为用户设定脱模温度典型值为83℃，最大值为93℃。同样，当用户输入模具温度典型值为40℃时，系统自动为用户设定最小值为40℃，最大值为60℃。类似的参数自动设定还包括熔胶温度值，塑化速度值等。

另外，用户还需要输入要生产的产品及其模具的一些基本信息。比如，产品的平均壁厚和最大壁厚，模具浇口的直径等等。然后用户需要确认整个算法运行的一些基本条件。比如，模具是否安装到位、模具温度是否达到设定值等等。

通过以上的用户设定，本算法计算出相应的工艺参数，然后进行无背压自动塑化。如果自动塑化在规定时间内完成，则进入注射过程。否则，进入手动塑化过程，进行手动塑化后进入注射过程。

接着算法会计算注射速度、保压压力、冷却时间和熔胶行程在内的数据，并以此计算结果进行第一次注射，并尝试在只有保压的情况下填满模具。这主要是为了保证模具在注射过程中不被意外损坏。当控制器检测到螺杆停止运动时，模具填充的动作就结束了。

接着，算法会通过施加一个较小的背压进行塑化，并进行第二次注射。然后，用户需要反馈给算法，经过上述两次注射，模具是否完全填充。根据用户的不同选择，算法会进一步调整相应的工艺参数。并在进入第二阶段前，把相应的工艺参数显示给用户。

在第二阶段，如果上一步中用户反馈给算法的是模具完全填充，那么算法会进一步确认注射压力是否达到限值。如果没有达到限值，那么算法就进入第三阶段。如果达到限值，那么算法就要调整注射压力限值，然后再进行注射并给用户确认模具填充结果。直到模具完全填充并且注射压力没有达到限值。

如果第一阶段结束时，用户反馈给算法的是模具没有完全填充。那么算法就会调整一系列的工艺参数(注射压力限值、注射速度、模具温度、熔胶温度等等)，来进行注射并要求用户确认效果。这个改进过程是周期性的。

工艺参数调整界面如图4

如果无法达到完全填充，或者工艺参数超过机器和材料的限值，算法就无法得到合理的工艺参数，从而终止并报警。

在第三阶段，算法需要在施加保压的基础上来使得模具完全填充。这时转保压位置和保压大小就需要调整并确定。算法将调整这两个关键参数，并进行周期性的注射操作。用户在每次注射完全后要评判模具是否完全填充，并且每次调整是否有改进。算法根据用户的反馈，进一步调整工艺参数，并最终得到一个合格的产品。如果经过5次调整和注射，算法还是没有得到合格产品，那么算法终止并报警。如果得到一个合格的产品，那么需要手动清除残留的材料并手动熔胶，最后得到一个合格的产品，相应的工艺参数也被算法保存在注塑机控制器中。

最终得到的成功结果界面如图5

本发明的实施可以包括一套相应的人机界面软件，方便操作人员输入初始化信息，并根据软件提示逐步完成整个调试过程。同时，在判断样品质量后，操作人员也可以通过人机界面软件简单输入是或否的选项来决定是否进入下一阶段的后续调试。最终，软件可以获得成功样品的合适工艺参数并保存。我司已完成相应的软件的开发,.

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。