一种超声能场波动的控制方法技术

本申请适用于超声塑化微注射成型技术领域，提供了一种超声能场波动的控制方法，包括：校准超声工具头的振幅；确定柱塞运动数据的范围；确定目标柱塞运动数据和超声工具头的振幅；选取最终超声频率预设值，在特定情况下，同时通过调整振幅值，以超声功率误差和超声能量误差越小越好为目标，获得最佳振幅调整值，测量实际柱塞运动数据

【技术实现步骤摘要】
一种超声能场波动的控制方法


[0001]本申请涉及超声塑化微注射成型
，尤其涉及一种超声能场波动的控制方法
。

技术介绍

[0002]超声塑化微注射成型技术是一种利用超声振动锤击聚合物使原料熔融塑化，然后直接利用超声工具头或注射柱塞将熔体推射至型腔，从而实现微尺寸
、
高精度零件的注射成型
。
超声微注射成型技术兼具节能省材和降低微结构充填阻力的优点，在成型结构复杂
、
尺寸精确的微结构零件和实现批量化制造方面具有较大的发展潜力
。
[0003]与常规微注塑“先塑化后注射”不同，超声塑化微注塑是“边塑化边注射”， 塑化与充填工序间存在强耦合交互作用，熔体充填阻力与塑化压力叠加作用于工具头，使得声学系统负载与谐振响应复杂多变，使超声能量和超声功率发生大范围的波动，导致制品质量一致性较差
。
[0004]故现在迫切需要一种将超声能场波动控制在允许的范围内，以提高制品质量和一致性以实现制品高效
、
高质量与批量制造的方法
。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种超声能场波动的控制方法，用于解决超声能量和超声功率发生大范围的波动，导致制品质量一致性较差的问题
。
[0006]本申请提供了一种超声能场波动的控制方法，包括以下步骤：
S1.
对超声塑化微注射成型设备中的超声工具头进行振幅校准；超声工具头用于对聚合物颗粒进行超声塑化；
S2.
确定超声工具头的超声频率目标值以及用于注塑的聚合物参数及形态；
S3.
根据超声频率目标值以及用于注塑的聚合物参数及形态确定柱塞运动数据的范围；柱塞用于向超声工具头顶推聚合物，并使熔融的所述聚合物进入超声塑化微注射成型设备中的模具的型腔，柱塞运动数据包括柱塞压力或柱塞速度中的一种；
S4.
确定目标柱塞运动数据和超声工具头的振幅；
S5.
根据超声工具头的超声功率随时间曲线和超声能量随时间曲线，确定超声功率和超声能量的波动在限制范围内时柱塞运动数据波动范围以及约束超声频率预设值，根据目标柱塞运动数据下不同超声频率预设值下的，超声频率偏移值以及约束范围内的约束超声频率预设值，对超声频率目标值所处的范围进行判断并选取最终超声频率预设值，在特定情况下，同时通过调整振幅值，以超声功率误差和超声能量误差越小越好为目标，获得最佳振幅调整值；
S6.
根据约束超声频率预设值和最佳振幅调整值，将目标柱塞运动数据转化为驱动柱塞运动的扭矩值，实时测量实际柱塞运动数据
、
超声工具头的实际超声频率
、
实际超声功率和实际超声能量；
S7.
在超声塑化微注射成型设备运行时，将实际柱塞运动数据与目标柱塞运动数据对比，将实际柱塞运动数据控制在设定范围内，同时判断实际超声频率是否处于设定范围，若实际超声频率处于设定范围外，则停止超声塑化微注射成型设备的运行并重新调整约束超声频率预设值和最佳振幅调整值；
S8.
将实际超声功率与超声功率目标值在相同的振幅下的超声功率误差控制在设定范围内，将实际超声能量与超声能量目标值在相同的振幅下的超声能量误差控制在设定范围内，若其任一误差超出设定范围，则停止超声塑化微注射成型设备的运行
。
[0007]本申请的上述方案有如下的有益效果：在本申请中，首先对超声工具头进行了振幅补偿，使其实际振幅值与理论振幅值符合需要，然后通过确定超声工具头的超声频率目标值并综合用于注塑的聚合物参数及形态确定柱塞运动数据范围，确定目标柱塞运动数据和超声工具头的振幅，根据超声工具头的超声功率随时间曲线和超声能量随时间曲线，确定超声功率和超声能量的波动在限制范围内时柱塞运动数据波动范围以及约束超声频率预设值，根据目标柱塞运动数据下不同超声频率预设值下的，超声频率偏移值以及约束范围内的约束超声频率预设值，对超声频率目标值所处的范围进行判断并选取最终超声频率预设值，在特定情况下，同时通过调整振幅值，以超声功率误差和超声能量误差越小越好为目标，获得最佳振幅调整值，根据约束超声频率预设值和最佳振幅调整值，将目标柱塞运动数据转化为柱塞运动的扭矩值，并实时测量实际柱塞运动数据
、
超声工具头的实际超声频率
、
实际超声功率和实际超声能量，在超声塑化微注射成型设备运行时，将实际柱塞运动数据与目标柱塞运动数据对比，将实际柱塞运动数据控制在设定范围内，同时判断实际超声频率是否处于设定范围，若实际超声频率处于设定范围外，则停止超声塑化微注射成型设备的运行并重新调整超声频率预设值和最佳振幅调整值，将实际超声功率与超声功率目标值在相同的振幅下的超声功率误差控制在设定范围内，将实际超声能量与超声能量目标值在相同的振幅下的超声能量误差控制在设定范围内，若其任一误差超出设定范围，则停止超声塑化微注射成型设备的运行
。
本申请能通过找到最佳振幅调整值控制超声功率和超声能量的范围以及误差范围，将超声能场波动控制在允许的范围内，以提高制品质量和一致性以实现制品高效
、
高质量与批量制造
。
[0008]本申请的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明
。
附图说明
[0009]图1为本申请一实施例提供的超声能场波动的控制方法流程图；图2为本申请一实施例提供的超声频率偏移值为超声频率目标值时的，超声功率随时间变化的曲线；图3为本申请一实施例提供的超声频率为超声频率目标值时的超声功率随时间变化以及超声功率误差为
2%
和
5%
范围内的边界的曲线；图4为本申请一实施例提供的超声频率偏移值为超声频率目标值时的，超声能量随时间变化的曲线；图5为本申请一实施例提供的超声频率为超声频率目标值时的超声能量随时间变化以及超声能量误差为
2%
和
5%
范围内的边界的曲线；图6为本申请一实施例提供的终端设备的结构示意图
。
具体实施方式
[0010]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构
、
技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例
。
然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请
。
在其它情况中，省略对众所周知的系统
、
装置
、
电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述
。
[0011]应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征
、
整体
、
步骤
、
操作
、
元素和
/
或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征
、
整体
、
步骤
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超声能场波动的控制方法，应用于超声塑化微注射成型，其特征在于，所述超声能场波动的控制方法包括以下步骤：
S1.
对超声塑化微注射成型设备中的超声工具头进行振幅校准；所述超声工具头用于对聚合物颗粒进行超声塑化；
S2.
确定所述超声工具头的超声频率目标值以及用于注塑的聚合物参数及形态；
S3.
根据所述超声频率目标值以及用于注塑的聚合物参数及形态确定柱塞运动数据的范围；柱塞用于向所述超声工具头顶推聚合物，并使熔融的所述聚合物进入超声塑化微注射成型设备中的模具的型腔，所述柱塞运动数据包括柱塞压力或柱塞速度中的一种；
S4.
确定目标柱塞运动数据和所述超声工具头的振幅；
S5.
根据所述超声工具头的超声功率随时间曲线和超声能量随时间曲线，确定超声功率和超声能量的波动在限制范围内时所述柱塞运动数据波动范围以及约束超声频率预设值，根据所述目标柱塞运动数据下不同超声频率预设值下的，超声频率偏移值以及约束范围内的约束超声频率预设值，对超声频率目标值所处的范围进行判断并选取最终超声频率预设值，在特定情况下，同时通过调整振幅值，以超声功率误差和超声能量误差越小越好为目标，获得最佳振幅调整值；
S6.
根据所述约束超声频率预设值和所述最佳振幅调整值，将所述目标柱塞运动数据转化为驱动所述柱塞运动的扭矩值，实时测量实际柱塞运动数据
、
所述超声工具头的实际超声频率
、
实际超声功率和实际超声能量；
S7.
在超声塑化微注射成型设备运行时，将所述实际柱塞运动数据与所述目标柱塞运动数据对比，将所述实际柱塞运动数据控制在设定范围内，同时判断所述实际超声频率是否处于设定范围，若所述实际超声频率处于设定范围外，则停止所述超声塑化微注射成型设备的运行并重新调整所述约束超声频率预设值和所述最佳振幅调整值；
S8.
将所述实际超声功率与超声功率目标值在相同的所述振幅下的所述超声功率误差控制在设定范围内，将实际超声能量与超声能量目标值在相同的所述振幅下的所述超声能量误差控制在设定范围内，若其任一误差超出设定范围，则停止所述超声塑化微注射成型设备的运行
。2.
根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤
S1
包括：
S11.
在所述超声工具头无塑化工作时，确定对所述超声塑化微注射成型设备的所述超声工具头的最佳比例理论振幅补偿值，并根据所述最佳比例理论振幅补偿值，对所述超声工具头在其工作范围内对其进行振幅补偿
。3.
根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤
S11
包括：
S111.
确定最佳比例振幅补偿值，所述最佳比例振幅补偿值用于使所述超声工具头的实际振幅值与理论振幅值的偏差程度最小；
S112.
根据所述最佳比例振幅补偿值确定所述最佳比例理论振幅补偿值；
S113.
根据最佳比例理论振幅补偿值对所述超声工具头进行振幅补偿
。4.
根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤
S111
包括：
S1111.
确定所述超声频率目标值，以所述超声频率目标值使所述超声工具头开始超声工作；
S1112.
在所述超声工具头无塑化工作压力的情况下，测量所述实际振幅值；
S1113.
通过改变振幅补偿值，测量在限制振幅范围的不同理论振幅值下的所述实际振幅值；
S1114.
计算所述实际振幅值与所述理论振幅值的均方差根，以均方差根评估实际振幅值与理论振幅值的偏差程度，以所述偏差程度最小为目标，获得所述最佳比例振幅补偿值；所述偏差程度的计算公式如下：其中，表示偏差程度，表示理论振幅值，表示实际振幅值，表示理论振幅值或实际振幅值的取值数量
。5.
根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤
S112
包括：
S1121.
对在所述最佳比例振幅补偿值下的实际振幅值与理论振幅值的平均误差进行计算，以平均误差最小为目标，确定所述最佳理论振幅补偿值，所述平均误差的计算公式如下：其中，
S
表示平均误差
。6.
根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤
S3
还包括：
S31.
确定所述超声工具头的所述超声频率目标值后，根据相关聚合物超声实验数据进行匹配确定所述柱塞运动数据，若无相关聚合物超声实验数据，则根据物性参数确定所述柱塞运动数据范围
。7.
根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤
S5
包括：
S51.
根据所述超声频率
、
所述柱塞运动数据
、
超声功率和超声能量之间的数据关系模型，获得在超声频率偏移值为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旺青，单志颖，苏伯恒，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：