[发明专利]一种塑料注射成型工艺参数优化方法

说明书

技术领域

本发明属于工艺参数优化方法，特别涉及一种塑料注射成型工艺参数优化方法。

背景技术

塑料注射成型是使塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或螺杆推挤到闭合模具的模腔中冷却固化成型，获得塑料制品。塑料注射成型的设备是注塑机。

在塑料注射成型生产过程中，影响塑料制品质量的因素多而复杂，包括原材料、注塑机、模具和成型工艺，但是在原材料、注塑机、模具等确定之后，决定塑料制品质量的最主要因素是成型工艺。成型工艺参数也成为控制注塑制品质量最快捷、成本最低的因素。因此调节和优化注塑成型工艺参数，对于获得具有稳定高质量的注塑制品意义重大。

注塑机工艺参数设置与优化方法主要靠试模，传统的试模采用尝试法，即根据经验不断进行参数尝试，它严重依赖于人的经验与水平、复杂工艺控制能力差，导致生产效率低、成品率低、重复精度差、质量难以保证。现有注塑机工艺参数优化方法有：

(1)根据高分子流变学等理论提出的有限元、边界元等数值模拟软件，如华中科技大学研发的塑料注射成型模拟软件HSCAE，以及Autodesk公司的HSCAE软件等，虽然可以获得推荐和优化的工艺参数，但是存在计算效率低、生产实践中材料、制品、模具信息残缺等问题，并且优化获得的工艺参数必须人工输入到注塑机中。

(2)试验设计的方法，如正交试验设计，该方法可以很好的减少实验次数，但是该方法只能限定在已定的水平上，而不是一定试验范围内的最优方案，在实际的注射成型生产过程中操作过程繁琐。

(3)专家系统，如人工神经网络、实例推理、规则推理等，但是这些方法存在样本收集的瓶颈，正确而充足的学习样本才能保证神经网络的性能。

此外，上述方法均为离线获得工艺参数，主要缺陷是工艺参数的设置与优化不是在试模现场同步进行，不能有效考虑室温、冷却水温等外部环境、液压油泵油温、机器损耗、传动机构疲劳等机器差异等产生的工艺参数与产品质量之间的呈现的时变性关系问题。离线获得的工艺参数与实际偏差较大，难以准确调整，工艺参数设置过程也繁琐。

为了理解本发明，以下对有关概念加以解释：

制品流长：是指从浇口到制品流动最末端的最长长度。

流道长度：流道长度是喷嘴到浇口的最长长度。

流道重量：整个流道系统的总重量。

制品总重量：一个模具中制品的总重量，为单个制品重量乘以一个模具中制品的数量。

投影面积：沿着开合模的方向，制品和流道所占的面积。

水路数量：模具冷却水路的条数。

体积力：体积力为穿越空间作用在所有流体单元上的非接触力，如重力、惯性力、电磁力等。

源项：是一个广义量，它代表了那些不能包括到控制方程的非稳态项、对流项与扩散项中的所有其它各项之和。

短射：又称欠注、充填不足、制件不满、走胶不齐等，是指型腔未完全充满，使得制件不饱满，外形残缺不完整。

气泡：制品内部形成体积较小或成串孔隙的现象。

缩水：又称缩痕、收缩等，是指制品表面不平整，向内产生浅坑或陷窝。

熔接纹：又称熔接痕、熔接不良、熔合缝、缝合线等，是指各塑料熔体前端相遇时在制品表面形成的一条线状痕迹。熔合纹不仅影响制品的外观形象，而且影响制品的力学性能。

波流痕：塑件表面产生以浇口为中心的年轮状、螺旋状或云雾状的波形凹凸不平的现象。

飞边：又称溢料、溢边、毛边、批锋等，是指在模具的不连续处(通常是分模面、排气孔、排气顶针、滑动机构等)过量充填造成塑料外溢的瑕疵。

翘曲：是指制品产生旋转或扭曲现象，平坦的地方有起伏，直边朝里或朝外弯曲或扭曲。

烧焦：又称糊斑、黑斑、黑纹等，是指在制品表面出现的暗色点或暗色条纹。黑斑与黑纹是相同类型的瑕疵，只是烧焦的严重程度不同而已。

顶白：塑件的顶出部位有比较明显的白化现象，即出现霜状微细裂纹。

WLF-Cross模型七参数：WLF-Cross模型是一种常用的用来描述温度、剪切速率、以及压力对粘度影响的模型，其表达式为：