3.3    P/Q阀液压传动系统的应用技术的科学发展原则的研究

        20世纪90年代，PLC控制技术的发展，特别是日本研发出了立式注塑机专用的P/Q（流量/压力）双比例阀，简化了液压系统，提高了液压系统的控制性能，降低了液压能耗。

        P/Q流量/压力的双比例阀采用比例溢流阀和比例方向阀为主导元件，有2通压力补偿型和3通压力补偿型两种。二位四通比例方向阀合并两腔可以获得双倍流量，在回路上插入一个压力补偿器，使系统得到更稳定的流量。可实现多点压力控制，又可进行多级流量控制，很方便地成为系统的主回路。目前大部分立式注塑机新品开发或传统产品升级均优选P/Q流量/压力双比例阀控制系统。

        P/Q阀液压传动系统应用技术的创新：如何科学地达到P/Q阀液压传动系统既降低系统能耗及提高系统的性价比的科学发展原则，本节以作者创新的SZ-800大型立式注塑机的P/Q阀液压系统为例，说明这个问题。

        大型注望机的P/Q液压比例技术与定量泵组成动力驱动系统的系统型式与运行能耗。通用型大型注望机对运动参数的精密性没有严格的要求，重点在降低液压驱动能耗。降低液压能耗的重点是最大限度减少溢流损失。大型立式注塑机的液压泵源由多个定量泵组成，以达到系统工作所需流量。对于多泵与比例阀的如何搭配，直接关系到系统的能耗的高低。多泵与比例阀搭配有两种形式：一种是采用中、小型立式注塑机的P／Q双比例阀与定量泵组成节能动力驱动系统的形式，总流量全部通过P／Q比例阀(或傍路P／Q比例阀)，不论那个泵的工作流量必须通过比例流量阀进入系统，这样，造成了流量压差能量损失，特别在大流量情况下，能量损失较大；另一种形式是仅对其中一个小流量泵进行比例调速，其于泵的流量根据工况与比例调速小泵的流量组合叠加，形成一条流量比例斜线，各个工况所需流量可在比例斜线上选取，这种比例流量调速，除比例调速的小泵外，其于泵的工作流量进入系统中，均没有第一种搭配形式的能量损失，提高了能量利用率。

        SZ-800立式注塑机液压系统的动力驱动系统4个定量泵组成，分别为：比例调速小泵的排量为76，其余一个为排量76／152的双泵，另一个排量为152的单泵。3个泵的流量根据工况与比例调速小泵组合叠加，形成一条流量比例斜线，各个工况所需流量可在比例斜线上选取，这种比例流量调速。除比例调速的小泵外，其于泵的工作流量进入系统中，基本上没有流量的能量损失，提高了能量利用率。系统还可根据需要，减少工作泵的数量，不影响系统的调速性能，能耗可降低30%～40%，噪声可降低约5dB。SZ-800立式注塑机的小泵流量比例、系统压力比例的四泵动力驱动液压原理图。两种液压动力确定系统的科学发展原则水准比较，可见，系统的科学发展原则的水准优异，而且P/Q阀为最小规格的10通径，成本效益显著；如果采用变频调速，系统仅需对一个驱动小泵的电机变频调速，而系统需对两个大功率的电机分别变频调速，这样，应用技术的科学发展原则及成本效益更显著，更具有较高的推广价值。

4    立式注塑机液压系统应用技术的科学发展原则的常见设计缺陷分析及科学发展方向

        我国虽然立式注塑机产量为世界第一，由于长期来偏重于“价位”，液压系统的设计停留在“可用”理念，所以系统的功能简单、性能基本，造成机械机构运行性能较差而不能实现塑料制品减量化、精密化、复合化等绿色化成型；系统简单化的性能缺陷带来的安全故障也时有发生，严重的造成生命事故。

        本节从液压系统应用技术的科学发展原则的角度，分析了一些常见的设计缺陷，并提出了技术措施及科学发展的方向。

4.1    模具保护动态性能的设计

        传统的合模的模具保护功能为低压低速护模，目的是防止模具型腔表面沾（粘）有异物而合紧时被损坏模具表面质量及成型制品的质量。模具型腔表面沾（粘）有的异物一般都为扯断的制品飞边。理想的低压低速护模区域为模具接触之前0.10mm范围，在这区域一旦发现异物，移动模板立即停止合模运动并在模具接触之前实现后退。可见要在0.10mm区域内达到运动的转换，需要液压驱动系统具备相当高的固有频率才能实现。国际上优良性能的合模机构的护模精度已达到0.10mm，但国内基本上达不到，这直接与液压传动系统的动态响应性能的设计相关。

        应用技术的科学发展原则的重点研发方向：国内简易的合模液压系统，基本上不采用伺服比例系统，系统的动态响应性能很差，与模具保护的高频特性不匹配，因此模具保护设计仅为摆饰。发达国家的立式注塑机在20世纪80年代以应用阀控系统的合模液压回路，实现高响应的模具保护功能。

        阀控伺服模具保护系统。高频率伺服比例阀直接安装于合模油缸上，形成模具保护的伺服闭环控制系统，同时采用低阻尼密封件，以提高系统的固有频率。

        阀控技术与视觉检测系统相结合，实现智能模具保护。护模行程位置是随成型合模（锁模）力的大小而变动的动参数，给实际控制护模区域的位置点带来了较高的难度。视觉系统以其独特的非接触式检测方式，和高固有频率的液压系统结合为一体化控制，实现合模部件运行的安全保护。高固有频率液压系统与视觉技术结合实现模具保护。一般用行程（电子尺）来检测护模行程，即如模具型腔表面沾（粘）有的异物，合紧模具不能在设定的时间内达到设定的行程，检测元件发出信号给中央处理器，然后中央处理器发出指令给阀控系统，高响应换向，移动模板后退。厦门博视源科技有限公司自主研发的双镜头模具监视器能自动监视模具开关模状况，位置检测可精确到0.05mm，判定处理时间0.02s，可根据生产的需要进行监测区域设定，对多型腔及特殊镶件位置进行监测。通过触摸屏控制设定参数画面。

4.2    液压缓冲性能的设计

        立式注塑机液压传动系统运行性能设计的简单化，降低了液压元件的运行可靠性。多数立式注塑机液压系统的运行性能仅为开、关性能，根本没有考虑的液压阀开启及关闭的缓冲、延迟等性能设计。国内较多立式注塑机在保压结束转塑化，液压阀的冲击声很大，这是由于系统在塑化高压下流量瞬时达到最大，电液阀的液动阀在没有缓冲作用下高速换向受到瞬时冲击，产生激烈的冲击声，而且对阀的弹簧造成极易破坏，大幅度降低疲劳强度及刚度，缩短了使用寿命。

        应用技术的科学发展原则的重点研发方向：液压系统中增加蓄能器等缓冲设计，消除液压冲击。

4.3    合模液压安全性能的设计

        人的生命安全是第一位，偏离了这一人性化的最基本的人文环境原则，一切设计都是徒劳的。液压系统设计的首要就是确保操作人员的生命安全。立式注塑机的人的安全设计在容易产生人生命事故的合模部位。国际上液压驱动的合模机构，运行中，安全门打开，模板运行即停止，确保操作人员的生命安全。国内液压驱动的合模机构，在20世纪80年代引进国外先进技术，也采用同样的安全模式，后来为了适应一些用户的要求，采用安全门打开，模板仍能开模运行，提高所谓的功效，而忽视了操作人员的生命安全，这一错误的设计，降低了液压系统的安全系数，严重地剥夺了人的生命的事故也有发生。国内塑机安全标准也未把这关系人的生命安全的运行制约列入标准，单纯强调电气安全控制。

        应用技术的科学发展原则的重点研发方向：国内外实际证明，电气控制达不到完满的安全系统，只有在可能产生运动不安全因数时，直接切断液压动力的输送，才能实现可靠的人性化的安全系统。