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1、 〔三〕液壓系統(tǒng) 注塑機是機、電、液一體化、集成化和自動化程度都很高。無論是機械液壓式還全液壓式，液壓局部 都占有相當?shù)谋戎担瑢ψ⑺軝C的技術性能、節(jié)能、環(huán)保以及本錢占有重要局部。 注塑機液壓系統(tǒng)由主回路、執(zhí)行回路及輔助回路系統(tǒng)組成，如下圖。 □ 匚 CL/CM ■- p 圖14油路系統(tǒng)組成圖 輔助 》回路 系疣 'CU/CM 主回 路而 統(tǒng) 執(zhí)行 回路 系統(tǒng) ,1口 ET 8. ZT CU/C1 二 U/CM CU/CM CU/CH CU(P^VCMZ 1, 2, 3, 4, 5, 6—分別為合模油缸、滑模油缸、頂出油缸、注射座油缸、注射油缸

2、、液壓馬達； 7, 8, 9, 10, 11, 12—分別為油缸的控制模塊〔CU〕、指令模塊〔CM〕； 13一系統(tǒng)壓力〔P〕、流量〔Q〕的控制和指令模塊；14—泵；15—電機〔M〕； 16一進油過濾器；17—油冷卻器；18一油箱；P一進油管路〔高壓〕；T 一回油管路?！驳蛪骸? 油路總管線〔P、T、P〕的上局部是執(zhí)行回路系統(tǒng)，下局部是主回路系統(tǒng)及輔助回路系統(tǒng)。 執(zhí)行回路系統(tǒng)：主要由各執(zhí)行機構〔油缸〕和指令及控制裝置〔電磁閥〕組成。其功能是將進入管路 P的高壓油按程序放到油缸的左腔或右腔中去，推動活塞桿執(zhí)行動作。高壓油進入的時間、順序和位置是 通過電磁換向閥來實現(xiàn)的，工作指令通過電信號

3、發(fā)給電磁閥的電磁鐵，控制其閥芯動作，將控制油路〔P〕 的高壓油，進入換向閥推動閥芯動作，將高壓油接通到油缸中去；而各油缸中的回油經(jīng)回油管路T及輔助 油路系統(tǒng)放回油箱。 主回路系統(tǒng)：由動力源和控制模塊組成。動力源系統(tǒng)〔電機、油泵〕產生油壓〔P〕和流量〔Q〕，與 指令〔CU〕及控制〔CM〕模塊〔壓力閥、流量閥等〕組成回路。從泵來的高壓油，進入主管路的時間、 順序、壓力及流量，是通過流量閥，壓力閥是電磁鐵獲得，指令的時間、順序和強弱，由控制其閥芯的推 力和開度來確定的。 執(zhí)行回路與主回路之間是通過進油管路P〔高壓〕，回油管路T〔低壓〕以及控制回路 P〔高壓〕形成 “連接網(wǎng)絡''。 1.主

4、要液壓組件 注塑機應用液壓組件非常廣泛。 ⑴.動力組件 由電機帶動泵實現(xiàn)電能一機械能一液壓能的轉換。有各種油泵和液壓馬達。 油泵是靠封閉容腔使其容積發(fā)生變化來工作的。理想的泵是沒有的，因為構造上總會有制品縫隙就會 有泄漏，而且機械磨損也會產生間隙，所以就要考慮泵的效率。不同質量的泵，其效率是不同的，直接影 響了液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。此外，油的壓縮性也會對泵的效率產生影響。 〔2〕.執(zhí)行組件 執(zhí)行組件是將液壓能轉換為機械能的組件，主要有油缸和油馬達。 ①油缸 油缸可分為單作用柱塞式、雙作用活塞式、雙作用活塞桿式和雙作用伸縮式油缸。 I I ，口 匚.-J 3⑹

5、圖15油缸的簡圖：〔a〕雙作用活寒式；〔b〕雙作用活塞桿式 ②液壓馬達 液壓馬達是液壓能轉換成軸的扭矩和轉速的設備。通過油壓控制軸的輸出扭矩；通過輸入流量控制軸 的輸出轉速。 〔3〕控制組件 控制組件主要是指各種控制閥，如壓力閥、流量閥、方向閥、比例閥、伺服閥等。 我廠用注塑機中，除背壓是通過注意溢流閥控制的外，其余的壓力和流量的控制是通過比例壓力流量 復合調節(jié)閥控制的，沒有流量閥。 〔i〕方向閥 方向控制閥是控制系統(tǒng)油的流動方向，按程序來改變執(zhí)行機構的運動方向的控制組件。方向閥有單向 閥、電磁換向閥和電液換向閥。 ①.單向閥 單向閥允許油沿一個方向流動，不能反向流動。 單

6、向閥要求：油流過時，阻力小，對反向流動密封性好；動作靈敏，無撞擊和噪聲。 ②.電磁換向閥 電磁換向按程序由電磁換得失信號推動閥芯動作實現(xiàn)油路換向。有三位四通和二位四通閥之分。我們 設備中控制注射、合模、移模、座移等用的都是電磁換向閥。 〔ii〕比例閥 比例閥是以輸入電信號連續(xù)地按比例控制與調節(jié)系統(tǒng)流量、壓力、方向的控制閥。 比例閥有比例壓力閥、比例流量閥、比例方向閥、比例壓力流量閥等。我們設備中用到的是比例壓力 流量復合閥。 比例壓力流量閥是一種溢流閥，其功能為執(zhí)行組件提供所需的壓力和流量，根據(jù)負載壓力，使壓差保 持最小，控制泵的壓力，并控制流量穩(wěn)定不受溫度的影響。 〔也〕溢流閥

7、 當系統(tǒng)或局部壓力超過彈簧調整值時，閥芯自動開啟，把壓力流接回油箱。 〔4〕輔助組件 輔助組件雖然只起輔助作用，但是輔助組件質量會影響系統(tǒng)的功能。輔助組件有油箱、油管和接頭、 冷卻器、濾油器、壓力表、潤滑注油器等。 ①油管和接頭 用適當?shù)挠凸芎徒宇^將各液壓組件和輔件，以及測量儀表連接起來能組成完整的液壓系統(tǒng)。對于液壓 裝置，要求管道和接頭有足夠的強度和耐壓儲藏，使用可靠，裝拆方便，在輸送工作介質時能量損失要小。 油管有硬管和軟管之分。硬管適用于兩個相互固定組件的連接，在裝配時不能任意彎曲，能承受較高 的壓力且結實可靠，壓力損失小。軟管可以做兩個相對變位組件的管道連接，或常更換組件

8、與液壓系統(tǒng)的 連接。軟管裝配方便，不怕振動，并能局部地吸收液壓系統(tǒng)的沖擊，但沿程壓力損失比硬管大。 為了減少輸油的壓力損失，管道和接頭的通油截面應盡可能大些，壁要光滑，防止方向和截面的急劇 變化，減少局部壓力損失。 ②濾油器 濾油器的功能是將上游管路中存在的固體顆粒等異物，經(jīng)濾芯被阻留，使下游管路油降低污 圖帕圈式差富器秸府而蒯 染程度，到達要求指標。 我廠用注塑機中用到的是網(wǎng)式濾油器，如圖16所示，在骨架上包銅 網(wǎng)，此類濾油器通油能力強。銅網(wǎng)的疏密程度用“目〃來表示。目數(shù)越 大表示銅網(wǎng)越密，即能通過銅網(wǎng)的顆粒尺寸越小，液壓油所含雜質也就 越少。 ③冷卻器 液壓系統(tǒng)的功率損失

9、，幾乎全部變成熱能使油溫升高，油黏度下降，泄漏加重，容積效率降低。 減少油液溫升的措施，應采用高效率液壓組件和合理設計系統(tǒng)，減少系統(tǒng)的功率損失，其次要使熱量 盡量散發(fā)。常用水式冷卻器對液壓油進展冷卻。 〔5〕液壓油 液壓油是液壓傳動系統(tǒng)的工作介質，液壓油的黏度將直接影響液壓系統(tǒng)中壓力和流量的準確性、液壓 系統(tǒng)的穩(wěn)定性和泄漏量。 液壓油的黏度隨溫度升高而降低。所以，油溫高會影響油的黏度使系統(tǒng)產生氣泡， 增加泄漏量，導致系統(tǒng)壓力和流量的波動，使進入各執(zhí)行機構的流量和壓力發(fā)生波動，引起各種壓力和速 度的不穩(wěn)定，造成生產過程的不穩(wěn)定性，最終影響制品的成型質量。 油的壓力也會影響油的黏度，當油

10、的壓力增加時， 分子間距減小，黏度隨壓力而升高， 但是數(shù)值變化微小。 所以，當環(huán)境溫度高時，應采用高黏度油；反之，應采用低黏度油。 2.液壓系統(tǒng)分析 在液壓系統(tǒng)執(zhí)行回路中，根據(jù)主油路和各執(zhí)行油缸的功能，液壓組件在液壓系統(tǒng)上可組成控制模塊， 以提高系統(tǒng)的集成度。注塑機控制油路的模塊有：壓力/流量控制模塊〔P/Q油路塊〕、注射/預塑控制模 塊、合模控制模塊、頂出控制模塊。 〔1〕壓力/流量控制模塊〔P/Q油路塊〕 主要控制系統(tǒng)在整個工作周期中，各程序系統(tǒng)中油的壓力〔 P〕和流量〔Q〕，對各執(zhí)行機構的速度和 推力的大小及程序進展控制。 我們設備中用的是定量泵 +比例壓力流量閥控制回路

11、，如圖 17所示，由比例壓力流量閥 VI、泵P、電 動機MTR組成。D1、D2分別是控制流量和壓力的電磁鐵，當電動機啟動后，泵就輸出一定的流量，此時 D1、D2無電信號輸入，泵輸出流量通過V1流回油箱，系統(tǒng)壓力為零；如 D1、D2有電信號輸入，那么 V1開場工作，局部油通過比例閥所設定的開啟壓力，比例溢流閥翻開，把多余的油放回油箱。只要改變 D1、D2電信號的輸入值，就可實現(xiàn)對系統(tǒng)的壓力和速度調節(jié)。 圖17壓力/流量控制回路圖圖18注射/預塑控制模塊 〔2〕注射/預塑控制模塊 該模塊主要是對注射/射退、預塑、射臺前進/后退、背壓的動作和程序進展控制。 如圖18所示，

12、由三位四通電磁換向閥V1控制座移油缸的前進/后退；三位四通換向閥 V2控制注射/ 射退；二位四通換向閥 V3控制預塑，溢流閥 V4控制預塑背壓。P—壓力，T 一回油。 其工作原理是：當電磁鐵D1、D2無信號輸入時，油口封閉，注射座保持原位。當 D1得電信號時， 壓力油經(jīng)V1進入座移油缸的桿腔，從另腔排出的油經(jīng) V1至回油T推動活塞實現(xiàn)射臺后退動作。當電磁 鐵D2得信號時，壓力油經(jīng) V1進入座移油缸的無桿腔，從另腔排出的油經(jīng)V1至回油推動活塞實現(xiàn)射臺前 進動作。 當電磁鐵D3、D4、D5無信號輸入時，油口封閉，螺桿保持原位。當 D3得電信號時，壓力油經(jīng) V2 進入注射油缸的無桿腔，從

13、另腔排出的油經(jīng)V2到回油T,推動活塞實現(xiàn)射退動作。當D4得電信號時，壓 力油經(jīng)V2進入注射油缸的桿腔，從另腔排出的油經(jīng)V2到回油T,推動活塞實現(xiàn)注射動作。 當D5得電信號時，壓力油經(jīng) V3進入預塑馬達的壓力油腔，從回油腔排出的油直接到回油T,使馬達 旋轉，實現(xiàn)預塑動作。同時，注射油缸的無桿腔油經(jīng)V2到回油T,另腔油經(jīng)V4至回油。調節(jié) V4可對螺 桿后退速度實施調節(jié)。 〔3〕合?？刂颇K 該模塊主要是對合模、模具低壓保護、高壓鎖模、開模動作和程序進展控制。其工作原理類似于注射 /預塑控制模塊。 〔4〕頂出控制模塊 該模塊主要對頂出、頂退、模具抽芯的動作和程序的控制。其工作原理類似

14、于注射/預塑控制模塊。 3.對液壓系統(tǒng)的要求 低壓保護 高壓鎖模 〔1〕注塑機從關模開場到開模完畢，中間經(jīng)過關模慢一一快一一慢 注射座前進一一多級注射一一多級保壓一一預塑一一冷卻定型一一開模慢一一快一一慢一一頂出等多動 作程序。每個程序中又都有對壓力和速度的不同要求，即：動作中的不同時刻或不同位置，流量和壓力是 瞬時的、多級變化的，所以對注塑機液壓系統(tǒng)及其組成液壓組件的靈敏性、可靠性、靜音性和平安性都有 很高的要求。 〔2〕注塑充模質量決定制品質量，而充模質量與液壓系統(tǒng)構造有直接關系，在充模時，螺桿前部所 形成的聚合物黏流態(tài)系統(tǒng)與螺桿后面通過注射油缸與油路系統(tǒng)形成了一個封閉流體阻力

15、系統(tǒng)。充模速率受 到油路系統(tǒng)參量、介質、黏度、系統(tǒng)構造及其液壓剛性等影響。所以，液壓系統(tǒng)水平與注塑質量密切相關。 〔四〕控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是注塑機的“神經(jīng)中樞〃系統(tǒng)，控制各種程序動作，實現(xiàn)對時間、位置、壓力、速度和轉速 等的控制與調節(jié)，由各種繼電器組件、電子組件、檢測組件及自動作儀表所組成?？刂葡到y(tǒng)與液壓系統(tǒng)相 結合，對注射機的工藝程序進展準確而穩(wěn)定的控制與調節(jié)。 控制系統(tǒng)的質量將直接影響產品的成型質量，例如對合模速度、低壓模保、及模具鎖緊力的控制，將 影響產品的成型周期、可靠的低壓模具保護、準確的開模定位等。另一個需要準確控制的是影響注射工藝 條件的注射速度、保壓壓力、螺桿轉速及料筒的

16、溫度等。 1 .開、閉環(huán)控制 實現(xiàn)注塑機自動控制的方法分為兩大類：第一類順序控制，即：開環(huán)控制；第二類回饋控制系統(tǒng)，即 死循環(huán)控制。我廠注塑機的對速度和壓力的控制采用的是開環(huán)控制方式；對位移和溫度的控制那么是死循 環(huán)控制方式。 〔1〕開環(huán)控制 如系統(tǒng)輸出量不與指定輸入相比擬，系統(tǒng)的輸出與輸入量之間不存在回饋通道，此種稱開環(huán)控制，如 圖19所示。此控制系統(tǒng)構造簡單、組件少、本錢低、系統(tǒng)容易穩(wěn)定。由于不對被控量進展檢測，當系統(tǒng) 受干擾時，被控量一旦偏離原有的平衡狀態(tài)，再沒有消除這種偏關的功能，限制了系統(tǒng)的應用。 開環(huán)控制系統(tǒng)中，當被控制對像給以設定值之后，那么系統(tǒng)就會使被控制量〔壓力、速

17、度、轉速、位 移〕得到實際值，并能經(jīng)儀表顯示出來。但是由于各種環(huán)境因素的干擾，會使系統(tǒng)的給定值與實際值之間 產生偏差，但無須再重新修正這個偏差，即系統(tǒng)自身對此偏差無調節(jié)作用。 蛤■々入，控制- 1祓拴對象| — 他 r (tj e 圖19開環(huán)控制系統(tǒng)框圖 〔2〕閉循環(huán)控制 把系統(tǒng)被控制量回饋到輸入端，并與指定輸入相比擬，此為死循環(huán)控制，由于存在被控制量經(jīng)回饋環(huán) 節(jié)至比擬點的回饋通道，又稱回饋控制，如圖20所示。死循環(huán)控制系統(tǒng)的特點是：連續(xù)地對被控量檢測, 把測得的實際值提前回饋到始端與給定值進展比擬，將所得到的偏差信號經(jīng)控制器的變換運算和放大器的 放大，對控制對象發(fā)出新的控制

18、信號，使被控量按照指定輸入的要求去變化。受部和外部信號干擾時，通 過死循環(huán)控制，能自動地消除或削弱干擾信號對被控對象的影響，有抗擾動功能。 圖20死循環(huán)控制系統(tǒng)框圖 2.控制系統(tǒng)的組成 〔1〕檢測系統(tǒng)電器 我廠的注塑機具有檢測系統(tǒng)電器有行程開關、電子尺、熱電偶等。 〔i〕行程開關 行程開關〔限位開關〕是以機械動作發(fā)出控制指令的主令電器。用于控制運動方向、 行程或位置保護。 符號：SQ〔LS〕。 行程開關由操作機構、觸頭系統(tǒng)和外殼等組成。我們所用的舜展臥式機的位移控制就是此種行程開關。 〔ii〕接近開關 接近開關〔無觸點行程開關〕代替有觸點行程控制和限位保護，也可用于高頻

19、計數(shù)、液面控制等，具 有穩(wěn)定、可靠、壽命長、定位重復、適應較惡劣的工作條件等優(yōu)點。符號：PRS 今機立式機利用接近開關控制滑本的行程。 □ii］電子尺 禱夫輸出 電腌輸出 5 3 C+) 藍色 Q 2 黃色 十— 『仄淅八八八八 。一：7 掠色 電子尺是一種電阻式的位移傳感器，有是 也稱為電阻尺。 符號：POS。 其工作原理是：采用可變電阻分壓原理， 將線位移轉換成傳感器的電阻變化，并變成電壓 信號傳送。 圖21電子尺工作原理圖 除舜展臥式注射機外，其它機型都是用電子尺對螺桿位移、模板位移、及頂出桿位移進展檢測，從而 對運動速度進展控制。 〔iv〕熱電偶

20、熱電偶是溫度檢測組件，用來對各處溫度進展檢測。符號是：BT T/C。 副交 瞌電物工隹原罡圖 其工作原理：將兩種不同材料的導體或半導體 A和B焊接起來, 構成一個閉合回路，當導體 A和B的兩個執(zhí)著點之間存在溫差時， 由于熱電效應，兩者之間產生電動勢，在回路中形成電流。即將工 作端置于溫度為t的被測介質中，另一自由端在to的恒定溫度下。 當工作端的介質溫度發(fā)生變化時，熱電勢隨之發(fā)生變化，將熱電勢 輸入顯示儀表、記錄或關入微機進展處理，獲得溫度值。 熱電勢值與熱電極本身的長度和直徑無關，只與熱電極材料的成分及兩端的溫度有關。 注塑機的料筒溫度、噴嘴溫度和油溫的溫度控制，都需要經(jīng)熱電偶檢測后

21、送入控制器中。 〔2〕執(zhí)行系統(tǒng)電器 注塑機用到的執(zhí)行機構有：電磁閥線圈、加熱線圈、電動機、接觸器、報警燈、蜂鳴器等。 〔3〕邏輯判斷及指令形成系統(tǒng)電器 有各種控制器、顯示器、按鈕、撥碼開關、電源器等。 〔4〕其它系統(tǒng)電器 快速熔斷器、變壓器、導線、冷卻風扇、電流表等。 3 .注射速度與注射壓力的控制 注塑機的注射速度控制包括兩種含意：一個是對螺桿推進物料的速度進展開環(huán)或死循環(huán)控制；一個是 對螺桿推進速度同時進展位置和速度值的多級切換，稱多級注射速度切換或控制。同樣，注塑機的注射壓 力控制也包括的是這兩種含意：一個是對螺桿推進物料的壓力進展開環(huán)或死循環(huán)控制；一個是對螺桿推進 壓

22、力同時進展位置和速度值的多級切換，稱多級注射速度切換或控制。 我們所用的注塑機對注射壓力和速度控制的特點是：用電子尺檢測位置信號與通過所設定的位置信號 進展比擬，將比擬信號輸入給控制裝置，實現(xiàn)在指定位置上的速度切換和壓力切換。速度值和壓力值通過 模擬量或數(shù)學量設定輸入給控制裝置，指令信號經(jīng)放大輸出給比例壓力流量閥，實現(xiàn)對流量和壓力的控制, 從而實現(xiàn)多級注射壓力和速度的控制。如圖23。 圖23多級注射控制原理圖 注射壓力的切換有三段，各段的切換是由位置設定和位移傳感器通過控制裝置來同時切換壓力和速 度；由射出切換為保壓時，既可通過位移設定來切換，也可用時間來切換；保壓有

23、二段壓力、兩段速度， 兩段間的切換是用時間來切換的，因為進入保壓階段后，螺桿位移量很小，不易控制。 4 .溫度的控制與調節(jié) 〔1〕料筒溫度控制 注塑機料筒溫度是注塑工藝的重要參數(shù)，是塑化裝置的唯一外部供熱，因此，料筒的溫控技術將直接 影響到制品的質量。 我們所用的注塑料筒加熱段有三段、四段或五段。注塑機料筒與噴嘴溫控的調節(jié)是死循環(huán)控制方式， 即通過熱電偶檢測與設定值進展比擬，從而對加熱電阻圈進展控制和調節(jié)。 注塑機的溫度控制與調節(jié)有四種根本形式：我廠注塑機用的是開關控制型式和比例微分積分控制式。 〔i〕開關控制〔ON/OFF〕型式這種型式的熱能轉換組件是電阻加熱圈，功率的輸出狀態(tài)

24、是開關形 式，。圖24是開關控制型式的輸出狀態(tài)及其溫度特性曲線。 從特性曲線可以看出，這種開關式的溫度控制超調量大，溫度波動大很不穩(wěn)定。 〔ii〕比例、積分、微分控制〔PID〕控制型式是一種根據(jù)連續(xù)檢測溫度的偏差信號，提高對溫度的 控制精度。 由前所述，注塑機的料筒壁較厚，所以，在對料筒溫度控制時，就要考慮熱電偶檢測點的選擇問題, 因為在不同的檢測點上其溫度曲線有較大的差異的。如26圖所示。 圖26熱電偶位置對溫度特性曲線的影響 〔1〕溫度檢測點安裝方式；〔2〕不同安裝位置曲線的比擬 曲線1—檢測點在料筒外表的溫度曲線；曲線 2—檢測點在料筒深部時的溫度曲線； 曲線

25、3—工藝要求曲線 曲線1是熱電偶1的溫度-時間曲線，反響出溫度波動大。但由于檢測點與控制點接近，有較高的溫 控靈敏度。曲線〔2〕是熱電偶的溫度-時間曲線，由于料筒熱慣性的原因，曲線要比曲線1滯后，但所指 示的溫度更接近于塑料熔體的實際溫度。但是兩者均有較大的溫度波動，與實際要求的有較大的偏差。 另外，料筒溫度的控制還與所選用的熱電偶有關，尤其在對溫度進展準確控制時，應選用熱敏性高、 且質量穩(wěn)定的熱電偶。 〔2〕噴嘴溫度的控制與檢測 噴嘴溫度也是在注塑工藝參數(shù)中應特別控制的一工藝參數(shù)，由于此處測得的溫度更能接近熔體的實際 溫度，所以對其的控制也日益受到人們的重視。一般情況下采用和料

26、筒溫度一樣的控制方式，目前，有些 廠家用專門測量噴嘴的熱電偶對噴嘴溫度進展檢測。 相對來講，因噴嘴處料筒壁較薄， 熱電偶檢測點較接近熔體， 測得的溫度也較料筒溫度更接近熔體溫 度，對成型更具有指導意義。 〔 3〕油溫的控制與檢測 由前述可知， 對液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和注塑制品質量都有重要的影響。 所以一般注塑機都設置有油溫檢 測裝置。 在生產中， 我廠用冷卻水對液壓油進展冷卻以控制油溫， 卻沒有對油溫進展檢測。 但在注塑機操作溫 度頁面中，那么有油溫檢測，由此可見，油溫檢測是作為注塑機的一種可選功能，我們沒有選擇此功能。 〔五〕冷卻加熱系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)主要是指對油溫和加料口的冷卻，在前面已經(jīng)做過介紹。加熱系統(tǒng)主要是指對料筒的加熱， 前面也做了介紹。