CN113001920B - 一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法，拉杆上安装应变传感器及锁模力传感器，锁模油缸上安装磁环式位移传感器，分型面安装接触式压力传感器，模具侧面安装胀模量传感器，按预先调整好的实验参数设置初始的注塑参数，采集整个采样周期内的相关参数，并记录胀模最大时刻的实时锁模力值与分型面压力；构建胀模最大时刻锁模力设定值与分型面压力关系式，以胀模最大时刻分型面压力为0为依据求解最优锁模力设定值，最终得到最优锁模力设定值。通过本发明一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法所构思的以上技术方案，有利于实现锁模力设定值的准确选取，有利于改善因锁模力设置不合理而导致的溢料和资源浪费，同时具备求解简单的优点。

Description

一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法
技术领域
本发明属于注塑成型相关领域，涉及一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法。
背景技术
注塑成型是成型高分子材料制品的重要途径，经过合模、塑化、充模、冷却、开模等工序实现制品的成型。物料充填前，模具在合模机构的作用下压紧，产生变形，合模机构对模具的压紧力即为锁模力。锁模力是影响注塑成型制品质量的重要参数之一，锁模力设置不当会对制品质量及设备产生损害，主要表现为：锁模力设定过大将增大能耗，浪费资源；锁模力设定过小将导致成型制品产生飞边、毛刺等缺陷，溢入分型面的物料甚至会损伤模具分型面，降低模具与合模单元的使用寿命。因此，合理设定锁模力是提高制品质量、保护设备的重要措施。
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，为保证制品质量，锁模力初设值尽可能较大，成型原料和注塑工艺参数改变时，锁模力设定值无法适应新的实验条件，传统的锁模力设定方法已经不能满足注塑智能化发展的要求。
现有的研究中已出现对胀模特性的研究并优化锁模力的方法，基于锁模力变化量与胀模程度的关系，获得锁模力最大增量与锁模力变分别与制品质量呈正负相关，通过寻找锁模力最大增量和锁模力变随锁模力设定值变化曲线及制品质量随锁模力设定值变化曲线的拐点来找到最优锁模力设定值。此方法需要对每次试模的制品进行称量，在工业化应用中具有局限性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种液压式合模机构的优化锁模力设定值的方法，包括磁环式位移传感器、拉杆应变传感器、胀模量传感器，锁模力传感器和分型面压力传感器等部件。合模机构在充模过程处于动态平衡，通过多次试模构建胀模最大时刻锁模力设定值与分型面压力的关系式，求解最优锁模力设定值。该求解方法包括以下七个(S1-S7)步骤：
S1：拉杆上安装应变传感器及锁模力传感器(即应力应变传感器)，锁模油缸上安装磁环式位移传感器，分型面安装接触式压力传感器，模具侧面安装胀模量传感器，检查各传感器的接线及电源。
S2：设备开机初始化，按预先调整好的实验参数设置初始的注塑参数，包括初始转压点、初始保压压力、初始料筒温度、初始锁模力和注射速率等，初始锁模力Pclamp设定为额定值。
S3：进入数据采集阶段，熔体进入模具型腔，经过保压直至冷却获得合格制品，采集整个采样周期内的相关参数，包括拉杆变形量Δ1、实时锁模力P'、活塞移动量Δ2、分型面压力值Ps、胀模量Δ3，并记录胀模最大时刻的实时锁模力值与分型面压力。
S4：进入数据分析阶段，求解拉杆弹性模量E1，液压油刚度E2，模具弹性模量E3，以及胀模最大时刻的胀模力Pc。
S5：构建胀模最大时刻锁模力设定值与分型面压力关系式。
S6：以胀模最大时刻分型面压力为0为依据求解最优锁模力设定值。
S7：最优求解完成，输出最优锁模力设定值求解结果。
进一步地，步骤S1前应包含步骤S0：试模前预先调制出一组使制品质量稳定的注塑工艺参数。
进一步地，步骤S4中拉杆弹性模量
Figure BDA0002951961330000031
液压油刚度
Figure BDA0002951961330000032
模具弹性模量
Figure BDA0002951961330000033
最大胀模力Pc＝P'-Ps。并将初始锁模力Pclamp依次降低10％再试模三次获得合格制品，对E1、E2、E3取平均值。
其中，Δ1为拉杆变形量，Δ2为液压活塞位移量，Δ3为胀模量，Pclamp为锁模力设定值，P'为实时锁模力，Ps为分型面压力。
进一步地，步骤S5中充模过程动态平衡的合模机构有Δ1+Δ2＝Δ3，P'＝Ps+Pc，推导得充模至胀模最大时刻有
Figure BDA0002951961330000034
由于试模过程注塑工艺参数不变，仅改变锁模力设定值，最大锁模力Pc为固定值，式Pclamp＝f(Ps,Pc,E1,E2,E3)为胀模最大时刻锁模力设定值与分型面压力的关系式。
进一步地，步骤S6中胀模最大时刻分型面压力Ps为0时，最优锁模力设定值为
Figure BDA0002951961330000035
总体而言，通过本发明一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法所构思的以上技术方案与现有技术相比，有利于实现锁模力设定值的准确选取，有利于改善因锁模力设置不合理而导致的溢料和资源浪费，同时具备求解简单的优点。
附图说明
本发明一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法的其他细节将借助附图说明获知。其中：
图1示出本发明一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法的锁模力设定值优化求解流程。
图2示出本发明一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法所需传感器的安装位置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为有效解决在液压式合模机构注塑机上的最优锁模力设定值求解问题，使注塑机按照预定程序自行试模求解，以尽量少的试模次数完成最优求解，提出了一种基于液压式合模机构的注塑机锁模力优化求解方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：拉杆上安装应变传感器及锁模力传感器，液压缸上安装磁环式位移传感器，分型面安装接触式压力传感器，模具侧面安装胀模量传感器，如图2所示，磁环式位移传感器安装在活塞及活塞杆上，检查各传感器的接线及电源。
S2：设备开机初始化，按预先调整好的实验参数设置初始的注塑参数，包括初始转压点、初始保压压力、初始料筒温度等，初始锁模力Pclamp设定为额定值。
S3：进入数据采集阶段，熔体进入模具型腔，经过保压直至冷却，采集整个采样周期内的相关参数，包括拉杆变形量Δ1、实时锁模力P'、活塞移动量Δ2、分型面压力值Ps、胀模量Δ3，并记录胀模最大时刻的实时锁模力值与分型面压力。
S4：进入数据分析阶段，求解拉杆弹性模量E1、液压油刚度E2、模具弹性模量E3以及胀模最大时刻的胀模力Pc。
S5：构建胀模最大时刻锁模力设定值与分型面压力关系式。
S6：以胀模最大时刻分型面压力为0为依据求解最优锁模力设定值。
S7：最优求解完成，输出最优锁模力设定值求解结果。
进一步地，步骤S1前应包含步骤S0：预先调出一组使制品质量稳定的注塑工艺参数。
进一步地，步骤S4中拉杆弹性模量
Figure BDA0002951961330000051
液压油刚度
Figure BDA0002951961330000052
模具弹性模量
Figure BDA0002951961330000053
最大胀模力Pc＝P'-Ps。并将初始锁模力Pclamp依次降低10％再试模两次，对E1、E2、E3取平均值。
其中，Δ1为拉杆变形量，Δ2为液压活塞位移量，Δ3为胀模量，Pclamp为锁模力设定值，P'为实时锁模力，Ps为分型面压力。
进一步地，步骤S5中充模过程动态平衡的合模机构有Δ1+Δ2＝Δ3，P'＝Ps+Pc，推导得充模至胀模最大时刻有
Figure BDA0002951961330000054
由于试模过程注塑工艺参数不变，仅改变锁模力设定值，最大锁模力Pc为固定值，式Pclamp＝f(Ps,Pc,E1,E2,E3)为胀模最大时刻锁模力设定值与分型面压力的关系式。
进一步地，步骤S6中胀模最大时刻分型面压力Ps为0时，最优锁模力设定值为
Figure BDA0002951961330000061

Claims (2)

1.一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：拉杆上安装应变传感器及锁模力传感器，锁模油缸上安装磁环式位移传感器，分型面安装接触式压力传感器，模具侧面安装胀模量传感器，检查各传感器的接线及电源；
S2：设备开机初始化，按预先调整好的实验参数设置初始的注塑参数，包括初始转压点、初始保压压力、初始料筒温度、初始锁模力和注射速率，初始锁模力
Figure 375119DEST_PATH_IMAGE001
设定为额定值；
S3：进入数据采集阶段，熔体进入模具型腔，经过保压直至冷却获得合格制品，采集整个采样周期内的相关参数，包括拉杆变形量
Figure 512839DEST_PATH_IMAGE002
实时锁模力
Figure 99678DEST_PATH_IMAGE003
活塞移动量
Figure 854008DEST_PATH_IMAGE004
分型面压力值
Figure 59861DEST_PATH_IMAGE005
胀模量
Figure 425989DEST_PATH_IMAGE006
，并记录胀模最大时刻的实时锁模力值与分型面压力；
S4：进入数据分析阶段，求解拉杆弹性模量
Figure 324675DEST_PATH_IMAGE007
、液压油刚度
Figure 566300DEST_PATH_IMAGE008
、模具弹性模量
Figure 434899DEST_PATH_IMAGE009
以及胀模最大时刻的胀模力
Figure 78370DEST_PATH_IMAGE010
；初始锁模力
Figure 882378DEST_PATH_IMAGE011
依次降低10%再试模三次获得合格制品，对
Figure 955508DEST_PATH_IMAGE012
取平均值；
S5：构建胀模最大时刻锁模力设定值与分型面压力关系式；
S6：以胀模最大时刻分型面压力为0为依据求解最优锁模力设定值；胀模最大时刻分型面压力
Figure 503164DEST_PATH_IMAGE013
为0时，最优锁模力设定值为
Figure 1141DEST_PATH_IMAGE014
；
S7：最优求解完成，输出最优锁模力设定值求解结果。
2.根据权利要求1所述的一种液压式合模机构最优锁模力的设定方法，其特征在于：步骤S1前预先调制出一组使制品质量稳定的注塑工艺参数。
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