[发明专利]一种圆形棒材挤出机成型控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料成型加工设备，特别是一种圆形棒材挤出机成型控制装置及控制方法。

背景技术

传统圆形棒材挤出成型时多采用非滑移粘着剪切口模挤出方式，即熔融的塑料熔体直接与口模内壁面相接触，增大了熔体流动阻力，同时工艺参数采用开环控制系统，即只在熔体进入成型挤出机头前进行温度、压力控制，对成型口模段真实熔体状态没有进行监测和控制，又由于聚合物熔体的高粘性、粘弹性，因此成型时存在以下缺点：

1、易出现挤出胀大：挤出胀大增加了挤出模具设计难度，影响复合管精度；

2、挤出模具流道内压降大：使挤出复合管内应力增加，导致变形增加，同时也增加了能量消耗；

3、挤出物表面缺陷：由于挤出速度超过材料的临界挤出速度而使制品表面产生“鳖鱼皮”和挤出破裂等现象，挤出物表面质量缺陷的出现限制了挤出速度的提高，影响生产效率。

以上三大难题严重影响制品精度、限制挤出速度提升，导致挤出能耗高。解决传统挤出成型工艺的关键是口模与熔体之间的减粘降阻及挤出成型工艺参数控制。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种成型精度高、挤出速度快、能耗低的圆形棒材挤出机成型控制装置及控制方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种圆形棒材挤出机成型控制装置，所述的挤出机包括挤出螺杆机、调节器及成型控制装置，所述的成型控制装置包括口模成型装置和工艺参数控制系统，所述的口模成型装置包括无气辅段口模、口模进气盖板、气辅口模外套、气辅口模和密封圈，所述的气辅口模外侧安装有气辅口模外套，所述的气辅口模外套通过密封圈与口模进气盖板连接；所述的无气辅段口模、口模进气盖板、密封圈、气辅口模外套、气辅口模构成一条润滑气体气路，所述的无气辅段口模、气辅口模外套和气辅口模形成封闭气室；所述的无气辅段口模上沿径向开有熔体参数测试口，所述的口模进气盖板上沿轴向开有润滑气体进气口，同时作为润滑气体流量测量口，所述的气辅口模和气辅口模外套沿轴向开有润滑气体压力和温度测量口；

所述的工艺参数控制系统包括熔体参数控制装置和润滑气体参数控制装置，所述的熔体参数控制装置由熔体压力传感器、熔体温度传感器、熔体温度控制器、熔体压力控制器、A/D转换器、神经网络控制器、D/A转换器，所述的熔体压力传感器和熔体温度传感器分别安装在熔体参数测试口内、通过数据线依次与A/D转换器、神经网络控制器和D/A转换器连接，所述的熔体温度控制器和熔体压力控制器分别通过数据线与D/A转换器连接；所述的润滑气体参数控制装置包括气体压力传感器、气体温度传感器、气体流量传感器、气体压力控制器、气体流量控制器、气体温度控制器、A/D转换器、神经网络控制器、D/A转换器，所述的气体压力传感器和气体温度传感器分别安装在润滑气体压力和温度测量口内、所述的气体流量传感器安装在润滑气体流量测量口内，所述的气体压力传感器、气体温度传感器和气体流量传感器分别通过数据线依次与A/D转换器、神经网络控制器和D/A转换器连接，所述的气体压力控制器、气体流量控制器和气体温度控制器分别通过数据线与D/A转换器连接。

本发明所述的神经网络控制器是模糊神经网络自适应控制器。

一种圆形棒材挤出机成型控制装置的控制方法，包括以下步骤：

A、通过挤出螺杆机塑化后的塑料熔体，经过无气辅段口模构成的无气辅成型流道，进入气辅成型流道；同时，具有一定压力的润滑气体经由口模进气盖板、气辅口模外套、气辅口模构成的封闭气室，并通过多孔质气辅口模渗透进入由气辅口模构成的气辅成型流道；

B、当熔融塑料熔体及润滑气体进入成型流道过程中，润滑气体参数控制装置对熔体参数和润滑气体参数进行控制，具体步骤如下：

B1、熔体参数控制：在无气辅段口模段塑料熔体成型过程中，通过熔体参数测试口内的熔体压力传感器、熔体温度传感器检测到当前成型过程中实际塑料熔体的压力、温度反馈信号，并与螺杆挤出机预设的温度、压力指定信号作偏差判别，经A/D转换器进行模拟量到数字量的转换，然后将偏差信号经过神经网络控制器作用后输入到D/A转换器进行数字量到模拟量的转换，并将转换后的信号输入到熔体温度控制器、熔体压力控制器中，通过挤出机上的调节器动作使熔体参数向减小偏差的方向变化，直到偏差为零为止；