高速電液伺服注塑機精密注塑控制策略分析

孫吉

（浙江臺意德塑機制造有限公司，浙江 舟山 316000）

注塑機屬于一種高度集成的液、機、電一體化設備，而國外相關注塑機通常選擇微機進行控制，實施精密注塑，從而形成具有較高附加值的產品。我國同樣屬于塑料制品消費和生產大國，但對于精密制品以及高檔注塑機等方面卻存在較大進口量，在現代發展背景下，行業對于塑料產品相關質量要求逐漸提升。

1 高速電液伺服注塑機組成結構

1.1 高速電液伺服注塑機結構組成

注塑機通常涵蓋控制系統、動力機構、注射裝置以及鎖模裝置等部分構成。其中，鎖模裝置擁有啟閉功能，可以對生產效率產生直接影響，為此其相關性能要求是鎖模力方便控制、低噪聲以及高速度等特點，包括安全門、頂出裝置、鎖模機構、拉桿、定模板以及動模板等部分構成。塑化注射裝置具體功能是能夠促進塑料實現均勻塑化，同時，在緊縮模腔內部順利注射熔融物，涵蓋螺桿、預塑油馬達、射臺油缸、注射油缸、加熱圈以及料筒等。保證注射裝置良好注射性能，可以進行準確計量，提供相應的注射速度以及注射壓力。結合注塑特征，預塑螺桿相關驅動方式包括液壓馬達驅動以及電機驅動等形式構成，電機按照恒定功率有序轉動，液壓馬達能夠進一步轉化成恒轉矩驅動，促進實現螺桿的無級調速和過載有效保護等目標。動力機構經過數次的改進和發展，當下已經步入電液傳動時代，而注塑機通常是液壓轉動的技術形式，能夠進一步分成電液伺服注塑裝置以及電液比例控制條件下的注塑裝置。此外，形成了各種新式注塑機，包括氣動式注塑機等。

微機控制技術以及電液技術的有效融合，推動了注塑機的進一步發展，結合微機內豐富資源，針對整個注塑過程實施閉環控制，除了某些卡關控制工作外，還可以針對計量速度、保壓壓力、注射速度以及料筒溫度等參數進行合理控制，選擇閉環該控制方式，搭配液晶顯示器，能夠對相關圖形、參數進行在線修改，具備故障報警、自主診斷和參數記憶等功能。融入微機控制室后，注塑機相關制品綜合質量得到明顯提升，同時，成型過程也實現了自動化、高效化和高速化目標，程序控制可靠、準確、成型周期相對較短。人機界面以及系統所具備的自動儲存模具資料相關功能，整體操作較為方便、直觀。

1.2 高速電液伺服注塑機的注塑過程

注塑操作屬于不斷循環的過程，而注塑操作通常涵蓋開合模、保壓、注射、預塑以及提取制品等環節。在開始注射前，將模板實施合模升壓處理。而正是開始注射工作后，通過注射機構帶動螺桿快速向前，螺桿頂部相關塑料熔融物質基于螺桿作用影響下通過模具澆口、流道以及噴嘴等環節順利流入模腔內部，在注射過程中，通過熔融物將模腔內部充滿，而螺桿注射速度是對制品相關質量產生影響的關鍵因素，會影響制品光學性能以及尺寸精度等參數。所以，在螺桿注射過程中，相關注射速度是其中的主要控制對象。如果注射速度相對較慢，容易使沖模壓力降低，出現制品不均勻現象。假如注射速度過高，還會導致熔體出現流動不穩的問題，嚴重情況下，還會出現飛邊和脹模的問題。完成注射后，為了避免熔體倒流以及收縮冷卻中所形成的內料不足問題，應該按照某種壓力把熔融物推進模腔內，該過程屬于保壓階段。

2 高速電液伺服注塑機精密注塑相關控制措施

2.1 提升控制精度

對于相關注塑產品快速成型、循環往復以及重復精度較差等特征，在預測迭代學習控制相關理論基礎上，提出針對注塑形成過程中的保壓壓力以及期望注射位置進行全面快速跟蹤，提升整體控制精度，這也是以預測迭代學習控制為基礎的注塑機控制策略。因為注塑成型屬于某種不斷循環操作的過程，其中的保壓以及注射兩種環節具有重要作用。往復精度控制同樣也是精密化注塑中的關鍵指標，在確保控制精度基礎上，應該采取有效措施，實現快速控制目標，同時，要求相關控制算法應該具備良好的強魯棒性，能夠針對運行軌跡進行快速反應跟蹤。某些常規性控制算法能夠滿足穩態條件下沒有靜差、操作速度快的基礎目標，但是，卻無法保障注塑成型整過程中沒有靜差軌跡跟蹤。某些自適應相關控制策略，包括模型跟蹤為基礎的自適應控制應用，盡管在性能指標優化等方面取得明顯成功，但因為自適應控制相關策略較為復雜，整體反應速度較慢，無法滿足伺服系統在快速控制方面的操作要求。結合上述特征，可以利用預測迭代學習控制策略，針對注塑機中的保壓軌跡以及注射軌跡進行全面跟蹤，能夠進一步降低壓力軌跡和期望位置之間的跟蹤偏差，符合快速伺服控制條件，同時，還能夠促進批量生產產品重復精度的有效提升。

2.2 降低壓力抖動影響

在兩種閉環控制器實施切換過程中，會產生某種壓力抖動，從而影響最終制品，為此應該加強注塑機操作中的無抖動切換控制，促進兩種操作過程的順滑切換，有效消除壓力抖動在制品生產方面的影響，同樣也屬于無抖動切換控制控制策略。注塑機中的保壓以及注射屬于兩種連續控制過程，而在注射壓力以及注射過程進行切換過程中，控制目標逐漸從螺桿位置轉移到注射壓力方面，閉環系統也從最開始位置切換轉化為壓力系統。因為閉環系統的差異，導致在切換操作中不可避免產生壓力抖動現象，同時，精密注塑過程中，壓力控制工作能夠影響制品精密度和質量，通過融入無抖動形式的切換控制裝置，能夠促進壓力以及注射兩種控制過程之間的順滑切換，同時，降低壓力抖動問題對產品生產質量的不利影響。最終實驗仿真結果證明，無抖動式的切換控制器能夠進一步降低切換操作中壓力抖動問題。

2.3 預塑控制

在注塑機操作中，容易因為計量工作不穩定而出現產品重量缺陷，為此需要針對預塑過程實施全面擾動分析，并借助干擾觀測裝置實施預塑控制，屬于注塑機的一種控制方式。注射保壓相關任務結束后，便順利進入注塑環節中，而預塑過程通常是用來對充模相關塑料進行均勻熔化的。螺桿轉速能夠在料筒中對塑料粒子整個塑化過程進行合理控制。通過提升螺桿轉速同樣能夠提升其塑化水平，但假如轉速過高，還會導致料筒內相關塑料的完全分解。在現實生產操作中，因為溫度變化差異，使系統出現摩擦問題，形成負載力矩波動，螺桿轉速同樣會形成某種波動，導致塑化不均，最終對批量生產出來的產品精度產生不良影響。但選擇利用干擾觀測裝置，針對控制過程進行過程干擾分析，同時，結合實際狀況，合理進行補償操作，能夠在給定轉速下實現穩定控制目標。與常規控制方法相比，以干擾觀測裝置為基礎的轉速控制能夠對過程干擾形成有效補償，優化整體塑化效果和塑化質量。

3 結語

綜上所述，在現代化背景下，注塑機的精密注塑逐漸成為行業重點關注內容，為此需要針對高速電液伺服注塑機采取有效的控制策略，結合注塑機操作特征和運行要求，提升產品注塑質量。