[发明专利]一种塑料注射成型工艺窗口的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于塑料注射成型技术领域，更具体地，涉及一种塑料注射成型工艺窗口的计算方法。 

背景技术

注射成型过程中，熔体温度、模具温度、VP转换位置、注射速率、保压压力、保压时间工艺参数是决定塑料注射成型制品质量的主要因素。其设置目前主要依赖于工艺人员的经验与水平。但是由于塑料材料千差万别，模具结构形式多样，导致人工工艺参数设置困难，生产效率低、成品率低、重复精度差、质量难以保证。 

注射成型工艺参数在实际生产中需要有较强的鲁棒性，保证制品的稳健生产。由于塑料注射机动力、结构和控制上的差异，以及模具制造的精度偏差带来的不确定性，室温、模具冷却水温等外部环境、液压油泵油温、机器损耗、传动机构疲劳等加工状态的不断变化，制品质量会存在一定的波动。鲁棒的工艺参数设置有利于将制品质量的波动降低到最小。 

工艺窗口是工艺参数空间的一个多维区域，包含了可以生产合格制品的工艺参数所有组合。当只工艺参数数量为2时，该区域是近似矩形区域，与窗口相似，故被称为工艺窗口，如附图1所示。工艺参数设置应位于工艺窗口内，保证制造出合格的制品。 

工艺窗口对确定工艺参数的鲁棒性，保证稳健生产具有重要意义：1)确定可以制造合格制品的工艺参数的取值范围和调整幅度；2)工艺窗口的中心可以作为鲁棒工艺参数的选择依据；3)确定制品质量对各工艺参数的敏感性。 

但是，注射成型工艺窗口的计算非常困难。主要因为注射成型过程中，工艺参数的数量多，之间存在强耦合、非线性关系，工艺窗口维度大，边界不规则，准确描述工艺窗口及计算其边界非常困难。目前一般将工艺窗口的边界面假设为平面，通过插值的方法获得工艺窗口，见S.Kulkarni,Robust Process Development and Scientific Molding:Theory and Practice:Hanser Gardner Publications，2010：175-187.。这种方法一方面插值需要进行大量的全面的实验，效率低下；另一方面边界面的平面假设大大损耗了工艺窗口的精度，降低了其可信度。 

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种塑料注射成型的工艺窗口的计算方法，克服工艺窗口高维度、非线性，现有技术描述困难、计算量大的难题。 

为了实现上述发明目的，本发明公开了一种塑料注射成型工艺窗口的计算方法，所述方法包括以下步骤： 

（1）选择工艺参数的种类，确定正交试验的因素，根据工艺参数的取值范围，确定每个因素的水平，根据因素数和水平数选择标准正交表； 

（2）以标准正交表中的工艺参数组合作为工艺条件，通过数值模拟计算成型过程中制品的压力分布、熔体温度分布和剪切速率分布，并计算入口最大压力P_max、熔体最大温差ΔT_max、最大剪切速率

（3）根据第（2）步的计算结果，对第二步正交表中的每组工艺参数组合进行评价，建立制品质量评价； 

（4）根据第（3）步建立的制品质量评价，采用支持向量分类机对训练样本进行训练，计算原始问题对偶的二次规划问题的最优解和阈值，用于（5）步中构造判别式； 

（5）根据上述训练样本和步骤（4）获得的最优解和阈值构造判别式，用以描述（1）选取的参数的工艺窗口。 

进一步地，所述步骤（1）包括如下步骤： 

（1-1）选取熔体温度T_P、模具温度T_m、注射速率V_i、VP转换位置V_p、保压压力P_p和保压时间t_p，6个工艺参数中的一个或多个作为正交试验的因素，因素数记为N； 

（1-2）根据工艺参数的取值范围，确定每个因素的水平，水平数记为M； 

（1-3）根据确定的因素个数和水平数选择相应的正交表L_n(m^k)，正交表的选择满足m>M，k>N，其中m是正交表中各因素的水平数，k是因素数，n是总试验次数； 

（1-4）根据上述选择的正交表，确定后续进行模拟分析的总次数为n。 

进一步地，所述步骤（2）包括如下步骤：