新型塑料注塑成型设施体系的改良

来源：塑胶五金网发布时间：2014-03-03 11:13:49点击率：

　　1问题的引出

　　液压系统的上述缺陷也影响了整个机器的工作效率。下面针对机器液压系统存在的问题，对液压系统的改进设计进行一些探讨。

　　2液压系统的改进设计方案分析

　　液压系统设计，除准确无误地完成成型工艺要求的动作顺序外，节能、高效、低成本是液压系统设计的基本原则。高效节能设计要点是：尽量避免溢流和节流损失，使液压系统输出流量和负载流量达到匹配;而变量泵控系统具有这种优点。因此，从纯节能设计的观点看，尽可地用变量容积调速系统代替定量泵+定压溢流、节流调速系统应是的选择。

　　对液压系统设计，保证系统具有良好性能，节约系统投资，避免系统运行时不必要的能源浪费，是选用一种合适的动力及控制系统的必要条件，但不是条件。具体选用那种动力控制系统，还必须要考虑机器完成产品的工艺特点，具体分析其工况。同时，还必须综合考虑成本与技术条件。

　　变量泵控系统技术较复杂，价格高。对于小功率、高速运行的系统，节能效果并不突出，还可能因变量泵的滞后效应(压力、流量的变化滞后指令时间，不能达到同步变化的现象)而造成系统工作不稳性。变量泵控系统比较适合大功率的系统，对大功率系统，采用压力、流量复合控制泵控系统是理想的方案。

　　由于要改进设计REV100注射吹塑成型机，是一种小型、高速运行设备，原型机动力装机功率只有11 0 kW， 1个循环周期快只有9 s的时间。并且是一种多执行器设备，各执行机构主要是间歇式工作，中间停歇时间相对较长，不同运动之间需要的驱动力和速度差别很大。因此，采用泵控系统并不是很好的选择。

　　另外的方案是：用定量泵+变频控制技术;定量泵+溢流节流控制+蓄能器。变频控制技术与变量泵控系统一样，也具有技术复杂，价格高的问题。

　　定量泵+溢流节流控制+蓄能器虽然不能完全做到无溢流与节流损失，但还是具有一定地节能效果，并具技术成熟，反应灵敏的特点。综合成本、技术与运行费用，决定放弃变量泵控系统方案，机器的液压系统采用相对简单、成本低、技术成熟可靠的定量泵+比例阀控制+蓄能器的液压系统设计。

　　液压系统采用定量泵+电液比例控制+蓄能器系统;实现连续控制压力和流量变化，使系统工作平稳可靠，减少元件数量，简化液压系统结构，达到可靠、平稳、节能的效果。

　　3液压系统的改进设计要点

　　执行器配置基于以上分析，改进设计的原则是：机器的基本工作工况和结构不作大的改变，基本执行元件保持不变，增加双向调模马达，系统工作压力略做调整，只对部分阀控元件作些调整，以满足新系统的要求。即基本维持原型机工况。减少二次设计工作的工作量，少走弯路，增加二次设计的可靠性，降低测试，调试成本。可以看出，采用比例控制后，液压系统元件数量明显减少，油路大为简化。压力、速度控制基本实现了连续稳定的变换控制要求。

　　4新设计REV100注射吹塑机液压系统的工作原理

　　系统的特点：液压系统动力源由单一高压定量叶片供油。液压泵供油压力由溢流阀V1限定(起安全阀作用) ，系统各液压执行器的工作速度和压力通过比例流量调速阀和比例溢流压力阀实现远程连续控制。为减少系统执行器在低压、低速工作时的节流与溢流损失，增设气囊式蓄能器，让系统多余流量通过液控单向阀V4向蓄能器充液，只有当蓄能器中液体压力高于系统工作压力时，溢流阀V1才开启溢流。当需大流量的重载执行器工作时，蓄能器与液压泵同时向系统供油。

　　这样在满足大容量执行器工作要求的情况下，减少动力泵规格和装机功率，达到节能的效果。

　　系统还具电、液双重卸载保护状态。阀V6和V7的作用是使机器在任何时刻，只要推开安全门，使机器处于卸载保护状态、从而停止工作;当未开安全门时，D1、D2未通电， V3处于卸载状态，从而使V1也处于卸载状态，液压泵输出的流量，通过V1流回油箱，机器停止工作)。

　　启动液压泵推开安全门，按下起液压泵动按钮，起动液压泵电机。这时由于安全门没关上，比例溢流阀和比例溢流时阀的电磁铁D1、D2都没有通电，同时机控阀V6与V7被安全门压下，溢流阀V1处于卸载状态，液压系统压力趋近于零，机器不动作。关上前、后安全门后，电磁铁D1、D2通电，机控换向阀V6、V7阀芯左移，卸载回路被切断。系统压力及流量分别由比例溢流阀V3、比例流量阀V2控制，液压系统处于工作状态。系统压力及流量大小由输入比例铁D1、D2的控制电压或电流的大小控制。这时若蓄能器内存储的油液压力比系统工作压力低，液压系统量就通过液控单向阀向蓄能器充液至与系统压力平衡时为止;再多余流量通过溢流阀V1卸载。系统工作压力由阀V1限定。

　　现以半自动工作模式为例，按动作顺序简述其工作原理如下：1)一次合模电磁铁D7通电，阀V9的阀芯左移，移模缸左腔通压力油，右腔回油箱。D1、D2输入给定电信号，液压泵根据D1、D2、D3的输入信号量，向移模缸左腔提供相应的压力油，使合模机构按要求的速度和力推动动模板向前运动到规定行程、至接触相应的行程开关而切断D7电源，从而完成一次合模。

　　2)注射座前移一次合模完成后，相应的行程开关接通电磁阀V11的电磁铁D10，由于电磁阀V11的阀芯左移，移动液压缸左腔通压力油，右腔回油箱，由于是活塞固定式的，缸体带动注射座以一定的速度前移。同时D3通电，并自动切换D1、D2的电信号输入量，蓄能器与液压泵同时供油，实现注座快速前移。当注座推动模坯模接近旋转模芯时， D3断开， V1、V2转为低压、低速供油，慢速、低压接近，达到保护模具的目的。前移的速度和力变换由相应的行程位置开关来控制。

　　为进一步调整移动缸的前移速度，入口加设了一固定式节流阀V15.

　　3)高压锁模(二次合模)当注座前移接触旋转模芯后，相应的行程位置开关出发信号，再次接通合模电磁铁D7，同时， D1的电信号输入量为大，系统达到工作压力，使模具锁紧。

　　4)注射高压锁模完成，相应的行程位置开关发信号，注射电磁铁D11、注射缸右腔通压力油，左腔通油箱。同时， D3接通，切换D1、D2电信号，蓄能器与泵同时供油，液压泵与蓄能器同时向系统供油，液压系统处于大工作压力与流量状态，推动螺杆前移，高压高速向模具推入熔化的塑料。注射时的压力和流率分别由比例溢阀和比例溢流量通过其比例电磁铁D1、D2的输入信号量控制。为防止注射时，对注座移动缸的干扰，使喷嘴后退现象的发生，在前移入口加设单向阀V16，在注射过程中D10一直维持在工作状态，同时，注射时间继电器工作计时。

　　5)保压注射时间达到设定值， D3断开，系统转入高压小流量的压力保持状态，多余流量通过蓄能器液控单向阀向蓄能器充液。保压计时器工作。

　　6)预塑加料保压时间到，接通电磁铁D13、D3，D1、D2同时工作，蓄能器液控单向阀打开，泵与蓄能器通过电液阀V14同时向液马达供油，带动螺杆旋转，螺杆加料退回速度由背压阀V13设定，螺杆转速由比例流量阀V2设定。螺杆转速和退回速度决定螺杆加料质量，加料量由位置开关控制。

　　7)防流涎加料达到设定值，相应位置开关发信号， D1、D2工作，电磁铁D12通电，注射缸左腔通压力油，右腔通过背压阀V13回油箱。带动螺杆后退一段距离，使螺杆头部集聚的熔胶压力降低，防止向喷嘴口外流出。

　　8)冷却冷却阶段，机器液压系统所有的执行器都停止工作，为降低系统的溢流损失，液压泵向蓄能器充液。冷却计时器工作。

　　9)一次开模冷却时间到， D1、D2同时工作，并接通电磁铁D6，开合模缸右腔通压力油，左腔通油箱，高压低速开模一小段距离。

　　10)注射座后退一次开模完成后，相应位置开关工作， D1、D2同时工作，并电磁铁D9通电，注射座移动缸右腔通压力油，左腔通油箱，注射座带动注射模腔慢速后退，脱离型芯。到一定距离后，行程开关切换D1、D2、D3同时工作，转入快速动作。

　　11)二次开模注射座后退到一定距离后，行程位置开关发信号，切换D1、D2、D3工作状态，并接通电磁铁D6，蓄能器与液压泵同时供油，模具快速全部打开。

　　12)模芯旋转模具全开后，接通电磁铁D8，旋转缸底部通压力油，推动齿杆活塞向上，通过齿轮齿条带动模具型芯部分旋转180%，将型坯转移到吹塑模腔并成品推出模具。合模系统锁模力的调整通过调模马达的正反转实现。D4工作时反转， D5工作时正转。

　　5总结与讨论

　　改进设计的液压系统，在油路中，增设了液压调模回路(V8与调模马达) ，方便锁模力的调整。螺杆背压用溢流背压阀代替原单向节流调压阀，新设计使螺杆倒索阻力减少，减少倒索压力。为减少系统在低速、低负载时的溢流与节流损失，系统增设蓄能器，通过充、放回路以蓄存系统低负载时多余流量，满足系统高速、重载时系统对流量、压力的需要。这样可减少液压泵的规格，降低设备的装机功率新系统动力功率约为7 5 kW，比原型机的装机功率11 kW减少约1/ 3，达节能效果。用比例流量阀与比例压力控制代替原系统的多级调压与调速回路，实现了系统远程对流量、压力的连续控制要求，使系统工作压力、速度变化平稳、可靠;并降低了改造费用。为安全考虑，沿袭了老系统的正、侧两安全门控制的机控换向阀与溢流阀组成的卸载回路，只要打开机器的正、侧任一安全门，压下阀V6或V7，液压系就会通过溢流阀V1卸载，使机器就停止工作，达到安全保护的目的。

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