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液压直压式注塑机最佳锁模力优化方法

液压直压式注塑机最佳锁模力优化方法

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作者：周洋北京化工大学

学位级别：硕士

注塑成型是最重要的聚合物加工成型方式之一。锁模力是决定注塑成型制品质量、装备寿命和运行能耗的重要工艺参数。锁模力过小会导致制品飞边,产品质量无法保障;过大则会导致生产能耗高,降低装备寿命。因此,合理的锁模力设定对实现高精... 详细信息

注塑成型是最重要的聚合物加工成型方式之一。锁模力是决定注塑成型制品质量、装备寿命和运行能耗的重要工艺参数。锁模力过小会导致制品飞边,产品质量无法保障;过大则会导致生产能耗高,降低装备寿命。因此,合理的锁模力设定对实现高精度、高能效注塑成型至关重要。传统锁模力设定方法仍极度依赖人工经验,设定过程和设定逻辑缺乏数据化评价手段,锁模力设定智能化程度低;型腔压力传感器虽然可以精确测量模内熔体压力,为锁模力设定提供参考数据,但其配套设备成本高,模具系统复杂,难以实现普适化应用。因此开发出一种锁模力优化方法,让注塑机在不增加额外传感器条件下,可以自动准确完成最佳锁模力设定,对提升注塑机智能化水平,提高注塑装备市场竞争力具有重要意义。为赋予注塑机装备实现锁模力自动优化设定的能力,本研究提出液压直压式注塑机锁模力在线优化方法,围绕合模机构力学建模与锁模特性分析、液压机构力学仿真、最佳锁模力设定依据研究、数据处理方法研究以及锁模力优化流程开发等内容开展研究工作。本课题的主要研究内容和取得的成果如下:(1)针对注塑机合模机构锁模特性开展研究:首先从理论上分析了模具在不同锁模力与胀模力关系下的受力情况,解释了注塑产品产生飞边缺陷的原因;通过建立合模机构的力学模型,详细分析了合模机构在注塑成型各阶段受力变形情况,揭示了注塑成型过程中锁模力变化特点与原因;公式推导得到锁模力增量与制品质量间存在线性关系;(2)搭建基于流固耦合的液压直压式合模机构仿真平台并开展实验探究:在考虑油缸工作油液压缩性的条件下,建立了液压直压式合模机构的流固耦合仿真模型。仿真实验结果验证了合模机构锁模特性与锁模力变化特点,注塑成型实验结果表明锁模力增量与制品质量呈线性关系,提出了合模机构最佳锁模力判定依据。(3)确定数据处理方法,开发锁模力优化算法:利用最小二乘法回归分析处理锁模力增量数据,使用不同数学模型拟合实验数据,通过比较不同拟合结果的残差平方和与确定系数,确定指数型函数作为处理锁模力增量数据的数学模型,并结合Matlab软件开发锁模力优化算法程序。(4)开发注塑机锁模力在线优化求解方法并进行实机测试:基于锁模力优化算法程序,结合注塑机试模实际工况,进一步开发了液压直压式注塑机锁模力优化程序并嵌入注塑机控制系统内;测试锁模力优化程序并开展实验,实机测试结果表明该锁模力优化方法可以实现较少的试模次数内完成锁模力优化。

关键词：注塑机胀模特性锁模力增量锁模力优化最佳锁模力

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