本发明专利技术涉及注塑过程的控制方法，旨在提供一种基于喷嘴压力的注塑机注射保压切换控制系统及方法。该系统包括注塑机、注塑液压系统、压力和压力斜率阈值设定模块、喷嘴压力采集模块和切换控制模块；压力和压力斜率阈值设定模块连接到切换控制模块，喷嘴压力采集模块安装于注塑机的注射料筒的喷嘴相应位置，并且通过信号线连接到切换控制模块；切换控制模块通过信号线连接至设于注塑机上的注塑液压系统。本发明专利技术可以增加切换的安全性，防止斜率计算的误差，达到平稳的切换。压力传感器尺寸精度要求低，安装方便，便与实施。可以克服采用模腔压力切换的检测难问题和采用注塑液压系统压力判断的滞后现象。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及注塑过程的控制方法，更详细的说，本专利技术涉及注塑机注塑成型过程中注射过程到保压过程的切换控制方法，实现注射到保压的平稳、无超调切换控制。
技术介绍
注塑机是将高分子原材料经过注塑机的料桶加热到生产需要的温度，变成熔融态，然后将加热到熔融态的高分子流体，通过螺杆注射到模具中冷却成型的加工机械。塑料注射成型可对形状复杂的制品实现一次成型，具有效率高、尺寸精确、适合大批量生产等特点，是塑料制品最具优势也是最主要的加工方式。一台典型的液压式注塑机包括注射机构、 合模机构、液压系统和控制系统四个部分。注塑成型过程是一个周期性的复杂过程。一个典型的注塑成型过程包括合模、注射、保压、预塑和冷却、开模和顶出几个步骤。注射装置的作用是将塑料均勻地塑化，并注射到模具型腔中。注射装置由塑化部件(螺杆，料桶，加热装置，喷嘴)，料斗、计量装置、传动装置、注射油缸及移动油缸等组成。合模装置实现模具的开闭，在注射时应保证模具可靠地合紧。合模装置主要由前后固定模板，移动模板，连接拉杆，连杆机构，调模装置，合模油缸，移模油缸以及制品顶出装置组成。液压系统和电气控制系统提供动力并使注塑机按照预定的工艺过程要求(压力，速度，时间，温度)和动作顺序工作。注塑使用的高分子材料、模具、注塑机械和注塑工艺四个方面直接控制着注塑产品的质量。在注塑的高分子材料、模具和注塑工艺一定的情况下，注塑产品的质量直接由注塑机械的工艺参数控制精度决定。注塑成型最重要的工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、注射精度、压力以及流量控制等。注射和保压过程是直接成型产品的关键过程，其对应工艺参数的控制的精度直接关系到产品的质量。当高分子原来通过预塑过程被从注塑机料筒传送到注塑机的注射料筒，并被加热到设定的温度，形成熔融态，然后按照设定的液压速度被旋转的注射螺杆充填进闭合的模腔，该过程成为注射过程。当闭合的模腔被熔融态的高分子原料充填满以后，注射螺杆继续保持一定的压力进行补充高分子原料在冷却成型过程中的收缩形成精确外形尺寸的产品，该过程成为保压过程。然后经过冷却过程形成最终的产品。保压过程对精密塑件的影响极大，准确地说，保压能较好地补缩，减小塑件变形， 控制塑件精度。保压压力的稳定决定了塑件的成型精度，螺杆的终止位置不变是决定保压效果的决定因素。注射成型过程需要合适的保压压力，以提高塑件的密实度，减小收缩变形，保证制件精度。但是，并非注射压力越大越好，压力过大会产生飞边现象。实际应用中保压压力不是不变的，而是采用阶段式的保压过程，也就是保压过程分成几个阶段，从注射过程到保压过程开始，以时间顺序成为保压一、保压二、保压三等阶段，不同大小的注塑产品所需的要保压段数不同。一般而言第一阶段的保压压力最大，而后依次减小。从注射过程到保压过程是一个连续的过程，注射过程主要以注射的液压过程的速度为控制目标，而保压过程主要以液压过程的压力为控制目标。在什么时刻、采用何种方式从注射过程切换到保压过程有不同的方法，实际控制的效果也不同。目前主要的注射过程转保压过程的切换控制方法主要有时间方式、位置方式和压力方式。时间控制方式是在注射阶段设定注射过程的时间，当注射过程达到设定时间以后切换到保压过程。位置方式为设定注射过程中注射螺杆的位置，当注射螺杆达到该位置以后切换到保压过程。而压力控制方式是设定液压系统的压力，控制系统实时的检测注塑液压系统的压力，当注射过程中液压系统的压力达到设定值以后就切换到保压过程。不同的切换控制方法有不同的控制特点和控制效果。例如利用注射液压系统的压力进行切换，由于液压系统的压力和模具模腔中的压力并不相等，而且存在滞后现象，导致注射压力超调现象，形成模具内模腔压力迅速上升，大大超过设定的最高保压压力，最终压力过高导致形成飞边、曲翘等注射缺陷。因此抓住合适的时机迅速的转换到保压过程是非常重要的。喷嘴压力和模腔压力是相互联系的，利用喷嘴压力的检测可以间接反映模腔压力的变化。一个三段保压的保压过程压力曲线设置如附图1所示，一般三段保压的参数是阶梯下降的。按时间顺序其中201为第一段保压，202为第二段保压，203为第三段保压。而常规的切换控制方法模腔内部压力变化如附图2中所示。其中302为附图1中所述意义的三段设置保压压力，而虚线部分301为模腔内部实际压力，可以看出保压开始阶段模腔内部压力迅速上升，大大超过了第一段设置压力，这对于产品质量有很大的不良影响。本专利技术就是为了克服这个问题，提高注塑产品质量。本专利技术的专利技术重点就是要解决如何准确、迅速的实现注射过程到保压过程的切换问题，实现注射到保压的平稳、压力无超调切换控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提出一种新的基于注射料筒喷嘴压力的注射保压切换控制系统。本专利技术更进一步的目的是提供一种基于喷嘴压力的注射保压切换控制方法，实现注射到保压过程的平稳切换。本专利技术解决技术问题采用的技术方案如下提供一种基于喷嘴压力的注塑机注射保压切换控制系统，包括注塑机和注塑液压系统；还包括用于设置喷嘴压力阈值和压力上升斜率阈值的压力和压力斜率阈值设定模块；用于实时检测注射料筒的喷嘴处压力的喷嘴压力采集模块；和用于实现喷嘴压力和压力上升斜率实测值与阈值比较、注射过程与保压过程切换的切换控制模块；压力和压力斜率阈值设定模块连接到切换控制模块，喷嘴压力采集模块安装于注塑机的注射料筒的喷嘴相应位置，并且通过信号线连接到切换控制模块；切换控制模块通过信号线连接至设于注塑机上的注塑液压系统。本专利技术进一步提供了基于前述系统的注塑机注射保压切换控制方法，包括(1)压力和压力斜率阈值设定模块根据注塑机工艺参数设定的最大保压压力Vmax 设置喷嘴压力阈值\，根据实际注塑机最大注射速度设置压力上升斜率阈值Kt，并将两个设定阈值传送至切换控制模块；(2)喷嘴压力采集模块依据采样周期Δ T实时检测注射料筒的喷嘴处压力Vk，并将压力数据传送至切换控制模块；(3)切换控制模块将接收到的实时喷嘴压力数据进行A/D转化得到喷嘴压力\，并根据公式(a)计算当前实时的压力上升斜率Kk : V, -V,Kk =(Vk-Vk1)/△T(a)式中，k表示当前采样时刻，Vk为当前采样时刻的喷嘴压力，Vlri为前一时刻的喷嘴压力，Δ T为采样周期；(4)切换控制模块计算得到当前压力上升斜率Kk以后，保存Kk以用于下一周期的计算；并根据公式(b)进行二次平均滤波处理，得到当前的有效压力上升斜率K ；K = (Kk+Kkl) /2 (b)其中Kk为通过公式(a)计算得到的当前压力上升斜率Kk，IV1为上一采样时刻计算得到压力上升斜率；(5)如果检测得到的当前喷嘴压力Vk满足Vk ^ Vt，且当前的有效压力上升斜率K 满足K ^ Kt,则切换控制模块发出注射过程到保压过程的切换指令，注塑液压系统控制注塑机由注射过程转变到保压过程；否则不进行切换控制，注塑机继续保持注射过程不变。本专利技术中，所述采样间隔时Δ T的取值为0. 1 10ms。本专利技术中，所述喷嘴压力阈值Vt的设定范围为Vt = (40% 80% )*Vmax。本专利技术中，所述压力上升斜率阈值Kt的设定范围为0 2000bar/s。本专利技术的具体思路如下本专利技术的系统结构框图如附图3所示，包括压力和压力斜本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇刚，韦巍，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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