随着工业化技术的发展,塑料产品种类的增多,制品应用领域越来越广,人们对塑料制品的精度、形状、功能、成本等要求也相继提高。注塑制品的质量可以从多方面表征,比如制品质量、机械性能、尺寸以及外观等,制品质量就常被选作表征手段,这不仅仅是因为制品质量可以进行精确测量,还因为质量的重复精度是衡量产品好坏的一项重要标准。而立式注塑机的胀模特性也对最终制品的重复精度有直接的影响。

        同时该胀模量信号可以用来进行立式注塑机的闭环控制,众多研究已表明准确的闭环控制对于最终产品的质量重复精度有着至关重要的影响。

        本文对内循环两板式立式注塑机胀模特性、注射压力、注射时间对胀模量的影响进行了实验研究,同时利用胀模量信号进行转保压的基本控制,并与基于时间转保压的效果进行了对比。

1    实验部分

1.1    主要原料及设备

        聚丙烯(PP):26098C,OmanPolypropylene公司;立式注塑机:HAITIAN200,宁波市海天立式注塑机厂;模具:盘形尺模具;线性可变差动变压器位移传感器(LVDT):GCD-SE,灵敏度:1μm,美国MEAS公司;数据采集卡:NIUSB-6215,美国国家仪器公司;电子天平:FA2204N,量程220g,灵敏度为0.1mg,上海民桥精密科学仪器有限公司。

1.2    内循环液压系统

        该立式注塑机采用的是内循环液压系统。所谓内循环,即液压油在开、合模及锁模的过程中,在油缸内部流动,不通过外部的油池。其油缸的结构,合模时阀芯4打开,实现快速合模;锁模时,阀芯4闭合,通液压油,实现高压锁模。由于该机构缺省了液压油在油缸外部的大循环,具有很高的节能效果,逐步在立式注塑机上得以推广应用。

1.3    实验方法

1.3.1    胀模特性实验

        实验采用在海天内循环两板式立式注塑机动,定模板上安装LVDT,采用此种方法避免了在模具上开孔,因此减少了对模具的损坏,同时也可以保证制品的表面质量。该方法具有通用性,可以适用于不同机器和模具。

        胀模量特性实验使用海天HAITIAN200立式注塑机进行生产实验,通过数据采集系统记录每生产周期下的胀模量,并用电子天平称量每个制品的质量,通过多次实验总结胀模量规律。

1.3.2    基于胀模量的控制实验

        立式注塑机的转保压控制基本依据注射时间,螺杆位置等信号。本实验用胀模量作为转保压的触发信号,其控制器基本思路是:胀模量达到最大值时,立式注塑机开始转保压,保压过程由时间控制。

2    结果与讨论

        通过对注射成型过程中的胀模量的监测。胀模量曲线的峰值发生在充填结束至保压开始期间,峰值与初始值之间的差值称为最大胀模量,文中用以计算的胀模量均为最大胀模量。

2.1    胀模量与制品质量的关系

        在保证制品质量完好情况(成型制品无飞边,没有明显缺陷)下,进行60个制品的生产,逐一统计制品的胀模量与制品的质量。实验发现胀模量越大,制品质量也越大,两者在一定范围内呈现线性关系。

2.2    注射压力对胀模量的影响

        维持其他参数恒定,改变注射压力的大小,在各注射压力下生产60个制品,测其质量及胀模量,并取平均。可以看出,注射压力越大,胀模量越大,制品质量越大,并呈线性关系。

2.3    注射时间对胀模量的影响

        注射时间与胀模量的实验结果可见,注射时间越长,胀模量越大,并呈线性关系。在注射成型过程中,注射时间越长,进入型腔的熔体越多,产生的胀模量越大。

2.4    基于胀模量的转保压控制

        通过对注射时间转保压及胀模量转保压的对比发现,胀模量更能反映型腔内熔体的实际充填情况。利用胀模量信号转保压获得制品的重复精度更高。实验发现,基于注射时间转保压的质量重复精度是0.16%,而基于胀模量转保压控制所获得的质量重复精度是0.12%。

3    结论

        1)注射成型过程中的胀模量直接反应了制品质量,胀模量越大,制品质量越大.注射压力、注射时间等工艺参数对胀模量均有直接影响;在一定范围内,注射压力、注射时间与胀模量呈现直线关系。注射压力越大,注射时间越长,胀模量越大。

        2)胀模量信号可以用于立式注塑机的控制。本文使用胀模量信号进行立式注塑机转保压的控制,与注射时间转保压相比,获得了较好的效果。