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6up注塑机工作原理

2020-09-18 07:12

  注塑机工作原理_计算机硬件及网络_IT/计算机_专业资料。注塑机结构分析及其工作原理 注塑机结构分析及其工作原理 一、注塑机的工作原理: 注塑成型是利用塑料的热物理性质,把物料从料斗加入料筒中,料筒外由加热 圈加热,使物料熔融,在料筒内装有在外动力马达作用

  注塑机结构分析及其工作原理 注塑机结构分析及其工作原理 一、注塑机的工作原理: 注塑成型是利用塑料的热物理性质,把物料从料斗加入料筒中,料筒外由加热 圈加热,使物料熔融,在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆,物料在 螺杆的作用下,沿着螺槽向前输送并压实,物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下 逐渐地塑化,熔融和均化,当螺杆旋转时,物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下, 把已熔融的物料推到螺杆的头部,与此同时,螺杆在物料的反作用下后退,使螺杆 头部形成储料空间,完成塑化过程,然后,螺杆在注射油缸的活塞推力的作用下, 以高速、高压,将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中,型腔中的熔料 经过保压、冷却、固化定型后,模具在合模机构的作用下,开启模具,并通过顶出 装置把定型好的制品从模具顶出落下,其作业循环流程如图 1 所示。 闭模 注射座前进 注射 保压 制品顶出 启模 冷却 退回塑化 塑化退回 固定塑化 图 1 注塑机工作流程图 二、注塑机的分类: 按合模部件与注射部件配置的型式有卧式、立式、角式三种。 (1)卧式注塑机:卧式注塑机是最常用的类型。其特点是注射总成的中心线与 合模总成的中心线同心或一致,并平行于安装地面。它的优点是重心低、工作平稳、 模具安装、操作及维修均较方便,模具开档大,占用空间高度小,但占地面积大, 大、中、小型机均有广泛应用。 (2)立式注塑机:其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与地面 垂直。具有占地面积小,模具装拆方便,嵌件安装容易,自料斗落入物料能较均匀 地进行塑化,易实现自动化及多台机自动线管理等优点。缺点是顶出制品不易自动 脱落,常需人工或其它方法取出,不易实现全自动化操作。 (3)角式注塑机:注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列。根据注射总线与 基面垂直,而合模总成中心线与基面平行。角式注射机的优点是兼备有卧式与立式 注射机的优点,特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品的模具。 三、注塑机的组成结构分析 注塑机根据注射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种,主要由注射部 件、合模部件、机身、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成。如图 2 所示。 (一)、注塑部件 1.注射部件的组成: 目前,常见的注塑装置有单缸形式和双缸形式,并且都是通过液压马达直接驱 动螺杆注塑。因不同的厂家、不同型号的机台其组成也不完全相同。 其工作原理为:预塑时,在塑化部件中的螺杆通过液压马达驱动主轴旋转,主 轴一端与螺杆键连接,另一端与液压马达键连接,螺杆旋转时,物料塑化并将塑化 好的熔料推到料筒前端的储料室中,与此同时,螺杆在物料的反作用下后退,并通 过推力轴承使推力座后退,通过螺母拉动活塞杆直线后退,完成计量,注射时,注 射油缸的杆腔进油通过轴承推动活塞杆完成动作,活塞的杆腔进油推动活塞杆及螺 杆完成注射动作。 注塑机 注射部件 装置 合模部件 机身 液压系统 加热系统 冷却系统 控制系统 加料装置 塑化部件 注射座 注射油缸 座移油缸 液压马达 合模装置 调模装置 顶出装置 螺杆 料筒 螺杆头 喷嘴 泵、液压马达、阀 蓄能器、冷却器、管路等油路控制 动作程控 料筒温度控制 液压泵电机控制 故障检测报警控制 安全保护 2.塑化部件: 图 2 注塑机组成示意图 塑化部件分为柱塞式和螺杆式,塑化部件是完成均匀塑化,实现定量注射的核 心部件。 螺杆式塑化部件如图 3 所示,主要由螺杆、料筒、喷嘴等组成,塑料在旋转螺杆 的连续推进过程中,实现物理状态的变化,最后呈熔融状态而被注入模腔。 图 3 螺杆式塑化部件结构图 1-喷嘴;2-螺杆头;3-止逆环;4-料筒;5-螺杆;6-加热圈;7-冷却水圈 螺杆式塑化部件的工作原理:预塑时,螺杆旋转,将从料口落入螺槽中的物料 连续地向前推进,加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料,固体物料在外加 热和螺杆旋转剪切双重作用下,并经过螺杆各功能段的热历程,达到塑化和熔融, 熔料推开止逆环,经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端,并产生背压,推动螺杆 后移完成熔料的计量,在注射时,螺杆起柱塞的作用,在油缸作用下,迅速前移, 将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具。 螺杆式塑化部件一般具有如下特点: ① 螺杆具有塑化和注射两种功能; ② 螺杆在塑化时,仅作预塑用; ③ 塑料在塑化过程中,所经过的热历程要比挤出长; ④ 螺杆在塑化和注射时,均要发生轴向位移,同时螺杆又处于时转时停的间歇 式工作状态,因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性。 (1)螺杆 螺杆是塑化部件中的关键部件,6up。和塑料直接接触,塑料通过螺槽的有效长度, 经过很长的热历程,要经过 3 态(玻璃态、黏弹态、黏流态)的转变,螺杆各功能 段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量,将最终影 响注射成型周期和制品质量。 与挤出螺杆相比,注塑螺杆具有以下特点: ① 注射螺杆的长径比和压缩比比较小; ② 注射螺杆均化段的螺槽较深; ③ 注射螺杆的加料段较长,而均化段较短; ④ 注射螺杆的头部结构,具有特殊形式。 ⑤ 注射螺杆工作时,塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。 (2)、螺杆的分类 注塑螺杆按其对塑料的适应性,可分为通用螺杆和特殊螺杆,通用螺杆又称常 规螺杆,可加工大部分具有低、中黏度的热塑性塑料,结晶型和非结晶型的民用塑 料和工程塑料,是螺杆最基本的形式,与其相应的还有特殊螺杆,是用来加工用普 通螺杆难以加工的塑料;按螺杆结构及其几何形状特征,可分为常规螺杆和新型螺 杆,常规螺杆又称为三段式螺杆,是螺杆的基本形式,新型螺杆形式则有很多种, 如分离型螺杆、分流型螺杆、波状螺杆、无计量段螺杆等。 常规螺杆其螺纹有效长度通常分为加料段(输送段)、压缩段(塑化段)、计量 段(均化段),根据塑料性质不同,可分为渐变型、突变型和通用型螺杆。 ? 渐变型螺杆:压缩段较长,塑化时能量转换缓和,多用于 PVC 等热稳定性 差的塑料。 ? 突变型螺杆:压缩段较短,塑化时能量转换较剧烈,多用于聚烯烃、PA 等 结晶型塑料。 ? 通用型螺杆:适应性比较强的通用型螺杆,可适应多种塑料的加工,避免更 换螺杆频繁,有利于提高生产效率。 常规螺杆名段的长度如下: 螺杆类型 渐变型 加料段(L1) 25~30% 压缩段(L2) 50% 均化段(L3) 15~20% 突变型 65~70% 15~5% 20~25% 通用型 45~50% 20~30% 20~30% (3)、螺杆的基本参数 螺杆的基本结构如图 4 所示,主要由有效螺纹长度 L 和尾部的连接部分组成。 图 4 螺杆的基本结构 ds — 螺杆外径,螺杆直径直接影响塑化能力的大小,也就直接影响到理论注 射容积的大小,因此,理论注射容积大的注塑机其螺杆直径也大。 L/ds — 螺杆长径比。L 是螺杆螺纹部分的有效长度,螺杆长径比越大,说明 螺纹长度越长,直接影响到物料在螺杆中的热历程,影响吸收能量的能力,而能量 来源有两部分:一部分是料筒外部加热圈传给的,另一部分是螺杆转动时产生的摩 擦热和剪切热,由外部机械能转化的,因此,L/ds 直接影响到物料的熔化效果和熔 体质量,但是如果 L/ds 太大,则传递扭矩加大,能量消耗增加。 L1—加料段长度。加料段又称输送段或进料段,为提高输送能力,螺槽表面一 定要光洁,L1 的长度应保证物料有足够的输送长度,因为过短的 L1 会导致物料过早 的熔融,从而难以保证稳定压力的输送条件,也就难以保证螺杆以后各段的塑化质 量和塑化能力。塑料在其自身重力作用下从料斗中滑进螺槽,螺杆旋转时,在料筒 与螺槽组成的各推力面摩擦力的作用下,物料被压缩成密集的固体塞螺母,沿着螺 纹方向做相对运动,在此段,塑料为固体状态,即玻璃态。 h1— 加料段的螺槽深度。h1 深,则容纳物料多,提高了供料量和塑化能力, 但会影响物料塑化效果及螺杆根部的剪切强度,一般 h1≈(0.12~0.16)ds。 L3 — 熔融段长度。熔融段又称均化段或计量段,熔体在 L3 段的螺槽中得到进 一步的均化,温度均匀,组分均匀,形成较好的熔体质量,L3 长度有助于熔体在螺 槽中的波动,有稳定压力的作用,使物料以均匀的料量从螺杆头部挤出,所以又称 计量段。L3 短时,有助于提高螺杆的塑化能力,一般 L3=(4~5)ds。 h3 — 熔融段螺槽深度,h3 小,螺槽浅,提高了塑料熔体的塑化效果,有利于 熔体的均化,但 h3 过小会导致剪切速率过高,以及剪切热过大,引起分子链的降解, 影响熔体质量,;反之,如果 h3 过大,由于预塑时,螺杆背压产生的回流作用增强, 会降低塑化能力。 L2 — 塑化段(压缩段)螺纹长度。物料在此锥形空间内不断地受到压缩、剪 切和混炼作用,物料从 L2 段入点开始,熔池不断地加大,到出点处熔池已占满全螺 槽,物料完成从玻璃态经过黏弹态向黏流态的转变,即此段,塑料是处于颗粒与熔 融体的共存状态。L2 的长度会影响物料从玻璃态到黏流态的转化历程,太短会来不 及转化,固料堵在 L2 段的末端形成很高的压力、扭矩或轴向力;太长则会增加螺杆 的扭矩和不必要的消耗,一般 L2=(6~8)ds。对于结晶型的塑料,物料熔点明显, 熔融范围窄,L2 可短些,一般为(3~4)ds,对于热敏性塑料,此段可长些。 S — 螺距,其大小影响螺旋角,从而影响螺槽的输送效率,一般 S≈ds。 ε— 压缩比。ε=h1/h3,即加料段螺槽深度 h1 与熔融段螺槽深度 h3 之比。ε 大, 会增强剪切效果,但会减弱塑化能力,一般来讲,ε 稍小一点为好,以有利于提高 塑化能力和增加对物料的适应性,对于结晶型塑料,压缩比一般取 2.6~3.0。对于低 黏度热稳定性塑料,可选用高压缩比;而高黏度热敏性塑料,应选用低压缩比。 (4)螺杆头 在注射螺杆中,螺杆头的作用是:预塑时,能将塑化好的熔体放流到储料室中, 而在高压注射时,又能有效地封闭螺杆头前部的熔体,防止倒流。 螺杆头分为两大类,带止逆环的和不带止逆环的,对于带止逆环的,预塑时, 螺杆均化段的熔体将止逆环推开,通过与螺杆头形成的间隙,流入储料室中,注射 时,螺杆头部的熔体压力形成推力,将止逆环退回流道封堵,防止回流。 表 1 注射螺杆头形式与用途 形式 尖 无头 止形 结构图 特征与用途 螺杆头锥角较小或有螺纹,主要用于高 粘度或热敏性塑料 逆钝 环头 型形 止环 逆形 型 爪 形 止销 钉 逆形 分 型流 形 头部为“山”字形曲面,主要用于成型透 明度要求高的 PC、AS、PMMA 等塑 料 止逆环为一光环,与螺杆有相对转动, 适用于中、低黏度的塑料 止逆环内有爪,与螺杆无相对转动,可 避免螺杆与环之间的熔料剪切过热,适 用于中、低粘度的塑料 螺杆头颈部钻有混炼销,适用于中、低 粘度的塑料 螺杆头部开有斜槽,适用于中、低粘度 的塑料 对于有些高黏度物料如 PMMA、PC、AC 或者热稳定性差的物料 PVC 等,为 减少剪切作用和物料的滞留时间,可不用止逆环,但这样的注射时会产生反流,需 延长保压时间。 对螺杆头的要求: ① 螺杆头要灵活、光洁; ② 止逆环与料筒配合间隙要适宜,即要防止熔体回流,又要灵活; ③ 既有足够的流通截面,又要保证止逆环端面有回程力,使在注射时快速 封闭; ④ 结构上应拆装方便,便于清洗; ⑤ 螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反,防止预塑时螺杆头松脱。 (5)料筒 (ⅰ)、料筒的结构 料筒是塑化部件的重要零件,内装螺杆外装加热圈,承受复合应力和热应力的 作用,结构如图 5: 图 5 料筒结构 1-前料筒;2-电热圈;3-螺孔;4-加料口 螺孔 3 装热电偶,要与热电偶紧密地接触,防止虚浮,否则会影响温度测量精度。 (ⅱ)、加料口 加料口的结构形式直接影响进料效果和塑化部件的吃料能力,注塑机大多数靠 料斗中物料的自重加料,常用的进料口截面形式如图 6 所示:对称形料口如图 6(a), 制造简单,但进料不利;现多用非对称形式,如图 6(b)、8(c)所示,此种进料 口由于物料与螺杆的接触角大,接触面积大,有利于提高进料效率,不易在料斗中 开成架桥空穴。 图 6 加料口结构形式图 (ⅲ)、料筒的壁厚 料筒壁厚要求有足够的强度和刚度,因为料筒内要承受熔料和气体压力,且料 筒长径比很大,料筒要求有足够的热容量,所以料筒壁要有一定的厚度,否则难以 保证温度的稳定性;但如果太厚,料筒笨重,浪费材料,热惯性大,升温慢,温度 调节有较大的滞后现象。 (ⅳ)、料筒间隙 料筒间隙指料筒内壁与螺杆外径的单面间隙,此间隙太大,塑化能力降低,注 射回泄量增加,注射时间延长,在此过程中引起物料部分降解;如果太小,热膨胀 作用使螺杆与料筒摩擦加剧,能耗加大,甚至会卡死,此间隙 Δ=(0.002~0.005)ds。 (ⅴ)、料筒的加热与冷却 注塑机料筒加热方式有电阻电热、陶瓷加热、铸铝加热,应根据使用场合和加 工物料合理设置,常用的有电阻加热和陶瓷加热,为符合注塑工艺要求,料筒要分 段控制,小型机 3 段,大型机一般 5 段。 冷却是指对加料口处进行冷却,因加料口处若温度过高,固料会在加料口处“架 桥”,堵塞料口,从而影响加料段的输送效率,故在此处设置冷却水套对其进行冷却。 我厂是通过冷却循环水对加料口进行冷却的。 (6)喷嘴 (ⅰ)喷嘴的功能 喷嘴是连接塑化装置与模具流道的重要部件,喷嘴有多种功能: ① 预塑时,建立背压,驱除气体,防止熔体流涎,提高塑化能力和计量精度; ② 注射时,与模具主浇套形成接触压力,保持喷嘴与浇套良好接触,形成密闭 流道,防止塑料熔体在高压下外溢; ③ 注射时,建立熔体压力,提高剪切应力,并将压力头转变成速度头,提高剪 切速度和温升,加强混炼效果和均化作用; ④ 改变喷嘴结构使之与模具和塑化装置相匹配,组成新的流道型式或注塑系 统; ⑤ 喷嘴还承担着调温、保温和断料的功能; ⑥ 减小熔体在进出口的粘弹效应和涡流损失,以稳定其流动; ⑦ 保压时,便于向模具制品中补料,而冷却定型时增加回流阻力,减小或防止 模腔中熔体向回流。 (ⅱ)、喷嘴的基本形式 喷嘴可分为直通式喷嘴、锁闭式喷嘴、热流道喷嘴和多流道喷嘴,现阶段我厂 用的都是直通式喷嘴。其特点是喷嘴球面直接与模具主浇套球面接触,喷嘴的圆弧 半径和流道比模具要小,注射时,高压熔体直接经模具的浇道系统充入模腔,速度 快、压力损失小,制造和安装均较方便。 3、注射油缸: 其工作原理是:注射油缸进油时,活塞带动活塞杆及其置于推力座内的轴承, 推动螺杆前进或后退。通过活塞杆头部的螺母,可以对两个平行活塞杆的轴向位置 以及注射螺杆的轴向位置进行同步调整。 4、推力座: 注射时,推力座通过推力轴推动螺杆进行注射;而预塑时,通过油马达驱动推 力轴带动螺杆旋转实现预塑。 5、座移油缸: 当座移油缸进油时,实现注射座的前进或后退动作,并保证注塑喷嘴与模具主 浇套圆弧面紧密地接触,产生能封闭熔体的注射座压力。 6、对注射部件精度要求: 装配后,整体注射部件要置于机架上,必须保证喷嘴与模具主浇套紧密地接合, 以防溢料,要求使注射部件的中心线与其合模部件的中心线同心;为了保证注射螺 杆与料筒内孔的配合精度,必须保证两个注射油缸孔与料筒定位中心孔的平行度与 中心线的对称度;对卧式机来讲,座移油缸两个导向孔的平行度和对其中心的对称 度也必须保证,对立式机则必须保证两个座移油缸孔与料筒定位中心孔的平行度与 中心线的对称度。影响上述位置精度的因素是相关联部件孔与轴的尺寸精度、几何 精度、制造精度与装配精度。 (二)、合模部件 合模部件是注塑机的重要部件之一,其功能是实现启闭运动,使模具闭合产生 系统弹性变形达到锁模力,将模具锁紧。 对合模部件的要求: ① 动范本的启闭模运动要高速、平稳、静音; ② 合模机构必须达到额定锁模力要求,可靠地锁紧模具; ③ 合模部件有足够的装模空间和范本行程; ④ 动范本运动要可靠安全,保护人身与模具安全,设置双重保险; ⑤ 合模部件及其模具有足够的强度和刚性。 合模部件由合模架、合模机构、调模装置、保护装置、顶出装置等组成。 1.合模机构: 合模机构有液压式、机械式和机械-液压复合式。下面对我厂注塑机的合模机构 做一下介绍。 我厂注塑机属机械-液压复合式,其结构特点是液压缸通过曲柄连杆机构驱动模 板实现启闭模运动,充分利用了曲柄连杆机构的行程、速度、力的放大特性和自锁 特性,达到快速、高效和节能的效果。常用的液压曲肘连杆式形式有:双曲肘内翻 式、双曲肘外翻式、撑肘式、单曲肘摆缸式和单曲肘挂缸式。 我厂所用的是双曲肘内翻式,如图 7 所示。这种形式的动作原理是:启闭模时, 合模缸 1 进油,活塞杆推动双曲肘连杆机构 5 带动动范本 6 及其模具实现启闭模运 动;模具接触时,曲肘连杆 5 处于未伸直状态,在合模油缸 1 推力作用下曲肘连杆 机构 5 产生力的放大作用,使合模系统发生变形,直至曲肘连杆 5 伸直进入自锁为 止。模具接触时连杆未伸直的程度是通过调模装置与合模油缸相配合,按工艺所要 求的锁模力来调整的。 图 7 双曲肘内翻式结构原理示意 1-合模油缸;2-调模装置;3-后模板;4-拉杆;5-曲肘连杆;6-动模板;7-定模板;8-顶 出油缸; 2.合模架的组成: 合模架是合模部件的基础部分,主要由 4 根拉杆、后模板、动模板、定模板及 拉杆螺母 组成的具有一定刚度和强度要求的合模框架。动模板在移模装置的驱动下,以 拉杆以导向,实现启闭模运动。因此,4 根拉杆与 3 块模板的材料、结构尺寸,拉 杆之间的平行度与 3 块模板垂直度都有较高的要求。 (1)模板 后模板、动模板和定模板是合模部分的重要零件,后模板和头板通过拉杆组成 合模框架(立式机是底板和动模板形成合模框架)。锁模后,动、定模板在锁模力的 作用下,将模具锁紧并使其产生压缩变形,与此同时,3 块模板将发生弯曲变形, 模板中部将产生挠度。模板的结构,尺寸,材料,弹性模量将直接影响合模系统的 强度、刚性,最终影响到锁模力。 (2)拉杆 拉杆又叫格林柱,拉杆是合模装置的又一主要零件,除与模板组成刚性框架外, 还兼有导柱功能,使二板在上滑动,因此要求有较高的几何精度、尺寸精度、4 根 拉杆的同步精度、光洁度及耐磨性能。而且合模系统作用时拉杆受到非对称循环应 力的作用,将受疲劳极限的考验。 3.调模装置: 如图 8 所示,调模装置主要由液压马达、齿圈、定位轮、调模螺母的外齿圈等 组成,均固定在后模板上。 图 8 调模装置示意图 1-后模板;2-液压马达;3-大齿圈;4-后螺母 调模装置设在后模板上,其动作原理是:当调模时,后模板 1 连同曲肘连杆机 构及动模板一起移,调模时 4 只带有齿轮的后螺母在大齿轮 3 驱动下同步转动,推 动后模板及其整个合模机构沿拉杆向前或向后移动,调节动模板与前模板的距离, 根据允模厚度及工艺所要求的锁模力实现调模功能。此种结构紧凑,减少了轴向尺 寸,提高了系统刚性。 各齿轮与齿圈的啮合精度,调整螺母与拉杆端螺纹的配合精度及运行的同步精 度,将影响调模的灵活性、调模误差、调模精度。 对于直压式合模机构,动、定模板间的距离可以通过移模油缸活塞杆进行调整, 没有专门的调模装置。 4.顶出装置: 顶出装置要有足够的顶出力,顶出速度,顶出次数和顶出精度,是在顶出油缸 的作用下作顶出动作。 在我厂用的卧式机中,顶出油缸是通过导杆固定在动模板上的。如图 9 所示, 其主要的由顶出油缸和顶出杆组成,油缸为双作用活塞式油缸。 图 9 卧式机顶出装置示意图 1-顶出油缸;2-活塞;3-活塞杆;4-导杆;5-顶出板;6-顶出杆;7-动范本;8-电子尺 5.合模部件的精度: 合模部件的精度要求从合模部件装置分析可知:合模部件装配后置于机架上, 应保证与注塑部件中心高度一致或垂直。锁模后动模板与定模板锁紧模具,因此, 两模板经调整后应高度平行。为保证锁模力作用在中心在线,要求锁模油缸、调模 装置与尾板、二板、头板组成的合模框架的中心线 块范本拉杆孔的平 等度与其平面的垂直度,各孔的同心度,以及孔本身的尺寸精度及几何精度,对装 配精度都将产生重要影响。曲肘连杆机构顶角各孔之间的相对位置精度,孔的同心 度,孔与其端面的垂直度,孔本身的尺寸精度,几何精度,对曲肘连杆机构的运动 中心与油缸的同心度将产生重要影响。 (三)、液压系统 1.主要液压组件: ⑴. 动力组件 由电机带动泵实现电能—机械能—液压能的转换。有各种油泵和液压马达。 油泵是靠封闭容腔使其容积发生变化来工作的。理想的泵是没有的,因为结构 上总会有制品缝隙就会有泄漏,而且机械磨损也会产生间隙,所以就要考虑泵的效 率。不同质量的泵,其效率是不同的,直接影响了液压系统工作的稳定性。此外, 油的压缩性也会对泵的效率产生影响。 (2).执行组件 执行组件是将液压能转换为机械能的组件,主要有油缸和油马达。 ① 油缸 油缸可分为单作用柱塞式、双作用活塞式、双作用活塞杆式和双作用伸缩式油 缸。 图 10 油缸的简图 :(a)双作用活寒式; (b) 双作用活塞杆式 ② 液压马达 液压马达是液压能转换成轴的扭矩和转速的设备。通过油压控制轴的输出扭矩; 通过输入流量控制轴的输出转速。 (3)控制组件 控制组件主要是指各种控制阀,如压力阀、流量阀、方向阀、比例阀、伺服阀 等。 (ⅰ)方向阀 方向控制阀是控制系统油的流动方向,按程序来改变执行机构的运动方向的控 制组件。方向阀有单向阀、电磁换向阀和电液换向阀。 ①.单向阀 单向阀允许油沿一个方向流动,不能反向流动。 单向阀要求:油流过时,阻力小,对反向流动密封性好;动作灵敏,无撞击和 噪声。 ②.电磁换向阀 电磁换向按程序由电磁换得失信号推动阀芯动作实现油路换向。有三位四通和 二位四通阀之分。我们设备中控制注射、合模、移模、座移等用的都是电磁换向阀。 (ⅱ)比例阀 比例阀是以输入电信号连续地按比例控制与调节系统流量、压力、方向的控制 阀。 比例阀有比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀、比例压力流量阀等。我们设 备中用到的是比例压力流量复合阀。 比例压力流量阀是一种溢流阀,其功能为执行组件提供所需的压力和流量,根 据负载压力,使压差保持最小,控制泵的压力,并控制流量稳定不受温度的影响。 (ⅲ)溢流阀 当系统或局部压力超过弹簧调整值时,阀芯自动开启,把压力流接回油箱。 (4)辅助组件 辅助组件虽然只起辅助作用,但是辅助组件质量会影响系统的功能。辅助组件 有油箱、油管和接头、冷却器、滤油器、压力表、润滑注油器等。 ① 油管和接头 用适当的油管和接头将各液压组件和辅件,以及测量仪表连接起来能组成完整 的液压系统。 ② 滤油器 滤油器的功能是将上游管路中存在的固体颗粒等异物,经滤芯被阻留,使下游 管路油降低污染程度,达到要求指标。 ③ 冷却器 液压系统的功率损失,几乎全部变成热能使油温升高,油黏度下降,泄漏加重, 容积效率降低。 减少油液温升的措施,应采用高效率液压组件和合理设计系统,减少系统的功 率损失,其次要使热量尽量散发。常用水式冷却器对液压油进行冷却。 (5)液压油 液压油是液压传动系统的工作介质。 2.对液压系统的要求: (1) 注塑机从关模开始到开模结束,中间经过关模慢——快——慢——低压 保护——高压锁模——注射座前进——多级注射——多级保压——预塑——冷却定 型——开模慢——快——慢——顶出等多动作程序。每个程序中又都有对压力和速 度的不同要求,即:动作中的不同时刻或不同位置,流量和压力是瞬时的、多级变 化的,所以对注塑机液压系统及其组成液压组件的灵敏性、可靠性、静音性和安全 性都有很高的要求。 (2)注塑充模质量决定制品质量,而充模质量与液压系统结构有直接关系,在 充模时,螺杆前部所形成的聚合物黏流态系统与螺杆后面通过注射油缸与油路系统 形成了一个封闭流体阻力系统。充模速率受到油路系统参量、介质、黏度、系统结 构及其液压刚性等影响。所以,液压系统水平与注塑质量密切相关。 (四)、控制系统 控制系统是注塑机的“神经中枢”系统,控制各种程序动作,实现对时间、位置、 压力、速度和转速等的控制与调节,由各种继电器组件、电子组件、检测组件及自 动作仪表所组成。控制系统与液压系统相结合,对注射机的工艺程序进行精确而稳 定的控制与调节。 1.开、闭环控制: 实现注塑机自动控制的方法分为两大类:第一类顺序控制,即:开环控制;第 二类回馈控制系统,即死循环控制。 (1)开环控制 如系统输出量不与指定输入相比较,系统的输出与输入量之间不存在回馈通道, 此种称开环控制,如图 11 所示。此控制系统结构简单、组件少、成本低、系统容易 稳定。由于不对被控量进行检测,当系统受干扰时,被控量一旦偏离原有的平衡状 态,再没有消除这种偏关的功能,限制了系统的应用。 开环控制系统中,当被控制对像给以设定值之后,则系统就会使被控制量(压 力、速度、转速、位移)得到实际值,并能经仪表显示出来。但是由于各种环境因 素的干扰,会使系统的给定值与实际值之间产生偏差,但无须再重新修正这个偏差, 即系统自身对此偏差无调节作用。 图 11 开环控制系统框图 (2)闭循环控制 把系统被控制量回馈到输入端,并与指定输入相比较,此为死循环控制,由于 存在被控制量经回馈环节至比较点的回馈通道,又称回馈控制,如图 12 所示。死循 环控制系统的特点是:连续地对被控量检测,把测得的实际值提前回馈到始端与给 定值进行比较,将所得到的偏差信号经控制器的变换运算和放大器的放大,对控制 对象发出新的控制信号,使被控量按照指定输入的要求去变化。受内部和外部信号 干扰时,通过死循环控制,能自动地消除或削弱干扰信号对被控对象的影响,有抗 扰动功能。 图 12 死循环控制系统框图 2.控制系统的组成: (1)检测系统电器 我厂的注塑机具有检测系统电器有行程开关、电子尺、热电偶等。 (ⅰ)行程开关 行程开关(限位开关)是以机械动作发出控制指令的主令电器。用于控制运动 方向、行程或位置保护。符号:SQ(LS)。 行程开关由操作机构、触头系统和外壳等组成。我们所用的舜展卧式机的位移 控制就是此种行程开关。 (ⅱ)接近开关 接近开关(无触点行程开关)代替有触点行程控制和限位保护,也可用于高频 计数、液面控制等,具有稳定、可靠、寿命长、定位重复、适应较恶劣的工作条件 等优点。符号:PRS (ⅲ)电子尺 电子尺是一种电阻式的位移传感器,有是也称为电阻尺。 符号:POS。 其工作原理是:采用可变电阻分压原理 ,将线位移转换成传感器的电阻变化, 并变成电压信号传送。 除舜展卧式注射机外,其它机型都是用电子尺对螺杆位移、模板位移、及顶出 杆位移进行检测,从而对运动速度进行控制。 (ⅳ)热电偶 热电偶是温度检测组件,用来对各处温度进行检测。符号是:BT T/C。 其工作原理:将两种不同材料的导体或半导体 A 和 B 焊接起来,构成一个闭合 回路,当导体 A 和 B 的两个执着点之间存在温差时,由于热电效应,两者之间产生 电动势,在回路中形成电流。即将工作端置于温度为 t 的被测介质中,另一自由端 在 t0 的恒定温度下。当工作端的介质温度发生变化时,热电势随之发生变化,将热 电势输入显示仪表、记录或关入微机进行处理,获得温度值。热电势值与热电极本 身的长度和直径无关,只与热电极材料的成分及两端的温度有关。 注塑机的料筒温度、喷嘴温度和油温的温度控制,都需要经热电偶检测后送入 控制器中。 (2)执行系统电器 注塑机用到的执行机构有:电磁阀线圈、加热线圈、电动机、接触器、报警灯、 蜂鸣器等。 (3)逻辑判断及指令形成系统电器 有各种控制器、显示器、按钮、拨码开关、电源器等。 (4)其它系统电器 快速熔断器、变压器、导线、冷却风扇、电流表等。 3.注射速度与注射压力的控制: 注塑机的注射速度控制包括两种含意:一个是对螺杆推进物料的速度进行开环 或死循环控制;一个是对螺杆推进速度同时进行位置和速度值的多级切换,称多级 注射速度切换或控制。同样,注塑机的注射压力控制也包括的是这两种含意:一个 是对螺杆推进物料的压力进行开环或死循环控制;一个是对螺杆推进压力同时进行 位置和速度值的多级切换,称多级注射速度切换或控制。 我们所用的注塑机对注射压力和速度控制的特点是:用电子尺检测位置信号与 通过所设定的位置信号进行比较,将比较信号输入给控制装置,实现在指定位置上 的速度切换和压力切换。速度值和压力值通过模拟量或数学量设定输入给控制装置, 指令信号经放大输出给比例压力流量阀,实现对流量和压力的控制,从而实现多级 注射压力和速度的控制。如图 13。 图 13 多级注射控制原理图 注射压力的切换有三段,各段的切换是由位置设定和位移传感器通过控制装置 来同时切换压力和速度;由射出切换为保压时,既可通过位移设定来切换,也可用 时间来切换;保压有二段压力、两段速度,两段间的切换是用时间来切换的,因为 进入保压阶段后,螺杆位移量很小,不易控制。 4.温度的控制与调节: (1)料筒温度控制 注塑机料筒温度是注塑工艺的重要参数,是塑化装置的唯一外部供热,因此, 料筒的温控技术将直接影响到制品的质量。 我们所用的注塑料筒加热段有三段、四段或五段。注塑机料筒与喷嘴温控的调 节是死循环控制方式,即通过热电偶检测与设定值进行比较,从而对加热电阻圈进 行控制和调节。 (2)喷嘴温度的控制与检测 喷嘴温度也是在注塑工艺参数中应特别控制的一工艺参数,由于此处测得的温 度更能接近熔体的实际温度,所以对其的控制也日益受到人们的重视。一般情况下 采用和料筒温度相同的控制方式,目前,有些厂家用专门测量喷嘴的热电偶对喷嘴 温度进行检测。 相对来讲,因喷嘴处料筒壁较薄,热电偶检测点较接近熔体,测得的温度也较 料筒温度更接近熔体温度,对成型更具有指导意义。 (3)油温的控制与检测 由前述可知,对液压系统的稳定性和注塑制品质量都有重要的影响。所以一般 注塑机都设置有油温检测装置。 在生产中,我厂用冷却水对液压油进行冷却以控制油温,却没有对油温进行检 测。但在注塑机操作温度页面中,则有油温检测,由此可见,油温检测是作为注塑 机的一种可选功能,我们没有选择此功能。 (五)、冷却加热系统 冷却系统主要是指对油温和加料口的冷却,在前面已经做过介绍。加热系统主 要是指对料筒的加热,参照前文。 禹矣漳养匿勃触破听狼此缅烙迈山楷蒂鳃轨观快油弯