一种塑料注塑成型工艺参数优化控制方法与流程

本发明涉及塑料注塑成型过程控制，更具体地说，本发明涉及一种塑料注塑成型工艺参数优化控制方法。

背景技术：

1、注塑成型过程中，注射速度、注射压力、v/p切换位置、保压压力、料筒温度、背压、塑化螺杆转速以及模具温度等工艺参数共同影响熔体充填、压力传递、保压补缩以及冷却定型状态。对于壁厚变化较大、流动路径较长或者具有多型腔、多分支流道的制件，局部工艺状态对参数变化较为敏感，工艺参数设置不当容易引起短射、飞边、缩水、翘曲以及尺寸波动等质量问题。因此，在连续生产过程中利用注塑机运行数据、型腔压力数据以及产品质量数据识别成型状态变化，并据此调整工艺参数，已经成为注塑过程控制中的常见处理方式。

2、现有工艺参数调整通常依据最终制件质量、当前型腔压力偏差或者历史生产数据中工艺参数与质量指标之间的对应关系确定待调参数。例如，在型腔末端压力偏低或者制件出现欠充时，可从注射速度、注射压力、v/p切换位置或者保压参数中选择一个或多个参数进行补偿；在产品尺寸或者收缩状态发生变化时，也可结合历史工艺窗口调整模温、保压或者塑化参数。此类方式能够利用已有工艺经验缩小调节范围，但工艺参数与异常状态之间存在统计关联，并不意味着当前参数动作已经实际作用于发生异常的位置。

3、不同工艺参数在注塑周期中的作用形成方式和作用时序存在明显差异。分段注射速度和分段注射压力的影响与相应螺杆行程及充填区段有关；v/p切换和保压参数的影响随型腔内压力建立和传递过程展开；料筒温度、背压及塑化螺杆转速产生的状态变化通常随相应塑化熔体进入后续模次；模具温度调整后还存在热状态逐步建立的过程。因此，在某一型腔位置首先出现压力偏差时，生产系统中可能同时保留多个先前参数动作，但这些参数动作并不一定均已对该偏差位置形成有效作用。若仅按照参数调整时刻、历史相关程度或者当前偏差幅度选择责任参数，容易将尚未作用到当前异常区域的参数纳入调节对象。

4、另一方面，注塑过程中不同参数的作用时间还可能发生重叠。两个参数均可能影响同一型腔压力变量时，检测到的当前状态可能同时包含两个参数的作用结果；部分情况下，参数共同变化产生的状态响应还会超出各参数单独变化时的已有响应范围。现有按照相关程度、权重或者单参数经验规则分配异常责任的方式，难以区分单参数作用与参数共同作用，连续执行多个调节动作后还可能使后续检测结果失去明确的参数对应关系。

5、对于跨模次起作用的塑化参数，上述问题更加明显。前一塑化周期形成的熔体可能残留于螺杆前端、喷嘴或者热流道，并与后续塑化形成的熔体共同进入下一注射模次，使相邻塑化批次之间并不存在完全分离的作用边界。如果仅按照塑化动作发生的模次直接归属当前成型异常，容易忽略前一批次残留作用对当前模次状态的影响。

6、因此我们提出了一种塑料注塑成型工艺参数优化控制方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种塑料注塑成型工艺参数优化控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种塑料注塑成型工艺参数优化控制方法，包括： 采集连续注塑模次中的工艺参数数据、螺杆位置数据和型腔状态数据，利用稳定成型模次建立稳定成型基线和对应的稳定参数快照，其中，工艺参数包括分段注射速度、分段注射压力、v/p切换参数、保压参数、料筒温度、背压、塑化螺杆转速和模具温度中的至少一种；针对相对于稳定参数快照发生变化的工艺参数动作，按照工艺参数类型建立对应的作用载体记录，并关联对应的参数响应指纹，作用载体记录表征对应工艺参数动作的预计作用空间、压力传播状态、塑化熔体批次归属或者模具热状态形成情况，参数响应指纹至少包括必要见证位置、响应状态变量、响应方向和响应顺序；将当前模次的型腔状态数据与稳定成型基线比较，确定状态偏差首次出现的工艺位置或者型腔位置，作为首次偏差位置；从作用载体记录尚未结束的工艺参数动作中筛选满足作用可达条件的工艺参数动作，其中，对于预计作用空间或者压力传播状态，作用可达条件为对应作用范围已覆盖首次偏差位置；对于塑化熔体批次归属，作用可达条件为当前模次使用对应塑化熔体批次；对于模具热状态形成情况，作用可达条件为对应模具热状态已经形成；再将与首次偏差位置对应的已发生必要见证响应与对应参数响应指纹进行匹配，形成责任候选集合；责任候选集合中存在一个工艺参数动作时，将其对应工艺参数确定为责任参数；存在多个工艺参数动作时，比较各参数响应指纹在已发生必要见证中的响应方向和响应顺序，存在可区分差异时据此确定责任参数，仍无法区分时选择其中一个工艺参数实施隔离试探，并依据隔离试探形成的状态响应与对应参数响应指纹的匹配结果确定责任参数；在责任参数已经验证的动作幅度和安全工艺边界内调整责任参数，并建立与该责任参数对应作用载体类型相同的修正作用载体；在修正作用载体满足对应见证条件后，将实际恢复响应与责任参数对应的修正响应指纹进行匹配，匹配时确认本次参数调整有效，未匹配时不将本次参数调整确认为有效调整。

3、在一个优选地实施方式中，建立稳定成型基线包括将充模阶段的过程数据按照统一螺杆位置序列对齐，将v/p切换后的过程数据按照相对于v/p切换节点的时间序列对齐；从连续产品合格且过程状态稳定的模次中取得稳定样本，以同一对齐位置对应状态变量的有效稳定样本最小值和最大值分别作为基础下边界和基础上边界，将对应传感器的重复检测波动与未扰动背景波动中的较大者作为扩展量，对基础下边界和基础上边界向外扩展，形成对应位置的稳定允许带；由各对齐位置的稳定允许带组成稳定成型基线，并将对应稳定成型模次的工艺参数组合保存为稳定参数快照。

4、在一个优选地实施方式中，分段注射速度或分段注射压力对应的作用载体为等效注入熔体段，等效注入熔体段表征相应参数动作对应的排料区间及其预计作用空间；v/p切换参数或保压参数对应的作用载体为压力传播区间；料筒温度、背压或塑化螺杆转速对应的作用载体为塑化熔体批次；模具温度对应的作用载体为模具热状态区间。

5、在一个优选地实施方式中，等效注入熔体段按照以下方式建立和更新： 依据参数动作实际执行期间的螺杆起始位置和螺杆结束位置确定对应螺杆行程，将螺杆行程对应的理论扫掠空间按照当前有效排出修正系数换算为等效有效排出量；以参数动作开始时的累计等效有效排出量作为迁移起点，累计参数动作开始后的新增等效有效排出量；利用稳定工况下至少3个有效模次中的相同类型参数动作，在各型腔检测位置形成可重复响应时对应的新增等效有效排出量，建立各型腔检测位置的允许迁移增量；当前参数动作对应的新增等效有效排出量进入一型腔检测位置的允许迁移增量范围时，确定该参数动作对应的预计作用空间覆盖该型腔检测位置，并在该型腔检测位置出现符合参数响应指纹的状态响应时，确认该工艺参数动作在该型腔检测位置形成作用见证。

6、在一个优选地实施方式中，参数响应指纹通过稳定工况下相对于基准参数值分别向两个相反方向执行受限参数动作建立； 每一方向分别取得至少3个有效模次，且有效模次中与待标定工艺参数在必要见证位置不可辨识的其他工艺参数不产生新的调整动作；将重复出现的必要见证位置、响应状态变量、响应方向、响应顺序、响应间隔和响应幅度范围写入参数响应指纹；参数响应指纹还关联有效工况域，有效工况域至少包括材料状态、熔体流动状态、模具热状态和参数动作幅度范围，当前工况超出对应有效工况域时，暂停利用该参数响应指纹执行自动责任准入。

7、在一个优选地实施方式中，在新的工艺参数动作执行前，依据拟执行工艺参数动作对应的作用载体类型以及参数响应指纹中的响应位置和响应模次信息，确定拟执行工艺参数动作的预计有效模次范围、预计作用区域及必要见证位置，并读取尚未释放工艺参数动作的剩余有效模次范围、流动支路、作用区域及必要见证位置；比较拟执行工艺参数动作与尚未释放工艺参数动作的预计有效模次范围和剩余有效模次范围，并判断二者的流动支路、作用区域及必要见证位置是否存在重叠；预计有效模次范围与剩余有效模次范围不重叠，或者二者的流动支路、作用区域及必要见证位置不存在重叠时，允许拟执行工艺参数动作执行；存在重叠时，比较对应参数响应指纹的响应方向、响应时间范围、响应幅度范围和必要见证位置的响应顺序；两个工艺参数动作在至少一项比较内容上存在可辨识差异时，允许拟执行工艺参数动作执行，并将对应必要见证位置登记为该工艺参数动作的见证预占位置，在对应见证完成或者工艺参数动作释放前，不执行与其在该见证位置不可辨识的其他工艺参数动作；各项比较内容均不能区分两个工艺参数动作时，暂缓拟执行工艺参数动作，或者在保持其他重叠工艺参数不变的隔离模次中执行拟执行工艺参数动作；拟执行工艺参数动作实际执行后，依据实际形成的作用载体及必要见证结果更新对应有效模次范围、作用区域和必要见证状态。

8、在一个优选地实施方式中，建立塑化熔体批次时，将上一注射周期结束后的料垫对应残留熔体量以及螺杆头部、喷嘴或热流道中存在的固定滞留熔体量计入前批等效残留量； 以前批等效残留量占下一模次等效有效注射量的比例作为前批残留比例；在塑化参数受限阶跃后的连续模次中，当连续至少3个模次的前批参数响应进入稳定背景波动范围，且当前塑化熔体批次的参数响应仍能够确认时，将对应前批残留比例的上限确定为批次重叠阈值；前批残留比例大于或等于批次重叠阈值时，同时保留前一塑化熔体批次和当前塑化熔体批次对应塑化参数动作的责任候选资格；前批残留比例低于批次重叠阈值，或者前批参数超过最后允许响应模次时，释放前一塑化熔体批次对应塑化参数动作的责任候选资格。

9、在一个优选地实施方式中，存在多个通过责任准入的工艺参数动作时，将各工艺参数响应指纹对应的允许响应范围转换为相对于稳定成型基线的带方向增量区间，将各带方向增量区间的下界求和得到组合下边界，将各带方向增量区间的上界求和得到组合上边界，并利用对应检测位置的背景波动分别向外扩展组合下边界和组合上边界，形成联合允许范围； 实际状态响应超出联合允许范围，或者多个工艺参数动作重叠后出现任一单参数响应指纹均未包含的响应位置、响应顺序或响应方向时，将对应状态变化记录为交互残余，并建立关联参与重叠工艺参数动作的参数耦合作用记录；对存在交互残余的责任候选优先实施单参数隔离试探；同一参数组合的交互残余经至少3次有效观察重复确认后，允许对对应参数组合执行组合调整，其中，各工艺参数的单次调整量不超过对应参数已经验证的有效动作幅度和安全工艺边界。

10、在一个优选地实施方式中，产品质量恢复至产品合格条件、但修正作用载体满足对应见证条件后未形成与修正响应指纹相匹配的恢复响应时，将本次调整记录为未确认改善，并冻结责任参数的进一步自动调整；持续观察至对应参数响应指纹的最后允许见证位置或者最后允许响应模次后仍未形成匹配响应时，在满足设备和产品安全边界的条件下，将责任参数恢复至最近稳定参数快照对应值；参数恢复动作作为回退参数动作建立对应的回退作用载体和必要见证记录，在回退作用完成必要见证以前，不执行与回退参数动作在关键见证位置不可辨识的其他工艺参数调整；参与本轮优化的作用载体记录、见证记录及未确认改善记录均已完成对应必要见证、释放、责任确认或者安全回退，不再存在待见证、待回退或未确认状态，并且连续达到预设数量的模次同时满足产品合格条件和稳定成型基线要求时，更新稳定参数快照和稳定成型基线。

11、本发明的技术效果和优点：

12、与现有依据最终产品质量、单一型腔状态偏差或者历史相关关系直接选择调节参数的方式相比，本发明将不同工艺参数与其实际作用状态对应起来。分段注射参数通过等效注入熔体段表征预计作用空间，v/p切换及保压参数通过压力传播区间表征压力作用范围，塑化参数通过塑化熔体批次表征跨模次作用归属，模具温度通过模具热状态区间表征热状态形成过程，使不同参数是否具备解释当前首次偏差的条件能够按照各自作用机理分别判断。

13、本发明以作用可达条件与参数响应指纹共同约束责任候选。参数动作只有在对应作用状态已经满足首次偏差位置的可达条件，同时已发生必要见证的响应状态、响应方向及响应顺序与该参数指纹一致时，才进入责任候选集合。由此可以排除尚未作用至异常区域、虽然与质量指标存在历史相关关系但当前并无实际作用基础的参数。

14、对于多个参数同时具备责任条件的情况，本发明进一步利用响应方向、响应时间、响应幅度及必要见证顺序区分参数作用；现有见证条件不足以区分时采用隔离试探，避免在多个不可辨识参数同时变化的状态下继续累积新的调节动作。

15、针对多个参数作用重叠后出现的非单参数响应，本发明将各单参数指纹对应的带方向允许响应范围组合成联合允许范围。实际状态超出该范围，或者出现单参数指纹中不存在的新响应位置、响应顺序或响应方向时，将对应部分作为交互残余单独记录，不强制归入某一单一参数。对于已经重复确认的参数耦合作用，再实施受限组合调整。

16、针对料筒温度、背压及塑化螺杆转速等跨模次参数，本发明将料垫残留以及螺杆头部、喷嘴或热流道中的固定滞留量纳入前批等效残留量，并通过前批残留比例和批次重叠阈值保留或释放前一塑化熔体批次的责任候选资格，避免将相邻塑化批次的作用边界简单等同于模次边界。

17、责任参数调整后，本发明建立与原参数作用载体类型一致的修正作用载体，并以修正响应指纹核对恢复过程。产品已经恢复合格但缺少对应过程见证时，将该状态保留为未确认改善，不直接更新稳定参数快照；必要时通过带有回退作用载体和必要见证的参数恢复过程重新确认责任关系。稳定参数快照和稳定成型基线在相关作用记录、见证记录、交互残余及未确认状态处理完成后再行更新，可以避免临时补偿或者来源未确认的改善进入后续稳定基准。