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摘要：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。本文笔者通过对小型注塑机液压系统的设计研究，分析了优化后的液压系统性能，对注塑类零件加工质量的提高具有重要的现实意义。
关键词：小型注塑机；液压系统；优化设计
0引言
近年来，随着新型合成材料的不断涌现，使用塑料的范围越来越广，对节能和环保的要求越来越高，塑料材料在企业生产中的作用越来越明显。因此，加强对微小型注塑机的开发改进充满商机。在提高液压系统本身的工作性能和功能的前提下，小型注塑机液压系统的优化设计更能满足加工工艺要求，保证注塑机的功能发挥，具有广泛的适应性。
1.现有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。
2．微小型注塑机应用领域
微小型注塑机专门用于小型、精密的单色或多色零件的注塑，节省模架，占地少，能耗低。其独特的注射单元可将普通注塑机改造成双色机或三色机。注塑机成本低，也可安装在自动生产线上进行流水线生产。
3．加工零件对液压系统的要求
（1）根据工艺要求，塑料注射成型机液压系统在整个动作循环过程中，执行闭模空行程、闭模锁紧、注射前移、注射顶紧、注射、保压、预塑、冷却、启模、顶出、启模空行程、螺杆运动。（2）注塑机必须具有足够的合模力，开模、合模速度可调。空程时要求快速，以提高生产效率；合模时要求慢速，以免撞坏模具和制品，并减少振动和噪音。系统工作时负载变化和速度变化均较大。（3）注射座整体进退。注射座移动液压缸应有足够的推力，以保证注塑时喷嘴和模具浇口紧密接触。（4）注射压力和速度可调。这是为了适应不同塑料品种，制品形状及模具浇注系统的不同要求而提出来的。（5）保压及其压力可调。塑料注射完毕后，需要保压一段时间，以保证塑料紧贴模腔而获得精确的形状，另外在制品冷却凝固而收缩过程中，融化塑料可不断充入模腔，防止产生充料不足的废品。保证压力根据不同情况可以调整。（6）制品顶出速度要平稳。顶数速度平稳，以保证制品不受损伤。
4新型系统设计
①分析伺服控制系统和比例控制系统的特点，结合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。
5系统性能分析
（1）由于该系统在整个工作循环中，工作部件速比大，但不需要大范围无级调速，合模缸和注射缸等液压缸的流量变化较大，锁模和注射后系统有较长时间的保压。为合理利用能量，系统采用双泵供油方式。液压缸快速动作（低压大流量）时，采用双液压泵联合供油方式；液压缸慢速动作或保压时，采用高压小流量泵供油，低压大流量泵卸荷供油方式。（2）由于合模液压缸要求实现快、慢速开模、合模以及锁模动作，系统采用电液换向阀换向回路控制合模缸的运动方向。为保证足够的锁模力，系统设置了增力缸作用合模缸的方式，再通过机液复合机构完成合模和锁模。因此，合模缸结构较小、回路简单。（3）满足注射速度的调节，选用调速阀进行进口节流调速。其特点是注射油缸回油的阻力小，可以获得较大的注射推力，而且调速范围较大，速度稳定性较好。为使加工的塑料得到良好的塑化质量，在注射系统中采用了背压阀，可防止液压缸前冲而提高其稳定性。由于塑料的品种、制件的几何形状和模具的浇注系统的不同，注射系统采用了两级压力控制，以便灵活的控制注射压力和保压压力。（4）为了便于实现自动循环，系统的换向控制阀多采用三位四通电液换向阀和电磁换向阀，采用电液换向阀换向过程比较平稳。（5）三位四通换向阀滑阀中位机能除注射电液换向阀和控制两级压力动作的电磁换向阀外，皆采用O型，其换向和停止的位置精度要求较高，且能满足本机并联多油缸油路系统工作的需要。注射电液换向阀和控制两级压力动作的电磁换向阀采用Y型机能，能满足本机并联多油缸油路系统的工作需要，又分别利用中位Y型机能满足螺杆预塑后退时注射油缸左腔形成真空进行吸油的需要和使控制两级压力大小的远程调压阀处于非工作状态位置进行卸荷的需要。（6）在启模系统中采用进油节流增加启模阻力，以满足启模过程中实现制品顶出的要求，从而缩短辅助时间，提高生产效率。（7）系统除采用时间继电器控制保压和冷却动作外，还采用行程开关控制各油缸可靠地依次动作和进行速度换接。（8）分析电液比例控制系统的特点，结合工艺控制要求，选择计算机控制液压比例技术控制系统。
微小型注塑机具有很大的市场潜力，其开发研究是一个很大的课题。作为生产系统的核心动力设备，液压系统的优劣决定产品的市场竞争力。小型注射机液压系统在应用中具有高效节能的特点，通过对液压系统的优化设计，实现智能、节能、高效，更能满足加工工艺要求。
参考文献：
[1]张友根．注塑机节能技术的现状和展望（二）[J]．包装工程，2008（4）.
[2]向鹏．全电动注塑机的特点及应用领域[J]．现代塑料加工应用，2007，19（1）.
[3]邹戈，姚正军．微型注塑机机械部分的改进设计[J]．江苏冶金，2006，34（6）.