精密注塑成型PVT控制技术
塑料制品精密成型的几种方法
塑料制品精密成型的几种方法【摘要】塑料制品精密成型是一种重要的制造工艺，具有广泛的应用领域。
本文首先介绍了塑料制品精密成型的重要性和发展历程，然后详细讨论了注塑、吹塑、挤塑、压延和热压等成型技术。
这些成型技术各有特点，能够满足不同工件的要求。
本文展望了塑料制品精密成型技术的发展前景，指出其在各个领域的广泛应用前景。
可以预见，随着科技的不断进步，塑料制品精密成型技术将会更加成熟和智能化，为制造业带来更多的机遇和挑战。
【关键词】塑料制品精密成型, 注塑成型技术, 吹塑成型技术, 挤塑成型技术, 压延成型技术, 热压成型技术, 发展历程, 发展前景, 应用前景展望.1. 引言1.1 塑料制品精密成型的重要性塑料制品精密成型是现代制造业中一项非常重要的技术，其在各个行业中都有着广泛的应用。
塑料制品精密成型技术的重要性主要体现在以下几个方面：1. 生产效率提高：精密成型技术可以大幅提高生产效率，节约人力和时间成本。
因为这些技术能够快速、准确地制造出符合设计要求的产品，而且生产过程中的废品率较低。
2. 产品质量稳定：通过精密成型技术，可以确保所生产出的塑料制品具有高度的一致性和准确性，保证产品的质量稳定。
这对于一些对产品精度要求比较高的行业尤为重要。
3. 节约原材料：精密成型技术可以有效利用原材料，减少废料产生，降低生产成本。
这对于资源节约和环境保护都有着重要的意义。
4. 创新和发展：精密成型技术的不断发展也促进了塑料制品行业的创新和发展。
通过不断地改进和优化技术，可以开发出更多更高质量的塑料制品，满足市场的需求。
塑料制品精密成型技术的重要性不可忽视，它不仅提高了生产效率和产品质量，同时也促进了行业的创新和发展。
在未来，随着科技的不断进步，这项技术将会有着更加广阔的应用前景。
1.2 发展历程塑料制品精密成型技术的发展历程可以追溯到20世纪初，当时的塑料制品生产主要依靠传统的手工和半自动生产方式。
随着工业化的进程和科技的发展，塑料制品行业开始引入一些自动化设备和机械操作，提高了生产效率和产品质量。
什么叫做精密注塑成型
什么叫做精密注塑成型一、什么叫做精密注塑成型？精密注塑成型，从严格意义上来说，指的是通过注塑机设备生产出来的塑胶制品的尺寸精度，可以达到0.01mm以下，通常在0.01～0.001mm之间的一种注射成型生产方式。
“精密注射成型”这一概念，主要是区别于“常规注射成型”，随着高分子材料和微电子技术的高速发展，电子电路高度集成化，使得工业设备零件逐渐发展为高性能化、高精度化、轻量化、小型化和微型化。
这样，精密塑胶制件因为符合高精度要求，同时具备良好的机械、力学性能以及尺寸稳定性等优点，在机械、电子、仪器、通讯、汽车和航空仪表等行业领域里，取代了部分高精度的金属零件而得到了广泛应用。
由精密注塑成型的定义可知，精密塑胶件的尺寸公差范围是非常窄的。
而实际上，塑胶成型行业内公认，当塑胶制件的尺寸公差在0.1mm以下，或者说制件尺寸正负公差在0.1mm以下，都可称之为精密成型，制件的尺寸公差达到微米级的，可以称之为超精密级注塑成型。
相对精密注塑成型而言，普通注塑成型的制件的尺寸公差通常在0.1mm以上，制件的尺寸公差范围相对较宽，并且随着制件体积或重量的增加，制件的尺寸公差也会有所增加。
值得一提的是，由于材料本身的性质和加工手段不同，不能把塑料制件的精度与金属零件的精度等同起来。
塑料制品最高的精度等级是三级精度，即尺寸公差可达0.001mm以下，而金属零件尺寸可分为十四级，加工精度分有九级。
、精密注塑成型有哪些特点？（1）制件的尺寸精度高，公差范围小，即有高精度的尺寸界限精密塑胶制件的尺寸偏差会在0.03mm以内，有的甚至小到微米级，检测工具依赖于投影仪。
（2）制品重复精度高主要表现在制件重量偏差小，重量偏差通常在0.7%以下。
（3）模具的材料好，刚性足，型腔的尺寸精度、光洁度以及模板间的定位精度高（4）采用精密注射机设备（5）采用精密注射成型工艺精确控制模具温度、成型周期、制件重量、成型生产工艺。
（6）选择适应精密注射成型的材料PPS、PPA、LCP、PC、PMMA、PA、POM、PBT、加玻纤或碳纤的工程材料等。
如何进行精密注塑
如何进行精密注塑（时间:2006-12-30 10:10:31 共有834人次浏览）塑料电子零部件大都采用注射成型，由于这些塑料件本身具有较高的设计精度，使用特殊的工程塑料加工，对这些塑料件不能采用常规的注射成型，而必须采用精密注射成型工艺技术。
为了保证这些精密塑料件的性能、质量与可靠性及长期使用的稳定性，注射成型出质量较高、符合产品设计要求的塑料制品，必须对塑料材料、注塑设备与模具设计及注塑工艺以及注塑现场管理进行完善。
我们通常说的精密注塑成型是指注塑制品的外型精度应满足严格的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。
要进行精密注塑必须有许多相关的条件，而最本质的是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设备这四项基本因素。
设计塑料制品时，应首先选定工程塑料材料，而能进行精密注塑的工程塑料又必须选用那些力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好、耐环境应力开裂的材料。
其次应根据所选择的塑料材料、成品尺寸精度、件重、质量要求以及预想的模具结构选用适用的注塑机。
在加工过程中，影响精密注塑制品的因素主要来自模具的温度、注塑工艺控制，以及生产现场的环境温度和湿度变化幅度及后天产品退火处理等方面。
就精密注塑而言，模具是用以取得符合质量要求的精密塑料制品的关键之一，精密注塑用的模具应切实符合制品尺寸、精度及形状的要求，模具材料应严格选取。
但即使模具的精度、尺寸一致，其模塑的塑料制品之实际尺寸也会因收缩量差异而不一致。
因此，有效地控制塑料制品的收缩率在精密注塑技术中就显得十分重要。
注塑模具设计得合理与否会直接影响塑料制品的收缩率，由于模具型腔尺寸是由塑料制品尺寸加上所估算的收缩率求得的，而收缩率则是由塑料生产厂家或工程塑料手册推荐的一个范围内的数值，它不仅与模具的浇口形式、浇口位置与分布有关，而且与工程塑料的结晶取向性（各向异性）、塑料制品的形状、尺寸、到浇口的距离及位置有关，同时和模具冷却分布系统紧密相关。
影响塑料收缩率的主要有热收缩、相变收缩、取向收缩、压缩收缩与弹性回复等因素，而这些影响因素与精密注塑制品的成型条件或操作条件有关。
基于注塑机的ABS树脂PVT特性在线测试
1
实验部分
1 1 原料及样品 1 1 1 原料 ABS 树脂, PA - 757K, 密度 1 05 g/ cm 3 , 镇江奇 美塑料有限公司生产。 1 1 2 样品 样品的形状呈碗状 , 碗沿端有一段圆筒直段 , 长 6 mm, 以方便进行加压测试。呈碗状的目的是为研 究样品形状对聚合物 PVT 特性的影响。样品形状 及相关尺寸参见图 1。 1 2 实验设备 聚合物 PVT 特性测试模具及数据采集系统, 自 行设计制造; 注塑 机, Allrounder 270S 500 - 60, 德国 Arburg 公司 ; 电子天平 , 50224, 余姚市 金诺天平仪 器有限公司。 采用聚合物 P VT 关系在线测试技术的测试设 备 , 主要由测试模具、 模温控制系统、 数据采集系统 3 部分组成, 测试模具的详细结构示意图和实物照 片可分别参见图 2 和图 3。 测试模具以模具型腔作为测试样品室, 通过改 变压力和温度条件来测试模腔体积的变化。测试样 品的浇口前端设置有浇口阀 , 在测试时关闭, 以保证 型腔中测试样品质量恒定。测试压力直接通过注塑
图3 Fig. 3
测试模具实物照片
Photograph of the testing mold
图 1 碗状样品 Fig . 1 Dimensions of the conically shaped sample
1 4 测试模式 聚合物 PVT 特性测试有等压和等温两种测试 模式。等压模式即压力恒定 , 改变温度, 温度可采用 加热升温或冷却降温的方式 , 测定比容同温度的变 化 ; 测定一 组曲线过后, 再将压力改变 为另一恒定 值 , 进行下一组曲线的测试。等温模式即采用温度 恒定, 改 变压力, 测定比容同压 力的变化。聚合物 PVT 特性测试模具可采用多种测试模式, 本文实验 采用的是等压模式升温 - 升压的测试模式。
注塑产品质量的控制
注塑产品质量的控制简介注塑是一种常用的塑料加工方法，广泛应用于各个行业中。
在注塑过程中，产品质量的控制是十分重要的，直接关系到产品的性能和可靠性。
本文将介绍注塑产品质量的控制方法和技术。
注塑工艺参数的控制注塑产品的质量控制要关注注塑工艺参数的控制。
注塑工艺参数包括注塑温度、保压时间、注射速度等等。
合理控制这些参数能够确保产品质量的稳定性和一致性。
特别是在大批量生产中，合理的工艺参数控制能够提高生产效率和产品的一致性。
原料的质量控制原料是注塑产品的基础，其质量直接影响产品的性能和使用寿命。
在注塑产品的质量控制中，原料的质量控制是至关重要的。
对于不同种类的塑料原料，需要严格控制原料的成分、密度、流动性等参数，确保生产出的产品符合设计和标准要求。
模具的设计和制造注塑产品的模具是决定产品形状和尺寸的关键因素，对产品质量有着重要的影响。
在注塑产品质量控制中，模具的设计和制造是不可忽视的环节。
合理设计的模具能够确保产品的准确性和一致性，并且能够提高注塑过程的效率和稳定性。
注塑设备的维护和保养注塑设备的维护和保养对于产品质量的控制也是至关重要的。
定期检查和保养设备能够保证设备的正常运行，提高生产效率和产品的稳定性。
特别是在大批量生产中，设备的故障可能会导致产品质量的下降和生产延误。
检测和检验在注塑产品的质量控制中，检测和检验是必不可少的环节。
通过对产品的尺寸、外观、性能等进行检测和检验，能够及时发现和解决问题，确保产品的质量稳定和一致性。
常用的检测方法包括尺寸测量、外观检查、物性测试等等。
注塑产品质量的控制是一个复杂的过程，需要从注塑工艺参数的控制、原料的质量控制、模具的设计和制造、设备的维护和保养等多个方面进行考虑。
通过合理控制这些环节，能够保证注塑产品的质量稳定和一致性，提高产品的性能和可靠性。
在实际生产中，应根据具体情况制定相应的质量控制方案，并不断优化和改进，以提高产品的竞争力和市场占有率。
注塑成型基础知识培训：温度控制，压力控制，成型周期
注塑成型基础知识培训：温度控制，压力控制，成型周期发表于 2012-5-24 13:18:18 |只看该作者注塑成型基础知识培训：温度控制，压力控制，成型周期注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。
注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度，压力和相应的各个作用时间。
一、温度控制1、料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。
前两程温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。
每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。
2、喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的“流涎现象”。
喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能3、模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。
模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）。
二、压力控制：注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。
1、塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。
这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。
在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。
此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。
一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20公斤/厘米2。
注塑成型技术
注塑成型技术注塑成型技术是一种常见的加工工艺，广泛应用于制造各种塑料制品。
它通过将熔化的塑料材料注入模具中，经过冷却和固化形成所需的产品。
本文将介绍注塑成型技术的工作原理、优势、应用领域以及未来发展方向等内容。
一、工作原理注塑成型技术主要由注射系统、模具系统、冷却系统、控制系统和辅助系统等组成。
首先，将塑料颗粒或粉末加热至熔化状态，然后通过注射系统将熔融的塑料注入到模具腔中。
随后，经过冷却和固化，将所需的产品从模具中取出。
在注塑成型过程中，需要注意控制以下因素：注塑压力、注塑速度、注射时间和冷却时间。
适当调节这些参数可以确保产品的质量和生产效率。
二、优势注塑成型技术具有许多优势，使其成为一种常用的塑料加工方法。
1. 生产效率高：注塑成型工艺可以实现连续生产，自动化程度高，生产效率较高。
2. 产品精度高：模具的设计和制造精度较高，可以生产出形状复杂、尺寸精确的产品。
3. 可塑性好：注塑成型工艺适用于各种不同类型的塑料材料，如聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
4. 成本低：由于注塑成型技术可以实现大规模连续生产，单个产品的生产成本相对较低。
5. 资源回收利用：废弃的塑料制品可以通过再次熔化和塑化再利用，降低了对资源的消耗。
三、应用领域注塑成型技术广泛应用于许多工业领域和日常生活中，以下是一些常见的应用领域：1. 电子电器：注塑成型技术可以用于生产各种电子设备外壳、插件、线束等。
2. 汽车工业：汽车零部件的生产通常采用注塑成型技术，如车灯、仪表盘、内饰件等。
3. 医疗器械：医用注射器、输液器和其他医疗器械都是通过注塑成型工艺制造的。
4. 家居用品：家具配件、塑料餐具、家用电器等都是使用注塑成型技术生产的。
5. 包装行业：塑料瓶、塑料桶、塑料盒等包装材料通常采用注塑成型工艺生产。
四、未来发展方向注塑成型技术在不断发展和创新的过程中，面临着一些挑战和机遇。
1. 环境友好型材料：随着环保意识的增强，未来的注塑成型技术可能会更加注重使用可降解和可回收的塑料材料。
PVT法工艺流程
PVT法工艺流程随着工业化的发展，各种工艺流程不断涌现，其中之一就是PVT法工艺流程。
PVT法（Pressure, Volume, Temperature法）是一种可用于制备高纯度材料的工艺流程，其基本原理是利用高压和高温对原料进行处理，以促使反应发生。
下面将详细介绍PVT法工艺流程的步骤和应用。
PVT法工艺流程分为以下几个步骤：原料准备、装载样品、施加压力、升温、冷却和卸载样品。
首先是原料准备。
在PVT法工艺流程中，选择适当的原料是非常重要的。
一般来说，原料应具有较高的纯度和良好的晶体结构。
常见的原料包括金属、合金、陶瓷和半导体等。
为了避免杂质的污染，原料应经过严格的清洁处理。
接下来是装载样品。
将经过清洁处理的原料放置在高温高压容器中，注意确保样品的均匀分布和紧密堆积。
样品的大小和形状可以根据不同的实验需求进行调整。
然后是施加压力。
在装载好样品后，需要施加一定的压力。
压力的大小可以根据具体实验设定，一般在几百兆帕至几千兆帕之间。
通过施加压力，可以使原料分子间距更加紧密，从而促进反应的进行。
接着是升温。
在施加了适当的压力后，需要将系统升温。
升温的速率和温度可以根据实验设计来调整。
在升温的过程中，原料会发生化学反应或结构相变。
这些反应或相变可以使原料更加纯净和有序。
然后是冷却。
在反应或相变完成后，需要将系统冷却至室温。
冷却的速率和温度也可以根据实验需求进行调整。
冷却过程中，原料会逐渐固化，并形成所需的结构和形貌。
最后是卸载样品。
在冷却完成后，可以打开高温高压容器，将样品取出。
取出样品后，可以对其进行表征和分析，以验证实验结果的准确性。
PVT法工艺流程在材料科学领域具有广泛的应用。
通过调控压力和温度等工艺条件，可以制备出具有良好晶体结构和高纯度的材料。
这些材料在微电子、光电、能源等领域具有重要的应用价值。
例如，在半导体器件制备中，PVT法可以制备出高质量的单晶硅材料；在光学器件制备中，PVT法可以制备出高透明度和低杂质的玻璃材料。
什么叫做精密注塑成型
一、什么叫做精密注塑成型？精密注塑成型，从严格意义上来说，指的是通过注塑机设备生产出来的塑胶制品的尺寸精度，可以达到0.01mm以下，通常在0.01～0.001mm之间的一种注射成型生产方式。
“精密注射成型”这一概念，主要是区别于“常规注射成型”，随着高分子材料和微电子技术的高速发展，电子电路高度集成化，使得工业设备零件逐渐发展为高性能化、高精度化、轻量化、小型化和微型化。
这样，精密塑胶制件因为符合高精度要求，同时具备良好的机械、力学性能以及尺寸稳定性等优点，在机械、电子、仪器、通讯、汽车和航空仪表等行业领域里，取代了部分高精度的金属零件而得到了广泛应用。
由精密注塑成型的定义可知，精密塑胶件的尺寸公差范围是非常窄的。
而实际上，塑胶成型行业内公认，当塑胶制件的尺寸公差在0.1mm以下，或者说制件尺寸正负公差在0.1mm以下，都可称之为精密成型，制件的尺寸公差达到微米级的，可以称之为超精密级注塑成型。
相对精密注塑成型而言，普通注塑成型的制件的尺寸公差通常在0.1mm以上，制件的尺寸公差范围相对较宽，并且随着制件体积或重量的增加，制件的尺寸公差也会有所增加。
值得一提的是，由于材料本身的性质和加工手段不同，不能把塑料制件的精度与金属零件的精度等同起来。
塑料制品最高的精度等级是三级精度，即尺寸公差可达0.001mm以下，而金属零件尺寸可分为十四级，加工精度分有九级。
、精密注塑成型有哪些特点？（1）制件的尺寸精度高，公差范围小，即有高精度的尺寸界限精密塑胶制件的尺寸偏差会在0.03mm以内，有的甚至小到微米级，检测工具依赖于投影仪。
（2）制品重复精度高主要表现在制件重量偏差小，重量偏差通常在0.7%以下。
（3）模具的材料好，刚性足，型腔的尺寸精度、光洁度以及模板间的定位精度高（4）采用精密注射机设备（5）采用精密注射成型工艺精确控制模具温度、成型周期、制件重量、成型生产工艺。
（6）选择适应精密注射成型的材料PPS、PPA、LCP、PC、PMMA、PA、POM、PBT、加玻纤或碳纤的工程材料等。
注塑工艺及参数设定
注塑工艺及参数设定首先，注射压力是指在注射过程中，由于塑料熔体注入模腔而产生的压力。
注射压力过大会造成模具过度开合，导致制品尺寸偏大，表面粗糙，甚至可能造成模具损坏；而注射压力过小则会使制品的充填不充分，导致短射或者气孔等缺陷。
注射压力的设定要根据材料的特性和模具的结构来确定。
其次，注射速度是指熔融塑料进入模腔的速度。
注射速度过快会造成破坏模具或者产生气泡等缺陷，而注射速度过慢会使制品的表面产生瑕疵。
注射速度的设定要根据材料的流动性和产品的结构来确定。
保压时间是指塑料在模腔内保持一定压力以保证制品的密实度和尺寸稳定性的时间。
保压时间过长会造成注塑周期延长，产量降低；保压时间过短会导致制品的表面缩短、收缩变形。
保压时间的设定需要根据产品的结构和材料的特性来确定。
保压压力是指在注射结束后，通过保持一定的压力来排除模具内的气体和缩短产品的填充时间的压力。
保压压力过大会导致产品产生变形，甚至可能导致模具损坏；保压压力过小会使得产品的尺寸稳定性降低。
保压压力的设定需要根据产品的形状和材料的特性来确定。
注射温度是指塑料熔融后进入模腔的温度。
注射温度过高会使材料分解、气泡产生、雪花状漏料等缺陷，而注射温度过低会导致进料不良、机器健康下降等不良问题。
注射温度的设定需要根据材料的熔点范围和热稳定性来确定。
冷却时间是指模具中塑料冷却至足够硬度以便脱模的时间。
冷却时间过短会导致产品收缩变形，冷却时间过长会使注塑周期延长。
冷却时间的设定需要根据产品的厚度和材料的热传导性来确定。
除了以上参数外，注塑工艺还包括模具温度、制品质量要求、模腔排气处理、材料干燥要求等各种工艺因素。
正确设置注塑工艺参数能够保证产品质量、提高生产效率和生产效益。
所以在实际生产中，根据产品的特性和要求，合理设定注塑工艺参数是至关重要的。
[精彩]注塑机保压压力操纵
![[精彩]注塑机保压压力操纵](https://img.taocdn.com/s3/m/9b98a4e8900ef12d2af90242a8956bec0975a560.png)
基于C MA C 和P I D 复合控制器的精密注塑机保压压力控制蔡 侃 应 济 陈子辰 王 硕浙江大学,杭州,310027摘要:针对传统P I D 算法对注塑成形过程中保压压力进行控制时存在压力超调㊁静差和时延等问题,建立了注塑过程保压压力的系统数学模型,针对系统特性设计了新型C MA C 和P I D 复合控制器㊂实验结果表明,相对于传统P I D 控制,C MA C 和P I D 复合控制对保压压力的超调㊁静差和时延有显著的改善,制品质量和重复精度得到明显提高㊂关键词:注塑过程;保压压力;神经网络;神经网络;C MA C 和P I D 复合控制中图分类号:T P 273 文章编号:1004 132X (2011)24 2986 04P a c k i n g P r e s s u r eC o n t r o l i naH i g h -a c c u r a c y P l a s t i c I n je c t i o n M o l d i n g M a c h i n eB a s e do nC M A Ca n dP I DC o m po u n dC o n t r o l l e r C a iK a n Y i n g J i C h e nZ i c h e n W a n g Sh u o Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ,H a n gz h o u ,310027A b s t r a c t :A i m i n g a t s e r i o u s p r o b l e m s o f c o n t r o l l i n gp a c k i n gp r e s s u r e i n i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s -s e sw i t h t r a d i t i o n a l P I Da l g o r i t h m ,s u c ha s p r e s s u r eo v e r s h o o t ,s t a t i c e r r o r ,t i m ed e l a y e t c .,am a t h e -m a t i c a lm o d e l o f t h e p a c k i n gp r e s s u r e s y s t e mi n i n j e c t i o n p r o c e s sw a s e s t a b l i s h e d .C o n s i d e r i n g t h e b e -h a v i o r s o f s y s t e m ,an e wc o n t r o l d e v i c ew i t hC MA Ca n dP I Dc o m p o u n dc o n t r o l l e rw a sd e s i gn e d .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t ,c o m p a r e d t o t r a d i t i o n a lP I Dc o n t r o l ,C MA Ca n dP I Dc o m p o u n dc o n -t r o l i m p r o v e s t h e p r e s s u r e o v e r s h o o t ,s t a t i c e r r o r a n d t i m e d e l a y o f t h e p a c k i n gp r e s s u r e s i g n i f i c a n t l y,a n dm a k e s n o t a b l e p r o g r e s s e s o n q u a l i t y a n d r e p e a t a b i l i t y of p r o d u c t s .K e y w o r d s :i n j e c t i o n m o l d i n gp r o c e s s ;p a c k i n gp r e s s u r e ;n e u r a ln e t w o r k ;C MA Ca n d P I D c o m -po u n d c o n t r o l 收稿日期:2011 01 10基金项目:国家科技支撑计划项目(2007B A F 13B 04)0 引言我国作为塑料制品的生产和消费大国,目前只能提供中低档注塑成形设备,因此发展精密注塑成形是我国注塑机行业的当务之急㊂制约注塑成形设备精度提高的因素很多,注塑过程中的保压控制是核心要素之一㊂一方面,保压压力对制品的收缩㊁翘曲㊁残余应力等有非常重要的影响,另一方面,注塑系统复杂,注塑过程中存在时变㊁非线性等特性且运行环境存在较严重的干扰,难以对保压压力实施精确控制㊂高温熔体充满模腔后,注塑过程进入保压补缩阶段,少量熔体在外部压力作用下缓慢流入模腔以弥补熔体冷却产生的收缩,这个过程持续到浇口封冻为止[1‐2]㊂为了实现保压压力的精确控制,需要解决控制对象和保压压力的检测问题㊂控制对象主要有伺服阀和伺服电机,相对而言,伺服电机控制精度更高㊁能耗更少㊂保压压力的检测位置主要有油缸㊁喷嘴和模腔,若对喷嘴或者模腔压力实施检测,安装压力传感器会破坏结构,影响生产和制品质量;采用超声检测等无损检测存在技术上的难度,离实际应用还有较大距离[3‐4]㊂将液压缸压力作为保压压力的控制参数容易实现,是目前生产和研究中广泛应用的方法㊂在油缸压力控制中,伺服电机的调速特性以及压力从定量泵传递到油缸存在滞后效应等,使得采用传统P I D 算法控制压力曲线时存在超调㊁静差和时延过大等缺陷,同时控制参数K P ㊁K I 和K D 的确定需要丰富的实际经验,否则效率较低㊂采用模糊㊁迭代㊁预测等先进P I D 算法作为保压压力的控制算法,算法计算量较大,难以进行实时控制㊂小脑模型关节控制器(c e r e b e l l a r m o d e la r t i c u l a t i o nc o n t r o l l e r ,C MA C )神经网络具有系统辨识功能,学习速度快,适合复杂动态环境下的非线性实时控制[5‐9]㊂本文在传统的P I D 控制基础上,引入C MA C神经网络,开发出了新型C MA C 和P I D 复合控制器㊂将该控制器在宁波海天塑机集团的MA 900注塑机平台上进行了实时控制实验,并与传统P I D 控制进行了对比㊂1 注塑过程保压压力的系统数学模型M A 900注塑机控制系统采用交流同步伺服电㊃88㊃中国机械工程第22卷第24期2011年12月下半月机直接驱动齿轮定量泵㊂系统可分为三个部分:动力控制部分(上位机㊁控制器和伺服电机),液压传动部分(定量泵㊁溢流阀㊁开关阀和油缸),执行机构(料筒㊁螺杆和模具),具体原理如图1所示㊂图1 注射系统原理图控制器处理指令压力p z和油缸反馈压力p1,发出压力信号p c以控制伺服电机转速n,伺服电机驱动定量泵输出液压油以控制油缸压力,油缸活塞推动螺杆,螺杆挤压料筒内的熔体进入模腔实现补缩,从而控制模腔内熔体压力㊂伺服电机-定量泵数学模型为q V=Vηp K Gτs+1p c(1)式中,q V为定量泵出口体积流量;V为排量;ηp为机械效率;K G为伺服电机增益系数;τ为时间常数;s为传递函数的复数变量㊂开关阀在保压过程中阀芯打开,相当于通路㊂液压缸为非对称缸,其进油腔流量连续性方程为q1=A1d x d t+V10+A1xβe d p1d t(2)式中,q1为油缸进油腔流量;x为活塞位移;V10为油缸进油腔初始体积;A1为进油腔活塞面积;βe为油液体积弹性膜量㊂油缸泄油腔直接连通油箱,腔内油液压力为零㊂熔融塑料在料筒中的运动是非牛顿流动,并可认为是轴向环形C o u e t t e流动,由此得出保压过程中螺杆所受的黏性摩擦力:F s=2πη0R1-n n(l0+x)[(s-1)v xk1-s r-1]n(3)式中,η0为聚合物黏滞系数;R n为喷嘴半径;n为聚合物熔融的幂率指数;k r为螺杆半径和料筒半径之比;l0为螺杆长度;v x为活塞速度㊂由于模腔熔体的温度㊁密度和P V T曲线难以获得,因此将喷嘴处反压力F p简化为F p=B v x+k x(4)式中,B为阻尼系数;k为比例系数㊂料筒前端熔体压力与喷嘴压力相近,故料筒对熔体的反压力F L为F L=(A L-A p)p p(5)式中,A L为料筒前端横截面积;A p㊁p p分别为喷嘴横截面积㊁熔体压力㊂对油缸负载即执行机构做力平衡分析,有A1p1=F s+F L+A p p p(6)忽略泄漏对系统的影响,泵的出口流量即为油缸进油腔流量㊂将式(1)代入式(2),再进行L a p l a c e变换,得s p1(s)=βeV10+A1x0Vηp K Gτs+1p c(s)-βe A1V10+A1x0X(s)s-βeA1(q10-A1v x0)(V10+A1x0)2X(s)(7)式中,x0㊁v x0分别为活塞初始位移㊁初始速度;q10为油缸进油腔初始流量㊂将式(3)~式(5)代入式(6)再进行L a p l a c e 变换得mX(s)s2=A1p1(s)-A L(B s+k)X(s)-a v x0X(s)-a(L0+x0)n X(s)s(8)a=2πη0R1-n n(s-1k1-s r-1)nv n-1x0式中,m为活塞和螺杆的质量之和㊂联立式(7)㊁式(8),消去X(s)可得系统模型: p1(s)p c(s)=b m s2+bc s+b dτm s4+(m+τc)s3+(c+τe)s2+(e+τf)s+fb=βe Vηp K GV10+A1x0,c=B A L+a n(l0+x0)d=k A L+a v x0,e=d+A21βeV10+A1x0f=βe A21(q10-A1v x0)(V10+A1x0)2上述模型为开环传递函数,通过控制算法计算处理指令压力和油缸压力,从而实现对系统的闭环控制㊂2 C MA C和P I D复合控制器设计针对系统非线性和时变等特性,引入神经网络对系统进行辨识㊂C MA C是一种模拟小脑功能的神经网络模型,是一种表达复杂非线性函数的表格查询自适应神经网络㊂C MA C神经网络结构如图2所示㊂C MA C神经网络和P I D复合控制的核心思想是:当系统开始运行时,置学习参数w=0,此时,系统由P I D控制器进行控制;每一控制周期结束后,将C MA C神经网络输出与总控制输出进行比较,修正权重,进入学习过程㊂随着C MA C 神经网络的不断学习,C MA C神经网络产生的输出控制量逐渐逼近控制器总输出,而P I D产生的输出的控制量逐渐减小为零,最终实现C MA C神经网络对系统的辨识,利用系统信息来进行控制优化,实现控制性能的改善㊂㊃98㊃基于C MA C和P I D复合控制器的精密注塑机保压压力控制 蔡 侃 应 济 陈子辰等图2 C M A C神经网络结构图针对P I D控制中压力跟随曲线超调㊁波动的特点,同时消减干扰信号,对指令压力u z做低通滤波处理㊂由于受处理器所限,同时高阶滤波会增大时延,因此本控制器采用一阶低通滤波,传递函数设为1/(εs+1)(ε为决定滤波截止频率的参数),离散化后得到指令信号u(h)(表示第h次指令信号的离散值):u(h)=-d e n(2)u(h-1)+n u m(1)(u z(h)+u z(h-1))式中,d e n㊁n u m分别表示离散传递函数的分母㊁分子㊂C MA C神经网络采用有导师的学习算法,实现前馈控制,P I D控制实现反馈控制,以保证系统的稳定性,且抑制扰动㊂C MA C神经网络和P I D 复合控制结构如图3所示㊂图中,u z(h)为输入信号,u p(h)为常规控制器P I D的输出,u n(h)为C MA C产生的相应输出㊂图3 C MA C神经网络和P I D复合控制流程图控制器运算包括以下4个阶段:(1)将指令信号u(h)作为C MA C控制器的输入㊂(2)经过局部泛化,将输入向量映射到概念存储器中㊂将输入空间S在区间[S m i n,S m a x]上分成N+2C个量化间隔:o1,o2, ,o C=S m i no j=o j-1+Δo j j=C+1, ,C+No N+C+1,o N+C+2, ,o N+2C=S m a x式中,o j为输入空间分割后的量化间隔;S m i n和S m a x为输入的最大值和最小值;C为C MA C网络的泛化参数㊂(3)C MA C神经网络实现映射的方法为,当S j在区间[o j,S j+C]中时,二进制选择向量a i的值为1,否则为0㊂C MA C神经网络学习算法采用δ学习规则调整权值,权值调整指标为E(h)=12C e(h)2=12C(u n(h)-u(h))2式中,e(h)为误差㊂由梯度下降法,权值调整如下:Δw(h)=-η∂E(h)∂w=ηu(h)-u n(h)C a i=ηu p(h)C a i w(h)=w(h-1)+Δw(h)+α(w(h)-w(h-1))式中,η为网络学习速率;α为惯性量㊂梯度下降法存在容易陷入局部最优解和收敛速度慢的缺点,本文采用变步长梯度下降法予以改进,即步长采用自适应学习策略:η(h+1)=η(h)-λΔe(h)e(h)其中,λ为步长调整参数,根据误差变化值Δe(k)自动调整,当Δe(k)<0时,误差减小,此时步长增大以提高搜索速度;当Δe(k)>0时,误差增大,此时步长减小以减慢搜索速度㊂(4)将实际存储器单元中的权值相加作为网络输出值,由此信号去控制伺服电机㊂将上述滤波算法㊁P I D算法和C M A C神经网络算法分别写成C语言子程序,在主程序中调用,将程序在K e i l开发软件中调试完毕㊂外围电路根据要求设计完毕后,即可将程序下载到A D u C841芯片中,再根据实验效果调整算法中的参数㊂3 注塑过程保压压力实验为验证C MA C神经网络控制的实际效果,本文以A D公司A D u C841微控制器为核心,自行设计开发了C MA C和P I D复合控制器,然后将其应用到海天MA900型注塑机平台上㊂实验流程如图4所示㊂图4 实时控制系统流程图实时控制器集成了A/D㊁C MA C和D/A模块㊂利用A D u C841微控制器片内的A/D模块实时读取上位机指令,控制器计算处理指令压力和反馈压力,信号经D/A转换后发往伺服电机(图㊃09㊃中国机械工程第22卷第24期2011年12月下半月4中由伺服控制器代指),从而控制油缸压力㊂实验制品为薄圆盘,注塑材料选用聚丙烯㊂保压过程中系统采样周期为1m s㊂参考实际生产中注塑保压工艺,实验中保压压力设置为阶梯状的五段曲线,压力值分别为2M P a ㊁4M P a ㊁6M P a㊁4M P a ㊁2M P a ,每段时长为2s㊂第一组实验采用P I D 控制器,第二组实验采用C MA C 和P I D 复合控制器㊂选取稳定状态下保压压力跟随曲线,如图5所示㊂分析实验保压压力曲线可得表1㊂图5 保压过程实验曲线表1 实验保压过程压力值分析上升阶段超调(%)上升阶段时延(s )静差(M P a )波动(M P a )下降阶段超调(%)下降阶段时延(s)P I D 控制290.050.90.660.30复合控制无0.070.20.380.08 两组实验稳定状态下的制品如图6所示㊂观察制品,第一组制品(图6a)浇口处有熔体大量溢出,同时边缘有少量飞边,边缘触感粗糙;第二组制品(图6b)没有熔体溢出,没有飞边,边缘圆滑㊂(a )传统P I D 控制(b )C MA C 和P I D 复合控制图6 实验制品比较分析制品质量,用样本与平均值的偏差的平方和来求重复精度,可得表2㊂表2 实验制品重量分析平均质量(g)最重与最轻之差(g)重复精度(%)传统P I D 控制11.8870.255.96C MA C 和P ID 复合控制11.3260.121.87综上所述,采用传统P I D 控制,保压压力上升超调严重,静差较大,保压压力下降严重滞后,制品重复精度较低,且制品存在缺陷,而采用C MA C 和P ID 复合控制使得制品质量有很大的提高,适用于精密注塑控制㊂4 结语本文建立了注塑过程保压压力的数学模型,开发设计了新型C MA C 和P I D 复合控制器㊂C MA C 神经网络对系统的辨识功能消减了伺服电机调速特性和液压系统压力特性的影响,与传统P I D 控制的实验结果比较表明,C MA C 和P I D复合控制可以极大地改善保压压力超调㊁静差和时延,制品质量有很大程度的提高㊂正在完善控制器的其他性能,计划取代原控制器而应用到宁波海天塑机集团精密注塑机中㊂参考文献:[1] K a m a lM R ,K u oY ,D o a nP H.T h e I n j e c t i o n M o l d -i n g B e h a v i o r o fT h e r m o p l a s t i c s i nT h i nR e c t a n gu l a r C a v i t i e s [J ].P o l y.E N G.S c i .,1975,15(12):863.[2] 陈曦.基于质量的注塑过程建模方法研究[D ].杭州:浙江大学,2001.[3] Z h a n g L i .AS e l f -e n e r g i z e dS e n s o r f o rW i r e l e s s I n -j e c t i o n M o l dC a v i t y P r e s s u r e M e a s u r e m e n t :D e s i gn a n dE v a l u a t i o n [J ].J .o fD y n a m i cS y s t e m s ,M e a s -u r e m e n t ,a n dC o n t r o l ,2004,126:309‐318.[4] C a oB i n .O n-l i n e U l t r a s o n i c M o n i t o r i n g o f I n j e c -t i o n M o l d i n g a n dD i eC a s t i n g P r o c e s s e s [D ].M o n t -r e a l ,Q u e b e c ,C a n a d a .M c G i l lU n i v e r s i t y,1996.[5] A l b u sJS .A N e w A p p r o a c ht o M a n i p u l a t e rC o n -t r o l :t h e C e r e b e l l a r M o d e l A r t i c u l a t i o n C o n t r o l l e r(C MA C )[J ].J .o fD y n a m i cS ys t e m s ,M e a s u r e m e n t a n dC o n t r o l ,1975,97(3):220‐227.[6] 刘金琨.先进P I D 控制MA T L A B 仿真[M ].北京:电子工业出版社,2004.[7] A l b u s J S .M o d e l i n g a n dC o n t r o l o f a nE l e c t r o -h y -d r a u l i c I n je c t i o n M o d e l i n g Ma c h i n ew i t hS m o o t h e d F i l l -t o -P a c kT r a n s i t i o n [J ].J .o f M a n u f a c t u r i n gS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,2003,125:154‐163.[8] 钟民军,胡世峰,史铁林.双层混合隔振系统的C MA C 和P I D 复合控制研究[J ].中国机械工程,2008,19(13):1547‐1551.[9] 阮晓钢.神经计算科学[M ].北京:国防工业出版社,2006.(编辑 苏卫国)作者简介:蔡 侃,男,1986年生㊂浙江大学机械系现代制造工程研究所硕士研究生㊂研究方向为注塑成形过程控制与检测技术㊂应 济,男,1964年生㊂浙江大学机械系现代制造工程研究所副研究员㊂陈子辰,男,1950年生㊂浙江大学机械系现代制造工程研究所教授㊂王 硕,男,1984年生㊂浙江大学机械系现代制造工程研究所博士研究生㊂㊃19㊃基于C MA C 和P I D 复合控制器的精密注塑机保压压力控制蔡 侃 应 济 陈子辰等。
注塑成型调机技术及技巧
注塑成型调机技术及技巧注塑成型调机技术及技巧是指在注塑成型生产过程中对注塑机进行调整和优化，以确保产品质量稳定并提高生产效率。
下面将从开机前的准备工作、模具安装、调整注射速度和压力、冷却时间的控制以及故障分析等方面介绍注塑成型调机技术及技巧。
首先，在开机前需要对注塑机进行一系列的准备工作。
包括清洁注塑机的内部和外部，确保注塑机安装在平稳的地方，检查润滑系统是否正常运行，并检查电气和液压系统的连接是否正常。
然后，进行模具安装。
首先检查模具的外观是否完好，然后将模具安装到注塑机上，并确保模具与注塑机的接口严密，无泄漏。
模具安装后，需要对模具进行调整，包括调整模具的开合程度、模腔的垂直度等，以确保模具安装正确。
接着，调整注射速度和压力。
在调整注射速度时，首先需要调整注射速度的大小，一般来说，先以低速开始注射，逐渐增加注射速度，直至达到最佳注射速度。
在调整注射速度时，需要观察塑料熔融状态和模具充填情况，以确保注射速度适中。
在调整注射压力时，需要逐渐增加注射压力，直至模具中的塑料完全充填。
同时，还需要观察模具中塑料的充填情况和产生的气泡情况，以判断注射压力是否合适。
冷却是注塑成型过程中非常重要的一环。
在调整冷却时间时，需要根据实际情况，包括注射料的种类、厚度和产品的形状等因素来确定适当的冷却时间。
一般来说，冷却时间要充分保证产品的质量，但也不能过长，以免影响生产效率。
在调整冷却时间时，可以根据模具表面温度的变化和产品的收缩情况来判断冷却时间是否合适。
最后，针对注塑成型中可能出现的故障进行分析。
比如模具堵塞、塑料流道磨损、注射速度过快等等。
在分析故障时，可以根据现象和问题的发生时间来判断故障的原因，然后采取相应的措施进行排除。
总结以上所述，注塑成型调机技术及技巧是确保产品质量和提高生产效率的重要手段。
通过准备工作、模具安装、调整注射速度和压力、控制冷却时间以及故障分析等步骤的合理操作，可以使注塑成型过程更加稳定，提高产品的质量和产量。
精密工程塑料注射成型工艺
精密工程塑料注射成型工艺
精密工程塑料注射成型工艺主要包括以下步骤：
1. 原材料准备：根据所需制品的要求，选择合适的塑料原料，并进行预处理，如干燥、混料等。
2. 模具设计：根据产品的形状和尺寸，设计出适合的注塑模具，包括模具结构、尺寸、型腔数量等参数。
3. 模具制造：按照设计图纸制造注塑模具，包括开料、加工、热处理、组装等环节。
4. 注塑机调试：将预先准备好的塑料原料加入注塑机的喂料斗，进行预热、熔化和调整熔体流量，保证注射过程中塑料熔体的稳定性和均匀性。
5. 模具安装：将设计好的注塑模具安装到注塑机上，进行模具和注塑机的对接调试，调整模具开合力、模具温度和模具压力等参数。
6. 注塑过程：将熔化好的塑料原料通过喂料斗注入到注塑机中，经过加热和熔化后，将熔体注入到模具的型腔中，待塑料凝固后，开模取出成型的塑料制品。
7. 质量检测和控制：对制品进行质量检测和控制，保证制品的质量和性能符合要求。
8. 包装和运输：对制品进行包装和运输，保证制品在运输过程中不受损伤。
以上是精密工程塑料注射成型工艺的主要步骤，每个步骤都有严格的操作要求和质量控制标准，以保证最终制品的质量和性能。
精密注塑成型技术
精密注塑成型技术精密注塑成型一般是指成型制件的精度和表面质量都要求很高的工艺，也有人认为，精密注塑是指塑件的尺寸精度达到0.01～0.001 mm 的注塑成型工艺。
近年来,随着电子、医疗、通讯、汽车等行业的迅速发展,人们对塑料制品的高精度、高性能要求与日俱增,传统的塑料成型工艺已经很难满足目前高标准的要求，同时，注塑成型是最重要的塑料成型方法之一，因此，精密注塑成型技术愈来愈受到人们的重视，使得精密注塑成型技术不断地进步,新的技术不断地涌现。
影响精密注塑成型的因素精密注射成型要求制品不仅具有较高的尺寸精度、较低的翘曲变形、优良的转写特性,而且还应有优异的光学性能等，因此，它对注塑机、注塑模具、成型工艺、原材料性能和配方等均有特殊的要求，影响精密注射成型的因素很多。
根据目前的实际生产来看，影响精密注塑成型的因素主要有以下几个方面: （1）塑料收缩率设计精密塑料制品时，应需考虑塑料的收缩率。
精密注塑制品的公差等级可以按照SJB72-7.8中的第1和第2两个公差等级确定。
（2）制品形状及尺寸塑件的形状及尺寸对制件的精度有很大的影响，生产实践表明，制品形状越复杂和尺寸愈大时，其精度就越低。
（3）模具结构塑件的精度与模具型腔数目和生产批量密切有关。
同样表明，单型腔模具结构的精度比多型腔模具结构要高，小批量生产的精度比大批量要高。
（4）模具加工精度由于注塑制品必须在模腔内成型，因此，制品的精度无论如何也不会超过模腔的精度。
通常情况下，注塑制品精度要比模具精度低一到两个公差等级。
就目前模具制造技术而言，模具型腔大部分采用高速铣削、磨削、抛光或电加工等方法制造，这些加工方法可以达到所需的最高精度。
（5）注塑机由于精密注塑成型对制品具有较高的精度要求，所以，它们一般都需要在专门的精密注塑机上进行。
精密注塑机的注塑功率要大，控制精度要高，液压系统的反应速度要快，合模系统要有足够的刚性。
精密注塑成型塑料的选择塑料制品成型时收缩率波动较大，另外，不同的塑料品种，由于采用的聚合物和助剂的种类及其配比不同，它们在注塑成型时所表现的流动性能和成型性能将会具有很大的差异;即使对于组分和配比完全相同的塑料，由于生产厂家、出厂季节和环境条件等因素影响，用它们注塑出来的制品之间也还存在形状及尺寸是否稳定的问题。
注塑成型关键参数
注塑成型关键参数注塑成型是一种常用的塑料加工方法，由于其高效、灵活以及成本低廉的特点，广泛应用于各个领域。
注塑成型的关键参数对产品的质量、性能、生产效率和成本等方面产生着重要影响。
本文将详细介绍注塑成型的关键参数，包括温度控制、压力控制、注塑速度、冷却时间、熔体温度、原料选择等方面。
首先，温度控制是注塑成型的一个关键参数。
注塑机通常具有多个加热区域，每个区域的温度可以单独控制。
塑料材料具有一定的熔融温度范围，在该范围内熔化和流动的能力最佳。
因此，确保各个加热区域的温度恒定并且符合塑料材料要求，对于注塑成型的成功至关重要。
其次，压力控制是影响注塑成型的另一个重要参数。
注塑成型过程中，需要通过高压将熔融塑料材料注入模具中，并保持一定的压力使之充满模具腔体。
过低的注塑压力会导致产品表面不光滑、容易出现短射等缺陷；而过高的注塑压力则容易造成模具磨损、设备负荷过重。
因此，合理控制注塑成型的压力是确保产品质量和生产效率的重要手段。
注塑速度是影响注塑成型的另一个关键参数。
注塑速度主要指的是塑料在注射过程中的流动速度。
过高的注塑速度会导致产品短射、烧结等缺陷；而过低的注塑速度则容易造成成型周期延长、生产效率低下。
因此，选择适当的注塑速度是确保产品质量和生产效率的重要因素。
冷却时间也是影响注塑成型的重要参数。
冷却时间主要指的是在塑料注射成型后，将熔融塑料冷却至足够硬度的时间。
适当的冷却时间可以确保成型件尺寸稳定、产品质量优良；而过短的冷却时间则可能导致产品翘曲、尺寸变形等缺陷；过长的冷却时间则会降低生产效率。
熔体温度是影响注塑成型的关键参数之一、塑料熔融后的熔体温度对产品质量和成型效果具有重要影响。
过高的熔体温度会导致塑料分解、气泡等缺陷；而过低的熔体温度则会导致产品表面粗糙、尺寸不稳定等问题。
因此，合理控制熔体温度是确保产品质量和成型效果的关键。
最后，原料选择也是影响注塑成型的重要因素。
不同种类的塑料具有不同的熔融温度、流动性、收缩率等特性，因此在注塑成型过程中，需要根据产品的要求选择合适的塑料原料。
注射成型过程保压的PVT-状态选定
注射成型过程保压的PVT*状态选定1．说明热塑性材料注射过程中所需掌控的zui紧要的特性之，一是材料冷却阶段的保压压力曲线。
依照所成型材料的一系列特性所选定的*保压压力曲线，甚至于能够在材料特性产生重点变化的情况下，仍可对所成型的制品重量进行特别的掌控。
2．PVT特性曲线材料成型过程中的*压力变化途径能通过叫做PVT曲线的图形得到。
该图形描述了材料的温度（T），及其特定的体积（V）和作用于材料的压力（P）之间的相互关系。
PVT曲线也能通过一系列不同的数学表达式来表述。
它对每一种类型的材料予以相应的特性参数形式，这意味着不同等级而相同种类的村料，其PVT曲线仪在方程的特性系数上显现出差别。
换句话说，PVT曲线的形状总是不变的。
图—聚丙烯材料的PVT曲线便是一例。
3．PVT曲线及其注射成型过程*，注射成型的充模阶段，注射保压的切换点及保压过程必需精准地掌控，以便得到高质量及高精度的制品。
为了避开材料在模中过早的凝固定型，必需掌控充模速度。
同样，在保压阶段也必需掌控作用于材料的压力，以补偿材料的收缩和避开材料外溢。
为了保证所成型制品在重量和尺寸上的高质量精度和重复精度，保压阶段的*压力曲线应当是在材料冷却过程中处于等容变化的那段曲线。
然而此外，关于制品的平均壁厚值，模内所允许的zui高压力，制品打开时的平均温度，所使用材料的类型这些信息则是由操输入机内的。
上述措施是为了尽可能地依照所使用材料的PVT特性曲线，力图在注射油缸中获得*相应的压力。
作为时间的函数，模槽内材料的温度是通过不断对模壁温度测量来得到的。
油缸中的液压压力能按PVT特性曲线持续地调整，以获得相应的模内压力值。
5．效果正由于喷嘴中材料的温度是在注射前测量的，*的PVT特性曲线有助于甚至当材料的特性发生重点变化的时候仍保持稳定的制品质量。
举例来说，当材料的黏度发生变化而塑化时未作出相应调整时，材料将会在注射前显现不同的温度。
假如保压压力曲线仍保持不变，所成型的制品重量将会发生变化。
精密注塑成型PVT控制技术
精密注塑成型PVT控制技术新浪微博QQ空间人人网开心网更多图1 聚合物典型PVT特性曲线产效率。
综观当今注塑机市场，在保证制品质量的前提下，如何利用成熟的自动化设备，提高产品精度，降低废品、次品率及节约原材料、能源以降低成本，增强市场竞争，己引起国内外注塑机厂商的高度重视，为此采用先进的控制技术和管理手段已成为必然的趋势。
传统注塑机中的过程控制方法大多采用注射压力、保压压力、合模力、注射速度及注射量等参数作为控制量，称为机器变量。
这些变量由操作员根据经验和试模对注塑机预先输入控制参数，通常主要采用时间来控制每个阶段的开始和结束。
这些变量完全由注塑机本身决定，而与材料的特性关系不大。
参数控制作为控制系统的主要功能，需要对连续变化的过程参数，如温度、压力、位置和速度等进行精确的闭环控制。
由于注射过程主要参数都具有相当显著的非线性时变特性，而其动态特性又会随着工艺条件的更改而变化，所以这种对传统的固定参数进行控制的策略很难有效地保证不同操作条件下的控制性能。
随着对精密成型研究的深入，有人提出了采用物料的参数作为变量，例如熔体压力、熔体温度和熔体冷却速率等，这些变量称为工艺变量。
大量研究表明，工艺变量与传统的机器变量相比，具有更高的控制精度。
图2 注塑成型过程中型腔温度、压力曲线聚合物材料从粒料（或粉料）经过塑化、填充、压缩、保压以及冷却定型成为制品，这是注塑成型的一般过程。
但是由于材料和模具的多样性，需要采用不同的工艺参数，如果参数选择不当，无论填充过多或是填充不足，都会影响最终制品的质量，甚至造成废品。
因此，确保每次成型的制品保持相同的尺寸、重量及收缩率，是注塑成型控制所要达到的目标。
PVT控制技术聚合物的PVT特性，即压力（P）、比容（V）和温度（T）之间的相互关系，是聚合物材料的本质属性。
它们属于工艺参数，在聚合物的生产、加工以及应用等方面有着十分重要的作用。
无论聚合物的状态如何，P、T和V这3个状态参数都会按照一定的规律变化，与加工手段和条件无关。
注塑周期的压力变化曲线-PVT曲线解读
– 針對圖作一說明
• 1：塑料開始填入模具，壓力逐漸升高。
• 1-2：模穴充填階段，模換至保壓壓力。
• 2-3：模穴保壓/壓縮(compression)階段，模穴壓力上升至設定保壓壓 力值。
• 3：模穴壓力達到最高值(30-100MPa左右)。
比容
常壓
6
1
2
4 5
3
射壓 保壓
置階段結束。
體積收縮
7
壓力增加
8
室溫
溫度
融膠溫度
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注塑周期的压力变化曲线－PVT曲线解读
– 針對圖作一說明 • 5-6：塑料繼續冷卻收縮，造成壓力下降。 • 6：模穴壓力降至常壓(一大氣壓)。此時塑件體積與模穴體積相同。 塑件開始模內收縮(mold shrinkage)。 • 6-7：定壓冷卻階段(isobaric cooling)，塑件持續收縮。 • 7：開模及塑件脫模(demolding)。 • 7-8：脫模後定壓冷卻(post mold isobaric cooling)。 • 8：最後達熱平衡(thermal equilibrium)之塑件。
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• 3-4：保壓階段由壓縮切換至靜置段(holding stage)。由於塑料部份回 流(backflow)，造成模穴背壓稍微下降。
• 4：保壓/靜置階段開始。
技能培训资料：注塑参数及控制
温度温度的测量和控制在注塑中是十分重要的。
虽然进行这些测量是相对地简单，但多数注塑机都没有足够的的采点或线路。
在多数注塑机上，温度是由电热偶感应的。
一个电热偶基本上由两条不同的电线尾部相接而成的。
如果一端比另一端热，将产生一个微小的电讯：越是加热，讯号越强。
温度的控制电热偶也广泛应用作温度控制系统的感应器。
在控制仪器上，设定需要的温度，而感应器的显示将与设定点上产生的温度相比较。
在这种最简单的系统中，当温度达到设定点时，就会关闭，温度下降后电源又重新开启。
这种系统称为开闭控制系统，因为它不是开就是关。
熔胶温度熔胶温度是很重要的，所用的射料缸温度只是指导性。
熔胶温度可在射嘴处量度或使用空气喷射法来量度。
射料缸的温度设定到决于熔胶温度、螺杆转速、背压、射料量和注塑周期。
你如果不有加工某一特定级塑料的经验，请从最低的设定开始。
为了便于控制，射料缸分了区，但不是所有都设定为相同温度。
如果运作时间长或在高温下操作，请将第一区的温度设定为较低的数值，这将防止塑料过早熔化和分流。
注塑开始前，确保液压油、料斗封闭器、模具和射料缸都处于正确温度下。
这是引起塑料流动的压力，可以用在射嘴或液压线上的传感器来测量。
它没有固定的数值，而模具填充越困难，注塑压力也增大。
注塑线压力和注塑压力是有直接关系。
第一阶段压力和第二阶段压力在注塑周期的填充阶段中，可能需要采用高射压，以维持注塑速度于要求水平。
模具经填充后便不再需要高压力。
不过，在注塑一些半结晶性热塑性塑料（如PA及POM）时，由于压力骤变，会使结构恶化，所以有时无须使用次阶段压力锁模压力为了对抗注射压力，必须使用锁模压力。
不要自动地选择可供使用的最大数值，而要考虑投影面积，计算一个适合的数值。
注塑件的投影面积，是从锁模力的应用方向看到的最大面积。
对大多数注塑情况来说，它约为每平方英寸2吨，或每平方米31兆牛顿。
然而这只是个低数值，而且应当作为一个很粗略的经验值，因为一旦注塑件有任何的深度，那么侧壁便必须考虑。
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图1 聚合物典型PVT特性曲线
产效率。
综观当今注塑机市场，在保证制品质量的前提下，如何利用成熟的自动化设备，提高产品精度，降低废品、次品率及节约原材料、能源以降低成本，增强市场竞争，己引起国内外注塑机厂商的高度重视，为此采用先进的控制技术和管理手段已成为必然的趋势。
传统注塑机中的过程控制方法大多采用注射压力、保压压力、合模力、注射速度及注射量等参数作为控制量，称为机器变量。
这些变量由操作员根据经验和试模对注塑机预先输入控制参数，通常主要采用时间来控制每个阶段的开始和结束。
这些变量完全由注塑机本身决定，而与材料的特性关系不大。
参数控制作为控制系统的主要功能，需要对连续变化的过程参数，如温度、压力、位置和速度等进行精确的闭环控制。
由于注射过程主要参数都具有相当显著的非线性时变特性，而其动态特性又会随着工艺条件的更改而变化，所以这种对传统的固定参数进行控制的策略很难有效地保证不同操作条件下的控制性能。
随着对精密成型研究的深入，有人提出了采用物料的参数作为变量，例如熔体压力、熔体温度和熔体冷却速率等，这些变量称为工艺变量。
大量研究表明，工艺变量与传统的机器变量相比，具有更高的控制精度。
图2 注塑成型过程中型腔温度、压力曲线
聚合物材料从粒料（或粉料）经过塑化、填充、压缩、保压以及冷却定型成为制品，这是注塑成型的一般过程。
但是由于材料和模具的多样性，需要采用不同的工艺参数，如果参数选择不当，无论填充过多或是填充不足，都会影响最终制品的质量，甚至造成废品。
因此，确保每次成型的制品保持相同的尺寸、重量及收缩率，是注塑成型控制所要达到的目标。
PVT控制技术
聚合物的PVT特性，即压力（P）、比容（V）和温度（T）之间的相互关系，是聚合物材料的本质属性。
它们属于工艺参数，在聚合物的生产、加工以及应用等方面有着十分重
要的作用。
无论聚合物的状态如何，P、T和V这3个状态参数都会按照一定的规律变化，与加工手段和条件无关。
图1a和图1b分别显示了结晶型材料和无定形材料的典型PVT特性，从图中可以清楚地看出聚合物P、T和V之间的关系。
在注塑成型过程中，聚合物材料被加热成熔融态，并在很高的压力下注射到模具型腔中，经历了从高温、高压到迅速冷却和压力下降的过程，之后由熔融态转变为固态，同时聚合物材料的各种物性参数也经历了一连串剧烈的变化，这都和T、P和V有很大的关系。
特别是聚合物的V决定着最终成型制品的性能和质量：若最终成型制品的密度太小，会导致强度不够；若密度不均匀，则会产生内部残余应力，导致翘曲变形等。
质量重复精度是评价注塑机精度的一项重要指标。
研究表明，影响制品质量重复精度的因素很多，但本质所在是不同制品中V 的差异。
PVT 关系特性是高分子材料的固有物理特性。
高分子材料由原料经过加工成为产品的过程中，材料P-T-V参数虽持续变化，但三者之间始终遵循着PVT 特性规律。
3个变量一一对应，只要确定其中任意两个，就可以根据材料的PVT特性曲线求出第三个。
也就是说，注塑成型中无论采用何种过程控制方式都无法脱离对材料PVT 关系的依赖，并可在材料PVT 关系曲线中找到对应的加工路径。
不同控制方法得到的注塑制品的重复精度之所以存在差别，根本原因是所采用的控制方法对材料PVT 参数控制重复精度的差别。
图3 P-T过程控制方法的PVT曲线图
图2为聚合物注塑成型过程中模具型腔的温度和压力曲线示意图。
该图清楚地描绘出聚合物材料注塑成型的整个过程：聚合物在机筒中通过熔融塑化，达到设定的温度，模具闭合，注射座前进顶住浇口。
自熔体进入型腔后注塑成型可分为充填、压缩、保压和冷却4个阶段。
图中节点A-B-C为充填阶段，节点C-D为熔体压缩阶段，节点D-E为保压阶段，节点E-F-G为冷却阶段。
目前，有大量关于保压阶段最佳保压曲线的研究，但都只是基于对保压压力的研究，即保压过程采用时间控制的方式。
这种称为“P-t（时间）保压控制”的研究重点主要集中在保压曲线的形状和保压压力的取值方面。
采用该种传统的保压控制方法的后果是，随着模具温度的上升和环境的改变，制品的质量会出现波动。
如果温度变化过大，就会产生不合格品，降低生产效率，制品的质量重复精度也会受到影响。
基于材料的PVT特性，本文提出了一种基于熔体温度的保压过程的控制方法，即在保压过程中采用熔体温度作为控制信号，实现保压压力的切换，称为P-T控制。
P-T控制方法是在传统的P-t控制方法的基础上，直接监控熔体的P和T这两个工艺变量，再根据聚合物PVT特性对V进行更精确的控制。
这种方法与传统方法相比，大大拉近了控制和材料属性的关系。
令控制方法真正能够和材料属性结合，是聚合物PVT控制理论的重要组成部分，也是提高制品质量重复精度的一个有效方法。
图3所示为转压点相同，采用P-T控制的3条加工路径。
保压曲线的起始点和结束点的温度相同，而且过程各个控制节点的温度坐标也相同，在保压压力作用下，熔体压力也趋于相同，从而达到高精度的控制。
这种控制方法具有很多优点：利用工艺变量可以很好地实现转压和保压结束控制；对保压过程的各个节点进行分段控制，各控制段长度减小，保压曲线可以更加吻合，PVT特性的重复性提高，制品精度提高；采用变保压压力控制，还可以消除内应力，防止倒流。
要想提高制品的重复精度，就需要提高生产过程的重复精度，也就是提高制品从熔融注射到冷却成型经过的路径的重复性。
从PVT图上来看，就是要提高每一次注塑成型过程PVT特性的贴合程度。
如果注塑成型周期内物料的PVT特性始终相同，则最终的制品重量就会完全相同。
P-T控制方法可以很好地控制保压起点和终点的温度坐标（横坐标），在PVT 曲线图上表现为保压阶段的长度相同。
另外，中间点的控制又能使控制曲线更加贴合PVT 曲线，使保压过程按照所需的路径进行，使控制过程的重复性提高，从而提高了控制精度。
图4 不同控制方法的制品质量重复精度对比
验证试验
为了验证此控制方法的可行性和控制精度，我们对P-T控制和传统的P-t控制方法进行了对比试验。
控制装置主要由注塑机、模具、熔体温度传感器和PVT控制器模块组成，P-T 方法保压阶段的转换由型腔温度信号控制，P-t方法由时间控制，各保压段的压力值相同，保压总时间相同，其他阶段设置均相同。
图4是注塑机采用不同控制方法成型制品的质量重复精度的对比结果。
利用P-T控制方法得到的质量重复精度（0.0785%）比时间控制方式的（0.1843%）高出很多。
由此可见，将P-T控制方法应用于国产注塑成型装备，可显著提升国产装备产品等级，提升产品的市场竞争力，为企业创造更高价值。
结语
基于聚合物PVT关系的控制方法可以广泛用于普通注塑机中，并显著提高制品的质量重复精度，使普通注塑机达到精密注塑机的控制精度。
采用型腔温度控制比传统的时间控制具有更好的适应性和控制精度。
将此技术广泛应用于国产注塑机中，可以大幅度提高我国注塑机的精度水平。
该控制方法的提出，推动了我国精密成型技术的发展，并为在普通机型上生产精密制品奠定了基础。
将PVT控制系统广泛应用在注塑机中，作为与时间控制、位置控制类似的控制选择模块，实现PVT控制系统的大规模产业化，整体提升我国注塑成型领域技术水平，是在我国推广PVT控制技术的根本目标。