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注塑机料筒

文章出处:东莞市中塑机械有限公司   发表时间:2017-02-04

注塑工艺过程以常用的螺杆式注塑机为例,注射过程如所示注保冷开顶+合塑料从料斗落入料筒后,随着注射螺杆的转动被输送注塑工艺流程图模向前,在输送过程中逐渐被压实,在料筒外部加热和螺杆的剪切热作用下,其物理状态发生变化,最后成为粘流态并具有一定的压力。当螺杆头部熔料压力大于注射油缸背压时,螺杆沿轴向移动后退,同时开始计量容积,直到头部熔料达到预定注射量后,计量装置使行程开关动作,螺杆停止后退和转动,预塑结束。移动模板在合模油缸推动下使模具闭合,随之注射座前移,注射油缸动作,活塞带动螺杆按要求的压力和速度将头部的熔料注入模腔内。注射完毕后,螺杆仍对熔料保持一定的压力,防止倒流和进行补缩随着模腔中熔料的冷却,塑料从粘流态恢复到玻璃态而定型,合模油缸活塞后退使模具打开,同时在顶出机构作用下,将制件顶出,从而完成一个工作循环注塑机的料筒温度是注塑工艺的重要参数,直接影响到制品的质量。由喷嘴、前段、中段后段4个加热区组成料筒的外加热部分,由温度传感器单片机固态继电器等组成闭环控制回路,实现对*:2001- 11孙卫女河河南省社旗县人硕士讲师1研究方向这机电1体化Mlrightsreserved,http://www.cnki.rn加热器的调节与控制,以满足精密注塑料筒加温系统控制精度的要求〔2. 2料筒温度控制系统及其控制策略制微机仪控-~|a/d转换I隔离度传感器料筒温度控制系统的CPU采用89C51单片机,全部电路采用模块化设计,其温控部分框图如所示。料筒温度由量程为0~400°C的K型热电偶测得,通过冷端补偿,热电偶输出的毫伏级电压信号经隔离放大读入计算机,进行A/D转换,再调用PID算法子程序求出控制量单片机PWM输出的通断信号经隔离放大后,直接驱动固态继电器(SSR)的直流端,对加热器功率进行比例控制,以调节料筒温度由于采用SSR实现了强电(加热线圈部分)与弱电(微机部分)的光电隔离,系统的抗干扰能力增强,可靠性提高,简化了控制及辅助装置。

  料筒温度控制框图注塑机料筒加热段的温度数字控制系统原理如所示,其中T为采样周期,T7为该加热段温度设定值,T(t)为温度实测值,加热段温度设定值与实测值的偏差e⑴是时间t的函数,e(k)为采样时刻k(k=t/T)时的温度偏差离散值,u⑷为对应于e⑷的控制量(一个采样周期T中SSR导通与截止的比率),P(t)为一个采样周期T中对应于u(k)时施加在加热器上的加热功率温度控制主程序模块流程如所示料筒外加热部分每个加热区的温度不仅与本区的加热功率有关,而且与相邻加热区的温度存在较强的耦合作甩采用〔3〕中介绍的一种简单直观且易于工程实现的多变量解耦方法,使得仅依据各控制通道的输入、输出值便能够按照无耦合的单通道控制方式进行多变量控制,这样系统就可简化为单输入单输出环节料筒加热数学模型采用时域法建立,各加热区模型均具有一阶响应特性(带时滞),其传递函数为G(s)= 22料筒温度控制系统的控制算法非线性数字PID及其改进形式具有运算速度快占用内存小、易于实现等特点,适用于实时控制。位置式PID控制算法可表示为:+隹oJ 0~1k,K赢比例增益积分撕丨间罐位为时间常数(单位为痘,(单位为s)。

  由此可见:增量式只须保持现时以前3个时刻的误差(0,e- 2)即可。

  积分项对静态控制精度起决定作用,通常增大积分时间常数T可提高静态精度,但Ti太大,在进行启动控制或阶跃输入值变化很大时,超调量便会较大,甚至引起振荡,因此采用PID算法的改进形式,即遇限制削弱积分法基本思路为:一开始积分后,一旦控制变量进入饱和区,停止进行增大积分项的运算,亦即在计算Ui时,判断系统是否已超出限制范围,如已超出,则根据偏差的符号,判断系统是否在超调区域,从而决定是否将相应偏差计入积分项,从而有效地克服积分饱和现象程序框图如所示2.3PWM输出原理及特点在一个采样周期T中,根据温度偏差离散值e(k)计算得到SSR导通与截止的比率,再经SSR来控制加热器的加热功率,即对料筒加热段进行脉宽调制(PWM)输出,达到调节料筒加温过程的目的输出功率与控制信号具有线性关系,只要改变每个采样周期T中电源接通与切断的时间比,就能调节输出功率控制及辅助装置简单,对控制信号要求不高,而且容易实现SSR既有微弱控制信号的传递和转换作用,又起光电隔离作用,可有效地避免强弱电信号的串扰,从而使控制装置工作可靠,抗干扰能力强。PWM控制模块流程图如所示,米样周期为T=1s,触发导通周期20msM/‘(k)为温度控制通道j在采样时刻k的控制量,P/为对应于温度控制通道/的料筒加热段的最大加热功率,T/'为该加热段温度的设定值,T/(t)为该加热段的实测温度,R/为温度控制通道/在每个采样周期T中的触发脉冲次数,即SSR导通次数,N/为温度控制通道/的SSR在该采样周期T中的截止次数1在现算法中中中。u(ktN选用规则如下顺3House.All电平,即:3结束语利用89C51单片机实现精密注塑机料筒温度的控制,并与速度、压力控制共同形成完整的闭环控制系统,取代注塑机上大量采用的独立温度控制系统U,具有温度设定、显示和实时监控功能,满足精密注塑机料筒加温系统控制精度要求,使动、静态(热冷态)温度控制精度分别达到±Q5C和士2C,提高了注塑机的生产效率


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