本發(fā)明屬于注塑成型，具體涉及一種基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法。
背景技術(shù)：
1、注塑成型作為高分子材料加工領(lǐng)域中代表性成型工藝，其制品廣泛應(yīng)用于汽車零部件、電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。注塑制品的成型質(zhì)量受多項(xiàng)工藝參數(shù)的共同影響，包括塑化溫度、儲(chǔ)料位置、注射速度、注射壓力、v/p切換位置、保壓壓力、保壓時(shí)間與冷卻時(shí)間等。這些工藝參數(shù)之間存在復(fù)雜的非線性耦合關(guān)系，且對(duì)制品克重、尺寸精度、翹曲變形、表面質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)具有直接影響。
2、在實(shí)際生產(chǎn)過程中，注塑工藝參數(shù)的設(shè)定通常依賴于現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，通過反復(fù)試模、調(diào)整參數(shù)并觀察制品外觀質(zhì)量結(jié)果，逐步確定滿足生產(chǎn)要求的工藝參數(shù)窗口。然而，該過程存在以下主要不足：
3、(1)試模調(diào)試過程高度依賴人員經(jīng)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)化的調(diào)整路徑與量化判斷標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致調(diào)試效率低、周期長(zhǎng)、試錯(cuò)成本高；
4、(2)參數(shù)設(shè)定過程中對(duì)注塑過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的利用程度較低，未能有效提取如型腔壓力曲線等關(guān)鍵過程信號(hào)所蘊(yùn)含的工藝信息；
5、(3)現(xiàn)有部分基于仿真分析或數(shù)據(jù)建模的參數(shù)推薦方法雖然具備一定指導(dǎo)價(jià)值，但通常未融合試模現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)反饋過程，且對(duì)大規(guī)模歷史數(shù)據(jù)依賴較強(qiáng)，存在泛化能力差、工程適應(yīng)性不足的問題。
6、同時(shí)，注塑成型過程中產(chǎn)生的型腔壓力曲線作為能夠直接反映熔體充模動(dòng)態(tài)特性與成型質(zhì)量變化的過程信號(hào)，已有研究表明，壓力曲線中的關(guān)鍵特征點(diǎn)(如建壓起點(diǎn)、v/p切換拐點(diǎn)等)與制品缺陷類型、尺寸偏差等質(zhì)量指標(biāo)之間具有高度相關(guān)性。然而，現(xiàn)有技術(shù)尚缺乏一種以此類特征點(diǎn)為核心，結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)工藝參數(shù)優(yōu)化與設(shè)定的系統(tǒng)方法，難以實(shí)現(xiàn)調(diào)參過程的規(guī)則化、可解釋性與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性統(tǒng)一。
7、因此，亟需提出一種充分利用型腔壓力曲線特征信息，結(jié)合制品外觀質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，科學(xué)指導(dǎo)試模階段工藝參數(shù)初始設(shè)定的方法，旨在提升注塑工藝調(diào)試效率，降低試模試錯(cuò)成本，保障成型質(zhì)量一致性與生產(chǎn)穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有注塑工藝參數(shù)設(shè)定過程中存在的依賴經(jīng)驗(yàn)、調(diào)試效率低、過程數(shù)據(jù)利用不足等問題，本發(fā)明提出了一種基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法，旨在建立試模階段工藝參數(shù)調(diào)整的科學(xué)流程，利用實(shí)際試模過程中的型腔壓力曲線特征數(shù)據(jù)，指導(dǎo)工藝參數(shù)設(shè)定，減少試模試錯(cuò)成本，提升成型質(zhì)量穩(wěn)定性與生產(chǎn)調(diào)試效率。
2、本發(fā)明核心在于通過采集試模過程中模具型腔內(nèi)壓力曲線數(shù)據(jù)，并結(jié)合制品外觀質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，提取具有工程意義的關(guān)鍵特征點(diǎn)，如建壓起點(diǎn)、壓力突變點(diǎn)、v/p切換拐點(diǎn)等?；谶@些特征點(diǎn)的響應(yīng)形態(tài)，判斷當(dāng)前工藝參數(shù)的合理性，并指導(dǎo)包括注射速度、注射壓力、保壓參數(shù)、冷卻時(shí)間等在內(nèi)的關(guān)鍵工藝設(shè)定，逐步構(gòu)建滿足質(zhì)量要求的初始工藝參數(shù)組合。所述方法包括以下內(nèi)容：
3、首先，結(jié)合注塑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與原料類型，依據(jù)供應(yīng)商推薦值設(shè)定合理的塑化溫度。同時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品重量、螺桿直徑、料墊長(zhǎng)度與材料密度等參數(shù)，采用以下公式計(jì)算并設(shè)定儲(chǔ)料位置：
4、
5、其中，l為儲(chǔ)料位置，l1為料墊長(zhǎng)度，m為制品重量，d為螺桿直徑，ρ為材料密度。該計(jì)算方式可有效避免儲(chǔ)料不足或計(jì)量超限的問題。
6、在完成初始參數(shù)設(shè)定后，進(jìn)行低速注射、無保壓的首次試模。系統(tǒng)采集并分析型腔壓力曲線及螺桿位移曲線，識(shí)別建壓點(diǎn)(l2)與壓力突變點(diǎn)(l3)，計(jì)算得出：
7、v/p轉(zhuǎn)換位置lvp＝l3–l2
8、第一段注射轉(zhuǎn)換位置lz＝l-l2
9、用于后續(xù)注射速度分段控制策略的設(shè)定。
10、注射速度采用雙段控制策略。系統(tǒng)默認(rèn)第一段速度為固定值，第二段從最大注射速度起逐步試模，識(shí)別壓力曲線中是否存在尖峰波動(dòng)。若出現(xiàn)尖峰，則以10％步長(zhǎng)遞減速度，直至尖峰消失。隨后結(jié)合產(chǎn)品表面缺陷如銀紋或流痕繼續(xù)微調(diào)，最終確認(rèn)無尖峰、無缺陷時(shí)的速度組合為標(biāo)準(zhǔn)注射速度。
11、注射壓力設(shè)定初期采用從高到低遞減的方式，通過試模后觀察制品是否出現(xiàn)燒結(jié)、噴流等過壓特征。保壓壓力則從低向高遞增，系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷壓力曲線是否建立平臺(tái)區(qū)，并結(jié)合縮痕缺陷分析進(jìn)行設(shè)定。保壓時(shí)間在保壓壓力設(shè)定完成后逐步增加(以秒為步長(zhǎng))，通過判斷制品尺寸完整性及翹曲變形情況，確定合適的保壓時(shí)間范圍。
12、冷卻時(shí)間從5秒起每輪遞增1秒，通過壓力曲線終點(diǎn)是否回歸零值判斷冷卻充分性，并結(jié)合制品尺寸穩(wěn)定性綜合判斷，設(shè)定最終冷卻時(shí)間。
13、通過上述步驟，逐項(xiàng)完成包括塑化溫度、儲(chǔ)料位置、v/p切換位置、注射速度、注射壓力、保壓壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間在內(nèi)的注塑成型關(guān)鍵工藝參數(shù)初始設(shè)定。各參數(shù)之間呈現(xiàn)依次調(diào)整、逐步優(yōu)化的邏輯路徑，參數(shù)組合可用于試模階段的最終驗(yàn)證與工藝窗口構(gòu)建。
14、作為優(yōu)選：型腔壓力曲線由模具內(nèi)嵌壓力傳感器采集，傳感器采樣頻率不低于100hz，以確保關(guān)鍵特征點(diǎn)的準(zhǔn)確識(shí)別與分析。
15、作為進(jìn)一步優(yōu)選：所述方法可通過邊緣計(jì)算模塊或注塑設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)試模過程中型腔壓力曲線特征的實(shí)時(shí)識(shí)別與調(diào)參建議輸出，并通過人機(jī)交互界面輔助工程師完成工藝參數(shù)設(shè)定決策。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在方法結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)定邏輯與工程適應(yīng)性方面具有如下顯著優(yōu)勢(shì)：
17、1.建立基于過程數(shù)據(jù)的工藝設(shè)定機(jī)制，提升調(diào)試的科學(xué)性與規(guī)范性。本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集型腔壓力曲線并識(shí)別典型特征點(diǎn)，建立了工藝參數(shù)與制品質(zhì)量之間的邏輯關(guān)聯(lián)，擺脫了傳統(tǒng)依賴經(jīng)驗(yàn)與反復(fù)試錯(cuò)的設(shè)定方式，實(shí)現(xiàn)注塑調(diào)參流程的科學(xué)化、結(jié)構(gòu)化。
18、2.參數(shù)調(diào)整路徑清晰，判斷依據(jù)可量化，具備高度可解釋性。工藝參數(shù)調(diào)整依據(jù)壓力曲線響應(yīng)與外觀質(zhì)量結(jié)果逐項(xiàng)判斷，明確了注射速度、v/p切換、保壓壓力等參數(shù)對(duì)成型質(zhì)量的作用路徑，便于現(xiàn)場(chǎng)工程人員理解與應(yīng)用。
19、3.提升試模調(diào)試效率，降低材料浪費(fèi)與人工成本。本發(fā)明將每一參數(shù)設(shè)定過程與壓力特征反饋緊密結(jié)合，有效減少試模輪次，縮短調(diào)試周期，提升成型初期的質(zhì)量一致性，顯著降低綜合生產(chǎn)準(zhǔn)備成本。
20、4.適用范圍廣泛，具備良好的工程推廣潛力。所提方法不依賴歷史樣本數(shù)據(jù)或復(fù)雜建模，適用于不同結(jié)構(gòu)的模具與多類型制品的試模場(chǎng)景，具備良好的通用性和工程可復(fù)制性，可在注塑行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
21、綜上所述，本發(fā)明通過構(gòu)建基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法，提供了一種科學(xué)、系統(tǒng)、高效的調(diào)參路徑，顯著提升了注塑成型過程的調(diào)試效率與質(zhì)量控制能力，具有廣泛的工程實(shí)用價(jià)值。
1.一種基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法，其特征在于，所述v/p切換位置和第一段注射速度轉(zhuǎn)換位置分別由建壓點(diǎn)與壓力突變點(diǎn)的螺桿位置差值獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法，其特征在于，所述型腔壓力曲線由模具型腔內(nèi)嵌式壓力傳感器采集，傳感器采樣頻率不低于100hz，以確保特征點(diǎn)識(shí)別的時(shí)效性與準(zhǔn)確性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法，其特征在于，注射速度采用兩段控制策略，第二段注射速度調(diào)整過程中結(jié)合壓力曲線尖峰響應(yīng)與制品表面缺陷綜合判斷，確定無尖峰且無銀紋的最優(yōu)速度設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于型腔壓力曲線特征分析的注塑工藝參數(shù)初始設(shè)定方法，其特征在于，所述方法可集成至注塑設(shè)備控制系統(tǒng)或邊緣計(jì)算模塊，并通過人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)呈現(xiàn)型腔壓力曲線特征點(diǎn)、分析判斷結(jié)果與推薦的參數(shù)調(diào)整建議，用于輔助現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員實(shí)施注塑工藝優(yōu)化。