O    前言

        塑料制品重复生产量大,连续时间长,不能中断,系统控制性能及可靠性对产品质量有较大影响。现有立式注塑机普遍使用普通电液控制系统,部分新产品也只简单地用比例阀代替普通阀作压力和流量控制,不能满足对智能化、节能化及结构紧凑等要求的优化设计,目前急需一种新型液压控制系统来满足控制要求,提高综合经济效益。

1    现有立式注塑机液压系统介绍

        (l)工作循环过程

        合模一注射座前进一注射一保压一制品冷却及预塑一防流涎一注射座后退一启模一制品顶出一顶出杆退回一合模。

        (2)液压系统设计要求

        ①足够合模力,防止高压注射使模具离缝产生溢边。

        ②可调节的开合模速度,使空程快速、合模慢速,以免产生冲击振动。

        ③注射座可靠锁定,保证喷嘴与浇口紧密接触,防止漏注。

        ④可调节的注射压力和压射速度,适应不同材料、不同模具形状的控制要求。

        ⑤保压及可调保压压力。

        ⑥平稳的制品顶出速度。

        (3)实现措施

        ①采用双联泵供油,构成双泵回路,实现低压高速、高压慢速及保压控制。

        ②利用曲肘、连杆机构实现增大合模力,及慢一快一慢的正弦规律变化的速度控制方式,达到保护模具的目的。

        ③多个溢流阀并联,由电磁阀选择实现卸荷及多级调压。

        ④多个节流阀分别控制启模、合模、注射等速度。

        ⑤泵压力油直接保证合模力,防止注射时脱模。

        (4)特点及不足

        ①采用普通液压元件控制,自动化水平低,动作可靠性受行程开关限制。

        ②多级调压由多个溢流阀完成,结构复杂,且普通溢流阀只能控制好升压、降压、卸荷等几个点上的压力,各点间的变化以阶跃形式实现,造成压力冲击和运动不平稳,影响锁模、注射座锁定的可靠性,造成产品质量问题。

        ③应用多个节流阀控制不同动作的速度,数量大,且回路布置靠近执行机构,分布广,调节不便。操作者技术要求高,不同操作者形成调节差异。

        ④彩曲肘、连杆传动使机构庞大,有润滑要求,维护不方便。

        ⑤定量叶片泵供油,驱动功率由所需最高压力及最大流量决定而较大,能耗大。叶片泵调节压力不能过高,使执行机构结构尺寸较大。

        ⑥定量泵一节流阀调速回路控制,溢流、节流损失大,效率低,温升高,泄漏严重,环境受污染,需配置专门冷却系统,效益差。

        ⑦泵压力油直接完成锁模、锁座,受其它动作变化影响压力稳定,锁定不可靠。

        ⑧新产品仅采用了比例溢流阀、比例节流阀代替普通溢流阀、节流阀,没有实现优化,能耗仍大,速度不稳定,动作间存在压力干扰,控制存在不可靠。

2    新型系统设计

        (l)设计说明

        ①分析伺服控制系统和比例控制系统的特点,结合立式注塑机工艺控制要求,选择计算机控制液压比例技术设计系统。计算机控制信号易实现正弦规律,而液压比例控制可再现其变化规律,实现工艺要求,因此可取消曲肘、连杆传动部分,简化机器结构。

        ②流量控制有泵控、阀控两种形式。比例泵控制机构复杂,响应慢,控制功率要求高,价格昂贵。阀控由比例电磁铁直接带动,控制功率要求低,响应快,价格较便宜,故选择阀控系统。

        ③比例阀通过改变比例电磁铁的电流,可在额定值范围内任意设定系统压力或阀口开口面积,输人电流为零时可使系统卸荷或关闭阀口,控制过程线性连续。因此,应用一台溢流阀可完成所有压力控制要求,也不易产生冲击。同样,采用一台节流阀可对多个动作实现速度控制,可简化结构。计算机比例技术可实现程序远程控制,调节方便,也消除了人为因素影响,提高控制准确性。

        ④大流量系统,采用先导溢流阀调压,其主阀芯除主溢流外可作为系统安全阀,满足因故障电流过大而引起过高压力对系统造成破坏需设置安全阀的要求。

        ⑤选择电液比例压力/流量复合阀来消除负载变化对调速稳定性的影响。此阀由比例先导溢流阀与比例节流阀组合而成,溢流阀主阀在复合阀中作三通压力补偿器,为节流阀进行压力补偿,使其前后压差恒定,通过流量大小仅取决于开口面积。此阀流量、压力调节偏差小,信号闭锁准确,适合作本系统主要调速、调压元件,使控制流量稳定。

        ⑥恒功率变量柱塞泵控制的特点是压力与流量变化呈双曲线规律,低压时输出大流量,高压时输出小流量,符合本系统高压锁模、高压注射时只需很小流量的工况,还可与节流阀构成流量自应系统,消除溢流、节流损失,提高效率。所需驱动功率也小于同要求定量泵系统,可大大降低能耗。同时,作为高压泵,可提高系统工作压力,从而减小结构。

        ⑦应用液控单向阀锁紧保压回路,保证锁模、锁座可靠,不受其它动作干扰。因系统流量大,需先用带卸荷阀芯的液控单向阀,相应控制电磁阀中位机能需采用Y型,保证液控单向阀可靠关闭。

3    结论

        通过优化设计,实现了系统智能化、节能化、高效率、结构紧凑的优化组合,符合立式注塑机的发展方向,在实际应用中取得了良好的效果,满足了用户生产及改造的要求,具有较高应用价值。