超声注塑成型过程模腔内熔体流动速度和压力检测制约策略查抄袭率

摘要：注射成型是塑料制品的主要加工策略,在工业中已经得到了广泛的运用。决写作品质量的关键因素在于对注射历程中一些关键变量进行有效的检测与制约,以及在此基础上对工艺参数的优化。充模历程中模腔内熔体的前端流动速度与保压历程中模腔压力是与制品质量相关的两项重要历程变量,然而目前在实际生产中始终缺乏对上面陈述的变量进行检测的成熟有效策略。本论文基于国家科技支撑计划项目“精密塑料注射成型装备电伺服液压传动及制约技术的探讨”(项目编号：NO.2007BAF13B04)和国家自然科学基金项目“注射成形历程中聚合物分层结晶行为的超声在线测量”(项目编号：NO.51105334)的主要探讨内容,并结合模腔内熔体信息无损检测策略的预研规划而提出,旨在通过本课题的探讨为精密注射成型历程中模腔内熔体流动速度与压力的无损检测与制约技术产业化运用提供关键技术解决案例。论文对注射成型历程进行了详细的介绍,并对历程中涉及到的多项变量进行浅析、归类,进而阐述了本论文的探讨对象与制品质量间的联系,实现了注射系统的数学建模,建立了历程变量与设备变量之间的联系,讨论了优化工艺参数对注塑制品质量的重要影响,并通过Moldflow仿真进行验证,为实验探讨打下了坚实的论述基础。针对充模历程中模腔内熔体前端速度的无损检测,引入了高斯历程软测量策略。该策略基于统计浅析论述,将充模历程中的注射单元作为待辨识系统,利用高速摄像机及可视化模腔系统所采集到的模腔内熔体前端流动速度作为训练数据集的主导变量,将注射成型历程变量检测平台所采集到的螺杆推进速度、油缸压力以及模腔截面积作为辅助变量,对辨识模型进行训练与优化,进而将新的辅助变量作为优化后的模型输入,并将模型输出与实际值相比较。不同工况下的多组试验结果表明了此策略的有效性。为了将此策略在线运用到注射成型历程中,本论文设计开发了相应的注射历程运动制约器,将完成离线辨识与优化的软测量模型写入徽处理器,实现了熔体前端速度的在线检测与制约。实验结果证明,运用该策略注射成型的制品密度分布更加均匀,机械性能得到显著提升。针对保压历程中模腔压力的检测,提出了基于超声回波信号的模腔压力高斯软测量策略。此策略首先根据塑料的PVT特性建立起熔体密度与压力的定性联系,并基于注射历程中熔体密度变化引起超声回波信号幅值变化这一特性,以模腔压力为主导变量,以超声回波信号幅值、模具温度以及油缸压力为辅助变量建立了高斯软测量模型。通过模具内的嵌入式模腔压力传感器获取压力信号,以及注射历程变量检测平台所采集到的各辅助变量值作为训练数据集对模型进行训练。并最终在不同保压工艺参数、不同检测位置以及不同注射材料等多种工况下进行实验,实验结果证明在材料相同时软测量模型预测输出值可以很好的与实际输出值相吻合。此策略为模腔压力的在线超声检测与工艺参数优化后续探讨奠定了坚实的基础,并将对制品质量的提升起到至关重要的作用。实现关键历程变量的检测给注射工艺的直接优化提供了基础,然而由于注射成型是典型的周期历程,批量生产中注塑制品的重复精度是另一项重要的评价要素,由此本论文在对注射历程进行深入论述浅析、大量实际操作的基础上针对伺服驱动型注塑机非线性、强干扰以及大滞后的不足,将具有强鲁棒性的模糊制约策略与可以快速消除静差的传统PI制约策略结合,构成了模糊PI制约对策。为了检验新型制约算法在注射历程中的制约性能,本论文同时实现了传统的积分分离PID制约。实验结果表明,模糊PI制约算法在注射成型中的保压压力制约历程中可以消除超调,抑制静差,缩短滞后时间,提升制品重量的重复精度,各个方面的试验结果都优于传统的积分分离式PID制约。关键词：注射成型论文熔体速度论文模腔压力论文高斯历程论文软测量论文超声检测论文模糊PI制约论文模流浅析论文

致谢5-7

摘要7-9

ABSTRACT9-11

目录11-14

图目录14-17

表目录17-18

1 绪论18-31

1.1 论文的探讨背景与作用18-20

1.2 注射历程中关键变量检测策略的探讨近况20-24

1.3 注射历程中关键变量制约策略的探讨近况24-27

1.3.1 注射速度制约25-26

1.3.2 保压压力制约26-27

1.4 论文探讨目标27-28

1.5 论文主要探讨内容与框架28-29

1.6 小结29-31

2 注射历程系统建模浅析31-45

2.1 引言31

2.2 注射成型历程介绍31-37

2.2.1 注射加工成型装备介绍31-32

2.2.2 注射成型历程浅析32-37

2.3 注射历程数学模型建立37-44

2.3.1 注射油缸建模38-39

2.3.2 注射螺杆建模39-41

2.3.3 注射喷嘴建模41-42

2.3.4 流道系统建模42-44

2.4 小结44-45

3 模腔内熔体流动速度的预测策略探讨45-66

3.1 引言45

3.2 模腔内熔体流动浅析45-46

3.3 注射历程的MOLDFLOW浅析46-50

3.4 高斯软测量策略探讨50-60

3.4.1 软测量策略概述50-52

3.4.2 高斯历程介绍52-53

3.4.3 高斯历程回归浅析53-57

3.4.4 模型选择与超参数优化57-60

3.5 模腔内熔体前端移动速度的高斯历程软测量策略60-64

3.6 小结64-66

4 基于超声信号的模腔内熔体压力无损检测策略探讨66-84

4.1 引言66

4.2 保压历程中模腔内熔体压力浅析66-68

4.3 保压压力的MOLDFLOW模拟仿真68-70

4.4 塑料的PVT特性70-72

4.4.1 塑料PVT特性曲线对注射历程的影响70-71

4.4.2 PVT特性状态方程71-72

4.5 超声检测介绍72-74

4.5.1 超声波分类及特性参量72-73

4.5.2 超声传播特性73-74

4.6 模腔压力的超声响应74-80

4.7 基于超声回波的模腔压力高斯软测量策略80-83

4.8 小结83-84

5 注射历程的模糊PI制约对策探讨84-94

5.1 引言84

5.2 注射成型历程制约对策浅析84-86

5.3 模糊PI制约86-93

5.3.1 模糊制约的基本论述86-88

5.3.2 模糊制约器的基本结构88-91

5.3.3 模糊PI制约对策91-93

5.4 小结93-94

6 注射历程中关键变量检测与制约系统实现与实验探讨94-123

6.1 引言94

6.2 注射成型历程检测与制约系统实现94-103

6.2.1 模腔内熔体前端移动速度检测与制约系统搭建94-99

6.2.2 基于超声回波信号的模腔压力高斯软测量系统搭建99-102

6.2.3 注射油缸保压压力制约系统搭建102-103

6.3 模腔内熔体流动前沿速度高斯软测量实验103-109

6.3.1 高速摄像采集图像处理104-105

6.3.2 相同模具下高斯软测量实验105-108

6.3.3 不同模具下高斯软测量实验108-109

6.4 基于超声回波信号的模腔压力高斯软测量实验109-117

6.4.1 同一工况下模腔压力高斯软测量实验111-113

6.4.2 不同指令压力下模腔压力高斯软测量实验113-114

6.4.3 不同位置处模腔压力高斯软测量实验114-115

6.4.4 不同材料模腔压力高斯软测量实验115-117

6.5 注射历程关键变量检测与制约运用实例117-122

6.5.1 ASTM-D638-91标准式样117-118

6.5.2 DVD型圆盘制品118-122

6.6 小结122-123

7 结论与展望123-126

7.1 总结123-124

7.2 展望124-126