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(duì)大型注塑制品缺陷進(jìn)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(shí)也是開發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品不可或缺的加工方法。我國(guó)已成為全球最大的注塑機(jī)生產(chǎn)國(guó)，但在高端產(chǎn)品方面則還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。隨著航空航天、汽車工業(yè)、消費(fèi)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(jìn)一步提升設(shè)備效率、精度和節(jié)能效果的迫切要求。為實(shí)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(diǎn)出發(fā)，使注射成型設(shè)備具有過(guò)程自動(dòng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的高端智能化精密注塑成型裝備，進(jìn)一步提升國(guó)產(chǎn)注塑成型裝備的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

注塑成型過(guò)程是一個(gè)高度非線性、時(shí)變性的多參數(shù)作用過(guò)程。由于此過(guò)程具有多個(gè)參數(shù)相互作用并隨時(shí)間變化的特性，所以每個(gè)參數(shù)對(duì)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(guò)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(xué)基礎(chǔ)。由于比容積V的變化會(huì)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(guò)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(zhǔn)確掌握聚合物的PVT關(guān)系特性，并對(duì)決定最終成型制品尺寸精度及物理機(jī)械性能的比容積V實(shí)現(xiàn)精密控制。

目前在實(shí)際生產(chǎn)中，制品缺陷的反饋是通過(guò)統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制，即工人定期抽查制品質(zhì)量并報(bào)告給操作工人以考慮當(dāng)前機(jī)器性能，缺陷調(diào)控則通過(guò)操作工人依靠經(jīng)驗(yàn)停機(jī)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(duì)成型過(guò)程進(jìn)行更好地監(jiān)測(cè)與控制。本發(fā)明能夠監(jiān)測(cè)每一個(gè)制品成型過(guò)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(gè)制品的成型工藝路徑，并與標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑進(jìn)行比對(duì)，判定制品是否存在缺陷，模具輔助調(diào)壓模塊根據(jù)比對(duì)的結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)控模腔內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑制品缺陷的在線監(jiān)測(cè)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(wú)人干預(yù)條件下對(duì)注射成型缺陷進(jìn)行在線自主修復(fù)，實(shí)現(xiàn)智能化高效連續(xù)的生產(chǎn)加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，設(shè)計(jì)一種注塑制品缺陷自愈調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注射成型工藝參數(shù)，并進(jìn)行智能化調(diào)控，最終實(shí)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(cè)裝置、制品成型缺陷評(píng)價(jià)判斷模塊以及模具輔助調(diào)壓模塊，所述的PT監(jiān)測(cè)裝置安裝在注塑機(jī)的合模系統(tǒng)中，該監(jiān)測(cè)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(cè)每一個(gè)制品在成型過(guò)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)判斷模塊中；制品成型缺陷評(píng)價(jià)判斷模塊將每一個(gè)制品的成型工藝路徑與標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑相比對(duì)，然后將比對(duì)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(jī)筒一、螺桿一、機(jī)筒加熱圈一以及塑化伺服電機(jī)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(duì)結(jié)果實(shí)時(shí)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(cè)試儀得到聚合物的PVT特性曲線；每一個(gè)制品的成型過(guò)程都可以分為塑化、注射、保壓、冷卻這四個(gè)階段，在這個(gè)過(guò)程中基于聚合物PVT特性曲線以及P、T之間相對(duì)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(biāo)準(zhǔn)制品的成型工藝路徑作為該類制品的標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑，作為該類制品的質(zhì)量身份ID；同時(shí)在每個(gè)制品成型過(guò)程中，在主注射系統(tǒng)完成塑化和注射后，通過(guò)PT監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)保壓、冷卻過(guò)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(píng)價(jià)判斷模塊中；制品成型缺陷評(píng)價(jià)判斷模塊將每一個(gè)制品在成型過(guò)程中的某一階段T所對(duì)應(yīng)的P與相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑上壓力值相比較，然后將比對(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的P與相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑上壓力值始終保持一致，這樣就使得注射過(guò)程中每一個(gè)制品的成型工藝路徑能夠與標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑高精度重復(fù)，實(shí)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(guò)程中，過(guò)程變量P、T會(huì)呈現(xiàn)出明顯的非線性時(shí)變特性，進(jìn)而出現(xiàn)偏離標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑的現(xiàn)象，將每一個(gè)制品的成型工藝路徑與標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑相比較，這樣就實(shí)現(xiàn)了注塑制品成型缺陷的監(jiān)測(cè)。

將每一個(gè)制品在成型過(guò)程中的某一階段T所對(duì)應(yīng)的P與相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑上P₀進(jìn)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(duì)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(duì)應(yīng)的P與相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑上P₀始終保持一致。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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(wú)人干預(yù)條件下對(duì)注射成型缺陷進(jìn)行在線自主修復(fù)，實(shí)現(xiàn)智能化高效連續(xù)的生產(chǎn)加工，避免了人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。

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(guò)將每個(gè)制品成型工藝路徑與標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)時(shí)調(diào)控模腔內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)注塑制品成型質(zhì)量的閉環(huán)控制。

附圖說(shuō)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(jī)，2.螺桿一，3.機(jī)筒一，4.機(jī)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(jī)筒二，10.螺桿二，11.料斗二，12.注射伺服電機(jī)，13.預(yù)塑伺服電機(jī)，14.數(shù)據(jù)采集模塊，15.制品成型缺陷評(píng)價(jià)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(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利詳細(xì)描述如下，以便于更清楚地理解本發(fā)明所要保護(hù)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(cè)裝置、制品成型缺陷評(píng)價(jià)判斷模塊15以及模具輔助調(diào)壓模塊，所述的PT監(jiān)測(cè)裝置安裝在注塑機(jī)的合模系統(tǒng)中，該監(jiān)測(cè)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(cè)每一個(gè)制品在成型過(guò)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)判斷模塊15中；制品成型缺陷評(píng)價(jià)判斷模塊15將每一個(gè)制品的成型工藝路徑與標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑相比對(duì)，然后將比對(duì)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(guò)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(guò)柱塞系統(tǒng)向模腔18中補(bǔ)充物料，調(diào)節(jié)型腔中的壓力；型腔18中壓力高時(shí)可以有部分物料進(jìn)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(jī)筒一3、螺桿一2、機(jī)筒加熱圈一4以及塑化伺服電機(jī)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(duì)結(jié)果實(shí)時(shí)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(lái)控制溫度；機(jī)筒加熱圈一4來(lái)控制機(jī)筒一3的溫度。圖1中的右側(cè)的螺桿二10、機(jī)筒加熱圈三9、料斗二11、注射伺服電機(jī)12和預(yù)塑伺服電機(jī)13組成主注射系統(tǒng)，注射伺服電機(jī)12和預(yù)塑伺服電機(jī)13帶動(dòng)螺桿二10實(shí)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(cè)試儀得到聚合物的PVT特性曲線；每一個(gè)制品的成型過(guò)程都可以分為塑化、注射、保壓、冷卻這四個(gè)階段，在這個(gè)過(guò)程中基于聚合物PVT特性曲線以及P、T之間相對(duì)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(biāo)準(zhǔn)制品的成型工藝路徑作為該類制品的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)在每個(gè)制品成型過(guò)程中，通過(guò)PT監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)判斷模塊15中；制品成型缺陷評(píng)價(jià)判斷模塊15將每一個(gè)制品在成型過(guò)程中的某一階段T所對(duì)應(yīng)的P與相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑上壓力值相比較，然后將比對(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的P與圖2相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑上壓力值始終保持一致，這樣就使得注射過(guò)程中每一個(gè)制品的成型工藝路徑能夠與標(biāo)準(zhǔn)成型工藝路徑高精度重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了制品外觀、尺寸精度和重量重復(fù)精度的提高。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(hù)范圍之內(nèi)。