现代制造业的发展对聚合物制品精度要求越来越高，特别是紧密元器件如光学制品、精密接插件、3C等，对制品精度及可靠性要求不断提高。

传统注塑机中的过程控制方法大多采用注射压力、保压压力、合模力、注射速度及注射量等参数作为控制量，称为机器变量。这些变量由操作员根据经验和试模对注塑机预先输入控制参数，如我们上一章讲到采用时间来控制保压阶段的开始和结束。这些变量完全由注塑机本身决定，而与材料的特性关系不大，参数控制作为控制系统的主要功能，需要对连续变化的过程参数，如温度、压力、位置和速度等进行精确的闭环控制。由于注射过程主要参数都具有相当显著的非线性时变特性，而其动态特性又会随着工艺条件的更改而变化，所以这种对传统的固定参数进行控制的策略很难有效地保证不同操作条件下的控制性能。

随着对精密成型研究的深入，有人提出了采用物料的参数作为变量，例如熔体压力、熔体温度和熔体冷却速率等，这些变量称为工艺变量。大量研究表明，工艺变量与传统的机器变量相比，具有更高的控制精度。

01融体PVT曲线

聚合物PVT特性关系是注塑成型制品质量控制的科学基础，聚合物PVT关系描述了比容随温度和压力的改变而产生的变化情况，于材料流变性能、热性能、力学性能等材料的其他性能一样，是其自身固有的物理特性，对最终制品的成型有重要影响，是注塑成型制品精度控制的关键。

聚合物PVT测试示意图

非结晶材料的PVT曲线（左图）

半结晶材料的PVT曲线（右图）

如图，当材料温度上升时，比容由于热胀冷缩而随之增加；当压力增加时，比容由于可压缩性而随之降低。曲线转折点是塑料有凝固状态向熔融阶段过渡阶段，对应于聚合物的玻璃化温度（无定形）。

聚合物PVT特性曲线通过比容的变化，反映塑料在注塑成型过程中的收缩特性，通过聚合物的温度、压力对比容的影响，可以了解聚合物密度、可压缩性、体积膨胀系数等信息，分析制品加工中可能产生的翘曲、收缩、气泡、应力等缺陷的原因，获得聚合物加工的最佳工艺条件，更快捷方便的制定最佳工艺参数，还可以用来指导注塑成型过程控制，以获得稳定高质量的制品。

聚合物PVT特性是计算机模流仿真软件的重要依据，如Moldflow等都需要应用PVT特性数据来仿真分析制品成型时会产生的变形和收缩，以指导模具或产品的结构优化设计，预测潜在的风险。

PVT参数用于Mold-flow分析：顶出时的体积收缩率

02PVT特性曲线解析成型过程

热塑性聚合物注塑成型过程就是一个将熔融聚合物通过压力注入模具并冷却成型的一个过程。加工过程中，其压力-体积-温度(PVT)关系对高分子材料加工条件和性能有很大影响。材料的压力（P）、温度（T）和比容（V）是聚合物的本质属性，无论聚合物的状态如何，P、T和V这3个状态参数都会按照一定的规律变化，与加工手段和条件无关。因此，理解PVT曲线的含义对于我们深入了解塑料的加工过程以及注塑缺陷的产生原因显得尤为重要。

典型聚合物PVT关系特性曲线

A-B塑料充填阶段，融体压力逐渐升高，并达到压力峰值，其压力值不能超过模具容许的极限压力值。这一阶段由于充填时间通常只有几秒，故温度变化很小。

B-C常规保压阶段，由于融体温度开始下降，融体收缩在保压压力下融体得到补充压缩，比容进一步降低，这一阶段是融体压力维持稳定的阶段。

C-D浇口保压结束，融体随温度的降低冷却收缩，压力下降至零压。这一阶段熔体温度接近于固化阶段，故比容变化很小趋于稳定。

D-E融体开始固化并在模具内进入自由冷却阶段，塑件进一步收缩，这段收缩可看作模内收缩。

E-F制件顶出，产品进一步收缩到室温。这段收缩可看作产品后收缩阶段。

03PVT曲线对于成型的指定意义

决定塑胶产品性能的是V，而V决定于P和T，聚合物的V决定着最终成型制品的性能和质量：若最终成型制品的密度太小，会导致强度不够；若密度不均匀，则会产生内部残余应力，导致翘曲变形等。

由图可知，决定最终制品尺寸和重量的就是注塑成型过程中熔体冷却固化过程，即E-F阶段对最终制品的质量有很大影响。由于F点在注塑成型过程中是不可控制的变量，对于E点的控制成为注塑成型中PVT关系特性控制的核心点。E点的控制受到D点及D-E阶段控制（即转保压点和保压过程包括压力和时间的控制）的影响，因此注塑成型控制的重点在保压过程的控制上。

注塑成型过程保压阶段的控制分为3个部分：

注塑充填到保压阶段的V/P转压点，V/P点代表工艺以充填速度为

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