注塑機(jī)控制技術(shù)的介紹

注塑成型機(jī)，簡(jiǎn)稱注塑機(jī)，是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用量的塑料機(jī)械品種。國(guó)內(nèi)早的注塑機(jī)誕生于50年代中后期，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，現(xiàn)已基本能夠生產(chǎn)各種機(jī)種。雖然如此，我國(guó)的技術(shù)水平與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有不小的差距。就像我國(guó)著名的塑機(jī)專家王興天(北京化工大學(xué)教授)所說(shuō)，塑料塑機(jī)是整個(gè)塑料工業(yè)的核心技術(shù)，但是在這一領(lǐng)域，我們幾乎沒(méi)有核心技術(shù)。

提高注射成型機(jī)械整體技術(shù)水平的關(guān)鍵技術(shù)之一。注射機(jī)械的控制技術(shù)經(jīng)歷了繼電器、觸點(diǎn)控制、可編程控制器控制、計(jì)算機(jī)控制等發(fā)展過(guò)程。注射機(jī)由于采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使得在注射過(guò)程中各種參數(shù)實(shí)現(xiàn)智能化控制成為可能，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了由開環(huán)向閉環(huán)的轉(zhuǎn)變。

一、注射工藝控制變量。

就當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平而言，注射成型過(guò)程控制主要是通過(guò)控制注射成型過(guò)程的工藝參數(shù)。

注射機(jī)的可控量有兩種，一種是基本輸入變量，以模擬量形式，如料筒各部分的溫度.聚合物熔體溫度.螺桿溫度.模具溫度.注射系統(tǒng)壓力.螺桿轉(zhuǎn)速等；另一類是數(shù)量型輸入變量，例如螺桿后退停車的位置.注射座前后的位置.模板的前后移動(dòng)以及超車行程等等。利用這些輸入變量，可實(shí)現(xiàn)注射成型參數(shù)及溫度的控制。

1.控制注射參數(shù)。

注射速度和注射壓力的控制，PVT保壓工藝控制，緩沖控制，回壓控制等是注射成型參數(shù)控制。注塑速度是指螺桿前進(jìn)的速度，注塑速度快，影響注塑壓力.熔體流率等參數(shù)，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。注塑速度控制包括兩個(gè)含義：一是對(duì)螺旋(或柱塞)推進(jìn)物料的速度進(jìn)行開環(huán)或閉環(huán)控制。另外一種是將螺桿推進(jìn)速度同時(shí)實(shí)現(xiàn)位置和速度的多級(jí)轉(zhuǎn)換，即多級(jí)注入速度開關(guān)或控制。

在控制注塑壓力時(shí)，傳統(tǒng)注塑機(jī)一般是基于行程和時(shí)間來(lái)進(jìn)行壓力轉(zhuǎn)換，它的控制包括兩個(gè)含義：一是對(duì)螺桿推進(jìn)物料壓力的開環(huán)或閉環(huán)控制。另外一種是將螺桿推進(jìn)壓力同時(shí)實(shí)現(xiàn)位置和壓力值的多級(jí)轉(zhuǎn)換，稱為多級(jí)壓力轉(zhuǎn)換或控制。常規(guī)注塑機(jī)從注塑壓力到保壓壓力采用位置開關(guān)，而在保壓階段則采用由位置切換轉(zhuǎn)至用時(shí)間切換多級(jí)保壓的控制方法，其精度和穩(wěn)定性較差。注射壓力控制主要依賴于模腔壓力的檢測(cè)，即通過(guò)一種預(yù)設(shè)的程序?qū)ψ⑸鋲毫M(jìn)行控制。即切換點(diǎn)的壓力值，首先儲(chǔ)存在控制系統(tǒng)中，然后再轉(zhuǎn)化為一個(gè)邏輯控制信號(hào)，若模腔內(nèi)壓力與設(shè)定值相同時(shí)，即切換至保壓控制。

在現(xiàn)代注射機(jī)械保壓控制中，采用了穩(wěn)定的PVT保壓控制方法，即首先利用壓力傳感器和溫度傳感器來(lái)檢測(cè)模腔壓力、模腔溫度以及材料在噴嘴處的溫度；并且作為反饋信號(hào)輸入控制設(shè)備，進(jìn)行“PVT”(材料在模腔內(nèi)的溫度、V—比容量、P—模腔壓力)邏輯運(yùn)算再次發(fā)出指令，對(duì)比例壓力電磁閥進(jìn)行比例調(diào)整，從而使注油和保壓時(shí)系統(tǒng)的油壓能夠按照PVT特性曲線的指示改變。模型內(nèi)熔體的溫度是時(shí)間的函數(shù)，這種溫度是通過(guò)傳感器連續(xù)探測(cè)得到的。

緩沖控制是對(duì)螺桿頭料進(jìn)行控制，起到緩沖和控制注射量精度的作用。該方法采用位移傳感器檢測(cè)螺桿位置，并根據(jù)螺桿位置檢測(cè)到的記憶信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后，得到螺桿下一次螺桿位置設(shè)定值來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。

螺旋預(yù)塑時(shí)，計(jì)量室中熔體的壓力稱為反壓力。反向壓力控制可以減小軸向溫差，有利于熔體的壓實(shí)。該系統(tǒng)由預(yù)選油壓力多級(jí)控制實(shí)現(xiàn)。螺旋預(yù)塑時(shí)，它受物料的作用而后退，這將使注射油缸腔的回油經(jīng)過(guò)回油閥后流回油箱，所以通過(guò)調(diào)整后壓閥位在螺桿不同位置時(shí)的泄油壓力，可以調(diào)節(jié)螺桿頭熔體的壓力(剪切熱)，從而使其軸向溫差得到調(diào)節(jié)。

2.控溫。

溫控主要包括對(duì)料筒溫度.料口溫度.噴嘴溫度.模具溫度.油溫進(jìn)行控制。

筒溫是指筒體表面的加熱溫度。物料筒溫控制是注射成型過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，溫度控制不當(dāng)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。進(jìn)料筒加熱段一般分為3~4段，通過(guò)一次儀表(熱電偶)及二次儀表對(duì)加熱電阻圈進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，形成閉環(huán)控制回路。

口內(nèi)溫度的控制直接影響著摩擦因數(shù)和輸送效率，良好的控溫可以使料筒內(nèi)其它部分物料的溫度得到更穩(wěn)定的控制。利用熱電偶檢定溫度，通過(guò)PDPI控制的循環(huán)冷卻流量來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。

噴管溫度的控制不僅影響注射成型過(guò)程是否平穩(wěn)，還直接影響著高溫熔體在噴管中的剪切流和剪切流。通過(guò)熱電偶實(shí)現(xiàn)對(duì)噴嘴溫度的控制。

模溫是指與產(chǎn)品相接觸的模腔表面溫度，影響充模、冷卻及保壓工藝。利用熱電偶實(shí)現(xiàn)對(duì)模具溫度的控制。

注射機(jī)油溫是指注塑機(jī)液壓系統(tǒng)工作油的溫度，它對(duì)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量等都有很大的影響，因此，在系統(tǒng)中必須配備油溫控制裝置，通過(guò)檢測(cè)溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)油液溫度的加熱與冷卻控制。