一种压铸模具模温均匀化控制方法与流程

本发明涉及压铸模温控，具体为一种压铸模具模温均匀化控制方法。

背景技术：

1、压铸模具模温均匀化控制方法是通过对压铸模具各区域温度进行分区管理与调节，以维持模具型腔表面温度场均匀分布、保障铸件充填与凝固质量的工艺控制技术。

2、公告号为cn112872325b，公开了一种自适应压铸模具温控制装置及方法，在模拟分析的基础上，选取模具温度梯度较大、容易发生缺陷处作为温控区域，在装置的各个回路设置温度传感器和流量调节比例阀的方式，以模具上设置温度传感器和顶杆、滑块处设置压力传感器的信号做为检测反馈信号为模温控制提供依据，实现对压铸模具温度的精准、高效控制，并针对模具实测温度、滑块顶出力、顶杆压力峰值进行监测，为压铸生产提供方便。

3、然而现有的压铸模具模温均匀化控制方法，缺乏基于实测温度反馈对仿真模型边界条件进行在线反算修正的闭环机制，导致模具热平衡控制精度不足，难以从根本上消除因局部温度偏差引发的粘模、卷气、冷隔等缺陷；模流分析输出的理论温度场仅作为模具设计阶段的静态参考，无法直接转化为生产过程中动态跟随压铸循环热载荷变化的控制基准；模具温度控制依赖人工经验设定静态目标值，无法根据实际热负荷波动实时调整；同时模流分析所采用的对流换热系数等边界条件与实际工况存在固有偏差。

4、针对上述问题，急需在原有压铸模具模温均匀化控制方法的基础上进行创新设计。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种压铸模具模温均匀化控制方法，以解决上述背景技术提出现有的压铸模具模温均匀化控制方法缺乏基于实测温度反馈对仿真模型边界条件进行在线反算修正的闭环机制，导致模具热平衡控制精度不足问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压铸模具模温均匀化控制方法，包括以下步骤：

3、s1、对待压铸件进行模流分析获取模具各温控区在一个压铸循环内的理论热载荷变化曲线及各分区目标平衡温度值，将该理论热载荷变化曲线及目标平衡温度值直接写入多区模温机控制器作为各分区介质温度与流量的动态设定基准；依据理论温度场将模具划分为互不串联的独立温控区，热节位置增设点冷喷管，各冷却水道距型腔表面15mm至25mm；

4、s2、在各温控区内埋设热电偶或在开模位设置红外热成像仪，于每模次开模后喷涂前采集各温控区实测温度值，构成实测温度场；

5、s3、求取各温控区实测温度值与对应该区目标平衡温度值的温度偏差及温度变化率，根据温度偏差及温度变化率计算模温机介质调节量，并同步解算喷涂机器人对应分区喷涂时间与脱模剂喷雾量：温度偏差为正时增大冷却介质流量或降低加热温度并缩短喷涂时间及减少脱模剂用量，温度偏差为负时减小冷却介质流量或升高加热温度并延长喷涂时间及增加脱模剂用量，将计算结果下发执行；

6、s4、以各测温点实测温度时程曲线与模流分析对应节点计算温度时程曲线的差异为标定依据，反算更新模具：冷却液界面对流换热系数并回填模流分析热学模型，重新计算输出下一压射周期各分区更新的目标平衡温度值，返回步骤s3循环迭代。

7、优选的，所述步骤s1中对待压铸件进行模流分析具体包括如下子步骤：

8、将待压铸件的计算机辅助设计三维数模导入模流分析软件，设定合金材料物性参数、浇注温度、压射速度、压射压力、保压时间及模具初始温度后划分网格；

9、对充型过程和凝固过程进行数值模拟，计算铸件及模具型腔表面各位置的温度场分布与凝固时间，提取凝固时间最长位置标记为热节位置；

10、对模具连续多个压射、冷却、喷涂、取件循环进行热循环稳态计算，输出模具各区域在一个完整压铸循环内的理论热载荷变化曲线及各分区达到热循环稳态时的目标平衡温度值，并生成温度场云图、热节标记及最后充填末端位置记录，作为模具冷却水道分区布置及模温机各回路目标设定值的依据。

11、优选的，所述步骤s1中依据理论温度场将模具划分为互不串联的独立温控区具体为：按温度场云图中单位面积散热量差异划分为浇口区、热节厚壁区及薄壁远端区，热节厚壁区沿热节轮廓布置随形冷却水道或加密平行水道，薄壁远端区布置加热回路或弱冷却回路；热节位置的点冷喷管为插入式，喷管出口距热节型腔面8mm至15mm，点冷回路由独立电磁阀控制。

12、优选的，所述步骤s2中热电偶埋设于距型腔表面3mm至8mm处的模具本体钻孔内，动模与定模各至少布置三个测温点分别位于深腔底部、浇口旁侧及最后充填末端；红外热成像仪在开模后喷涂前抓拍定模与动模型腔全表面热像图，将热像图与模具计算机辅助设计数模进行图像配准和坐标映射，按各温控区边界提取对应区域平均温度作为实测温度值。

13、优选的，步骤s3中所述温度偏差按下式计算：

14、δti(k)＝t测,i(k)－t目,i(tk)；

15、式中δti(k)为第i温控区第k模次的温度偏差，t测,i(k)为该区第k模次实测温度值，t目,i(tk)为该区对应该模次在理论热载荷曲线上相位时刻tk的目标平衡温度值；

16、点冷喷管开启时长τ点冷,i按以下关系关联该区温度偏差：

17、τ点冷,i＝τ0＋k·max(δti(k),0)；

18、式中τ0为基础开启时间，k为比例增益系数。

19、优选的，步骤s4中所述对流换热系数的反算以实测温度时程曲线与模流分析对应节点计算温度时程曲线的均方差最小为目标函数，按下式迭代求解：

20、minσ[t测,i(k)－t计,i(k,hi)]²；

21、式中t计,i(k,hi)为模流分析中取模具—冷却液界面对流换热系数为hi时第i节点第k模次的计算温度值，将使上述均方差最小时的hi作为更新后的对流换热系数回填热学模型重新计算下一周期目标平衡温度值。

22、优选的，所述对流换热系数的反算采用最小二乘迭代法，每次迭代重新求解模流分析热学模型得到更新后的t计,i(k,hi)，当相邻两次迭代hi的相对变化量小于预设收敛精度时停止迭代，以当前hi作为标定结果参与下一周期目标温度场计算。

23、优选的，还包括模具预热确认步骤：换模或停线重启时，启动各分区模温机按首次模流分析所得目标平衡温度值对模具分区加热，通过热电偶或红外热成像确认各温控区实测温度进入目标平衡温度值正负十摄氏度范围后，方可触发压铸机允许压射信号，否则锁定压射功能；

24、当连续多模次同一温控区温度偏差绝对值均超过允许温差阈值且模温机介质调节量已达极限范围时，触发水路堵塞或测温元件失效预警并锁定该区模温机输出禁止继续调节。

25、优选的，各压射周期对应的分区目标平衡温度值、实测温度曲线、温度偏差值、模温机输出参数、喷涂参数及更新后的对流换热系数记录打包上传制造执行系统并与生产批次号绑定存储，出现粘模或卷气缺陷时调阅对应压射周期模温曲线进行回溯。

26、优选的，所述多区模温机以导热油或高温水为循环介质，同一模具配置至少两台独立多回路模温机分别控制定模侧温控区与动模侧温控区，各回路受同一可编程逻辑控制器按温度偏差值及更新后的目标平衡温度值统一调度。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该压铸模具模温均匀化控制方法，将模流分析输出的理论热载荷变化曲线直接写入模温机控制器作为动态控制基准，并基于实测温度反馈反向标定仿真模型边界条件实现自学习迭代；解决缺乏基于实测温度反馈对仿真模型边界条件进行在线反算修正的闭环机制，导致模具热平衡控制精度不足的问题。

28、1.将模流分析输出的一个压铸循环内各时刻的理论热载荷变化曲线直接写入模温机控制器的存储器中，使模温机不再是维持恒定温度的静态设备，而是能够跟随压射周期各相位热负荷变化动态调整介质温度和流量的智能执行单元，有效解决了传统静态控温无法匹配动态热载荷导致的温度波动问题，大幅升了模具温度场的稳定性与均匀性。

29、2.以热电偶和红外热成像仪采集的各测温点实测温度时程曲线为标定依据，通过最小二乘法反算更新模具—冷却液界面对流换热系数并回填模流分析热学模型，实现了仿真模型随实际工况的动态修正，消除了材料物性参数误差、接触热阻未建模、冷却水垢积累等因素导致的仿真漂移，使理论目标温度值始终逼近真实工况，从根本上提升了闭环控制的准确性。