本發(fā)明涉及高分子材料加工領(lǐng)域，特指一種基于聚合物PVT特性曲線對大型注塑制品缺陷進行自愈調(diào)控的裝置及方法。

技術(shù)背景

注射成型是指將熔融狀態(tài)的材料注射到模具型腔內(nèi)，后經(jīng)冷卻固化得到制品的成型方法，特別適用于加工外形復(fù)雜、尺寸精確和帶嵌件的制品。注射成型是低成本、大批量生產(chǎn)塑料制品極好的加工方法，同時也是開發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品不可或缺的加工方法。我國已成為全球最大的注塑機生產(chǎn)國，但在高端產(chǎn)品方面則還遠遠落后于世界先進水平。隨著航空航天、汽車工業(yè)、消費電子和家電等行業(yè)的高速發(fā)展，注射成型加工正面臨著智能化制造，以及進一步提升設(shè)備效率、精度和節(jié)能效果的迫切要求。為實現(xiàn)注射成型制品高精度、高效率的連續(xù)生產(chǎn)，必須從聚合物材料模塑成型加工的特點出發(fā)，使注射成型設(shè)備具有過程自動監(jiān)控、成型缺陷在線診斷和自愈調(diào)控等功能，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端智能化精密注塑成型裝備，進一步提升國產(chǎn)注塑成型裝備的國際競爭力。

注塑成型過程是一個高度非線性、時變性的多參數(shù)作用過程。由于此過程具有多個參數(shù)相互作用并隨時間變化的特性，所以每個參數(shù)對最后制件質(zhì)量的優(yōu)劣都具有不同程度的影響。研究表明，聚合物的比容積V與加工過程中熔體的壓力P及溫度T之間始終遵循特定關(guān)系，即V＝f(P,T)，這是材料的基本屬性，也是模塑成型制品精度控制的科學基礎(chǔ)。由于比容積V的變化會引起成型制品質(zhì)量和形狀尺寸變化，因而PVT特性關(guān)系及其在成型過程中的演變規(guī)律才是注塑成型制品尺寸精度及質(zhì)量控制的關(guān)鍵。注射成型精度控制的本質(zhì)就在于準確掌握聚合物的PVT關(guān)系特性，并對決定最終成型制品尺寸精度及物理機械性能的比容積V實現(xiàn)精密控制。

目前在實際生產(chǎn)中，制品缺陷的反饋是通過統(tǒng)計質(zhì)量控制，即工人定期抽查制品質(zhì)量并報告給操作工人以考慮當前機器性能，缺陷調(diào)控則通過操作工人依靠經(jīng)驗停機重調(diào)工藝參數(shù)。因此，為了改善注塑成型生產(chǎn)性能，生產(chǎn)出更高質(zhì)量的制品，需要對成型過程進行更好地監(jiān)測與控制。本發(fā)明能夠監(jiān)測每一個制品成型過程中模腔內(nèi)的壓力P和溫度T，根據(jù)該種材料的PVT特性曲線描繪出每一個制品的成型工藝路徑，并與標準成型工藝路徑進行比對，判定制品是否存在缺陷，模具輔助調(diào)壓模塊根據(jù)比對的結(jié)果實時調(diào)控模腔內(nèi)的壓力，實現(xiàn)對注塑制品缺陷的在線監(jiān)測以及自愈調(diào)控。本發(fā)明使現(xiàn)有注射成型設(shè)備具備成型缺陷在線自愈功能，可在無人干預(yù)條件下對注射成型缺陷進行在線自主修復(fù)，實現(xiàn)智能化高效連續(xù)的生產(chǎn)加工。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，設(shè)計一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測注射成型工藝參數(shù)，并進行智能化調(diào)控，最終實現(xiàn)制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度的精密控制。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控裝置，主要包括PT監(jiān)測裝置、制品成型缺陷評價判斷模塊以及模具輔助調(diào)壓模塊，所述的PT監(jiān)測裝置安裝在注塑機的合模系統(tǒng)中，該監(jiān)測裝置由壓力傳感器、溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊組成，可以監(jiān)測每一個制品在成型過程中模腔內(nèi)的壓力P和溫度T，數(shù)據(jù)采集模塊與制品成型缺陷評價判斷模塊接口相連，將采集到的數(shù)據(jù)輸入到制品成型缺陷評價判斷模塊中；制品成型缺陷評價判斷模塊將每一個制品的成型工藝路徑與標準成型工藝路徑相比對，然后將比對結(jié)果輸入到模具輔助調(diào)壓模塊中；模具輔助調(diào)壓模塊包括模具輔助調(diào)壓控制器、模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)以及模具輔助調(diào)壓注射系統(tǒng)，模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)可以是螺桿塑化系統(tǒng)，由料斗一、機筒一、螺桿一、機筒加熱圈一以及塑化伺服電機組成，模具輔助調(diào)壓注射系統(tǒng)可以是柱塞式注射系統(tǒng)，由熔體料筒、柱塞以及注射油缸，模具輔助調(diào)壓模塊的模具輔助調(diào)壓控制器根據(jù)比對結(jié)果實時調(diào)控模腔內(nèi)的壓力，保證制品的精度。采用塑化與注射分開的結(jié)構(gòu)可以保證模腔內(nèi)的壓力精度控制的更高。

本發(fā)明一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控裝置，應(yīng)用于注塑成型制品缺陷的自愈調(diào)控。其應(yīng)用方法主要包括以下步驟：利用聚合物PVT測試儀得到聚合物的PVT特性曲線；每一個制品的成型過程都可以分為塑化、注射、保壓、冷卻這四個階段，在這個過程中基于聚合物PVT特性曲線以及P、T之間相對變化關(guān)系可以描繪一條曲線作為制品的成型工藝路徑，記錄符合要求的標準制品的成型工藝路徑作為該類制品的標準成型工藝路徑，作為該類制品的質(zhì)量身份ID；同時在每個制品成型過程中，在主注射系統(tǒng)完成塑化和注射后，通過PT監(jiān)測裝置監(jiān)測保壓、冷卻過程的模腔內(nèi)壓力P和溫度T的變化，將采集到的數(shù)據(jù)輸入到制品成型缺陷評價判斷模塊中；制品成型缺陷評價判斷模塊將每一個制品在成型過程中的某一階段T所對應(yīng)的P與相對應(yīng)的標準成型工藝路徑上壓力值相比較，然后將比對結(jié)果輸入到模具輔助調(diào)壓模塊中；模具輔助調(diào)壓模塊中的模具輔助調(diào)壓控制器根據(jù)比對的結(jié)果控制模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)和模具輔助調(diào)壓注射系統(tǒng)工作，使得某一階段T所對應(yīng)的P與相對應(yīng)的標準成型工藝路徑上壓力值始終保持一致，這樣就使得注射過程中每一個制品的成型工藝路徑能夠與標準成型工藝路徑高精度重復(fù)，實現(xiàn)了制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度的提高。

在注塑成型的過程中，過程變量P、T會呈現(xiàn)出明顯的非線性時變特性，進而出現(xiàn)偏離標準成型工藝路徑的現(xiàn)象，將每一個制品的成型工藝路徑與標準成型工藝路徑相比較，這樣就實現(xiàn)了注塑制品成型缺陷的監(jiān)測。

將每一個制品在成型過程中的某一階段T所對應(yīng)的P與相對應(yīng)的標準成型工藝路徑上P₀進行比較。

模具輔助調(diào)壓模塊中的模具輔助調(diào)壓控制器可以根據(jù)比對的結(jié)果控制模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)和模具輔助調(diào)壓注射系統(tǒng)工作，使得某一階段T所對應(yīng)的P與相對應(yīng)的標準成型工藝路徑上P₀始終保持一致。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、本發(fā)明一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控裝置及方法，可在無人干預(yù)條件下對注射成型缺陷進行在線自主修復(fù)，實現(xiàn)智能化高效連續(xù)的生產(chǎn)加工，避免了人力、物力、財力的浪費。

2、本發(fā)明一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控裝置及方法，通過將每個制品成型工藝路徑與標準成型工藝路徑進行比對，實現(xiàn)對制品成型缺陷的自主修復(fù)，不受操作人員主觀因素的影響，制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度高。

3.本發(fā)明一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控裝置及方法，能夠避免外部因素的干擾和設(shè)備執(zhí)行元件自身的性能變化影響的，實時調(diào)控模腔內(nèi)的壓力，實現(xiàn)注塑制品成型質(zhì)量的閉環(huán)控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控裝置的整體示意圖。

圖2是聚合物PVT特性曲線及制品成型工藝路徑。

圖中:1.塑化伺服電機，2.螺桿一，3.機筒一，4.機筒加熱圈一，5.料斗一，6.注射液壓缸，7.柱塞，8.熔體料筒，9.機筒二，10.螺桿二，11.料斗二，12.注射伺服電機，13.預(yù)塑伺服電機，14.數(shù)據(jù)采集模塊，15.制品成型缺陷評價判斷模塊，16.模具輔助調(diào)壓控制器，17.溫度傳感器，18.模腔，19.壓力傳感器，20.模具。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明專利詳細描述如下，以便于更清楚地理解本發(fā)明所要保護的技術(shù)思想：

本發(fā)明一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控裝置及方法，其裝置包括PT監(jiān)測裝置、制品成型缺陷評價判斷模塊15以及模具輔助調(diào)壓模塊，所述的PT監(jiān)測裝置安裝在注塑機的合模系統(tǒng)中，該監(jiān)測裝置由壓力傳感器19、溫度傳感器17和數(shù)據(jù)采集模塊14組成，可以監(jiān)測每一個制品在成型過程中模腔內(nèi)的壓力P和溫度T，數(shù)據(jù)采集模塊14與制品成型缺陷評價判斷模塊15接口相連，將采集到的數(shù)據(jù)輸入到制品成型缺陷評價判斷模塊15中；制品成型缺陷評價判斷模塊15將每一個制品的成型工藝路徑與標準成型工藝路徑相比對，然后將比對結(jié)果輸入到模具輔助調(diào)壓模塊中；模具輔助調(diào)壓模塊包括模具輔助調(diào)壓控制器16、模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)以及模具輔助調(diào)壓注射系統(tǒng)，模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)通過螺桿塑化系統(tǒng)將物料塑化均勻，由于已經(jīng)充滿熔體的模腔中調(diào)壓需要的熔體量很少，所以通過柱塞系統(tǒng)向模腔18中補充物料，調(diào)節(jié)型腔中的壓力；型腔18中壓力高時可以有部分物料進入到熔體料筒8中。圖1所示的模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)的由料一5、機筒一3、螺桿一2、機筒加熱圈一4以及塑化伺服電機1組成物料的塑化系統(tǒng)，由熔體料筒8、柱塞7以及注射油缸6組成輔助的熔體注射系統(tǒng)，模具輔助調(diào)壓模塊根據(jù)比對結(jié)果實時調(diào)控模腔18內(nèi)的壓力，保證制品的精度。熔體料筒8外側(cè)有加熱圈來控制溫度；機筒加熱圈一4來控制機筒一3的溫度。圖1中的右側(cè)的螺桿二10、機筒加熱圈三9、料斗二11、注射伺服電機12和預(yù)塑伺服電機13組成主注射系統(tǒng)，注射伺服電機12和預(yù)塑伺服電機13帶動螺桿二10實現(xiàn)物料的塑化和注射，模腔18中的物料主要由主注射系統(tǒng)注入，左側(cè)的塑化及柱塞注射系統(tǒng)是模具輔助調(diào)壓模塊的一部分。

本發(fā)明一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控系統(tǒng)，應(yīng)用于注塑成型制品缺陷的自愈調(diào)控。其應(yīng)用主要包括以下步驟：利用聚合物PVT測試儀得到聚合物的PVT特性曲線；每一個制品的成型過程都可以分為塑化、注射、保壓、冷卻這四個階段，在這個過程中基于聚合物PVT特性曲線以及P、T之間相對變化關(guān)系就可以描繪一條曲線作為制品的成型工藝路徑，記錄符合要求的標準制品的成型工藝路徑作為該類制品的標準成型工藝路徑，作為該類制品的質(zhì)量身份ID，如圖2所示，控制路線為圖中的A-B-C-D-E-F虛線。同時在每個制品成型過程中，通過PT監(jiān)測裝置監(jiān)測模腔18內(nèi)壓力P和溫度T的變化，將采集到的數(shù)據(jù)輸入到制品成型缺陷評價判斷模塊15中；制品成型缺陷評價判斷模塊15將每一個制品在成型過程中的某一階段T所對應(yīng)的P與相對應(yīng)的標準成型工藝路徑上壓力值相比較，然后將比對結(jié)果輸入到模具輔助調(diào)壓模塊中；模具輔助調(diào)壓模塊中的模具輔助調(diào)壓控制器16根據(jù)比對的結(jié)果控制模具輔助調(diào)壓塑化系統(tǒng)和模具輔助調(diào)壓注射系統(tǒng)工作，使得某一階段T所對應(yīng)的P與圖2相對應(yīng)的標準成型工藝路徑上壓力值始終保持一致，這樣就使得注射過程中每一個制品的成型工藝路徑能夠與標準成型工藝路徑高精度重復(fù)，實現(xiàn)了制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度的提高。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其他各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。