一种注塑成型能耗限额快速制定方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种注塑成型能耗限额快速制定方法、系统及存储介质，方法包括：确定工作能耗模型和所有工作能耗参数；对工作能耗参数进行敏感性分析，确定对正常工作能耗影响较大的过程参数；建立概率统计分布模型，通过蒙特卡洛方法产生服从于概率统计分布模型的随机向量样本，得到若干个工作能耗样本值；通过工作能耗样本值绘制控制图，通过控制图确定单个加工周期的正常工作能耗限额。本申请考虑了制造加工过程中能耗随机波动的特性，结合SPC技术、注塑能耗模型、敏感函数和蒙特卡洛方法实现制定能耗限额，本申请提供的方法具有更强的客观性，提高了能耗限额的适用性，进而能够更高效率、科学合理地快速制定能耗限额。科学合理地快速制定能耗限额。科学合理地快速制定能耗限额。

【技术实现步骤摘要】
一种注塑成型能耗限额快速制定方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及注塑控制
，特别涉及一种注塑成型能耗限额快速制定方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]注塑成型是指将熔融的原料通过加压、注入、冷却、脱离等操作制作一定形状的半成品件的工艺过程，是塑料制品生产的主要加工方式，其具有很高的装机功率密度和自动化程度。塑件的注塑成型工艺过程主要包括合模、塑化、填充、保压、冷却、开模、脱模七个步骤。整个注塑成型工作周期的每一个步骤都需要消耗一定的能耗，整个过程高能耗、低能效的问题十分显著，存在多重能量转换、非成型动作能耗占比高的现象，进而导致浪费大量的能量。因此，制定注塑加工能耗限额是强化注塑产品生产过程能耗管理、监控和减碳等实践的重要举措。
[0003]然而，整个注塑机系统能耗源众多，能耗规律复杂，能耗获取难度较大。现有的能耗限额制定方法大多都是从加工过程的固有比能入手，再通过加工设备服役时长、企业加工需求等设置相应的缩放系数来确定。这种方法具有很强的主观性，通过此方法所得到的能耗限额的适用性有限，同时其在制定能耗限额的过程中并未考虑制作过程中能耗随机波动的特性，进而导致所获得的能耗限额精度较低，无法真正地达到控制注塑成型工艺过程的能量消耗的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种注塑成型能耗限额快速制定方法、系统及存储介质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]本专利技术解决其技术问题的解决方案是：第一方面，本申请提供一种注塑成型能耗限额快速制定方法，包括如下步骤：
[0006]根据注塑加工过程，计算单个加工周期的总工作能耗，确定工作能耗模型和所有工作能耗参数；
[0007]依次对所有所述工作能耗参数进行敏感性分析，确定所有工作能耗参数中，对正常工作能耗影响较大的过程参数；
[0008]建立基于所述过程参数的概率统计分布模型，通过蒙特卡洛方法产生服从于所述概率统计分布模型的随机向量样本，并将所述随机向量样本代入所述工作能耗模型中，得到N个单个加工周期的工作能耗样本值；
[0009]根据所述N个单个加工周期的工作能耗样本值绘制控制图，通过控制图确定单个加工周期的正常工作能耗限额。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述根据注塑加工过程，计算单个加工周期的总工作能耗，确定工作能耗模型和所有工作能耗参数，包括：
[0011]定义所述注塑加工过程分为合模、塑化、填充、保压、冷却、开模和顶针进退这七个
子过程；
[0012]分别计算单个加工周期内，合模和开模过程的能耗E1、顶针进退过程的能耗E2、塑化过程的能耗E3、注塑过程的能耗E4、保压过程的能耗E5和冷却过程的能耗E6；
[0013]通过能耗E1、E2、
…
、E6，计算得到单个注塑周期内总工作能耗E
s
，通过总工作能耗E
s
来表示单个注塑周期的工作能耗模型的目标函数；
[0014]其中，总工作能耗E
s
满足以下公式：
[0015]E
s＝E1+E2+E3+E4+E5+E6；
[0016]根据所述工作能耗模型确定所有工作能耗参数。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进,所述分别计算单个加工周期内，合模和开模过程的能耗E1、顶针进退过程的能耗E2、塑化过程的能耗E3、注塑过程的能耗E4、保压过程的能耗E5和冷却过程的能耗E6，包括：
[0018]通过合模和开模过程中注塑机的液压缸的压力信息，确定单个加工周期内合模和开模过程的能耗E1；E1满足：E1＝∫P1A1dS；
[0019]其中，P1表示合模和开模过程中，液压缸内的液体压力；A1表示合模和开模过程中，液压缸的活塞面积和活塞杆面积之差；S表示活塞杆的行程；
[0020]通过脱模过程中液压缸的压力信息，确定单个加工周期内脱模过程的能耗E2；E2满足：E2＝∫P2A2dS；
[0021]其中，P2表示脱模过程中，液压缸内液体压力；A2表示脱模过程中，液压缸的活塞面积与活塞杆面积之差；S表示活塞杆的行程；
[0022]通过塑化过程中的被加工材料信息，确定单个加工周期内塑化过程的能耗E3；E3满足：E3＝cmΔT+M
T
ωt3+P3A1s；
[0023]其中，c表示被加工材料的比热容，m表示被加工材料的质量，，ΔT表示塑化过程中温度和参考温度之间的温差，M
T
表示螺杆驱动扭矩，ω表示螺杆角速度，t3表示塑化过程所需的时间，P3表示塑化过程的背压，s表示塑化后螺杆后退距离；
[0024]通过注塑过程中的填充压力信息和加工熔体信息，确定单个加工周期内注塑过程的能耗E4；E4满足：E4＝∫P4Q4dt1；
[0025]其中，P4表示注塑过程中注塑机的填充压力，Q4表示注塑过程中熔体的体积流量，t1表示注塑过程所需的时间；
[0026]通过保压过程中的压力信息和加工熔体信息，确定单个加工周期内保压过程的能耗E5；E5满足：E5＝∫P5Q5dt2；
[0027]其中，P5表示保压过程中的保压压力，Q5表示保压过程中的熔体的体积流量，t2表示保压过程所需的时间；
[0028]通过冷却过程中注塑机的水泵的输出功，确定单个加工周期内冷却过程的能耗E6；E6满足：E6＝P6Q6t4；
[0029]其中，P6表示冷却过程中水泵输出压力，Q6表示冷却过程中水泵的输出流量，t4表示冷却过程所需的时间。
[0030]作为上述技术方案的进一步改进，所述根据所述工作能耗模型确定所有工作能耗参数，包括：
[0031]根据所述工作能耗模型的目标函数E
s
，确定工作能耗参数x1、x2、
…
、x
22
；其中，E
s
表
示为：E
s
＝E1+E2+E3+E4+E5+E6＝∫P1A1dS+∫P2A2dS+cmΔT+M
T
ωt3+P3A1s+∫P4Q4dt1+∫P5Q5dt2+P6Q6t4；
[0032]其中，x1＝P1，x2＝A1，x3＝S，x4＝P2，x5＝A2，x6＝c，x7＝m，x8＝ΔT，x9＝M
T
，x
10
＝ω，x
11
＝t3，x
12
＝P3，x
13
＝s，x
14
＝P4，x
15
＝Q4，x
16
＝t1，x
17
＝P5，x
18
＝Q5，x
19
＝t2，x
20
＝P6，x
21
＝Q6，x
22
＝t4。
[0033]作为上述技术方案的进一步改进，所述依次对所有所述工作能耗参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种注塑成型能耗限额快速制定方法，其特征在于，包括如下步骤：根据注塑加工过程，计算单个加工周期的总工作能耗，确定工作能耗模型和所有工作能耗参数；依次对所有所述工作能耗参数进行敏感性分析，确定所有工作能耗参数中，对正常工作能耗影响较大的过程参数；建立基于所述过程参数的概率统计分布模型，通过蒙特卡洛方法产生服从于所述概率统计分布模型的随机向量样本，并将所述随机向量样本代入所述工作能耗模型中，得到N个单个加工周期的工作能耗样本值；根据所述N个单个加工周期的工作能耗样本值绘制控制图，通过控制图确定单个加工周期的正常工作能耗限额。2.根据权利要求1所述的一种注塑成型能耗限额快速制定方法，其特征在于，所述根据注塑加工过程，计算单个加工周期的总工作能耗，确定工作能耗模型和所有工作能耗参数，包括：定义所述注塑加工过程分为合模、塑化、填充、保压、冷却、开模和顶针进退这七个子过程；分别计算单个加工周期内，合模和开模过程的能耗E1、顶针进退过程的能耗E2、塑化过程的能耗E3、注塑过程的能耗E4、保压过程的能耗E5和冷却过程的能耗E6；通过能耗E1、E2、
…
、E6，计算得到单个注塑周期内总工作能耗E
s
，通过总工作能耗E
s
来表示单个注塑周期的工作能耗模型的目标函数；其中，总工作能耗E
s
满足以下公式：E
s
＝E1+E2+E3+E4+E5+E6；根据所述工作能耗模型确定所有工作能耗参数。3.根据权利要求2所述的一种注塑成型能耗限额快速制定方法，其特征在于，所述分别计算单个加工周期内，合模和开模过程的能耗E1、顶针进退过程的能耗E2、塑化过程的能耗E3、注塑过程的能耗E4、保压过程的能耗E5和冷却过程的能耗E6，包括：通过合模和开模过程中注塑机的液压缸的压力信息，确定单个加工周期内合模和开模过程的能耗E1；E1满足：E1＝∫P1A1dS；其中，P1表示合模和开模过程中，液压缸内的液体压力；A1表示合模和开模过程中，液压缸的活塞面积和活塞杆面积之差；S表示活塞杆的行程；通过脱模过程中液压缸的压力信息，确定单个加工周期内脱模过程的能耗E2；E2满足：E2＝∫P2A2dS；其中，P2表示脱模过程中，液压缸内液体压力；A2表示脱模过程中，液压缸的活塞面积与活塞杆面积之差；S表示活塞杆的行程；通过塑化过程中的被加工材料信息，确定单个加工周期内塑化过程的能耗E3；E3满足：E3＝cmΔT+M
T
ωt3+P3A1s；其中，c表示被加工材料的比热容，m表示被加工材料的质量，ΔT表示塑化过程中温度和参考温度之间的温差，M
T
表示螺杆驱动扭矩，ω表示螺杆角速度，t3表示塑化过程所需的时间，P3表示塑化过程的背压，s表示塑化后螺杆后退距离；通过注塑过程中的填充压力信息和加工熔体信息，确定单个加工周期内注塑过程的能
耗E4；E4满足：E4＝∫P4Q4dt1；其中，P4表示注塑过程中注塑机的填充压力，Q4表示注塑过程中熔体的体积流量，t1表示注塑过程所需的时间；通过保压过程中的压力信息和加工熔体信息，确定单个加工周期内保压过程的能耗E5；E5满足：E5＝∫P5Q5dt2；其中，P5表示保压过程中的保压压力，Q5表示保压过程中的熔体的体积流量，t2表示保压过程所需的时间；通过冷却过程中注塑机的水泵的输出功，确定单个加工周期内冷却过程的能耗E6；E6满足：E6＝P6Q6t4；其中，P6表示冷却过程中水泵输出压力，Q6表示冷却过程中水泵的输出流量，t4表示冷却过程所需的时间。4.根据权利要求3所述的一种注塑成型能耗限额快速制定方法，其特征在于，所述根据所述工作能耗模型确定所有工作能耗参数，包括：根据所述工作能耗模型的目标函数E
s
，确定工作能耗参数x1、x2、
…
、x
22
；其中，E
s
表示为：E
s
＝E1+E2+E3+E4+E5+E6＝∫P1A1dS+∫P2A2dS+cmΔT+M
T
ωt3+P3A1s+∫P4Q4dt1+∫P5Q5dt2+P6Q6t4；其中，x1＝P1，x2＝A1，x3＝S，x4＝P2，x5＝A2，x6＝c，x7＝m，x8＝ΔT，x9＝M
T
，x
10
＝ω，x
11
＝t3，x
12
＝P3，x
13
＝s，x
14
＝P4，x
15
＝Q4，x
16
＝t1，x
17
＝P5，x
18
＝Q5，x
19
＝t2，x
20
＝P6，x
21
＝Q6，x
22
＝t4。5.根据权利要求1所述的一种注塑成型能耗限额快速制定方法，其特征在于，所述依次对所有所述工作能耗参数进行敏感性分析，确定所有工作能耗参数中，对正常工作能耗影响较大的过程参数，包括：根据预设的敏感函数，依次计算工作能耗参数x
i
的敏感函数值，i＝1，2，3，...，22；比较所有工作能耗参数的敏感函数值，并根据敏感函数值将所有工作能耗参数重新排序为x
j
′
，j＝1，2，3，...，22；归纳出敏感函数值大于敏感阈值的工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭世通，高宝赟，洪凤莲，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：