隨著工業化技術的發展,塑料產品種類的增多,制品應用領域越來越廣,人們對塑料制品的精度、形狀、功能、成本等要求也相繼提高。注塑制品的質量可以從多方面表征,比如制品質量、機械性能、尺寸以及外觀等,制品質量就常被選作表征手段,這不僅僅是因為制品質量可以進行精確測量,還因為質量的重復精度是衡量產品好壞的一項重要標準。而立式注塑機的脹模特性也對最終制品的重復精度有直接的影響。

        同時該脹模量信號可以用來進行立式注塑機的閉環控制,眾多研究已表明準確的閉環控制對于最終產品的質量重復精度有著至關重要的影響。

        本文對內循環兩板式立式注塑機脹模特性、注射壓力、注射時間對脹模量的影響進行了實驗研究,同時利用脹模量信號進行轉保壓的基本控制,并與基于時間轉保壓的效果進行了對比。

1    實驗部分

1.1    主要原料及設備

        聚丙烯(PP):26098C,OmanPolypropylene公司;立式注塑機:HAITIAN200,寧波市海天立式注塑機廠;模具:盤形尺模具;線性可變差動變壓器位移傳感器(LVDT):GCD-SE,靈敏度:1μm,美國MEAS公司;數據采集卡:NIUSB-6215,美國國家儀器公司;電子天平:FA2204N,量程220g,靈敏度為0.1mg,上海民橋精密科學儀器有限公司。

1.2    內循環液壓系統

        該立式注塑機采用的是內循環液壓系統。所謂內循環,即液壓油在開、合模及鎖模的過程中,在油缸內部流動,不通過外部的油池。其油缸的結構,合模時閥芯4打開,實現快速合模;鎖模時,閥芯4閉合,通液壓油,實現高壓鎖模。由于該機構缺省了液壓油在油缸外部的大循環,具有很高的節能效果,逐步在立式注塑機上得以推廣應用。

1.3    實驗方法

1.3.1    脹模特性實驗

        實驗采用在海天內循環兩板式立式注塑機動,定模板上安裝LVDT,采用此種方法避免了在模具上開孔,因此減少了對模具的損壞,同時也可以保證制品的表面質量。該方法具有通用性,可以適用于不同機器和模具。

        脹模量特性實驗使用海天HAITIAN200立式注塑機進行生產實驗,通過數據采集系統記錄每生產周期下的脹模量,并用電子天平稱量每個制品的質量,通過多次實驗總結脹模量規律。

1.3.2    基于脹模量的控制實驗

        立式注塑機的轉保壓控制基本依據注射時間,螺桿位置等信號。本實驗用脹模量作為轉保壓的觸發信號,其控制器基本思路是:脹模量達到最大值時,立式注塑機開始轉保壓,保壓過程由時間控制。

2    結果與討論

        通過對注射成型過程中的脹模量的監測。脹模量曲線的峰值發生在充填結束至保壓開始期間,峰值與初始值之間的差值稱為最大脹模量,文中用以計算的脹模量均為最大脹模量。

2.1    脹模量與制品質量的關系

        在保證制品質量完好情況(成型制品無飛邊,沒有明顯缺陷)下,進行60個制品的生產,逐一統計制品的脹模量與制品的質量。實驗發現脹模量越大,制品質量也越大,兩者在一定范圍內呈現線性關系。

2.2    注射壓力對脹模量的影響

        維持其他參數恒定,改變注射壓力的大小,在各注射壓力下生產60個制品,測其質量及脹模量,并取平均�？梢钥闯�,注射壓力越大,脹模量越大,制品質量越大,并呈線性關系。

2.3    注射時間對脹模量的影響

        注射時間與脹模量的實驗結果可見,注射時間越長,脹模量越大,并呈線性關系。在注射成型過程中,注射時間越長,進入型腔的熔體越多,產生的脹模量越大。

2.4    基于脹模量的轉保壓控制

        通過對注射時間轉保壓及脹模量轉保壓的對比發現,脹模量更能反映型腔內熔體的實際充填情況。利用脹模量信號轉保壓獲得制品的重復精度更高。實驗發現,基于注射時間轉保壓的質量重復精度是0.16%,而基于脹模量轉保壓控制所獲得的質量重復精度是0.12%。

3    結論

        1)注射成型過程中的脹模量直接反應了制品質量,脹模量越大,制品質量越大.注射壓力、注射時間等工藝參數對脹模量均有直接影響;在一定范圍內,注射壓力、注射時間與脹模量呈現直線關系。注射壓力越大,注射時間越長,脹模量越大。

        2)脹模量信號可以用于立式注塑機的控制。本文使用脹模量信號進行立式注塑機轉保壓的控制,與注射時間轉保壓相比,獲得了較好的效果。