[发明专利]塑料注射成型过程中注射时间参数的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机数值模拟及优化方法，特别涉及一种塑料注射成型过程中注射时间参数的确定方法，用于塑料注射成型。

背景技术

塑料的注射成型具有生产周期快、生产效率高、能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品以及易于实现自动化等特点，因此，注射成型成为塑料的主要加工方法之一，用此方法加工的塑料占到了塑料加工总重量的32％，在制品生产行业中占有非常重要的地位。

注射成型过程中注射时间参数在塑料生产中十分重要，不仅影响到生产周期而且直接影响产品的质量。注射时间长则注射速率慢，制品易产生熔合纹，密度不匀，制品内应力大等缺陷。当注射时间过短，注射速率过高，则熔体离开喷嘴后会产生不规则流动，产生大的剪切热而烧焦塑料，此外在高注射速度时，模腔内的气体往往来不及排出，夹杂在物料中严重影响制品质量。而注射时间参数的确定却又十分复杂，其与注塑机、塑料性能、模具等因素密切相关。

当前企业确定注射时间的方法主要是尝试法，又称试错法，见金新明“注塑参数智能设定方法及质量控制研究”华南理工大学，2000[博士论文]；即依据相关人员有限的经验不断进行试模后评定。但是，在实际生产中，由于塑料材料的性能千差万别，制品和模具的结构千变万化，仅凭有限的经验难以对这些因素作全面的考虑和处理，因为这种方法要反复试模，从而导致成型循环周期长、废品率高、产品质量不理想、生产不稳定、注射机利用率低等问题。

另外有一些学者采用人工神经网络方法预测注射时间，见王德翔，刘来英，王振宝，周华民，李德群“基于人工神经网络技术的注塑成型工艺参数优化”，模具技术，2001，6(1)：1～4；和B.H.M.Sadeghi，“ABP-neural network predictor model for plastic injection moldingprocess”，Journal of Material Processing Technology 2000，103(3)：411～416；然而，充足而正确的学习样本才能保证系统的性能，学习样本的收集是一项十分庞大而复杂的工作，因此影响了系统的稳定性，同时也制约了这种方法在实际生产中的应用。

随着全球市场竞争日趋激烈，要求尽可能准确而快速地设置注射时间参数、缩短塑料产品生产周期、提高制品质量、促使注射机生产能力的最大化。因此，急需快速、准确的注射时间参数确定方法。

发明内容

本发明提供一种塑料注射成型过程中注射时间参数的确定方法，所要解决的问题是克服现有技术的上述缺陷，以快速正确确定注射时间参数。

本发明的一种塑料注射成型过程中注射时间参数的确定方法，包括：

(1)确定制品几何信息步骤，根据制品型腔的几何形状以及浇口设置的位置确定制品平均壁厚、制品体积和制品型腔最大流动长度；

(2)确定塑料参数步骤，从塑料提供商处获得制品所使用的塑料材料的物性参数及材料推荐参数，物性参数包括熔融密度、比热容、热导率和材料粘度七参数模型中的七个材料常数；材料推荐参数包括注射温度和模具温度；

(3)设置注射时间区间、时间步长步骤，注射时间区间最大值≤20s，时间步长≤5s；

(4)简化模型模拟计算步骤，在设定的注射时间区间内，每次按时间步长增加注射时间，根据步骤(1)和(2)所确定的制品几何信息及塑料参数，采用简化注射流动模型，计算当前注射时间下的注射压力和最小熔体前沿温度模拟值；其过程为：

(4.1)建立制品型腔简化模型，根据制品体积相等的原则将制品所对应的复杂型腔简化成端部带浇口的矩形平板，其长度为制品型腔最大流动长度，高度为制品平均壁厚；

(4.2)建立二维差分离散网格；

(4.3)初始化参数，设置入口的温度为注射温度，入口的初始剪切速率为0；

(4.4)计算当前时刻的粘度η及流动率S：