射出成形的品质预测方法与流程

1.本发明有关于一种射出成形的品质预测方法，特别是指监测与各种品质数值高度关联的成形曲线的特征指标，由射出过程的成形曲线的特征指标运算预测射出成形产品的多个品质数值，藉以实时预测射出成形产品品质是否合乎验收要求。


背景技术：

2.在这波工业4.0的智能化浪潮里，各工业先进国家的机械制造产业也相继投入此一大趋势的竞逐中，国际各大射出机大厂莫不积极发展自我的智能化系统。
3.智慧化试模技术是本案发明人近几年来亟力投入发展的技术，智慧化试模建立在科学试模上，科学试模应用模内感测技术获取模穴内熔胶的状态，将传统射出的机械控制进步到熔胶状态控制，将传统射出的「机械观点」进化为「塑料观点」，而智慧化试模更进一步的建立各试模阶段的试模法则、建立特征指标与数据运算的数学模型，对射出成形过程的机械及模内感测数据进行成形曲线样态分析与特征撷取。试模时将传统的参数调整进化为成形曲线的样态调整，最后结合品质量测及学习历程产出强健参数，将只适合单一试模射出机的传统机械参数试模表单进化为适用于任一射出机的成形曲线(函数)。
4.但是目前量产的品质监控技术大都以单一品质或总体品质指标(重量)的监控行为(压力峰值、压力时间积分、大柱最大延伸量)为主，然而绝大部分的塑件皆有一个以上的品质要求，由于各品质的曲线监控特征并不一定相同，无法以单一曲线特征来解析塑件的各项成形品质。


技术实现要素：

5.基于前案对于射出成形产品品质监控的不便，本发明提出一种射出成形的品质预测方法，包括有：
6.对一射出成形产品，获得合乎品质要求的一试模曲线；根据上述试模曲线，利用扰动实验获得与制程参数有关的成形曲线的复数特征指标；将上述射出成形产品进行复数品质数值量测，接着与成形曲线的复数特征指标的值进行关联性分析运算，以获得复数品质数值与成形曲线的特征指标的关联度；选择与各品质数值关联度高的成形曲线的特征指标作为品质特征指标进行监测，藉以根据上述各品质特征指标同时监测各品质数值。上述试模曲线包含各制程参数的成形曲线。
7.进一步，上述成形曲线特征指标包括压力峰值指标、残留压力指标、残留压力差指标、能量指标、速率指标及黏度指标。
8.更进一步，上述压力峰值指标包括系统压力峰值t1、竖浇道压力峰值t2、近浇口0秒至1.2秒的压力峰值t3、近浇口1.2秒至5秒的压力峰值t4、流动末端压力峰值t5及中间位置压力峰值t6；上述残留压力指标包括近浇口残留压力r1、中间位置残留压力r2、流动末端残留压力r3；上述残留压力差指标包括近端至末端残留压力差rp1、近端至中端残留压力差rp2、中端至末端残留压力差rp3及最大压力差rp4；上述能量指标包括全时间压力积分、射
出峰值时间积分、压力峰值时间积分及射出峰值时间乘积，其中全时间压力积分包括系统全时间压力积分e1、竖浇道全时间压力积分e2、近浇口全时间压力积分e3、流动末端全时间压力积分e4、中间位置全时间压力积分e5、0秒至5秒螺杆位移压力积分e6、竖浇道螺杆位移压力积分e7及近浇口螺杆位移压力积分e8，射出峰值时间积分包括近浇口射出峰值时间积分e9，压力峰值时间积分包括系统压力峰值时间积分e10、竖浇道压力峰值时间积分e11、近浇口压力峰值时间积分e12、流动末端压力峰值时间积分e13及中间位置压力峰值时间积分e14，射出峰值时间乘积包括t1乘上第一时间t1(e15)、t2乘上第二时间t2(e16)、t3乘上第三时间t3(e17)、t4乘上第四时间t4(e18)、t5乘上第五时间t5(e19)及t6乘上第六时间t6(e20)；上述速率指标包括竖浇道速率s1、近浇口速率s2、流动末端速率s3及中间位置速率s4；上述黏度指标包括竖浇道至近浇口压力差的黏度v1、竖浇道至中间位置压力差的黏度v2及竖浇道至末端压力差的黏度v3。
9.进一步，上述关联性分析可包括皮尔森相关系数分析、斯皮尔曼等级相关系数检定或非线性回归二次曲线模型r检验之一或组合。
10.进一步，根据其中一品质数值量测结果与该品质特征指标的xy散布图取得该品质特征指标与该品质数值间的关系式，每模次的该品质数值可经由该模次品质特征指标的值经由关系式反推得知，达到经由品质特征指标预测当模次射出成形产品的品质。
11.进一步，根据该xy散布图依据品质数值要求区间取得该品质特征指标的一合格范围，根据该品质特征指标是否落入该合格范围区间，判断该次射出成形产品的该监测品质是否合格。
12.根据上述技术特征可达成以下功效：
13.1.本发明通过取得与各种品质数值高度关联的成形曲线特征指标，将只要监测各个品质相对应的成形曲线特征指标即可实时预测射出成形产品的各个品质数值。
14.2.本发明根据其中一品质的xy散布图取得该品质特征指标的一合格范围(可允许的品质范围)，即可根据该品质特征指标是否落入该合格范围区间，实时判断该模次射出成形产品的品质是否合格。
15.3.本发明可同时针对射出成形产品的多个品质经由相对应的品质特征指标进行品质预测。
16.4.本发明可作为射出成形量产过程的射出成形产品品质变异监测之用，实时反应制程变异。
附图说明
17.图1是本发明方法的流程图。
18.图2是本发明方法试验时，射出成形产品为托盘的示意图。
19.图3是本发明方法试验时，不同成形曲线的特征指标示意图之一。
20.图4是本发明方法试验时，不同成形曲线的特征指标示意图之二。
21.图5是本发明方法试验时，不同成形曲线的特征指标示意图之三。
22.图6是本发明方法试验时，左侧宽度品质w1与品质特征指标t4的xy散布图，示意成形产品的品质w1与品质特征指标t4的关系。
23.符号说明：
24.1:射出成形产品。
具体实施方式
25.综合上述技术特征，本发明射出成形的品质预测方法的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。
26.参阅图1及图2所示，本实施例包括有：
27.取一射出成形产品1，通常为塑件，本实施例以长/宽皆为76mm的小托盘为例。其中，该射出成形产品1合格的品质指标以左侧宽度w1、中间宽度w2、右侧宽度w3以及整体翘曲量warpage为例。
28.配合参阅图3至图5所示，首先获得该射出成形产品1合乎品质要求的一试模曲线。再根据上述试模曲线，利用扰动实验获得与制程参数有关的成形曲线的复数特征指标。
29.上述特征指标包括压力峰值指标、残留压力指标、残留压力差指标、能量指标、速率指标及黏度指标。其中，上述压力峰值指标包括系统压力峰值t1、竖浇道压力峰值t2、近浇口0秒至1.2秒的压力峰值t3、近浇口1.2秒至5秒的压力峰值t4、流动末端压力峰值t5及中间位置压力峰值t6；上述残留压力指标包括近浇口残留压力r1、中间位置残留压力r2、流动末端残留压力r3；上述残留压力差指标包括近端至末端残留压力差rp1、近端至中端残留压力差rp2、中端至末端残留压力差rp3及最大压力差rp4；上述能量指标包括全时间压力积分、射出峰值时间积分、压力峰值时间积分及射出峰值时间乘积，其中全时间压力积分包括系统全时间压力积分e1、竖浇道全时间压力积分e2、近浇口全时间压力积分e3、流动末端全时间压力积分e4、中间位置全时间压力积分e5、0秒至5秒螺杆位移压力积分e6、竖浇道螺杆位移压力积分e7、及近浇口螺杆位移压力积分e8，射出峰值时间积分包括近浇口射出峰值时间积分e9，压力峰值时间积分包括系统压力峰值时间积分e10、竖浇道压力峰值时间积分e11、近浇口压力峰值时间积分e12、流动末端压力峰值时间积分e13及中间位置压力峰值时间积分e14，射出峰值时间乘积包括t1乘上第一时间t1(e15)、t2乘上第二时间t2(e16)、t3乘上第三时间t3(e17)、t4乘上第四时间t4(e18)、t5乘上第五时间t5(e19)及t6乘上第六时间t6(e20)；上述速率指标包括竖浇道速率s1、近浇口速率s2、流动末端速率s3及中间位置速率s4；上述黏度指标包括竖浇道至近浇口压力差的黏度v1、竖浇道至中间位置压力差的黏度v2及竖浇道至末端压力差的黏度v3。
30.参阅下表一，将上述扰动实验获得的射出成形产品进行复数品质数值量测，并与上述成形曲线的特征指标的值利用关联性分析运算，以获得各品质数值与成形曲线的特征指标的关联度，上述关联性分析包括皮尔森相关系数分析、斯皮尔曼等级相关系数检定或非线性回归二次曲线模型r检验之一或组合。
31.皮尔森pearson相关系数分析：
32.皮尔森公式(式1)用于度量两变量x(品质数值)和y(特征指标)之间的线性相依程度，其值介于
±
1之间，相关系数《0.3为低相关，》0.7为高相关。
[0033][0034]
斯皮尔曼spearman等级相关系数检定：
[0035]
spearman将变量化为排序(xi,yi化为排序的xi,yi)，计算ρ值(式2)比较两变量的等级相关。本试验的n为24，在α＝0.01(99％信心水平)下spearman’s等级相关系数临界值为0.537(查表)，ρ值大于0.537为相关。
[0036]
其中，di＝x
i-yi(2)
[0037]
非线性回归二次曲线模型r检验：
[0038]
非线性回归预测法是指自变量与因变量不是线性关系，而是某种非线性关系时的回归预测法，本试验诸多特征指标与品质数值间呈二次曲线关系(式3)，故本试验以全指标、全品质二次曲线模型r检验(式4)以提高预测精度，r值的相关程度与pearson同。
[0039][0040][0041]
表一：
[0042][0043]
参阅图6所示，之后选择与各品质数值关联度高的特征指标作为一品质特征指标进行监测，藉以根据上述关联度同时监测各品质数值。例如根据上述关联性分析结果，显示近浇口1.2秒至5秒的压力峰值t4对品质为强相关，因此以该近浇口1.2秒至5秒的压力峰值t4为品质特征指标。根据其中一品质数值(例如上述射出成形产品1的左侧宽度w1)量测结果与该品质特征指标t4的xy散布图取得该品质特征指标与该品质数值间的关系式。每模次的该品质数值可经由该模次品质特征指标的值经由关系式反推得知，达到经由品质特征指标预测当模次射出成形产品的品质，另外，可根据该xy散布图依据品质数值要求区间取得该品质特征指标的一合格范围，根据该品质特征指标是否落入该合格范围区间，判断该次射出成形产品的该监测品质是否合格。
[0044]
进一步采用复回归f值检定，该近浇口1.2秒至5秒的压力峰值t4对该射出成形产品1的品质确实呈现高度相关。
[0045]
复回归f值检定：
[0046]
式5、式6为本试验的复回归方程式(假设常数为零)及复判定系数r2。实验f值用以检定所有自变量x1(压力峰值)，x2(峰值时间)和依变量y(翘曲品质)的关系是否达到显著水平，此f值须大于显著值(查表)。而复判定系数r2代表回归方程式可以解释(说明)依变量y变异量的比例。
[0047]
yi＝β1×
x
1i
β2×
x
2i
(5)
[0048][0049]
综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，惟以上所述实施例仅系为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。