測量模腔壓力傳感器已被證明是快速優(yōu)化注塑過程的唯一有效方式。近期大量的成功應(yīng)用表明這項技術(shù)在節(jié)省成本和優(yōu)化注塑過程方面仍然有很大的潛力。

　　基于模腔壓力測量提高生產(chǎn)率，降低成本

　　提高生產(chǎn)率和降低成本是自動監(jiān)控、優(yōu)化注塑過程的主要目的。過去人們主要關(guān)注基于機器參數(shù)的過程控制，但近20年基于模腔壓力的注塑控制系統(tǒng)被證明是確保生產(chǎn)過程高度一致性和優(yōu)化質(zhì)量的唯一方法。這種系統(tǒng)通過以下方式降低成本，提高生產(chǎn)率：

　　減少次品率
　　降低原料消耗
　　優(yōu)化生產(chǎn)循環(huán)時間
　　防止模具損壞
　　縮短設(shè)備設(shè)置時間
　　減少能源成本
　　節(jié)省勞動力成本

　　為滿足注塑生產(chǎn)對控制系統(tǒng)操作高度自動化，并且簡便的基本要求，系統(tǒng)解決方案需要形成一個閉環(huán)，即感應(yīng)模腔壓力的石英傳感器、智能化電子儀器、界面友好的用戶軟件、與注塑成型機通訊、自動優(yōu)化設(shè)置參數(shù)。

　　傳感器技術(shù)的革命

　　由于對注塑產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提高，測量系統(tǒng)也需更加精確。即使在2000bar的壓力下，也必須檢測出很小的質(zhì)量波動。市場上一般的傳感器設(shè)計并不能提供滿意的測量結(jié)果。美國MEAS專為注塑控制研制的設(shè)計獨特的MSP5100系列壓力傳感器，可以滿足注塑過程應(yīng)用的的要求。這些傳感器工作壽命很長，高線性，并且對溫度不敏感。

　　減小傳感器的尺寸也是這項應(yīng)用技術(shù)研究的一個關(guān)鍵。近年模腔壓力傳感器前端直徑的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為2.5mm～4 mm。奇石樂已研制出前端直徑為1 mm的壓力傳感器。由于傳感器尺寸的減小，即使具有模腔個數(shù)很多的模具也可配備傳感器。這一技術(shù)現(xiàn)在已用于微型零件的模腔壓力測量。

　　基于模腔壓力的注塑過程優(yōu)化

　　模腔壓力傳感器成功地應(yīng)用于：

　　優(yōu)化注射速度，切換點以及保持壓力水平和持續(xù)時間
　　優(yōu)化循環(huán)時刻
　　減少設(shè)置時間

　　獲得理想的模腔壓力曲線可以減少設(shè)備設(shè)置時間，同時可以更好地保護模具。減少注射過程中模具內(nèi)部壓力尖峰，可以延長模具的使用壽命。此外還能使零件獲得良好的表面特性和正確的尺寸。

　　德國的Filterwerk Mann+Hummel 公司生產(chǎn)的四缸奧迪車的進氣管將模腔壓力傳感器用于復(fù)雜部件的加工控制獲得了很好的效果。進氣管的主要質(zhì)量參數(shù)是尺寸和采用殼體技術(shù)生產(chǎn)的部件強度。整體強度由單個殼體的強度和振動焊接的焊縫強度所決定。進氣管的性能取決于注塑機的設(shè)置和以模腔壓力為特征的加工過程。

　　過程記錄和零件性能

　　眾多研究表明，只有模腔壓力與零件質(zhì)量密切相關(guān)，可以作為過程特征記錄。所有其它的過程參數(shù)并非在注塑件附近測量所得，因而存在一定的不確定性誤差。

　　每個生產(chǎn)循環(huán)的波動導(dǎo)致pVT圖中曲線的變化。通過壓力曲線，能夠檢測到零件尺寸的變化，監(jiān)測這一參數(shù)完全可識別過程的各種波動，無需考慮溫度。

　　除了監(jiān)測用途外，模腔壓力傳感器的測量數(shù)據(jù)可用于第二加工階段的初始信息。瑞士Weidmann 塑料技術(shù)公司使用模腔壓力監(jiān)測DaimlerChrysler C級車下裝飾板的生產(chǎn)，通過閾值監(jiān)測保證質(zhì)量，防止在下一工序過程中出現(xiàn)問題。

　　減少次品率

　　模腔壓力的連續(xù)監(jiān)測將質(zhì)量保證融入整個生產(chǎn)過程，不再需要進行終端產(chǎn)品質(zhì)量檢驗。這樣可減少質(zhì)量保證的成本。同時，批量生產(chǎn)的個別零件檢測被擴展到所有零件的完全監(jiān)測。

　　對超出規(guī)定容差范圍的不合格零件，監(jiān)測系統(tǒng)在循環(huán)結(jié)束時立即做出反應(yīng)，以防止接連出次品。而傳統(tǒng)的質(zhì)量保證只能在產(chǎn)品終端質(zhì)量檢驗后才分辨出次品。現(xiàn)代質(zhì)量保證系統(tǒng)將監(jiān)測數(shù)據(jù)長期存檔，供未來調(diào)用，提供質(zhì)量依據(jù)，證明生產(chǎn)過程符合規(guī)范。

　　縮短設(shè)置時間

　　注塑機的設(shè)置通常是由設(shè)備操作員根據(jù)專業(yè)知識和經(jīng)驗來進行的。由于質(zhì)量特征是正確設(shè)置的決定因素，因此上述方法速度慢，且不準(zhǔn)確，其結(jié)果是設(shè)置的生產(chǎn)條件不盡合理，原料消耗成本高和設(shè)備利用率低。

　　一種有效的解決辦法是基于模腔壓力優(yōu)化生產(chǎn)。采用這種辦法，當(dāng)零件優(yōu)化后，相應(yīng)的模腔壓力曲線被存儲起來。當(dāng)需要重新設(shè)置設(shè)備時，存儲的模腔壓力”指紋”作為參考曲線，優(yōu)化加工過程， 使其與參考曲線對應(yīng)的過程相同， 確保零件質(zhì)量一致。

　　這種方法的另一重要優(yōu)點是不依賴于設(shè)備。與注塑機設(shè)置參數(shù)方法不同，不同注塑設(shè)備廠家生產(chǎn)的注塑機可以使用相同的參考曲線作為設(shè)備的操作標(biāo)準(zhǔn)。此外，即使同一型號的注塑機由于磨損不同，表現(xiàn)出的性能會有差異。而在模腔中直接監(jiān)測模腔壓力與設(shè)備無關(guān)，因此可以消除設(shè)置錯誤，減少次品。

　　Weidmann 塑料技術(shù)公司應(yīng)用模腔壓力傳感器設(shè)置注塑機獲得了很好的效益。盡管他們使用兼容注塑機， 但當(dāng)模具從一臺注塑機器更換到另一臺注塑機時需要優(yōu)化參數(shù)設(shè)置。生產(chǎn)過程的高要求和零件的高質(zhì)量需要準(zhǔn)確、快速的過程優(yōu)化， 使設(shè)備的利用率達到最佳，同時滿足客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求。

　　切換點的自動識別

　　從注射階段到保壓階段的切換點是重要的過程參數(shù)，對零件質(zhì)量和生產(chǎn)成本起關(guān)鍵作用。當(dāng)模腔內(nèi)部完全充滿時需要從注射階段切換到保持壓力階段。傳統(tǒng)的方式中采用注射時間、螺桿位置、液壓或模腔壓力作為切換參數(shù)。這些方法的共同特征是規(guī)定一個閾值，當(dāng)參數(shù)達到閾值時，控制切換。閾值通過手動控制、不加保持壓力的注射過程反復(fù)多次確定，這種方式耗時多、成本高，并且有下述兩個缺點：

　　當(dāng)注射壓力曲線改變時，閾值必須重新確定。
　　過程及原料的微小差異會引起切換過早或過遲。

　　模腔壓力曲線可用于準(zhǔn)確識別模腔填充程度狀態(tài)。無論模腔的幾何形狀如何，注射階段后模腔壓力都會由于熔體被壓縮而迅速升高。模腔壓力曲線中的“拐點”發(fā)生在模腔完全被充滿的時刻，可用于觸發(fā)注塑機的切換。奇石樂發(fā)明了一種判斷方法，即將其實現(xiàn)在電荷放大器中（SmartAmp），評價各種零件的模腔壓力，并實時計算切換點，SmartAmp產(chǎn)生控制信號，自動將機器從注射階段切換到保持壓力階段。

　　應(yīng)用這一技術(shù)極大地減少了次品率和原料損耗。過程波動所造成的影響在循環(huán)中得以補償。由于自動識別切換點，不再需要采用部分模腔填充反復(fù)試驗設(shè)置參數(shù)，顯著簡化了設(shè)置工作。

　　依據(jù)”指紋”控制

　　只有當(dāng)生產(chǎn)出的零件都能滿足要求時才能最大限度地減少生產(chǎn)成本。

　　SmartAmp電荷放大器處理模腔壓力傳感器的信號，并實時切換。壓力信號用于計算新的設(shè)置參數(shù)，注射速度、保持壓力值和保持時間， 以及模具溫度等�？刂频哪康氖菫榱双@得相同的模腔壓力曲線，這是保持每個加工循環(huán)中零件質(zhì)量一致的標(biāo)志。計算獲得的設(shè)置參數(shù)通過主機傳送給注塑機。

　　參考曲線 (零件“指紋”)在優(yōu)化零件加工過程中被確定和存儲，然后由系統(tǒng)進行控制。AutoFlow運用當(dāng)前的模腔壓力曲線和存儲的”指紋”，連續(xù)地計算新的設(shè)置參數(shù)。當(dāng)模具更換后，調(diào)出零件的”指紋”，重新控制。通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，未經(jīng)培訓(xùn)的新手也可操作注塑設(shè)備。

　　AutoFlow可顯著縮短設(shè)置時間。 即使當(dāng)前過程與參考過程存在很大差異，也可通過AutoFlow在整個設(shè)置階段中進行補償。

　　自動平衡

　　近年來，多腔模具已變得越來越重要。過程控制需要適應(yīng)這一發(fā)展潮流。主要切入點是每一個單腔的填充方式。

　　均衡填充，亦即良好平衡，可以確保通過模具的整個零件性能一致。傳統(tǒng)的平衡方式通過研究注射方式調(diào)整，非常繁雜，而且隨著模腔個數(shù)的增加，成本會急劇增加。對于具有熱澆口的模具，通過自動平衡可以有效地節(jié)約成本。

　　模具中的每個模腔都配備一個模腔壓力傳感器。傳感器的信號由電荷放大器處理，然后送到MultiFlow控制系統(tǒng)，由MultiFlow計算出的設(shè)置參數(shù)通過接口送到熱澆口控制系統(tǒng)或注塑機。

　　控制系統(tǒng)能使所有模腔中產(chǎn)生相同的注射和壓縮階段功能，獲得相同的壓力曲線。測量所得的壓力曲線在每一循環(huán)后通過模糊邏輯進行分析，計算熱澆口的新設(shè)置溫度，并傳遞給注塑機或熱澆口控制系統(tǒng)。一個不平衡8腔模具的模腔壓力曲線。所有模腔在注射和壓縮階段的壓力曲線非常一致，亦即得到了均勻填充。

　　采用MultiFlow，可以節(jié)省很多設(shè)置時間，不再使用部分注射試驗手動調(diào)整熱澆口溫度。在生產(chǎn)中，過程和原料的差異自動可得到補償。

　　大量應(yīng)用表明，奇石樂開發(fā)的模腔壓力測量技術(shù)和一系列智能控制系統(tǒng)，將模腔壓力測量與現(xiàn)代控制儀器和軟件完美地結(jié)合在一起，組成了功能強大的注塑質(zhì)量控制系統(tǒng)。其應(yīng)用可以有效地使注塑生產(chǎn)廠節(jié)約成本，提高生產(chǎn)率。

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