基于PVT特性的精密注塑成型控制机理及设备的研究
聚合物的压力(P)-比体积(V)-温度(T)关系是对注塑成型产品模具设计、计算机模流分析、加工工艺参数设置的科学基础。本文先开发设计了测试聚合物PVT特性的实验装置，并利用Matlab开发了数据采集拟合软件，采用多元非线性回归算法来拟合描述PVT关系曲线的修正双域的Tait方程参数。利用研制出来的PVT测试仪器测试了在不同温度、压力、冷却速率下聚合物的PVT关系。研究了基于聚合物PVT关系的等比体积控制机理，通过模拟研究表明，PVT等比体积保压能够更有效地提高制品的成型质量。主要工作如下:
1.研究了聚合物PVT特性的测试技术的基本原理，分析总结了影响测试过程的关键因素，并简要阐述了国外测试聚合物PVT特性的仪器。在这些基础上，本文开发设计了一台能够实现在高温高压高冷却速率下测试聚合物PVT特性的装置。本测试仪的测试温度范围是25℃～300℃，最高的测试压力是100MPa，最高冷却速率可以达到100℃/s，平均的加热速率为15℃/min，测试重复精度可达到0.35％。本测试仪的测试条件符合高分子材料的加工成型工艺条件，因此测试所得的数据可以用来指导注射成型模具的设计、建立国内材料的PVT数据库、更新Moldflow模流分析软件的材料数据库，使得分析结果更加符合实际加工。
2.研究表明，修正双域的Tait方程能够很好来描述聚合物的PVT关系曲线。利用Matlab自带的GUI用户界面开发设计了PVT数据采集拟合软件，可以实现对测试过程的数据采集，利用得到的实验数据拟合出Tait方程的13个参数。本测试仪通过测试聚合物的PVT数据，最终可以得到相应的Tait方程参数值和拟合数据，从而可以自主建立国内聚合物材料的PVT数据库，可以为国内CAE计算机分析软件提供数据支撑。
3.研究了基于聚合物PVT关系的等比体积控制机理，它充分利用了制件冷却时的温度-时间(T-t)曲线，根据成型制件的冷却变化情况来实时地调整保压压力的设置，实现聚合物制件的精密注塑生产加工。模拟结果表明PVT等比体积保压能够有效地提高制品密度分布的均匀性、减小制品的翘曲变形量和体积收缩率。
4.基于聚合物的PVT特性关系研究精密注塑成型技术的实现方法，在注塑生产加工过程中实现对聚合物PVT参数的控制，以改善注塑生产制件的成型质量。以本实验室设计研发的全电动微型注射成型机为研究背景，选择了迭代学习控制算法来实现对注塑成型的PVT等比体积保压的压力变化情况的控制。设计PVT等比体积保压过程的控制流程图，并根据保压系统的原理图确定被控制对象的控制输出和控制输入参数，研究结果论证了这种算法能够快速地、准确地跟踪被控对象期望的压力输出曲线。
聚合物;注塑成型;等比体积保压;迭代学习控制
北京化工大学
硕士
机械电子工程
何雪涛
2013
中文
TQ320.662
104
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）