CN112955297A - 用于基于实际塑料熔化压力或腔体压力来控制注射成型过程的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的方法，包括：基于基准周期识别随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线；以及在后续周期中调节注射压力，以使熔化的热塑性材料的监测压力遵循随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线。一种用于基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法，其中，腔体压力乘以过程因数。此外，一种用于使用实时腔体压力来控制注射成型过程的方法，包括基于基准周期识别随着时间推移的最佳腔体压力曲线，以及在后续周期中调节注射压力以使所监测的腔体压力遵循随着时间推移的最佳腔体压力曲线。

Description

用于基于实际塑料熔化压力或腔体压力来控制注射成型过程 的方法
相关申请的交叉引用
本申请是非临时申请，要求2018年9月13日提交的题为“Methods forControlling Injection Molding Processes Based on Actual Plastic melt Pressureor Cavity Pressure”的美国临时专利申请号62/730,597的申请日的权益。美国临时申请号62/730,597的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容大体上涉及注射成型，更特别地涉及用于使用实际塑料熔化压力或腔体压力而不是计算的塑料熔化压力或注射压力来控制注射成型机器的方法。
背景技术
注射成型是大量制造由热塑性材料构造的零件常用的技术。在重复的注射成型过程期间，将通常呈小球粒或珠粒形式的热塑性树脂引入注射成型机器中，注射成型机器在热、压力和剪力下使球粒熔化。在注射成型周期中，将熔化的热塑性材料强力注射到具有特别期望腔体形状的模具腔体中。注射的塑料在压力下保持在模具腔体中，随后被冷却，并作为固化零件被移除，上述固化零件具有与模具的腔体形状非常类似的形状。单个模具可以具有任何数量的独立腔体，独立腔体可以通过将熔化树脂的流引导到腔体中的浇口连接到流通道。典型的注射成型程序通常包含四个基本操作：(1)在注射成型机器中将塑料加热，以允许塑料在压力下流动；(2)将熔化的塑料注射到已闭合的两个半模具之间限定的一个或多个模具腔体中；(3)允许塑料在压力下在一个或多个腔体中冷却并硬化；以及(4)打开半模具并从模具中弹出零件。在从模具中弹出零件后，将熔化的塑料注入到一个或多个模具腔体中的设备(如，螺杆或螺旋钻)进入恢复阶段，在恢复阶段中，设备返回到原始位置。
在这些系统中，控制系统根据对注射成型机器的各种部件限定一系列控制值的注射周期控制注射成型过程。例如，可以通过固定的和/或可变的熔化压力曲线来驱动注射周期，其中，控制器使用例如基于注射压力的估计熔化压力。注射周期还可由固定或可变的螺杆速度曲线来控制，其中，控制器感测注射螺杆的速度作为确定对材料应用的驱动速度的输入。
在常规的注射成型过程中，存在与模具的填充相关联的两个阶段。第一阶段通常称为“填充”阶段，由螺杆速度设定值控制。大多数注塑成型机器通常使用1至3个之间的速度设定值，但是在“填充”阶段，机器可以允许最高达10个速度设定值。速度设定值必须由机器操作员手动输入。一旦塑料零件被填充到一定百分比，机器控制就从速度控制转移到压力控制。填充零件的压力控制阶段称为“保持”阶段。在一些情况下，术语“挤压”和“保持”均用于描述压力控制阶段。大多数注射成型机器通常在“保持”阶段期间使用1至3个之间的压力设定值，但是在“保持”阶段期间，机器允许最高达10个压力设定值。压力设定值由机器操作员手动输入。
注射成型过程可以取决于所执行的注射成型的类型而变化。例如，已经开发出恒低压多腔体注射成型系统，其在单个时间段或阶段内以基本上恒定的低压，通常小于6,000psi，将熔化的塑料材料注入模具腔体。其他注射成型过程包括金属注射成型(MIM)、反应注射成型(RIM)、液体注射成型(LIM)、结构泡沫成型、液晶聚合物(LCP)成型和注射拉伸吹塑成型。
在注射成型过程中的整个塑料注射过程中，注射成型机器用于熔化压力的典型代用指标是注射压力。注射压力通常是施加在注射活塞的背部的液压或施加在螺杆的背部上的负荷传感器上的力量。通过比较被测量力或压力的面积与施加在熔化的热塑性材料上的螺杆尖端面积之间的差进行计算，估计注射期间螺杆前部的实际塑料熔化压力。所使用的计算取决于机器注射是以液压方式还是以电方式控制的。这种计算实际熔化压力的方法可能会由于螺杆尖端前部处的几何形状变化以及基于下述中的一项或多项的压降造成的变化而受到影响：螺杆与机筒之间的间隙，螺杆止回环性能，以及其他部件诸如混合器或延伸式喷嘴的几何形状。
发明内容
在本公开内容的范围内的布置针对通过使用实际熔化压力控制注射成型过程以生产可重复地一致的零件。在注射单元的喷嘴尖端处或附近使用压力传感器使在注射成型周期的填充、挤压或保持阶段期间进入模具的塑料材料的实际塑料熔化压力是多少的测量比当前被使用的作为代用指标的注射压力要准确得多。换句话说，使用注射压力(诸如液压或电压)控制注射成型周期会使大部分挤压和保持阶段的实际塑料熔化压力发生变化，这将导致零件的质量和一致性降低，而使用实际熔化压力控制注射成型周期将导致零件质量和一致性提高。
具体地，一种用于基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的方法包括：在基准周期期间将熔化的热塑性材料注射到模具腔体中。该方法还包括在基准周期期间使用喷嘴内或附近的传感器来测量熔化的热塑性材料的压力，并通过控制器追踪在基准周期期间熔化热塑性材料随着时间推移的所测量压力。该方法包括由控制器基于基准周期确定随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线。然后，该方法包括在后续周期期间将熔化热塑性材料注射到模具腔体中，并使用喷嘴内或附近的传感器在后续周期期间监测熔化热塑性材料的压力。然后，该方法包括通过控制器调节注射压力，以使熔化热塑性材料的监测压力在后续周期期间遵循随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线。
基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的方法可以用在常规的注射成型过程中或在基本上低恒压的注射成型过程中。该方法还可以用于其他成型过程中，诸如金属注射成型(MIM)、反应注射成型(RIM)、液体注射成型(LIM)、结构泡沫成型、液晶聚合物(LCP)成型和注射拉伸吹塑成型。在常规的注射成型过程中，调节注射压力，以使熔化热塑性材料的监测压力在后续周期期间遵循随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线可以发生在后续周期的挤压或保持阶段中的至少一个期间。在基本上低恒压的注射成型过程中，调节注射压力，以使熔化热塑性材料的监测压力在后续周期期间遵循随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线可以出现在整个后续周期期间。
基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的方法还可以包括应用机器学习算法来确定对最佳实际塑料熔化压力曲线的修改。例如，在一些实现方式中，针对多个不同注射成型机器、模具和熔化材料，监测多个注射周期的性能。该历史数据可以用作训练机器学习算法的输入，以使注射成型机器、模具和/或熔化材料的特征，用于此类机器、模具和/或熔化材料的最佳实际塑料熔化压力曲线，以及测量结果(诸如零件质量)相关联，然后对这种机器、模具和/或熔化材料实施对最佳实际塑料熔化压力曲线的修改，这将改善测量结果。
在本公开内容的范围内的布置还针对控制注射成型过程以通过使用腔体压力来生产可重复地一致的零件。可以通过模具腔体内的腔体压力传感器获得腔体压力值。可替代地，可以通过虚拟腔体压力读数来确定腔体压力，如共同拥有的美国专利申请号62/661,901“Systems and Methods for Controlling Injection Molding using PredictedCavity Pressure”所述，其全部内容通过引用并入本文。与使用注射压力相比，使用实际或计算的腔体压力来调节塑料零件的挤压和保持期间的塑料熔化压力曲线，允许更高的准确度和关键要求的可重复性。在本公开内容中，腔体压力可以用作控制算法的部分，该控制算法包括称为过程因数的变量。过程因数与腔体压力一起使用，以调节塑料熔化压力设定值。换句话说，如果腔体压力开始增加，则塑料熔化压力设定值将减少或增加算法使用在初始过程进展期间确定的过程因数计算出的量。过程因数取决于零件和材料。这种在注射成型周期期间控制塑料熔化压力的方法比简单地使用静态塑料熔化压力设定值更可靠，因为它可以更有效地补偿粘度变化。
具体地，用于基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法包括通过控制器设置实际塑料熔化压力设定值，以及将熔化热塑性材料注入到模具腔体中。该方法包括通过控制器执行的计算或直接通过模具腔体内或附近的传感器确定腔体压力，以及通过控制器将腔体压力乘以过程因数以计算调整量。然后，该方法包括由控制器从实际塑料熔化压力设定值增加或减少调节量，以计算经调节设定值。该方法包括使用喷嘴内或附近的传感器来监测熔化热塑性材料的压力，并通过控制器来调节注射压力，以使熔化热塑性材料的监测压力等于经调节设定值。
在该方法中，过程因数可以等于0。可替代地，过程因数可以小于0。作为另一种选择，过程因数可以大于0。
基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法可以用在常规的注射成型过程中或在基本低恒压的注射成型过程中。该方法还可以用在其他成型过程中，诸如金属注射成型(MIM)、反应注射成型(RIM)、液体注射成型(LIM)、结构泡沫成型、液晶聚合物(LCP)成型和注射拉伸吹塑成型。在常规的注射成型过程中，调节注射压力，以使熔化热塑性材料的监测压力等于经调节设定值可以出现在后续周期的挤压或保持阶段中的至少一个期间。在基本上低恒压的注射成型过程中，调节注射压力，以使熔化热塑性材料的监测压力等于经调节设定值可以出现在整个后续周期期间。
基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法还可以包括应用机器学习算法来确定过程因数。例如，在一些实现方式中，针对多个不同注射成型机器、模具和熔化材料，监测多个注射周期的性能。该历史数据可以用作训练机器学习算法的输入，以使注射成型机器、模具和/或熔化材料的特征，用于此类机器、模具和/或熔化材料的性能系数，以及测量结果(诸如零件质量)相关联，然后确定此类机器、模具和/或熔化材料的最佳过程因数，这将改善测量结果。
另外，与目前使用3个或者甚至10个手动输入的速度或压力设定值来控制注射成型过程相比，使用实时腔体压力控制注射成型过程具有显著的益处。使用实时腔体压力控制注射成型过程的方法包括在基准周期期间将熔化热塑性材料注入腔体，以及通过控制器执行的计算或直接通过腔体内或附近的传感器确定在基准周期内的腔体压力。该方法包括通过控制器追踪在基准周期期间随着时间推移的腔体压力，以及通过控制器识别基于基准周期的随着时间推移的最佳腔体压力曲线。然后，该方法包括在后续周期期间将熔化热塑性材料注入模具腔体中，以及通过控制器执行的计算或直接通过模具腔体内或附近的传感器来监测后续周期期间的腔体压力。该方法最后包括通过控制器调节注射压力，以使监测的腔体压力遵循随着时间推移的最佳腔体压力曲线。
使用实时腔体压力来控制注射成型过程的方法可以用在常规的注射成型过程中或用在基本上低恒压的注射成型过程中。该方法还可以用在其他成型过程中，诸如金属注射成型(MIM)、反应注射成型(RIM)、液体注射成型(LIM)、结构泡沫成型、液晶聚合物(LCP)成型和注射拉伸吹塑成型。在常规的注射成型过程中，通过控制器调节注射压力，以使监测的腔体压力遵循随着时间推移的最佳腔体压力可以出现在后续周期的挤压或保持阶段中的至少一个期间。在基本上低恒压的注射成型过程中，通过控制器调节注射压力，以使监测的腔体压力遵循随着时间推移的最佳腔体压力曲线可以出现在整个后续周期期间。
附图说明
图1示出了根据本公开内容的各种实施方式的具有与其耦接的控制器的注射成型机器的示意图；
图2示出了现有技术的常规注射成型过程的图形示例，其中，注射压力用于计算估计塑料熔化压力，该估计塑料熔化压力最终与实际塑料熔化压力偏离；
图3示出了将使用实际塑料熔化压力控制过程造成注射压力波动的常规注射成型过程与使用注射压力控制过程造成实际塑料熔化压力波动(因此造成零件质量和一致性降低)的常规注射成型过程进行比较的图形示例；
图4示出了例示出使用实际塑料熔化压力控制过程的基本上低恒压的注射成型过程与使用基于注射压力的计算塑料熔化压力控制过程的基本上低恒压的注射成型过程之间的差异的图形示例；
图5示出了基于使用腔体压力和过程因数调节的塑料熔化压力设定值控制的基本上低恒压的压力注射成型过程的图形示例；
图6示出了基于使用腔体压力和变化的过程因数调节的塑料熔化压力设定值来控制的各种基本上低恒压的注射成型过程的图形示例；
图7示出了对不同粘度的熔化热塑性材料进行的常规注射成型过程的图形示例，其中，基于相同的计算塑料熔化压力来控制所有常规成型过程，塑料熔化压力又基于注射压力，从而造成变化的腔体压力(其中一些不是最佳的)；
图8示出了对不同粘度的熔化热塑性材料进行的基本上低恒压的注射成型过程的图形示例，其中，基于相同的计算塑料熔化压力来控制所有基本上低恒压的成型过程，塑料熔化压力又基于注射压力，从而造成变化的腔体压力(其中一些不是最佳的)；
图9示出了对不同粘度的熔化热塑性材料进行的常规注射成型过程的图形示例，其中，基于实时腔体压力来控制所有常规成型过程，从而不管每个过程的实际熔化压力和注射压力如何变化，对所有粘度均造成最佳腔体压力；
图10示出了对不同粘度的熔化热塑性材料进行的基本上低恒压的注射成型过程的图形示例，其中，所有基本上低恒压的注射成型过程均基于实时腔体压力来控制，从而不管每个过程的实际熔化压力和注射压力如何变化，对所有粘度均造成最佳腔体压力；
图11示出了用于基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的示例方法；
图12示出了基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的示例方法；以及
图13示出了用于使用实时腔体压力来控制注射成型过程的示例方法。
具体实施方式
转至附图，本文中描述了注射成型过程。本文中所描述的方法可以适用于电压机、伺服液压机、液压机和其它已知机器。如图1所示，注射成型机器100包括注射单元102和夹持系统104。注射单元102包括料斗106，料斗适于接收球粒108或任何其它适合形式的材料。在许多这些实施例中，球粒108可以是聚合物或基于聚合物的材料。其它实施例是可能的。
料斗106将球粒108馈送到注射单元102的加热筒110中。在被馈送到加热筒110时，球粒108可通过往复式螺杆112被驱动到加热筒110的端部。加热筒110的加热和往复式螺杆112对球粒108的压缩使球粒108熔化，由此形成熔化塑料材料114。通常在约130℃至约410℃的范围内选择的温度下对熔化塑料材料114进行处理(其中，特别聚合物的制造商通常提供具有对指定材料的建议温度范围的注射成型机)。
往复式螺杆112从第一位置112a前进至第二位置112b，并驱使熔化塑料材料114朝向喷嘴116，以形成一射量的塑料材料，塑料材料最终经由将熔化塑料材料114的流引导至模具腔体122的一个或多个浇口120被注入模具118的模具腔体122中。换句话说，往复式螺杆112被驱动以对熔化塑料材料114施加力。在其它实施方式中，喷嘴116可通过进料系统(未示出)与一个或多个浇口120分离。模具腔体122形成在模具118的第一模具侧125与第二模具侧127之间，第一模具侧125和第二模具侧127在压力下经由压力机或夹持单元124固持在一起。
在成型过程期间，压力机或夹持单元124施加预定的夹持力，预定的夹持力大于由注射压力施加的用以使两个半模125、127分离的力，从而在熔化塑料材料114被注入模具腔体122中时使第一模具侧125和第二模具侧127固持在一起。为了支撑这些夹持力，除了任何其它数量的部件诸如系杆之外，夹持系统104还可以包括模具框架和模具基部。
一旦该射量的熔化塑料材料114被注入模具腔体122中，往复式螺杆112就停止向前移动。熔化塑料材料114采取模具腔体122的形式，在模具118内部冷却，直到塑料材料114固化。在固化之后，压力机124释放第一模具侧115和第二模具侧117，随后第一模具侧和第二模具侧彼此分离。成品零件接着可从模具118中弹出。模具118可以包括任意数量的模具腔体122，以增加总产率。腔体的形状和/或设计可彼此相同、相似和/或不同。例如，成套模具可以包括意在彼此配合或以其它方式操作的相关部件零件的腔体。在一些形式中，“注射周期”被定义为在注射开始和弹出之间执行的步骤和功能。在注射周期结束时，开始恢复曲线，在此期间往复螺杆112返回第一位置112a。
注射成型机器100还包括经由连接145与机器100以通信方式耦接的控制器140。连接145可以是适于传输和/或接收电子信号的任何类型的有线和/或无线通信协议。在这些实施例中，控制器140与至少一个传感器进行信号通信，该传感器诸如例如位于喷嘴116中或附近的传感器128和/或位于模具腔体122中或附近的传感器129。在一些实施例中，传感器128位于螺杆112的前端，传感器129位于注射机器100的歧管或流道中。可替代地，传感器128可以位于螺杆112的止回环之前的任何位置。要理解，可以使用能够感测模具118和/或机器100的任何数量的特征的任何数量的附加真实和/或虚拟传感器，并将其放置在机器100的期望位置。作为另一实施例，可以使用能够检测模具腔体122中的流前沿进程的任何类型的传感器。
控制器140可以相对于注射成型机器100设置在多个位置。作为实施例，控制器140可以与机器100集成在一起，包含在安装在机器上的外壳中，包含在定位在机器旁边或附近的单独外壳中，或者可以定位成远离机器。在一些实施方式中，控制器140可以经由如本领域中已知和/或常用的有线和/或有线信号通信部分地或完全控制机器的功能。
传感器128可以是适于(直接或间接)测量熔化塑料材料114和/或机器100的部分的一个或多个特征的任何类型的传感器。传感器128可以测量本领域中已知和使用的熔化塑料材料114的任何特征，诸如例如背压、温度、黏度、流动速率、硬度、应变，光学特征诸如半透明性、颜色、光折射和/或光反射等或指示这些特征的任何数量的附加特征中的任何一个或多个。传感器128可以与熔化塑料材料114直接接触或者可以不直接接触。在一些实施例中，传感器128可适于测量注射成型机器100的任何数量的特征，而不仅仅是与熔化塑料材料114有关的那些特征。作为实施例，传感器128可以是压力转换器，压力转换器测量喷嘴116处的熔化塑料材料114的熔化压力(在注射周期期间)和/或背压(在挤出曲线和/或恢复曲线期间)。
如前所述，传感器128可以测量施加在螺杆112上的背压，但是与在螺杆112的后端上测量背压的常规系统不同，在本方法中，背压在螺杆112的前端测量。由于熔化塑料材料114的可压缩性质、在筒中抽制以及其他因素，与在螺杆112的后端获得的测量结果相比，该定位允许传感器128准确地测量在熔化塑料材料114上的压缩压力。
传感器128生成信号，信号被传输到控制器140的输入端。如果传感器128没有定位在喷嘴116内，那么可以用逻辑、命令和/或可执行程序指令来对控制器140进行设置、配置和/或编程，以提供适当的校正因子，以估计或计算喷嘴116中的测量特征的值。例如，如前所述，传感器128可以被编程为在恢复曲线期间测量背压。控制器140可以接收这些测量值并且可以将测量值转换成熔化塑料材料114的其他特征，诸如粘度值。
类似地，传感器129可以是适于(直接或间接)测量熔化塑料材料114的一个或多个特征以检测其在模具腔体122中的存在和/或情况的任何类型的传感器。在各种实施方式中，传感器129可位于或靠近模具腔体122中的填充结束位置。传感器129可以测量本领域中已知的熔化塑料材料114和/或模具腔体122的任何数量的特征，诸如压力、温度、黏度、流动速率、硬度、应变，光学特征诸如半透明性、颜色、光折射和/或光反射等或指示这些特征的任何数量的附加特征中的任何一个或多个。传感器129可以与熔化塑料材料114直接接触或者可以不直接接触。作为实施例，传感器129可以是测量腔体122内的熔化塑料材料114的腔体压力的压力转换器。传感器129生成信号，信号被传输到控制器140的输入端。可以使用任何数量的附加传感器来感测和/或测量操作参数。
控制器140还与螺杆控制器126进行信号通信。在一些实施方式中，控制器140生成信号，信号从控制器140的输出端传输到螺杆控制器126。控制器140可以控制机器的任何数量的特征，诸如注射压力(通过控制螺杆控制器126来使螺杆112以维持对应于喷嘴116中的熔化塑料材料114的期望值的速率前进)、机筒温度、夹具关闭和/或打开速度、冷却时间、向前注射时间、总周期时间、压力设定值、弹出时间、螺杆恢复速度、施加在螺杆112上的背压值和螺杆速率。
来自控制器140的一个或多个信号一般可以用于控制成型过程的操作，使得控制器140将材料黏度、模具温度、熔化温度的变化以及影响填充速率的其它变化考虑在内。可替代地或另外地，控制器140可以进行必要的调节，以控制材料特征，诸如体积和/或粘度。可以由控制器140实时或几乎实时地(即，在传感器128、129感测值与对过程进行改变之间的延迟最小)进行调节，或者可以在后续周期中进行校正。此外，可以将从任何数量的单个周期中获得的若干信号用作调节成型过程的基础。控制器140可以经由本领域中已知的任何类型的信号通信方法连接到传感器128、129、螺杆控制器126和/或机器100中的任何其它部件。
控制器140包括适于控制其操作的软件141、任何数量的硬件元件142(诸如例如，非暂时性存储器模块和/或处理器)、任何数量的输入端143、任何数量的输出端144以及任何数量的连接145。软件141可以以非暂时性计算机可读介质的形式直接加载到控制器140的非暂时性存储器模块上，或者可替代地定位成远离控制器140并经由任何数量的控制方法与控制器140通信。软件141包括逻辑、命令和/或可执行程序指令，可执行程序指令可以包含有用于根据成型周期控制注射成型机器100的逻辑和/或命令。软件141可以包含或可以不包含操作系统、操作环境、应用程序环境和/或用户界面。
在一些布置中，控制器50经由软件141应用机器学习算法。例如，在一些实现方式中，针对多个不同注射成型机器、模具和熔化材料监测多个注射周期的性能。该历史数据可以用作训练机器学习算法的输入，以使注射成型机器、模具和/或熔化材料的特征，用于此类机器、模具和/或熔化材料的最佳实际塑料熔化压力曲线，和测量结果(诸如零件质量)相关联，然后对这种机器、模具和/或熔化材料实施对最佳实际塑料熔化压力曲线的修改，这将改善测量结果。再如，在一些实现方式中，针对多个不同注射成型机器、模具和熔化材料监测多个注射周期的性能。该历史数据可以用作训练机器学习算法的输入，以使注射成型机器、模具和/或熔化材料的特征，用于此类机器、模具和/或熔化材料的性能系数，以及测量结果(诸如零件质量)相关联，然后确定此类机器、模具和/或熔化材料的最佳过程因数，这将改善测量结果。
硬件142使用输入端143以从由控制器140控制的注射成型机器接收信号、数据和信息。硬件142使用输出端144将信号、数据和/或其它信息发送到注射成型机器。连接145表示可以通过其在控制器140与其注射成型机器100之间传输信号、数据和信息的路径。在各种实施方式中，此路径可以是物理连接或非物理通信链路，非物理通信链路类似于以本文中描述的或本领域已知的方式配置的直接或间接的物理连接工作。在各种实施方式中，可以以本领域中已知的任何附加或替代方式来对控制器140进行配置。
连接145表示可以通过其在控制器140与注射成型机器100之间传输信号、数据和信息的路径。在各种实施方式中，这些路径可以是物理连接或非物理通信链路，非物理通信链路类似于以本文中描述的或本领域已知的任何方式配置的直接或间接的物理连接工作。在各种实施方式中，可以以本领域中已知的任何附加或替代方式来对控制器140进行配置。
图2至图4提供了所公开的用于基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的方法的原理。图11示出了基于实际塑料熔化压力本身来控制注射成型过程的方法。如图2所示，描绘了用于常规注射成型过程诸如现有技术中常用注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图200。注射阶段以201示出，而挤压和保持阶段以202示出。在挤压和保持阶段202中示出了实际或虚拟腔体压力204。注射压力203用于在挤压和保持阶段202期间控制注射成型过程。由于注射压力203用于控制注射成型过程，因此注射压力203不会如206处的圆圈所示那样波动，而实际塑料熔化压力208却会由于压力损失和补偿而如205处的圆圈所示那样波动。最终将注射压力203保持在恒定水平，如207所示。期望的塑料熔化压力209用虚线表示。随着时间推移，实际塑料熔化压力208与期望的塑料熔化压力209偏离，造成总体变化，如210所示。这可能导致零件质量和一致性降低。
如图3所示，描绘了用于优选的常规注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图300。在填充301注射的部分后，在挤压302和保持307阶段以利用来自传感器128、129的读数的方式使用塑料熔化压力控制，传感器加之控制器140适于测量塑料熔化压力。注射压力303波动以维持塑料压力设定值，然后接近较恒定的注射压力308。相比之下，标准注射压力曲线305(诸如参照图2所讨论的)用虚线示出，同时所得的塑料熔化压力响应304也用虚线示出，用于比较。由于施加在模具腔体122内的塑料上的挤压和保持压力生成腔体压力曲线306。塑料熔化压力曲线302、307可以存储在软件141中。
如图4所示，描绘了用于优选的基本上低恒压的注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图400。注射阶段以401示出。在挤压保持阶段期间的实际熔化压力以402示出。挤压保持阶段期间的估计熔化压力以403示出。实际或虚拟腔体压力以404示出。虽然实际熔化压力402和估计熔化压力403不同，但是当实际或虚拟腔体压力404下降时，实际熔化压力402确实等于估计熔化压力403，如405所示。
图5至图6提供了基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法的图形说明。图12示出了基于使用腔体压力自身调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法。如图5所示，描绘了用于基本上低恒压的注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图500。在填充501注射的部分后，在挤压502和保持505阶段期间以利用来自传感器128、129的读数的方式使用塑料熔化压力控制，传感器加之控制器140适于测量塑料熔化压力。使用包括腔体压力读数504、506以及描述为过程吸收A(对于此实施例＝1)的变量的算法。生成所得注射压力503、507，以维持通过算法计算的塑料熔化压力曲线设定值。塑料熔化压力曲线502、505、过程因数A和算法可以存储在软件141中。
如图6所示，描绘了用于基本上低恒压的注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图600。在填充601注射的部分之后，在挤压602和保持605、606、607、608阶段利用来自传感器128、129的读数的方式使用塑料熔化压力控制，传感器加之控制器140适于测量塑料熔化压力。保持压力曲线605是过程因数A值为零的描绘。保持压力曲线606是过程因数A值为0.75的描绘。保持压力曲线607是过程因数A值为1.25的描绘。保持压力曲线608是过程吸收A值为1的描绘。使用包括腔体压力读数604以及描述为过程吸收A(对于此实施例＝1)的变量的算法。生成所得注射压力603以维持通过算法计算的塑料熔化压力曲线设定值。塑料熔化压力曲线602、608、过程因数A和算法可以存储在软件141中。
图7至图10提供了使用实时腔体压力来控制注射成型过程的方法的原理，图13示出了使用实时腔体压力本身来控制注射成型过程的方法。如图7所示，描绘了用于常规注射成型过程的注射成型机100的示例注射周期图700。在填充701注射的部分之后，在挤压702和保持707阶段以利用来自传感器128、129的读数的方式使用塑料熔化压力控制，传感器加之控制器140适于测量塑料熔化压力。注射压力703波动以维持塑料压力设定值，然后接近较恒定的注射压力708。腔体压力曲线704、705、706是由于相同的挤压和保持压力施加在模具腔体122内的塑料上但具有不同的材料粘度而生成的。标称(最佳)粘度材料以腔体压力曲线704描绘，较低粘度的材料生成腔体压力曲线705，较高粘度的材料生成腔体压力曲线706。塑料熔化压力曲线702、707可以存储在软件141中。本质上，由于注射压力703控制注射成型过程，因此并非所有粘性材料都生成最佳腔体压力曲线704。结果，较低粘度的材料和较高粘度的材料可能生成具有较低一致性和准确性的零件。
如图8所示，描绘了用于基本上低恒压的注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图800。在填充801注射的部分后，在挤压和保持802阶段以利用来自传感器128、129的读数的方式使用塑料熔化压力控制，传感器加之控制器140适于测量塑料熔化压力。注射压力803造成维持塑料压力设定值。腔体压力曲线804、805、806是由于相同的挤压和保持压力施加在模具腔体122内的塑料上但具有不同材料粘度而生成的。标称(最佳)粘度材料以腔体压力曲线804描绘，较低粘度的材料生成腔体压力曲线805，较高粘度的材料生成腔体压力曲线806。塑料熔化压力曲线802可以存储在软件141中。实质上，由于注射压力803控制注射成型过程，因此并非所有粘性材料都生成最佳腔体压力曲线804。结果，较低粘度的材料和较高粘度的材料可能生成具有较低一致性和准确性的零件。
如图9所示，描绘了用于常规注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图900。在填充901注射的部分之后，在挤压902和保持904、905、906阶段期间以利用来自传感器128、129的读数的方式使用塑料熔化压力控制，传感器加之控制器140适于测量塑料熔化压力以维持腔体压力设定值910。注射压力903、907、908、909波动以维持维持腔体压力设定值所需的塑料压力。由于改变了施加在模具腔体122内的塑料上的挤压和保持压力，以维持在不同材料粘度情况下的腔体压力设定值910，生成塑料熔化压力曲线904、905、906。标称粘度的材料以塑料熔化压力曲线904和所得注射压力曲线907描绘。较低粘度的材料以塑料熔化压力曲线905和所得注射压力曲线908描绘。较高粘度的材料以塑料熔化压力曲线906和所得注射压力曲线909描绘。腔体压力曲线910可以存储在软件141中。本质上，由于腔体压力设定值910控制注射成型过程，因此即使塑料熔化压力曲线904、905和906和注射压力曲线907、908、909发生变化，所有粘度材料都将生成最佳腔体压力曲线910。结果，由各种粘度的材料制成的零件更可能是一致且高质量的。
如图10所示，描绘了用于基本上低恒压的注射成型过程的注射成型机器100的示例注射周期图1000。在填充1001注射的部分后，在挤压1002和保持1004、1005、1006阶段期间以利用来自传感器128、129的读数的方式使用塑料熔化压力控制，传感器加之量塑料熔化压力以维持腔体压力设定值1007。控制器140适于测注射压力1003、1008、1009、1010波动以维持维持腔体压力设定值所需的塑性压力。由于改变了施加在模具腔体122内的塑料上的挤压和保持压力，以维持在不同材料粘度情况下的腔体压力设定值1007，生成塑料熔化压力曲线1004、1005、1006。标称粘度的材料以塑料熔化压力曲线1004和所得注射压力曲线1008描绘。较低粘度的材料以塑料熔化压力曲线1005和所得注射压力曲线1009描绘。较高粘度的材料以塑料熔化压力曲线1006和所得注射压力曲线1010描绘。腔体压力分布1007可以存储在软件141中。本质上，由于腔体压力设定值1007控制注射成型过程，因此即使塑料熔化压力曲线1004、1005和1006以及注射压力曲线1008、1009、1010发生变化，所有粘度材料都将生成最佳腔体压力曲线1007。结果，由各种粘度的材料制成的零件更可能是一致且高质量的。
图11示出了用于基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的方法1100。在框1102处，方法包括在基准周期期间将熔化热塑性材料注入模具腔体中。在框1104处，方法包括在基准周期期间使用喷嘴内或附近的传感器测量熔化热塑性材料的压力。在框1104处，方法包括通过控制器追踪熔化热塑性材料在基准周期期间随着时间推移的测量压力。在框1106处，方法包括通过控制器基于基准周期识别随着时间推移最佳实际塑料熔化压力曲线。在框1108处，方法包括在后续周期期间将熔化热塑性材料注入模具腔体中。在框1110处，方法包括在后续周期期间使用喷嘴内或附近的传感器监测熔化热塑性材料的压力。在框1112处，方法包括通过控制器调节注射压力，以使熔化热塑性材料的监测压力遵循随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线。
虽然未示出，但是基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法也可以用在常规注射成型过程中。图12示出了用于基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法1200。在框1202处，方法包括通过控制器设置塑料熔化压力设定值。在框1204处，方法包括将熔化热塑性材料注入模具腔体中。在框1206处，方法包括通过控制器执行的计算或直接通过模具腔体内或附近的传感器来确定模具腔体压力。在框1208处，方法包括通过控制器将腔体压力乘以过程因数以计算调节量。在框1210处，方法包括通过控制器从实际塑料熔化压力设定值添加或减去调节量以计算经调节设定值。在框1212出，方法包括使用喷嘴内或附近的传感器监测熔化热塑性材料的压力。在框1214处，方法包括通过控制器调节注射压力，以熔化热塑性材料的监测压力等于经调节设定值。
图13示出了用于使用实时腔体压力来控制注射成型过程的方法1300。在框1302处，方法包括在基准周期期间将熔化热塑性材料注入模具腔中。在框1304处，方法包括通过控制器执行的计算或直接通过模具腔体内或附近的传感器来确定基准周期期间的腔体压力。在框1306处，方法包括通过控制器在基准周期期间追踪随着时间推移的腔体压力。在框1308处，方法包括通过控制器基于基准周期识别随着时间推移的最佳腔室压力曲线。在框1310处，方法包括在后续周期期间将熔化热塑性材料注入模具腔体中。在框1312处，方法包括通过控制器执行的计算或直接通过模具腔体内或附近的传感器来监测后续周期期间的腔体压力。在框1314处，方法包括由控制器调节注射压力，以使监测腔体压力遵循随着时间推移的最佳腔体压力曲线。
虽然已经参照某些实施方式描述了本发明，但是要理解，在所附权利要求及其等同物的范围内可以做出变型。

Claims (14)

1.一种用于基于实际塑料熔化压力来控制注射成型过程的方法，所述方法包括：
在基准周期期间将熔化的热塑性材料注入模具腔体；
在所述基准周期期间，使用在喷嘴中或附近的传感器测量所述熔化的热塑性材料的压力；
通过控制器追踪所述熔化的热塑性材料在所述基准周期期间随时间推移的测量压力；
通过所述控制器基于所述基准周期识别随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线；
在后续周期期间将熔化的热塑性材料注入所述模具腔体中；
在所述后续周期期间，使用在所述喷嘴中或附近的所述传感器监测所述熔化的热塑性材料的压力；以及
通过所述控制器调节注射压力，以在所述后续周期期间使所述熔化的热塑性材料的监测压力遵循所述随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注射成型过程是常规的注射成型过程，并且其中，调节所述注射压力以使所述熔化的热塑性材料的监测压力在所述后续周期期间遵循所述随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线发生在所述后续周期的挤压或保持阶段中的至少一个期间。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注射成型过程是基本上恒低压注射成型过程，并且其中，调节所述注射压力以使所述熔化的热塑性材料的监测压力在所述后续周期期间遵循所述随着时间推移的最佳实际塑料熔化压力曲线发生在整个后续周期期间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括应用机器学习算法来确定对所述最佳实际塑料熔化压力曲线的修改。
5.一种用于基于使用腔体压力调节的塑料熔化压力设定值来控制注射成型过程的方法，所述方法包括：
通过控制器设定实际塑料熔化压力设定值；
将熔化热塑性材料注入模具腔体中；
通过所述控制器执行的计算或直接通过所述模具腔体内或附近的传感器确定腔体压力；
通过所述控制器将所述腔体压力乘以过程因数，以计算出调整量；
通过所述控制器从所述实际塑料熔化压力设定值增加或减少所述调整量，以计算调整后的设定值；
使用喷嘴内或附近的传感器监测所述熔化的热塑性材料的压力；以及
通过所述控制器调节注射压力，以使所述熔化的热塑性材料的监测压力等于所述经调节设定值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述注射成型过程是常规的注射成型过程，并且其中，调节注射压力以使所述熔化的热塑性材料的监测压力等于所述经调节设定值出现在挤压或保持阶段中的至少一个期间。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述注射成型过程是基本上低恒压的注射成型过程，并且其中，调节注射压力以使所述熔化的热塑性材料的监测压力等于所述经调节设定值发生在注射成型周期的所有阶段期间。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述过程因数等于0。
9.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述过程因数小于0。
10.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述过程因数大于0。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的方法，所述方法还包括应用机器学习算法来确定所述过程因数。
12.一种用于使用实时腔体压力控制注射成型过程的方法，所述方法包括：
在基准周期期间内将熔化的热塑性材料注入模具腔体；
通过控制器执行的计算或直接通过模具腔体内或附近的传感器来确定所述基准周期期间的腔体压力；
在基准周期期间通过所述控制器追踪随着时间推移的所述腔体压力；
通过所述控制器基于所述基准周期识别随着时间推移的最佳腔体压力曲线；
在后续周期期间将熔化的热塑性材料注入所述模具腔体中；
通过所述控制器执行的计算或直接通过模具腔体内或附近的传感器来监测所述后续周期期间的腔体压力；以及
通过所述控制器调节注射压力，以使所监测的腔体压力遵循所述随着时间推移的最佳腔体压力曲线。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述注射成型过程是常规的注射成型过程，并且其中，通过所述控制器调节所述注射压力以使所监测的腔体压力遵循所述随着时间推移的最佳腔体压力曲线发生在挤压或保持阶段中的至少一个期间。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述注射成型过程是基本上低恒压的注射成型过程，并且其中，通过所述控制器调节所述注射压力以使所监测的腔体压力遵循所述随着时间推移的最佳腔体压力曲线发生在注塑成型周期的所有阶段。
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