高速电液伺服注塑机精密注塑控制策略分析

2020-01-19孙吉

中国设备工程 2020年23期

孙吉

（浙江台意德塑机制造有限公司，浙江舟山 316000）

注塑机属于一种高度集成的液、机、电一体化设备，而国外相关注塑机通常选择微机进行控制，实施精密注塑，从而形成具有较高附加值的产品。我国同样属于塑料制品消费和生产大国，但对于精密制品以及高档注塑机等方面却存在较大进口量，在现代发展背景下，行业对于塑料产品相关质量要求逐渐提升。

1 高速电液伺服注塑机组成结构

1.1 高速电液伺服注塑机结构组成

注塑机通常涵盖控制系统、动力机构、注射装置以及锁模装置等部分构成。其中，锁模装置拥有启闭功能，可以对生产效率产生直接影响，为此其相关性能要求是锁模力方便控制、低噪声以及高速度等特点，包括安全门、顶出装置、锁模机构、拉杆、定模板以及动模板等部分构成。塑化注射装置具体功能是能够促进塑料实现均匀塑化，同时，在紧缩模腔内部顺利注射熔融物，涵盖螺杆、预塑油马达、射台油缸、注射油缸、加热圈以及料筒等。保证注射装置良好注射性能，可以进行准确计量，提供相应的注射速度以及注射压力。结合注塑特征，预塑螺杆相关驱动方式包括液压马达驱动以及电机驱动等形式构成，电机按照恒定功率有序转动，液压马达能够进一步转化成恒转矩驱动，促进实现螺杆的无级调速和过载有效保护等目标。动力机构经过数次的改进和发展，当下已经步入电液传动时代，而注塑机通常是液压转动的技术形式，能够进一步分成电液伺服注塑装置以及电液比例控制条件下的注塑装置。此外，形成了各种新式注塑机，包括气动式注塑机等。

微机控制技术以及电液技术的有效融合，推动了注塑机的进一步发展，结合微机内丰富资源，针对整个注塑过程实施闭环控制，除了某些卡关控制工作外，还可以针对计量速度、保压压力、注射速度以及料筒温度等参数进行合理控制，选择闭环该控制方式，搭配液晶显示器，能够对相关图形、参数进行在线修改，具备故障报警、自主诊断和参数记忆等功能。融入微机控制室后，注塑机相关制品综合质量得到明显提升，同时，成型过程也实现了自动化、高效化和高速化目标，程序控制可靠、准确、成型周期相对较短。人机界面以及系统所具备的自动储存模具资料相关功能，整体操作较为方便、直观。

1.2 高速电液伺服注塑机的注塑过程

注塑操作属于不断循环的过程，而注塑操作通常涵盖开合模、保压、注射、预塑以及提取制品等环节。在开始注射前，将模板实施合模升压处理。而正是开始注射工作后，通过注射机构带动螺杆快速向前，螺杆顶部相关塑料熔融物质基于螺杆作用影响下通过模具浇口、流道以及喷嘴等环节顺利流入模腔内部，在注射过程中，通过熔融物将模腔内部充满，而螺杆注射速度是对制品相关质量产生影响的关键因素，会影响制品光学性能以及尺寸精度等参数。所以，在螺杆注射过程中，相关注射速度是其中的主要控制对象。如果注射速度相对较慢，容易使冲模压力降低，出现制品不均匀现象。假如注射速度过高，还会导致熔体出现流动不稳的问题，严重情况下，还会出现飞边和胀模的问题。完成注射后，为了避免熔体倒流以及收缩冷却中所形成的内料不足问题，应该按照某种压力把熔融物推进模腔内，该过程属于保压阶段。

2 高速电液伺服注塑机精密注塑相关控制措施

2.1 提升控制精度

对于相关注塑产品快速成型、循环往复以及重复精度较差等特征，在预测迭代学习控制相关理论基础上，提出针对注塑形成过程中的保压压力以及期望注射位置进行全面快速跟踪，提升整体控制精度，这也是以预测迭代学习控制为基础的注塑机控制策略。因为注塑成型属于某种不断循环操作的过程，其中的保压以及注射两种环节具有重要作用。往复精度控制同样也是精密化注塑中的关键指标，在确保控制精度基础上，应该采取有效措施，实现快速控制目标，同时，要求相关控制算法应该具备良好的强鲁棒性，能够针对运行轨迹进行快速反应跟踪。某些常规性控制算法能够满足稳态条件下没有静差、操作速度快的基础目标，但是，却无法保障注塑成型整过程中没有静差轨迹跟踪。某些自适应相关控制策略，包括模型跟踪为基础的自适应控制应用，尽管在性能指标优化等方面取得明显成功，但因为自适应控制相关策略较为复杂，整体反应速度较慢，无法满足伺服系统在快速控制方面的操作要求。结合上述特征，可以利用预测迭代学习控制策略，针对注塑机中的保压轨迹以及注射轨迹进行全面跟踪，能够进一步降低压力轨迹和期望位置之间的跟踪偏差，符合快速伺服控制条件，同时，还能够促进批量生产产品重复精度的有效提升。

2.2 降低压力抖动影响

在两种闭环控制器实施切换过程中，会产生某种压力抖动，从而影响最终制品，为此应该加强注塑机操作中的无抖动切换控制，促进两种操作过程的顺滑切换，有效消除压力抖动在制品生产方面的影响，同样也属于无抖动切换控制控制策略。注塑机中的保压以及注射属于两种连续控制过程，而在注射压力以及注射过程进行切换过程中，控制目标逐渐从螺杆位置转移到注射压力方面，闭环系统也从最开始位置切换转化为压力系统。因为闭环系统的差异，导致在切换操作中不可避免产生压力抖动现象，同时，精密注塑过程中，压力控制工作能够影响制品精密度和质量，通过融入无抖动形式的切换控制装置，能够促进压力以及注射两种控制过程之间的顺滑切换，同时，降低压力抖动问题对产品生产质量的不利影响。最终实验仿真结果证明，无抖动式的切换控制器能够进一步降低切换操作中压力抖动问题。

2.3 预塑控制

在注塑机操作中，容易因为计量工作不稳定而出现产品重量缺陷，为此需要针对预塑过程实施全面扰动分析，并借助干扰观测装置实施预塑控制，属于注塑机的一种控制方式。注射保压相关任务结束后，便顺利进入注塑环节中，而预塑过程通常是用来对充模相关塑料进行均匀熔化的。螺杆转速能够在料筒中对塑料粒子整个塑化过程进行合理控制。通过提升螺杆转速同样能够提升其塑化水平，但假如转速过高，还会导致料筒内相关塑料的完全分解。在现实生产操作中，因为温度变化差异，使系统出现摩擦问题，形成负载力矩波动，螺杆转速同样会形成某种波动，导致塑化不均，最终对批量生产出来的产品精度产生不良影响。但选择利用干扰观测装置，针对控制过程进行过程干扰分析，同时，结合实际状况，合理进行补偿操作，能够在给定转速下实现稳定控制目标。与常规控制方法相比，以干扰观测装置为基础的转速控制能够对过程干扰形成有效补偿，优化整体塑化效果和塑化质量。