注塑机锁模力智能在线优化方法研究
发布时间：2021-08-11 20:34
锁模力是注射成型过程的重要工艺参数之一,注塑机锁模力的合理设置对注塑制品质量和机器合模单元以及模具的寿命具有重要的影响。若机器锁模力设定值偏低,容易造成制品发生毛刺、飞边等缺陷,制品质量重复精度下降,同时对注塑模具分型面造成永久性的损害,降低模具与合模单元的寿命;若机器锁模力过大,会导致注射成型过程能耗增加,严重时容易使模具型腔排气不良,制品产生变色焦化等缺陷。传统的锁模力设定方法依据模具流道和型腔在其分型面上的投影面积与型腔压力经验值的乘积来设置,出于安全角度考虑,锁模力初设值往往偏大,随着原料和生产环境的变化,可能又会出现锁模力偏小的情况。因此,传统的锁模力设定脱离实际工况,单纯依靠经验设定的方式已经不能满足工业4.0和智能注塑的发展要求。本课题在对注塑机的成型过程中胀模特性研究的基础上,提出了一种可供工业应用的注塑机锁模力智能在线优化方法。本课题的主要研究工作和取得的成果如下:（1）注塑成型中的胀模特性及由胀模引起的锁模力变化特性的系统研究:研究了制品有无飞边产生情况下对应的胀模特性,在胀模过程中,胀模力峰值的大小与锁模力设定值的大小无关;对三板肘杆式全电动注塑机和两板液压式注塑...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１注塑周期图??Ｆｉｇ．１－１?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
，此时模腔内熔体被螺杆以预设的保压??压力持续推动，实现注塑制品的补缩、致密，螺杆前端的熔体缓慢的进入模腔内，直??至浇口封冻为止；ｔＤ？ｔ￡为保压与倒流阶段，浇口封冻后保压作用结束，料筒内螺杆??预塑动作开始，与此同时，充填进入模具型腔的熔体并未彻底冷却，未冷却的部分受??到模腔压力的反作用，将回流至模具浇口、流道，模腔压力从办降低低至碚？４为??模腔内制品冷却和定型阶段，是制品的进一步冷却过程，制品的刚度和强度得到进一??步增强，防止在顶出脱模过程中被顶出变形［８］。??■??图１－２注射充填过程中模具型腔压力曲线??Ｆｉｇ，?１－２?Ｍｏｌｄ?ｃａｖｉｔｙ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｃｕｒｖｅ?ｄｕｒｉｎｇ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｆｉｌｌｉｎｇ??注射充填过程中，在料筒内螺杆的推动作用下，高温熔融、黏度较低的塑料熔体，??以高动能的状态将模具型腔快速充满，使得注射螺杆和螺杆前端至模具流道内的熔体??产生了对应的机械惯性与熔体惯性，该惯性作用导致高动压作用在模具型腔的投影面??上，进而形成模腔胀模力，造成模具分型面处产生背向分离的趋势，有发生溢料的可??能。因此，为了克服熔体充填而在模腔内产生的胀模力，防止充填过程中熔体从模具??分型面处溢出，在模具分型面的垂直方向，对其施加锁紧力，这就是锁模力。机器合??模单元在锁模力的作用下产生弹性变形，模具被压缩，发生压缩变形，拉杆被拉伸，??产生拉伸变形，对于液压式注塑机而言，锁模油缸内的液压油被压缩。处于锁模状态??下的注塑机合模单元可被视为刚性架构，形成了锁模力封闭变形系统［９，１（）］。如图１－３??所示，分别为三板肘杆式注塑机与二板液压式注塑机合模单元在锁模状态下形成的锁??
主持续地分??析关键工艺参数，自动感知外界环境的变化，及时发现偏差并进行补偿，自动调节优??化，达到依据实际工况在线智能调控的目标。其中，使注塑机根据实际工况自主设定??注射成型过程中所需的最优锁模力就是实现注塑机智能化的重要内容之一。因此，基??于注射成型过程中机器的运行参数，实现注塑机锁模力智能在线优化不仅是当前智能??注塑机发展的迫切需求，也有利于推动注塑工业的智能化进程。??３?主賴１１?人??Ｉ?獅．咖，?ｍ??＾?Ａｓ??ｆ?．美．．．．摩’??云廿寘网健全??图１－７工业４．０：智能制造【５ｔ＞］??Ｆｉｇ．?１－７?Ｉｎｄｕｓｔｒｙ?４．０：?Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ＾５０！??１．３．２研究内容??本课题将针对注塑机传统锁模力依靠工人经验设定，脱离实际工况所带来的缺??点，开展注塑机锁模力智能在线优化方法的研宄，使机器能够根据实际生产工况自主??分析判断当前的锁模力设定值是否为最优锁模力，若当前锁模力设定值不符合实际工??况，则机器将通过数次试模自主求解并设定最优锁模力，同时，为保护模具和机器合??模单元部件，试模过程中将尽可能避免在锁模力设定过低区域进行试模。为实现大规??模工业级别的应用，本课题将基于注塑机现有的传感器所采集的运行过程数据进行锁??模力智能在线优化方法的研宄，以避免额外安装传感器增加生产应用成本。课题研宄??具体内容如下：??（１）注塑成型中胀模特性的研宄??分析了注塑成型中的胀模量、由胀模引起的合模单元拉杆、模具等部件的变形量、??注塑制品质量三者之间的相互关系，结合注塑机胀模特性实验数据，探究了胀模现象??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]从德国K2019看全球注塑行业创新技术发展新趋势[J]. 谢鹏程,朱金柏. 中国塑料. 2020(03)
[2]一种哈夫模锁模力的计算[J]. 林王仲. 锻压装备与制造技术. 2017(03)
[3]工艺参数对微注射成型模腔压力的影响[J]. 王权,张珉,吴正环,董丽媛. 现代塑料加工应用. 2017(01)
[4]从德国K 2016看注射成型行业技术发展趋势[J]. 谢鹏程,武高健,张玉丽. 中国塑料. 2017(01)
[5]触摸德国工业4.0推动我国注塑机行业的变革[J]. 燕丰. 橡塑技术与装备. 2016(18)
[6]德国“工业4.0”计划及其对我国产业创新的启示[J]. 黄阳华. 经济社会体制比较. 2015(02)
[7]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[8]智能制造装备的发展现状与趋势[J]. 傅建中. 机电工程. 2014(08)
[9]全电动精密注塑机及其合模装置的比较与分析[J]. 杨玥,王柏村,傅纪国,袁卫明,厉永福. 轻工机械. 2011(06)
[10]不同锁模机构注塑机胀模特性的研究[J]. 张攀攀,谢鹏程,华岱,杨卫民. 中国塑料. 2010(04)
硕士论文
[1]注塑机拉杆应力的超声波在线测量及其在注射成形中的应用[D]. 赵耀.浙江大学 2019
[2]石墨烯镀层辅助快速热循环工艺对注塑制品的微观形态与性能的影响研究[D]. 陈浩生.北京化工大学 2018
[3]基于机器视觉的注塑加工检测系统的研究[D]. 白帆.中国计量学院 2016
[4]二板式注塑机合模装置结构仿真及性能研究[D]. 金翔.华南理工大学 2014
[5]注塑机双曲肘合模机构的运动分析与优化设计[D]. 纪钰亮.华南理工大学 2013
[6]非损伤性精密注射成型在线控制制品质量方法的研究[D]. 华岱.北京化工大学 2009
本文编号：3336849
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１注塑周期图??Ｆｉｇ．１－１?Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｃｙｃｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
，此时模腔内熔体被螺杆以预设的保压??压力持续推动，实现注塑制品的补缩、致密，螺杆前端的熔体缓慢的进入模腔内，直??至浇口封冻为止；ｔＤ？ｔ￡为保压与倒流阶段，浇口封冻后保压作用结束，料筒内螺杆??预塑动作开始，与此同时，充填进入模具型腔的熔体并未彻底冷却，未冷却的部分受??到模腔压力的反作用，将回流至模具浇口、流道，模腔压力从办降低低至碚？４为??模腔内制品冷却和定型阶段，是制品的进一步冷却过程，制品的刚度和强度得到进一??步增强，防止在顶出脱模过程中被顶出变形［８］。??■??图１－２注射充填过程中模具型腔压力曲线??Ｆｉｇ，?１－２?Ｍｏｌｄ?ｃａｖｉｔｙ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｃｕｒｖｅ?ｄｕｒｉｎｇ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｆｉｌｌｉｎｇ??注射充填过程中，在料筒内螺杆的推动作用下，高温熔融、黏度较低的塑料熔体，??以高动能的状态将模具型腔快速充满，使得注射螺杆和螺杆前端至模具流道内的熔体??产生了对应的机械惯性与熔体惯性，该惯性作用导致高动压作用在模具型腔的投影面??上，进而形成模腔胀模力，造成模具分型面处产生背向分离的趋势，有发生溢料的可??能。因此，为了克服熔体充填而在模腔内产生的胀模力，防止充填过程中熔体从模具??分型面处溢出，在模具分型面的垂直方向，对其施加锁紧力，这就是锁模力。机器合??模单元在锁模力的作用下产生弹性变形，模具被压缩，发生压缩变形，拉杆被拉伸，??产生拉伸变形，对于液压式注塑机而言，锁模油缸内的液压油被压缩。处于锁模状态??下的注塑机合模单元可被视为刚性架构，形成了锁模力封闭变形系统［９，１（）］。如图１－３??所示，分别为三板肘杆式注塑机与二板液压式注塑机合模单元在锁模状态下形成的锁??
主持续地分??析关键工艺参数，自动感知外界环境的变化，及时发现偏差并进行补偿，自动调节优??化，达到依据实际工况在线智能调控的目标。其中，使注塑机根据实际工况自主设定??注射成型过程中所需的最优锁模力就是实现注塑机智能化的重要内容之一。因此，基??于注射成型过程中机器的运行参数，实现注塑机锁模力智能在线优化不仅是当前智能??注塑机发展的迫切需求，也有利于推动注塑工业的智能化进程。??３?主賴１１?人??Ｉ?獅．咖，?ｍ??＾?Ａｓ??ｆ?．美．．．．摩’??云廿寘网健全??图１－７工业４．０：智能制造【５ｔ＞］??Ｆｉｇ．?１－７?Ｉｎｄｕｓｔｒｙ?４．０：?Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ?Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ＾５０！??１．３．２研究内容??本课题将针对注塑机传统锁模力依靠工人经验设定，脱离实际工况所带来的缺??点，开展注塑机锁模力智能在线优化方法的研宄，使机器能够根据实际生产工况自主??分析判断当前的锁模力设定值是否为最优锁模力，若当前锁模力设定值不符合实际工??况，则机器将通过数次试模自主求解并设定最优锁模力，同时，为保护模具和机器合??模单元部件，试模过程中将尽可能避免在锁模力设定过低区域进行试模。为实现大规??模工业级别的应用，本课题将基于注塑机现有的传感器所采集的运行过程数据进行锁??模力智能在线优化方法的研宄，以避免额外安装传感器增加生产应用成本。课题研宄??具体内容如下：??（１）注塑成型中胀模特性的研宄??分析了注塑成型中的胀模量、由胀模引起的合模单元拉杆、模具等部件的变形量、??注塑制品质量三者之间的相互关系，结合注塑机胀模特性实验数据，探究了胀模现象??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]从德国K2019看全球注塑行业创新技术发展新趋势[J]. 谢鹏程,朱金柏. 中国塑料. 2020(03)
[2]一种哈夫模锁模力的计算[J]. 林王仲. 锻压装备与制造技术. 2017(03)
[3]工艺参数对微注射成型模腔压力的影响[J]. 王权,张珉,吴正环,董丽媛. 现代塑料加工应用. 2017(01)
[4]从德国K 2016看注射成型行业技术发展趋势[J]. 谢鹏程,武高健,张玉丽. 中国塑料. 2017(01)
[5]触摸德国工业4.0推动我国注塑机行业的变革[J]. 燕丰. 橡塑技术与装备. 2016(18)
[6]德国“工业4.0”计划及其对我国产业创新的启示[J]. 黄阳华. 经济社会体制比较. 2015(02)
[7]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[8]智能制造装备的发展现状与趋势[J]. 傅建中. 机电工程. 2014(08)
[9]全电动精密注塑机及其合模装置的比较与分析[J]. 杨玥,王柏村,傅纪国,袁卫明,厉永福. 轻工机械. 2011(06)
[10]不同锁模机构注塑机胀模特性的研究[J]. 张攀攀,谢鹏程,华岱,杨卫民. 中国塑料. 2010(04)
硕士论文
[1]注塑机拉杆应力的超声波在线测量及其在注射成形中的应用[D]. 赵耀.浙江大学 2019
[2]石墨烯镀层辅助快速热循环工艺对注塑制品的微观形态与性能的影响研究[D]. 陈浩生.北京化工大学 2018
[3]基于机器视觉的注塑加工检测系统的研究[D]. 白帆.中国计量学院 2016
[4]二板式注塑机合模装置结构仿真及性能研究[D]. 金翔.华南理工大学 2014
[5]注塑机双曲肘合模机构的运动分析与优化设计[D]. 纪钰亮.华南理工大学 2013
[6]非损伤性精密注射成型在线控制制品质量方法的研究[D]. 华岱.北京化工大学 2009
本文编号：3336849
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