（机械制造及其自动化专业论文）塑料制品注射成型过程工艺参数在线调控方法研究.pdf

塑料徊品注射成型垃程工艺参双在簋调控方法研究 塑料制品注射成型过程工艺参数在线调控方法研究 摘要： 在注塑成型过程中，工艺参数是决定制品质量的重要因素。成型过程 中由于外界扰动的影响，难以保证制品质量的稳定性。因此，对成型过程 进行控制，提高j j d i - 变量的稳定性以生产出高质量的制品具有重要的意义。 由于成型过程中在线测量制品的质量状态非常困难，因为判断制品质量( 如 检查制品表面质量和测量尺寸等) 需要很长的时间。而在线测量要求在短 时间内能快速判断制品质量。为了解决这个问题，需要间接监控工艺参数， 在制品质量指标和间接控制参数的关系确定后，利用控制工艺参数即可在 线确定质量状态而不用再测量制品尺寸或检测表面质量。 本文以注塑过程工艺参数为对象进行动态建模，基于动态规则和经验 规则进行工艺参数的在线调控，使产品的成型处于最优状态，为降低废品 率，提高塑料件质量提供了一个更接近应用实际的注塑工艺参数控制模型。 论文的主要工作包括： 1 、基于遗传神经网络的实验建模：采用遗传神经网络技术建立关键注 塑工艺参数和制品质量指标之间的工艺模型，解决了由于注塑工艺参数和 注塑件质量之间难以用量化公式表征的复杂非线性关系而引起的建模技术 难题，该工艺模型称为制品质量指标预测器，可以根据输入的工艺参数预 测制品的质量指标。为获得神经网络模型的训练数据，按照正交试验表在 注射机上安排试验，研究四水平的关键注塑工艺参数( 熔体温度，注射压 力、注射速度、模具温度) 对注塑制品质量指标的影响。在正交表试验的 基础上根据实际需要增加了四组追加试验。通过极差分析技术对各因素的 显著度进行排序，作为制定参数调整顺序( 即动态规则) 的依据。 2 、遗传神经网络方法研究：将遗传算法和b p 算法结合，可以克服普通 神经网络运算速度和全局寻优能力难以兼顾的缺陷。遗传算法能很快的确 直! 料囊g 品酋坩成盟怼程工艺曩罚在或调控力叶去习| ，巴 定全局最优解所在的区域，却不能很快得到最优解。b p 算法有相对较强的 局部搜索能力，但是收敛速度慢。因此将遗传算法和b p 算法结合可以相互 取长补短。本文详细讨论了遗传神经网络方法的关键技术，并给出了相应 的程序代码。 3 、验证试验方法研究：设计了+ 六组验证试验，较好地解决了如何对 遗传神经网络模型的准确性和泛化能力进行验证的技术问题。 4 、工艺参数在线调控方法研究：基于离线训练好的遗传神经网络建立 工艺参数控制模型，在实际生产中该模型可以用于制品质量的实时控制。 通过研究专家知识和经验知识，确定工艺参数调整方向和步长( 即经验规 则) 。在成型过程中，当系统检测到关键注塑工艺参数改变并超出限定范 围时，启动制品质量指标预测器进行质量指标预测，如果质量指标超出允 差范围，启动基于动态规则和经验规则的工艺参数调整程序，确定新的成 型过程参数，使产品总是保持在所要求的质量范围内。 本文提出的制品质量遗传神经网络模型通过操作简捷的建模和高效的 网络学习，能准确的反映注塑工艺参数和制品质量指标之间的变化关系， 能自适应各种加工条件，具有较高的柔性和智能，可以应用于制品质量预 测、工艺优化和制品质量控制，实用性强。 制品质量控制是由上一个成型周期制品质量属性确定下一成型周期的 机器输入，调节机器设置并保持这一状态以生产出一致、合格的产品。本 文提出的工艺参数控制模型以质量指标的预测值为质量反馈，可以对熔体 在型腔内的状态进行监控，实现制品质量的闭环控制。这项技术的实现将 会大大提高制品的质量和质量的一致性，满足社会对注塑制品质量及性能 的更高要求，具有很高的实用价值。 关键词：注塑工艺参数在线调控制品质量控制改进的正交试验 遗传神经网络 广西大掌礓j 夸二羞i 利删品篷射成型琏程工艺参羲雀盘 控方澍闻f 完 r e s e a r c ho fo n - l ；1 3 ec o n t r o im e t h o d0 1 3p i a s t i ci n j e c t i o n m oidin gp r o c e s sp a r a m e t e r s a b s t r c c t t h ec r a f tp a r a m e t e r sh a v ed i r e c ti n f l u e n c eo nf i n a lp a r t p e r f o r m a n c ea n dq u a l i t yi ni n j e c t i o nm o l d i n g t h e i n f l u e n c eo f d i s t u r b 8 j i c em a k e si tm o r ed i f f i c u l tt og e tc o n s i s t e n tg o o dq u a l i t y p a r t t h ei n v e s t i g a t i o no fo n - i i n eq u a l i t yc o n t r o lf o ri n j e c t i o n m o l d i n gt om a k et h em o l d i n gk e e po nt h ed e s i r a b l el e v e la n dp r o d u c e h i g hq u a l i t yp a r tc o n s i s t e n t l yi sv e r yv a l u a b l ep r a c t i c a l l y i nt h e f o r m a t i o np r o c e s st h eo n l i n es u r v e yp r o d u c tq u a l i t yc o n d i t i o ni s e x t r e m e l yd i f f i c u l t ，b e c a u s e t h e j u d g m e n tp r o d u c tq u a l i t y ( f o r e x a m p l ei n s p e c t i o np r o d u c ts u r f a c eq u a li t ya n ds u r v e ys i z ea n ds o o n ) n e e dt h ev e r yl o n gt i m e ，b u to n l i n es u r v e yr e q u e s tj u d g i n gp r o d u c t q u a l i t yq u i c k l yi ns h o r tt i m e i no r d e rt os o l v et h i sp r o b i e m , i ti s n e c e s s a r yt om o n i t o rt h ec r a f tp a r a m e t e ri n d i r e c t l y a f t e rt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e np a r tq u a l i t yi n d e x e sa n dc o n t o l sp a r a m e t e r s h a v eb e e nc o n f i r m e d , t h es y s t e mc a l lo n l i n ec o n t r o lp a r tq u a l i t yb y c o n t r o l l i n gc r a f tp a r a m e t e r s ，a n dd o e sn o tn e e d e x a m i n a t i n gs u r f a c e q u a l i t yo rs u r v e r i n gp a r ts i z e t h i sd i s s e r t a t i o nt a k et h ep r o c e s sc r a f tp a r a m e t e ra st h eo b j e c t t o c a r r yo i l t h ed y n a m i cm o d e l i n g ，o n - l i n er e g u l a t et h ec r a f t p a r a m e t e rb a s e do nd y n a m i cr u l e sa n de m p i r i c a lr u l e s ， c a u s e st h e p r o d u c tf o r m a t i o nt ob ea tt h em o s ts u p e r i o rc o n d i t i o n ，p r o v i d ea c l o s e ra p p l i c a t i o nc o n t r o lm o d e li no r d e rt or e d u c et h er a t i oo f d i s q u a l i t i e dp r o d u c t sa n di m p r o v et h ep a r tq u a l i t y t h ep a p e rp r i m e 广西夫掌司n 蟥文蕾l 卅制品薯坩成型垃程工艺| l 在瑚l 调控方爿 研究 t a s ki n c l u d e s ： 1 、t h ee x p e r i m e n tm o d e l i n gb a s e do ng e n e t i cn e u r a ln e t w o r k ： g e n e t i cn e u r a ln e t w o r ki sa d o p t e dt oe s t a b f i s ht h ec r a f tm o d e l b e t w e e nk e yp a r a m e t e r sa n dq u a li t a t i v e i n d e x e s ， b e c a u s et h e i n j e c t i o nm o l d i n gf o r m a t i o n i st h ec o m p l e xm u l t i v a r i a b l e ， n o n l i n e a r i t ya l s oh a st h ep e r i o d i cn o n - s t a b l es t a t ep r o c e s s t h e c r a f tm o d e li sk n o w na sp r o d u c tq u a l i t yi n d e x e sp r e d i c t o r ，i tc a n f o r e c a s tt h ep r o d u c t s q u a l i t yi n d e x e sa c c o r d i n gt ot h ei n p u t p a r a m e t e r s i no r d e rt og a i nt h et r a i n i n gd a t ab a s e do ng e n e t i cn e u r a l n e t w o r k ，t h ee x p e r i m e n t sa r ea r r a n g e do nt h ep l a s t i ci n j e c t i o n m o l d i n gm a c h i n ea c c o r d i n gt o t h ei m p r o v e do r t h o g o n a lm e t h o d ， r e s e a r c ht h ee f f e c t so fk e ym o l d i n gp r o c e s sv a r i a b l e s ( s u c ha s ：m e l t t e m p e r a t u r e ，i n j e c t i o np r e s s u r e ，i n j e c t i o ns p e e d a n dm o l d t e m p e r a t u r e ) o n t h ep r o d u c t sq u a l i t y t h ea u t h o ri n c r e a s ef o u r g r o u po fs u p p l e m e n te x p e r i m e n t sa c c o r d i n gt ot h ea c t u a ln e e d t h e c o m p o s i t o ro fv a r i o u sf a c t o r so ni n f l u e n c ed e g r e ei sc a r r i e do n t h r o u g ht h ea n a l y s i st e c h n 0 1 0 9 y ， a n di t i st h ef o u n d a t i o nt o e s t a b l i s ht h er e g u l a t i o no r d e r 2 、r e s e a r c ho fg e n e t i cn e u r a ln e t w o r k ：t h ec o a l e s c e n to ft h e g e n e t i ca l g o r i t h ma n dt h eb pa l g o r i t h mc a r lb eo v e r c o m et h ed e f e c t w h i c ht h ec o h n o nn e u r a ln e t w o r kc o m p u t a t i o n a ls p e e da n do v e r a l l o p t i m i z a t i o na b i l i t yw i l lg i v ed u a la t t e n t i o nt ow i t hd i f f i c u l t y t h eg e n e t i ca l g o r i t h mc a nc o n f i r mq u i c k l yt h er e g i o nw h i c ht h e o p t i m a ls o l u t i o ni sa t ，b u ti tc a n n o tg a i nt h eo p t i m a ls o l u t i o ns o o n t h eb pa l g o r i t h mh a st h er e l a t i v es t r o n g e rp a r t i a ls e a r c ha b i l i t y i v 广西大掌硬哇啦二乞互卅制晶稿甜成型建覆工艺参羲在熊调控方法研究 t a s ki n c l u d e s ： 1 、t h ee x p e r i m e n tm o d e l i n gb a s e do ng e n e t i cn e u r a ln e t w o r k ： g e n e t i cn e u r a ln e t w o r ki sa d o p t e dt oe s t a b f i s ht h ec r a f tm o d e l b e t w e e nk e yp a r a m e t e r sa n dq u a l i t a t i v ei n d e x e s ，b e c a u s et h e i n j e c t i o nm o l d i n g f o r m a t i o ni st h e c o m p l e x 唧l t i v a r i a b l e ， n o n l i n e a r i t ya l s oh a st h ep e r i o d i cn o n s t a b l es t a t ep r o c e s s 。t h e c r a f tm o d e li sk n o w na sp r o d u c tq u a l i t yi n d e x e sp r e d i c t o r , i tc a n f o r e c a s tt h ep r o d u c t s q u a l i t yi n d e x e sa c c o r d i n gt o t h e i n p u t p a r a m e t e r s i no r d e rt og a i nt h et r a i n i n gd a t ab a s e do ng e n e t i cn e u r a l n e t w o r k ，t h ee x p e r i m e n t sa r ea r r a n g e do n t h ep l a s t i ci n j e c t i o n m e l d i n gm a c h i n ea c c o r d i n gt o t h ei m p r o v e do r t h o g o n a lm e t h o d ， r e s e a r c ht h ee f f e c t so fk e ym o l d i n gp r o c e s sv a r i a b l e s ( s u c ha s ：m e l t t e m p e r a t u r e ，i n j e c t i o np r e s s u r e ，i n j e c t i o ns p e e d a n dm o l d t e m p e r a t u r e ) o n t h ep r o d u c t sq u a l i t y t h ea u t h o ri n c r e a s ef o u r g r o u po fs u p p l e m e n te x p e r i m e n t sa c c o r d i n gt ot h ea c t u a ln e e d t h e c o m p o s i t o ro fv a r i o u sf a c t o r so ni n f l u e n c ed e g r e ei sc a r r i e do n t h r o u g ht h ea n a l y s i st e c h n o l o g y ，a n di ti st h ef o u n d a t i o nt o e s t a b l i s ht h er e g u l a t i o no r d e r 2 、r e s e a r c ho fg e n e t i cn e u r a ln e t w o r k - t h ec o a l e s c e n to ft h e g e n e t i ca l g o r i t h ma n dt h eb pa l g o r i t h mc a l lb eo v e r c o m et h ed e f e c t 讪i c ht h ec o m m o nn e u r a ln e t w o r kc o m p u t a t i o n a ls p e e da n do v e r a l l o p t i m i z a t i o na b i l i t yw i l lg i v ed u a la t t e n t i o nt ow i t hd i f f i c u l t y t h eg e n e t i ca l g o r i t h mc a nc o n f i r mq u i c k l yt h er e g i o nw h i c ht h e o p t i m a ls o l u t i o ni sa t ，b u ti tc a n n o tg a i nt h eo p t i m a ls o l u t i o ns o o n t h eb pa l g o r i t h mh a st h er e l a t i v es t r o n g e rp a r t i a ls e a r c ha b i l i t y 广西大掣顾吐时e 二屯 l $ 和l l p j 晶连射成型过相l 工艺，。羲在捆l 调控方法研究 b u ti t sc o n v e r g e n c er a t ei ss l o w t h e r e f o r et h ec o a l e s c e n to ft h e g e n e t i ca l g o r i t h ma n dt h eb pa l g o r i t h mm a ym u t u a l l ym a k eu pf o ro n e s d e f i c i e n c yb yl e a r n i n gf r o mo t h e r s s t r o n g p o i n t 3 、r e s e a r c ho fv e r i f i c a t i o nt e s t - 1 6g r o u po fv e r i f i c a t i o nt e s t s h a sb e e na r r a n g e d , t h et e c h n i c a lp r o b l e mt h a th o ww ec a nv e r i f yt h e a c c u r a c yo fm o d e la n dt h ea d a p t a b ili t yo fm o d e lc a nb er e s o l v e d 4 、r e s e a r c ho fo n - l i n ec o n t r o lm e t h o do np l a s t i ci n j e c t i o n m o l d i n gp r o c e s sp a r a m e t e r s ：t h ec r a f tp a r a m e t e rc o n t r o lm o d e li s e s t a b l i s h e db a s e do ng e n e t i cn e u r a ln e t w o r kw h i c hh a db e e nt r a i n e d , t h i sm o d e lc a nb eu s e di nt h er e a l t i m ep r o d u c tq u a l i t yc o n t r o li n t h ea c t u a l p r o d u c t i o n t h r o u l g h s t u d y i n ge x p e r tk n o w l e d g ea n d e x p e r i e n c ek n o w l e d g et oc o n f i r mc r a f tp a r a m e t e ra d j u s t m e n td i r e c t i o n a n dl e n g t ho fs t r i d e ( t h a ti se x p e r i e n c er u l e s ) i nt h em o l d i n g p r o c e s s ，w h e nt h es y s t e md e t e c t e dc r i t i c a li n j e c t i o np a r a m e t e r s c h a n g ea n db e y o n dt h el i m i t e ds c o p e ，i tw i l ll a u n c ht h ei n d i c a t o r s t of o r e c a s tt h ep a r tq u a l i t y i ft h eq u a l i t yi n d e x e so v e r s t e pt h e s c o p e o ft o l e r a n c e ，t h es y s t e mi n i t i a t ep a r a m e t e r sa d j u s t m e n t p r o c e d u r ew h i c h b a s e do nd y n a m i cr u l e sa n de x p e r i e n c er u l e s ，i d e n t i f y n e wm e l d i n gp r o c e s sp a r a m e t e r s ，s ot h a to u rp r o d u c t sa l w a y sm a i n t a i n t h er e q u i r e dq u a l i t yl i m i t s t h r o u g hs i m p l ya n dd i r e c t l ym o d e lb u i l d i n ga n de f f i c i e n t l y s t u d y i n g ，t h e 尬d e lw h i c hb a s eo ng e n e t i cn e u r a ln e t w o r kc a n a c c u r a t e l yr e f l e c tt h ev a r y i 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t e di n t h i sp a p e rc a ns c o u tt h es t a t eo fc a v i t ya n da c h i e v e c l o s e d - l o o pc o n t r o lo ft h ep a r tq u a li t y i m p l e m e n t a t i o no ft h i s t e c h n o l o g yw i l lg r e a t l yi m p r o v et h ep r o d u c tq u a l i t ya n dq u a l i t y c o n s i s t e n c y ，a n ds a t i s f y t h e h i g h e rr e q u i r e m e n a n d o f p a r t p r o d u c t s ，s oi th a sv e r yh i g hp r a c t i c a lv a l u e k e y w o r d s ：p l a s t i ci n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s sp a r a m e t e r s ，o n l i n e c o n t r o l ，p a r tq u a l it yc o n t r o l ，i m p r o v e do r t h o g o n a lm e t h o d ，g e n e ti c n e u r a ln e t w o r k v l 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所 取得的成果和相关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为 第一署名单位发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外，论文中 不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而 使用过的内容对本文的研究工作提供过重要帮助的个入和集体，均已 在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：庐”7 年月文日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西犬学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务： 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下# 学校可以公布论文的部分或全部内存。 请选择发布时间： 口即时发布 口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名：导师签名：a 呐年6 旯文日 ，西大攀硬j 螗支皇 卒h 嘲品娃坩成型琏程工艺参效在妇l 调控劣- 法研究 1 i 本文研究课题的提出 第一章绪论 1 i 1 课题来源 本文研究课题来源于广西科学基金资助项目：塑料注射成型智能故障检测与诊断 建模技术研究。( 编号：桂科基0 5 7 5 0 1 2 ) 。该项目同时也列为广西大学科技基金项目( 合 同编号：x 0 5 1 0 2 4 ) 。 本文旨在研究一种注塑过程工艺参数在线调控方法，基于动态规贝f j 和经验规则迸 行工艺参数的控制，达到在线控制注塑制品质量的目的。 该课题深层次的目的在于：基于改进的正交实验，利用遗传神经网络技术建立注 塑制品质量和工艺参数的关系模型，并将该模型应用于工艺参数在线控制，以质量指标 的预测值为质量反馈，可以对熔体在型腔内的状态进行监控，实现制品质量的闭环控制。 1 i 2 课题研究的意义 2 0 世纪，人类取得了非凡的成就。生产力高度发展，产品与服务质量不断提高 正如美国质量管理专家j 札j u r a n “1 于1 9 9 4 年在美国质量管理学会年会上所说的：2 0 世纪以“生产力的世纪”载入史册，未来的2 1 世纪是“质量的世纪”。质量将成为新世 纪的主题。在注塑行业，随着人们对望科制品盼广泛应用，对其质量要求也越来越严格， 精密注塑机的产生就是一个很好的说明例子。制品质量是用户最关心的闯题之一，是企 业在市场竞争日趋激烈的客观形势下，求得生存和发展的前提条件因此，为了保证制 品质量，注塑成型的质量控制势在必行。 注塑成型基本过程嘲是将成型材料加熟熔融成流动态( 称为塑化态) ，施以高压注 射进模具，然后冷却成型为所需的成型制品。由于高分子材料的多样性，使其特性差 别很大，各种塑料制品的形状千姿百态，使得注塑成型过程数学模型的建立非常困难 ，甚至是不可能的。流变学理论从不同的侧面对高聚物的粘度、剪切特性、流动性， 可模塑性等方面进行了多角度的流变学分析，然而这种分析往往只在很小的范围内适 用，并且常常只有在作了大量的简化和假设之后，才有可能得出一些简单模型的近似 解，而这样的近似解在材料、注塑机上某个阻力元件( 如喷嘴，模具等) 的更换都将引 起全部过程的重新求解，进而使得注塑制品质量的控制，特别是注塑工艺参数的选取非 常困难，在这方面，生产周期越短，零件越薄，或形状越复杂，注射模塑法中的精确的 蕾l 刺制品洼童r 成型过覆工艺。教在翻l 调控方法研究 质量控制的必要性就越大。 近年来，对注塑成型制品质量及性能要求的提高，使得对成型工艺性能、成型工艺 监控和控制技术都有了更高的要求。为了生产出更高质量的制品，必须对成型过程进行 监控。目前的注塑机虽然实现了各个工艺参数如熔体温度、保压压力和螺杆速度等的闭 环控制，但实际生产中熔体进入型腔后仍然为开环，没有状态信息和制品质量的自动反 馈。制品质量控制的最大困难是成型制品的质量属性很难在成型周期内确定，在开模和 检查制品之前对制品外观、结构完整性和其他完整制品质量性能进行测量的仪器还不存 在，而且可能永远不会出现。 ， 实际生产中，制品质量的反馈蜘是通过统计质量控制，即工人定期抽查制品质量并 报告给操作工人以考虑当前机器性能，质量控制则通过操作工人依靠经验调节设置点来 实现根据全面质量管理( t q m ) 的要求，生产控制的目的是防止产生低质量的制品， 而不是通过检验去掉不合格制品。为了适应这样的要求。利用在线监控技术对材料成型 过程的参数进行全面有效的实时调节和监控，使注塑工艺参数优化而生产符合质量要求 的制品。例如，当熔体温度发生波动时，注射压力和注射速度等其他工艺参数可以自动 做出调节，使制品的质量仍然在合格范围内。为了改善注塑成型生产性能，对注塑成型 工艺进行深入分析，研究和开发适合注塑成型质量监控的理论和方法，实现注塑制品在 线质量控制具有重要意义。 1 1 3 课题的研究习标 本项目拟围绕基于遗传神经网络的注塑工艺在线调控这一主题，从塑料制品成型 过程参数的影响因素与关联性分析入手，依据具体制品成型的初始化过程参数，在模具 调试成型阶段根据制品成型目标建立实验模型，并确定模型的关键影响因素的训练数 据，确定符合具体实际的遗传神经网络模型和计算影响目标质量指标的因素关联显著 度，进而建立由经验规则和动态规则与计算质量指标的数学控制模型有机组合的工艺参 数控制模型。同时选某一品牌的电话话筒盖面来进行实验建模，检验上述工艺参数控制 模型的有效性。本文旨在研究一种产品制造过程监测与控制的方法，以适应较高质量制 品成型过程中对产品性能稳定的要求，为精密成型提供有效的方法支持。该研究方法同 时可以推广到橡胶及粉末冶金等材料的注塑参数控制它更是中小企业提高塑科注射成 型制品质量和生产效益的好帮手，为制造业信息化提供一个智能控制环境，提升塑料成 型工艺和生产设备的整体水平。 2 蕾e 事例晶酋坩成墅过程工t ：参羲在衄 一甥：，法研究 1 1 4 课题拟解决的关键技术问题 1 、制品影响因素与关联性分析：研究影响注塑成型制品质量性能的关键工艺参数，并 利用正交实验的极差分析技术对其进行关联度排序。 2 、实验建模与遗传神经网络模型的建立：研究确定遗传神经网络模型的输入输出训练 参数及数据、遗传神经函数的可i 练算法以及具体实验设计方案。 3 、基于规则的工艺参数控制模型的建立：研究经验规则和动态规则与计算质量指标的 数学控制模型有机组合，确定参数调整顺序、调整的变化方向和调整的大小，为工艺参 数控制提供一个科学的解决方案。 1 2 国内外制品质量控制研究概况 注塑成型h 1 是复杂的多变量、非线性且具有周期性的非稳态过程。在注塑成型过程 中，影响制品制品的因素可以分为四类：机器参数、材料参数、工艺参数和扰动。其中 机器参数同注塑机直接相关，用以表征机器的机械特征，包括：料筒温度、喷嘴温度、 背压、螺杆旋转速度、模具温度及注塑机和模具的几何特征等。材料参数为注塑材料的 一些典型特征，般由材料供应商提供，包括材料的流变性能、热物理性能( 包括密 度、分子组成、分子量、比热和热传导率等等) 。工艺参数反映了成型过程中材料的状 态，受机器参数、材料参数的影响。注塑成型过程中的典型工艺参数有：型腔中的熔体 温度、压力分布，熔体注射速率、模具内的热流分布等等。要对制品的质量进行控制， 需要给出衡量制品质量的量化指标，通常，衡量制品质量的指标有：表面质量、几何特 征及稳定性、机械性能、形态性能及光学性能等。当然，这些参数虽然被划分为不同的 范围内，但是相互之间有着密切关系，互相产生影响。机器参数、材料参数决定了工艺 参数对工艺参数的要求，直接影响到机器参数、材科参数的选取，从而确定出相应的 注塑机和对应材料。 注塑成型过程中机器参数、材料参数、工艺参数相互影响、相互作用，决定了最终 制品的质量。国内外的制品质量控制也分别通过对机器参数、材料参数、工艺参数的控 制而实现。 材料的选定是保证塑料成型质量的重要环节。控制的重点有：原材料进厂要傲好原 始记录并保存样品，以及材料供应厂家的有关质量文件( 产品目录、产品合格证书及 试验单据等) ；塑料原材料的性能与产品特性表的符合程度，包括力学j 性能，热性能、 电性能，化学性能、外观等：原材料运输、保管。 上世纪七十年代，注塑机采用控制加热装置的功率控制料筒温度，通过控制液压阀 广西，o 莹习n 鳓文曼l 辅制品注射成皇挝程工艺事致在熊调控力r 法研究 获得充填和保压过程的螺杆速度和压力等。1 9 7 4 年，c a r l m a “1 提出了第一台由计算机 控制的注塑成型机的构想，并且为每一个成型阶段确定出关键的工艺参数并设计出控制 系统，m a 的这项工作成为现代注塑机控制系统发展的基础，使得注塑机螺杆速度和注射 压力的闭环控制得以实现。这就是通过控制机器参数控制制品质量 到八十年代，应用比例和伺服阀获得螺杆位置和液压压力的闭环控制己经非常普 遍。虽然螺杆速度和注射压力的的闭环控制从很大程度上改进了注塑成型的工艺性能， 但是，对制品质量有直接决定作用的型腔中的状态变量仍然没有得到控制。 随后，注塑成型控制的重点转向工艺参数( 压力、温度) 和机器参数之何韵控制嘲 初期的控制主要针对单个变量，选用对整个成型周期或对某个阶段影响最大的工艺参 数，例如熔体温度或型腔压力，或者针对某个特定目标选择单个工艺参数作为控制变量， 而不考虑工艺参数之间的相互影响。许多研究工作集中在压力的监控和控制上”4 ，因 为充填和保压过程中压力的波动被认为是引起制品质量问题的主要因素，峰值压力通常 成了推断制品质量的量度。除了型腔压力外，许多研究工作集中在注射速度“”和熔体温 度“的控制上注塑成型过程中各个工艺参数之间的影响程度相当大，控制单一变量 很容易使对整个成型过程的控制失去平衡。研究者们逐渐将研究重点放在了多变量的控 制方法上，同时选用对某个阶段或整个成型周期影响较大的几个参数，并尽可能的考虑 到所选控制变量之间的相互影响。a g r a , a 1 e t a l “7 3 在1 9 8 7 年就提出研究多变量控制方 法的必要性，建议继续把研究焦点集中在高聚物参数上。他还提出了一种对注塑成型过 程中控制变量的分类方法n 。1 。利用该分类方法，可对注塑成型进行全阶段控制：对在 整个周期中都有重要作用的变量进行连续监控：阶段控制：对仅在特定阶段起决定作 用的变量进行控制：周期控制：利用上个周期中得到的信息调节控制本周期中的变量， 往复不断。 温度和压力贯穿于整个成型过程，而且温度和压力真接决定了成型过程中高聚物熔 体的材料性能及在模腔中的材料行为，在注塑成型的各个阶段它们都是决定制品质量优 劣的至关重要的因素，因此多年来压力控制和温度控制一直都是研究者们关注的热点 认识到制品质量受到许多因素的影响，一些研究者开始建立经验公式预测制品质 量。随后，涌现出一大批制品质量预测的文章。r i c k e t s o na n dw a n g 和w a n g a n ds h a h 洲 基于几个重要工艺变量的测量数据建立了复变量回归模型以控制制品厚度h a u s s l e r a n d w o r t b e r g 嘶1 基于离散的工艺测量数据模式建立并训练了人工神经网络预测制品重 量和长度。z x i aa n dp k w a l i c k 。1 基于实验研究了引起复型腔制品尺寸变化的原 4 皇 翱制品洼毫 型越枉，工艺羲在线啊控方法研究 因，分析了模具温度和保压压力对尺寸变化的影响，并基于收缩数据的统计分析，优化 了工艺条件以控制制品的尺寸变化。o l i v e rs c h n e r r 和w a l t e rm i c h a e l i 瞄硼应用人工 神经网络实现了熔体温度的辩识和制品重量的预测，并提出了在线闭环质量控制的可 能。j a m e sc m o l l e r 和j o n j r o w e 应用人工神经网络技术，以机器参数料筒温度和液 压压力作为神经网络输入预测制品重量。t a t i a r i ap e t r o v a d a v i dk a z m e r u * j 建立了经 验公式和神经网络结合的混合神经网络，以速度、熔体温度和熔体注