[发明专利]注塑过程保压段的仿真系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及注塑过程领域，尤其涉及一种注塑过程保压段的仿真系统及方法。

背景技术

作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业，近几年的发展速度一直保持在10%以上，在保持较快发展速度的同时，行业经济效益也有新的提高，塑料制品行业规模在主要轻工行业中位居前列，显示出了中国塑料工业发展的良好势头。

注塑成型是塑料成型加工方法中最主要的一种，其原理是将一定数量的塑料加热融化，然后用一定的压力将熔融的塑料注入到闭合模具中进行冷却定形。该过程主要分为射胶、保压、冷却、熔胶、开合模等阶段，其中保压阶段是影响产品性能最重要的阶段之一。塑料熔体被注入模腔后会发生冷却收缩，必然导致制品内部密度与应力的不均匀分布，而适当的保压过程则可以有效弥补这种收缩。因此，研究该阶段的特性对改善该阶段的控制进而提高产品性能与质量是非常有意义的。

塑料熔体在保压阶段的力学特性一般介于弹性与粘性之间，即表现出粘弹性特性，目前的研究工作主要也着眼于这一点。为了表征这一特性，科学家们曾做了大量工作，提出了多种力学模型，如Maxwell串联模型、Voigt并联模型、Burgers四元件模型等等。这些模型都可以从一定程度上表征塑料熔体的粘弹性，但进行应力应变实验时，可以看出这些模型均存在与实验不相符合的方面。主要问题在于，上述模型均为线性模型，但由实际经验可知，塑料熔体的温度在保压段会有较大程度的下降，这直接导致塑料熔体的弹性模量、粘度系数等主要力学参数是温度、时间的非线性函数，从而使塑料熔体具有较明显的非线性力学特性，这种特性给进行相关研究增加了不小的难度。

此外，目前对于保压段的研究主要有数值模拟及直接实验两种方法，数值模拟即从微观角度入手，根据塑料熔体在该阶段所满足物理定律及边界条件建立微分方程组并进行求解分析，这种方法的问题在于所建立的方程组规模较大，求解难度高，时间长，所得结果只能用于离线分析而不能用于在线实验；直接实验则是直接在注塑机上进行实际生产，通过安装在注塑机上的传感器得到所需数据进行分析研究，这种方法的问题在于每次生产均会带来一定程度的能源、材料消耗，当实验次数较多时带来的消耗也较大，同时注塑机所用的控制系统结构较为复杂，频繁更改局部的控制算法可能给整个系统带来意想不到的错误。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的上述问题，提供一种注塑过程保压段的仿真系统及方法。同时可以利用该系统对具有粘弹性特性的材料的蠕变特性进行测试。

本发明采取的技术方案是：

注塑过程保压段的仿真系统包括台架、驱动系统、螺杆模拟系统、材料模拟系统；

台架包括电机支座、大底板、前轴承座、前端盖、导轨、第一滑块、第二滑块、第三滑块、后轴承座、后端盖；

电机支架、前轴承座、导轨、后轴承座安装在大底上，用于固定电机、滚珠丝杆与材料模拟系统，前端盖安装在前轴承座上，后端盖安装在后轴承座上，第一滑块、第二滑块、第三滑块均安装在导轨上；

驱动系统包括电机、弹性联轴器、螺母固定座、滚珠丝杆；

电机与滚珠丝杆通过弹性联轴器连接在一起，螺母固定座安装在滚珠丝杆上；

螺杆模拟系统包括压力传感器、驱动滑板、位移传感器、数据采集模块；

驱动滑板与螺母固定通过螺栓固定，压力传感器与位移传感器安装在驱动滑板上并与数据采集模块相连；

材料模拟系统包括第一连接滑板、第一等高块、第二弹簧支座、弹簧、第二连接滑板、第二等高块、磁流变阻尼器、第三连接滑板、第三等高块、磁流变阻尼器抱箍、第一弹簧支座、顶杆、第二可调液压阻尼器支座、第一可调液压阻尼器支座、可调液压阻尼器、电流控制器；

第一连接滑板通过第一等高块与第一滑块相连接，第二连接滑板通过第二等高块与第二滑块相连接，第三连接滑板通过第三等高块与第三滑块相连接，第一可调液压阻尼器支座安装在第一连接滑板上并固定着可调液压阻尼器，第二可调液压阻尼器支座安装在可调液压阻尼器上，第一弹簧支座安装在第二连接滑板上，第一弹簧支座、第二弹簧支座通过半牙螺钉固定弹簧，磁流变阻尼器抱箍安装在第三连接滑板上并固定着磁流变阻尼器，电流控制器与磁流变阻尼器相连，顶杆安装在第二可调液压阻尼器支座上。