注塑成型的应用

海南大学实践教学论文

（二○一四至二○一五学年度第二学期）

论文题目：注塑成形工艺的优化设计

学生姓名：洪健

学生学号：20120501310015

所在学院：机电工程学院

年级专业：2012级机械设计制造及其自动化专业

任课教师：郭志忠

完成日期：2015 年8 月25 日

注塑成型工艺的优化设计

（洪健，2012级机械设计制造及其自动化专业）

【内容摘要】注塑成型是重要的塑料制品成型方式,适于大批量生产形状复杂、尺寸要求精确的塑料制品。随着注塑产品应用范围的变化,对产品质量的要求也越来越高。成型过程中,工艺参数直接影响到模具内熔体的流动状态和最终制品的质量,获取并保持优化的工艺参数是成型高质量制品的前提。

【关键词】注塑成型控制优化

完整的注塑过程上共包括塑化、填充、保压和冷却四个主要阶段。模具闭合,塑料原料被塑化并注射入型腔,当塑料填满型腔后,保持一定的压力并继续向型腔注入适当的塑料,保压结束后将模具冷却一段时间,然后将制件从模具内顶出,进入下一个成型周期。

塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。塑料原料被与旋转的注塑机螺杆摩擦产生的热量,或者被柱塞式注塑机料筒外部的加热器供给的热量,高温均匀熔融,为注射入模具型腔做好了准备。可以说塑化是注塑成型的准备过程。塑料熔体在进入型腔之前应达到规定的成型温度并在规定时间内提供足够数量的熔融塑料,熔料各点温度应均匀一致,不发生或极少发生热分解以保证生产的连续进行。

充模开始时模腔中压力为零,待模腔充满时,料流压力迅速上升而达到最大值。模塑压力与充模的时间有关,在充模过程中,熔体一方面因为与冷模壁的接触而迅速冷却,另一方面,由于压力流动而产生剪切热。两种效应的综合作用决定了熔体的温度从而决定了注射压力的大小。这是指熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间。当模腔被完全充满后,塑料熔体会因受到冷却而发生收缩,但塑料仍然处于柱塞或螺杆的稳压下,料筒内的熔料会向模腔内继续流入以补足因收缩而留出的空隙。如果柱塞或螺杆停在原位不动,压力曲线略有衰减;如果柱塞或螺杆保持压力不变,也就是随着熔料入模的同时向前做少许移动,则在此段中模内压力维持不变。

模腔内压力迅速下降,模腔内塑料在这一阶段内主要是继续进行冷却,以便制品在脱模时具有足够的刚度而不致发生扭曲变形。在这一阶段内,虽无塑料从浇口流出流进,但模内还可能有少量的流动,因此依然能产生少量的分子定向。由于模内塑料的温度、压力和体积在这一阶段中均有变化,到制品脱模时,模内压力不一定等于外界压力,模内压力与外界压力的差值成为残余应力。残余应力的大小与压实阶段的时间长短有密切关系。残余压力为正值时,脱模比较困难,制品容易被刮伤或破裂;残余压力为负值时,制品表面容易有陷痕或内部有真空泡。所以,只有在残余压力接近零时,脱模才比较顺利,并能获得满意的制品。

注塑成型已经成为大多数塑料制品采用的成型技术。随着塑料在人们日常生活和工业生产及各个高尖领域的应用,对制件质量的要求越来越高,同时还要求提高整个成型工艺的效率。因

此,对在更短时间内获得成型工艺的最佳条件的需要也更加迫切。

工艺控制就是解决这个问题的方案之一,采用好的工艺控制算法,可以不依靠设计人员的经验就在较短时间内获得最佳成型条件,同时保证生产的制件质量达到最优。针对注塑成型过程的非线性、多变量、时变等特征,本文利用人工神经网络对注塑成型过程进行工艺优化和工艺控制。BP网络可以很好的对复杂非线性过程进行函数逼近和模拟,利用它的这个特征可以对注塑成型过程进行模型辨识,根据从输入和输出模拟得到的非线性关系,由相应的输入预测出成型过程的输出,在成型过程之前预先得到制件成型的近似最佳工艺条件,保证生产出的制品质量达到最优。基于人工神经网络的控制器的稳定性和在线学习的收敛性也尚未解决,因此,利用人工神经网络控制系统对注塑成型过程进行工艺优化和工艺控制的研究工作还面临着十分艰巨的任务。

参考文献

[1]:黄锐,曾邦禄,塑料成型工艺.中国轻工业出版社.1997

[2]:王蓓,王利霞,李倩等,注塑成型过程工艺控制,工程塑料应用,2003年5期,62

[3]:涂植英,何均正,自动控制原理.重庆大学出版社.1993.4~5