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新型塑料注塑成型設(shè)施體系的改良

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-03-03 11:13:49點(diǎn)擊率：

　　1問(wèn)題的引出

　　液壓系統(tǒng)的上述缺陷也影響了整個(gè)機(jī)器的工作效率。下面針對(duì)機(jī)器液壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題，對(duì)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討。

　　2液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案分析

　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，除準(zhǔn)確無(wú)誤地完成成型工藝要求的動(dòng)作順序外，節(jié)能、高效、低成本是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。高效節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：盡量避免溢流和節(jié)流損失，使液壓系統(tǒng)輸出流量和負(fù)載流量達(dá)到 匹配;而變量泵控系統(tǒng)具有這種優(yōu)點(diǎn)。因此，從純節(jié)能設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)看，盡可地用變量容積調(diào)速系統(tǒng)代替定量泵+定壓溢流、節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)是 的選擇。

　　對(duì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)具有良好性能，節(jié)約系統(tǒng)投資，避免系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不必要的能源浪費(fèi)，是選用一種合適的動(dòng)力及控制系統(tǒng)的必要條件，但不是 條件。具體選用那種動(dòng)力控制系統(tǒng)，還必須要考慮機(jī)器完成產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)，具體分析其工況。同時(shí)，還必須綜合考慮成本與技術(shù)條件。

　　變量泵控系統(tǒng)技術(shù)較復(fù)雜，價(jià)格高。對(duì)于小功率、高速運(yùn)行的系統(tǒng)，節(jié)能效果并不突出，還可能因變量泵的滯后效應(yīng)(壓力、流量的變化滯后指令時(shí)間，不能達(dá)到同步變化的現(xiàn)象)而造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)性。變量泵控系統(tǒng)比較適合大功率的系統(tǒng)，對(duì)大功率系統(tǒng)，采用壓力、流量復(fù)合控制泵控系統(tǒng)是理想的方案。

　　由于要改進(jìn)設(shè)計(jì)REV100注射吹塑成型機(jī)，是一種小型、高速運(yùn)行設(shè)備，原型機(jī)動(dòng)力裝機(jī)功率只有11 0 kW， 1個(gè)循環(huán)周期 快只有9 s的時(shí)間。并且是一種多執(zhí)行器設(shè)備，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是間歇式工作，中間停歇時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，不同運(yùn)動(dòng)之間需要的驅(qū)動(dòng)力和速度差別很大。因此，采用泵控系統(tǒng)并不是很好的選擇。

　　另外的方案是：用定量泵+變頻控制技術(shù);定量泵+溢流節(jié)流控制+蓄能器。變頻控制技術(shù)與變量泵控系統(tǒng)一樣，也具有技術(shù)復(fù)雜，價(jià)格高的問(wèn)題。

　　定量泵+溢流節(jié)流控制+蓄能器雖然不能完全做到無(wú)溢流與節(jié)流損失，但還是具有一定地節(jié)能效果，并具技術(shù)成熟，反應(yīng)靈敏的特點(diǎn)。綜合成本、技術(shù)與運(yùn)行費(fèi)用，決定放棄變量泵控系統(tǒng)方案，機(jī)器的液壓系統(tǒng)采用相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低、技術(shù)成熟可靠的定量泵+比例閥控制+蓄能器的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　液壓系統(tǒng)采用定量泵+電液比例控制+蓄能器系統(tǒng);實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制壓力和流量變化，使系統(tǒng)工作平穩(wěn)可靠，減少元件數(shù)量，簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，達(dá)到可靠、平穩(wěn)、節(jié)能的效果。

　　3液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　執(zhí)行器配置基于以上分析，改進(jìn)設(shè)計(jì)的原則是：機(jī)器的基本工作工況和結(jié)構(gòu)不作大的改變，基本執(zhí)行元件保持不變，增加雙向調(diào)模馬達(dá)，系統(tǒng)工作壓力略做調(diào)整，只對(duì)部分閥控元件作些調(diào)整，以滿足新系統(tǒng)的要求。即基本維持原型機(jī)工況。減少二次設(shè)計(jì)工作的工作量，少走彎路，增加二次設(shè)計(jì)的可靠性，降低測(cè)試，調(diào)試成本。可以看出，采用比例控制后，液壓系統(tǒng)元件數(shù)量明顯減少，油路大為簡(jiǎn)化。壓力、速度控制基本實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定的變換控制要求。

　　4新設(shè)計(jì)REV100注射吹塑機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理

　　系統(tǒng)的特點(diǎn)：液壓系統(tǒng)動(dòng)力源由單一高壓定量葉片供油。液壓泵 供油壓力由溢流閥V1限定(起安全閥作用) ，系統(tǒng)各液壓執(zhí)行器的工作速度和壓力通過(guò)比例流量調(diào)速閥和比例溢流壓力閥實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連續(xù)控制。為減少系統(tǒng)執(zhí)行器在低壓、低速工作時(shí)的節(jié)流與溢流損失，增設(shè)氣囊式蓄能器，讓系統(tǒng)多余流量通過(guò)液控單向閥V4向蓄能器充液，只有當(dāng)蓄能器中液體壓力高于系統(tǒng)工作壓力時(shí)，溢流閥V1才開(kāi)啟溢流。當(dāng)需大流量的重載執(zhí)行器工作時(shí)，蓄能器與液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油。

　　這樣在滿足大容量執(zhí)行器工作要求的情況下，減少動(dòng)力泵規(guī)格和裝機(jī)功率，達(dá)到節(jié)能的效果。

　　系統(tǒng)還具電、液雙重卸載保護(hù)狀態(tài)。閥V6和V7的作用是使機(jī)器在任何時(shí)刻，只要推開(kāi)安全門，使機(jī)器處于卸載保護(hù)狀態(tài)、從而停止工作;當(dāng)未開(kāi)安全門時(shí)，D1、D2未通電， V3處于卸載狀態(tài)，從而使V1也處于卸載狀態(tài)，液壓泵輸出的流量，通過(guò)V1流回油箱，機(jī)器停止工作)。

　　啟動(dòng)液壓泵推開(kāi)安全門，按下起液壓泵動(dòng)按鈕，起動(dòng)液壓泵電機(jī)。這時(shí)由于安全門沒(méi)關(guān)上，比例溢流閥和比例溢流時(shí)閥的電磁鐵D1、D2都沒(méi)有通電，同時(shí)機(jī)控閥V6與V7被安全門壓下，溢流閥V1處于卸載狀態(tài)，液壓系統(tǒng)壓力趨近于零，機(jī)器不動(dòng)作。關(guān)上前、后安全門后，電磁鐵D1、D2通電，機(jī)控?fù)Q向閥V6、V7閥芯左移，卸載回路被切斷。系統(tǒng)壓力及流量分別由比例溢流閥V3、比例流量閥V2控制，液壓系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。系統(tǒng)壓力及流量大小由輸入比例鐵D1、D2的控制電壓或電流的大小控制。這時(shí)若蓄能器內(nèi)存儲(chǔ)的油液壓力比系統(tǒng)工作壓力低，液壓系統(tǒng)量就通過(guò)液控單向閥向蓄能器充液至與系統(tǒng)壓力平衡時(shí)為止;再多余流量通過(guò)溢流閥V1卸載。系統(tǒng) 工作壓力由閥V1限定。

　　現(xiàn)以半自動(dòng)工作模式為例，按動(dòng)作順序簡(jiǎn)述其工作原理如下：1)一次合模電磁鐵D7通電，閥V9的閥芯左移，移模缸左腔通壓力油，右腔回油箱。D1、D2輸入給定電信號(hào)，液壓泵根據(jù)D1、D2、D3的輸入信號(hào)量，向移模缸左腔提供相應(yīng)的壓力油，使合模機(jī)構(gòu)按要求的速度和力推動(dòng)動(dòng)模板向前運(yùn)動(dòng)到規(guī)定行程、至接觸相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)而切斷D7電源，從而完成一次合模。

　　2)注射座前移一次合模完成后，相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)接通電磁閥V11的電磁鐵D10，由于電磁閥V11的閥芯左移，移動(dòng)液壓缸左腔通壓力油，右腔回油箱，由于是活塞固定式的，缸體帶動(dòng)注射座以一定的速度前移。同時(shí)D3通電，并自動(dòng)切換D1、D2的電信號(hào)輸入量，蓄能器與液壓泵同時(shí)供油，實(shí)現(xiàn)注座快速前移。當(dāng)注座推動(dòng)模坯模接近旋轉(zhuǎn)模芯時(shí)， D3斷開(kāi)， V1、V2轉(zhuǎn)為低壓、低速供油，慢速、低壓接近，達(dá)到保護(hù)模具的目的。前移的速度和力變換由相應(yīng)的行程位置開(kāi)關(guān)來(lái)控制。

　　為進(jìn)一步調(diào)整移動(dòng)缸的前移速度，入口加設(shè)了一固定式節(jié)流閥V15.

　　3)高壓鎖模(二次合模)當(dāng)注座前移接觸旋轉(zhuǎn)模芯后，相應(yīng)的行程位置開(kāi)關(guān)出發(fā)信號(hào)，再次接通合模電磁鐵D7，同時(shí)， D1的電信號(hào)輸入量為 大，系統(tǒng)達(dá)到 工作壓力，使模具鎖緊。

　　4)注射高壓鎖模完成，相應(yīng)的行程位置開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)，注射電磁鐵D11、注射缸右腔通壓力油，左腔通油箱。同時(shí)， D3接通，切換D1、D2電信號(hào)，蓄能器與泵同時(shí)供油，液壓泵與蓄能器同時(shí)向系統(tǒng)供油，液壓系統(tǒng)處于 大工作壓力與流量狀態(tài)，推動(dòng)螺桿前移，高壓高速向模具推入熔化的塑料。注射時(shí)的壓力和流率分別由比例溢閥和比例溢流量通過(guò)其比例電磁鐵D1、D2的輸入信號(hào)量控制。為防止注射時(shí)，對(duì)注座移動(dòng)缸的干擾，使噴嘴后退現(xiàn)象的發(fā)生，在前移入口加設(shè)單向閥V16，在注射過(guò)程中D10一直維持在工作狀態(tài)，同時(shí)，注射時(shí)間繼電器工作計(jì)時(shí)。

　　5)保壓注射時(shí)間達(dá)到設(shè)定值， D3斷開(kāi)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入高壓小流量的壓力保持狀態(tài)，多余流量通過(guò)蓄能器液控單向閥向蓄能器充液。保壓計(jì)時(shí)器工作。

　　6)預(yù)塑加料保壓時(shí)間到，接通電磁鐵D13、D3，D1、D2同時(shí)工作，蓄能器液控單向閥打開(kāi)，泵與蓄能器通過(guò)電液閥V14同時(shí)向液馬達(dá)供油，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，螺桿加料退回速度由背壓閥V13設(shè)定，螺桿轉(zhuǎn)速由比例流量閥V2設(shè)定。螺桿轉(zhuǎn)速和退回速度決定螺桿加料質(zhì)量，加料量由位置開(kāi)關(guān)控制。

　　7)防流涎加料達(dá)到設(shè)定值，相應(yīng)位置開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)， D1、D2工作，電磁鐵D12通電，注射缸左腔通壓力油，右腔通過(guò)背壓閥V13回油箱。帶動(dòng)螺桿后退一段距離，使螺桿頭部集聚的熔膠壓力降低，防止向噴嘴口外流出。

　　8)冷卻冷卻階段，機(jī)器液壓系統(tǒng)所有的執(zhí)行器都停止工作，為降低系統(tǒng)的溢流損失，液壓泵向蓄能器充液。冷卻計(jì)時(shí)器工作。

　　9)一次開(kāi)模冷卻時(shí)間到， D1、D2同時(shí)工作，并接通電磁鐵D6，開(kāi)合模缸右腔通壓力油，左腔通油箱，高壓低速開(kāi)模一小段距離。

　　10)注射座后退一次開(kāi)模完成后，相應(yīng)位置開(kāi)關(guān)工作， D1、D2同時(shí)工作，并電磁鐵D9通電，注射座移動(dòng)缸右腔通壓力油，左腔通油箱，注射座帶動(dòng)注射模腔慢速后退，脫離型芯。到一定距離后，行程開(kāi)關(guān)切換D1、D2、D3同時(shí)工作，轉(zhuǎn)入快速動(dòng)作。

　　11)二次開(kāi)模注射座后退到一定距離后，行程位置開(kāi)關(guān)發(fā)信號(hào)，切換D1、D2、D3工作狀態(tài)，并接通電磁鐵D6，蓄能器與液壓泵同時(shí)供油，模具快速全部打開(kāi)。

　　12)模芯旋轉(zhuǎn)模具全開(kāi)后，接通電磁鐵D8，旋轉(zhuǎn)缸底部通壓力油，推動(dòng)齒桿活塞向上，通過(guò)齒輪齒條帶動(dòng)模具型芯部分旋轉(zhuǎn)180%，將型坯轉(zhuǎn)移到吹塑模腔并成品推出模具。合模系統(tǒng)鎖模力的調(diào)整通過(guò)調(diào)模馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。D4工作時(shí)反轉(zhuǎn)， D5工作時(shí)正轉(zhuǎn)。

　　5總結(jié)與討論

　　改進(jìn)設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，在油路中，增設(shè)了液壓調(diào)?；芈?V8與調(diào)模馬達(dá)) ，方便鎖模力的調(diào)整。螺桿背壓用溢流背壓閥代替原單向節(jié)流調(diào)壓閥，新設(shè)計(jì)使螺桿倒索阻力減少，減少倒索壓力。為減少系統(tǒng)在低速、低負(fù)載時(shí)的溢流與節(jié)流損失，系統(tǒng)增設(shè)蓄能器，通過(guò)充、放回路以蓄存系統(tǒng)低負(fù)載時(shí)多余流量，滿足系統(tǒng)高速、重載時(shí)系統(tǒng)對(duì)流量、壓力的需要。這樣可減少液壓泵的規(guī)格，降低設(shè)備的裝機(jī)功率新系統(tǒng)動(dòng)力功率約為7 5 kW，比原型機(jī)的裝機(jī)功率11 kW減少約1/ 3，達(dá)節(jié)能效果。用比例流量閥與比例壓力控制代替原系統(tǒng)的多級(jí)調(diào)壓與調(diào)速回路，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)遠(yuǎn)程對(duì)流量、壓力的連續(xù)控制要求，使系統(tǒng)工作壓力、速度變化平穩(wěn)、可靠;并降低了改造費(fèi)用。為安全考慮，沿襲了老系統(tǒng)的正、側(cè)兩安全門控制的機(jī)控?fù)Q向閥與溢流閥組成的卸載回路，只要打開(kāi)機(jī)器的正、側(cè)任一安全門，壓下閥V6或V7，液壓系就會(huì)通過(guò)溢流閥V1卸載，使機(jī)器就停止工作，達(dá)到安全保護(hù)的目的。

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