塑料中空吹塑機液壓系統(tǒng)的設(shè)計與研究

1、 塑料中空吹塑機液壓系統(tǒng)的設(shè)計與研究 摘要：塑料擠出吹塑中空成型機是通過擠出吹塑工藝生產(chǎn)塑料中空制品的專用高效設(shè)備。它通常由兩部分組成:擠出型坯，將型坯送入模具，然后引入壓縮空氣充氣，從而制成中空容器。目前，塑料吹塑應(yīng)用廣泛，已經(jīng)成為發(fā)展最快的塑料成型方法之一，以至于大多數(shù)中空塑料制品都是通過擠出吹塑生產(chǎn)的。但擠出吹塑突出的缺點是擠出吹塑制品壁厚的均勻性難以控制，特別是對于大型復(fù)雜的制品，由于型坯重量的影響，型坯上部會出現(xiàn)變薄縮徑的現(xiàn)象。因此，在塑料中空吹塑過程中，型坯壁厚控制是關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。其工作原理是利用電液位置控制原理改變擠出模成型間隙的開度，從而控制型坯厚度的變化規(guī)律，

2、使中空制品的壁厚均勻，節(jié)省材料。關(guān)鍵詞：中空成型機；液壓系統(tǒng)；電液比例；壁厚控制；分析了大型中空成型的工藝流程，設(shè)計了塑料中空成型機的液壓控制系統(tǒng)，研究了成型機壁厚控制系統(tǒng)的原理、組成及特點。塑料中空成型機由液壓驅(qū)動，可以方便可靠地實現(xiàn)整機的自動工作循環(huán)。利用電液比例位置控制系統(tǒng)，可以隨意控制型坯壁厚的變化規(guī)律，保證中空制品吹膜后壁厚均勻。一、分析塑料中空成型工藝流程塑料吹塑是熱塑性產(chǎn)品常用的成型方法之一。塑料擠出吹塑成型機由機械系統(tǒng)、電氣和氣動液壓系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)等組成。機械系統(tǒng)主要由擠出機、模頭、模組等組成。擠出吹塑通常要經(jīng)過四個步驟:擠出型坯；模具定位在型坯周圍并夾緊型坯；如果是容器

3、，產(chǎn)品的頸部必須定型或固定；引入空氣或其他介質(zhì)以將型坯吹制成模腔的形狀，并冷卻模具中的產(chǎn)品。根據(jù)擠出型坯的方式，可分為儲存型和連續(xù)擠出型。大型中空吹塑機擠出型坯的方式主要是儲存式。它以顆粒狀聚丙烯、聚乙烯和一些添加的顏料為原料。原料通過料斗送入擠出機的加熱管道，由機筒上的加熱器加熱使其熔化；然后，在給定的壓力下，借助于可調(diào)速的旋轉(zhuǎn)，熔融材料在進入機頭后被注射到儲存缸中。儲罐中熔融塑料的溫度高達300。隨著熔融物料的不斷注入，缸內(nèi)熔融物料的壓力迅速上升，推動料位活塞向上運動；當(dāng)料位達到設(shè)定值時，打開模具，將熔體注入模具中，然后進行吹氣保壓，使熔融塑料在模具中凝固成型。隨著熔融塑料擠出、取出產(chǎn)品等

4、一系列動作的完成，所需的中空產(chǎn)品也就完成了。二、塑料中空成型機液壓系統(tǒng)的設(shè)計中空擠出吹塑成型過程是一個周期性的動作系統(tǒng)，根據(jù)一定的順序和不同的性能要求，有多個執(zhí)行器。系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)多，動作復(fù)雜，順序要求嚴格，有一定的動態(tài)響應(yīng)特性，液壓傳動更容易實現(xiàn)。系統(tǒng)中有六組液壓操作缸:一對合模(移模)缸、吹針提升缸、膨脹缸、一對桶口模具缸、壁厚控制缸和儲存缸。系統(tǒng)中的每組執(zhí)行器都有不同的壓力、運動速度、位移精度、動態(tài)響應(yīng)要求、保壓要求等。液壓系統(tǒng)主要由四組液壓缸組成:擠壓缸、壁厚控制缸、合模缸和吹針缸。在擠出回路中，儲料筒的運動應(yīng)平穩(wěn)，無大的振動，以利于熔融塑料的擠出，保證型坯質(zhì)量。因此，恒壓控制系統(tǒng)的控

5、制缸是液壓控制系統(tǒng)的核心部件?？刂聘谆钊倪\動直接驅(qū)動型芯運動來控制型坯壁厚的變化。因此，要求活塞運動靈敏，響應(yīng)迅速，位置控制精度高。采用以電液比例閥或電液伺服閥為控制元件的電液位置反饋控制系統(tǒng)來控制閥芯的運動?？紤]到伺服閥具有較高的頻率響應(yīng)和控制精度，由于其成本高、對油液污染敏感、對工作環(huán)境和維護技術(shù)要求高，在實際生產(chǎn)中難以推廣使用。但比例閥具有成本低、對工作油清潔度和維護技術(shù)要求低、工作壓力低(1m pa左右)的優(yōu)點，可以降低泵源壓力，提高系統(tǒng)效率。因此，電液位置控制系統(tǒng)由電液比例閥組成。為了同時控制閥芯的運動方向和位移，實現(xiàn)連續(xù)控制，并具有較高的控制精度和動態(tài)響應(yīng)要求，系統(tǒng)選用雙電磁鐵控

6、制內(nèi)反饋的三位四通電液比例方向閥，不僅控制液體流量的換向功能，而且通過控制閥芯的位置連續(xù)調(diào)節(jié)閥門開度，實現(xiàn)流量的比例控制。由于系統(tǒng)只需要短時間內(nèi)的大流量和高壓，供油系統(tǒng)選擇雙葉片泵。通過雙葉片泵的合理組合，可以降低泵和電機的容量，降低整機的裝機功率，降低能耗。圖1為整機液壓系統(tǒng)示意圖。圖1液壓系統(tǒng)原理圖三、塑料中空成型型坯壁厚控制系統(tǒng)的研究中空塑料型坯的壁厚控制可以使形狀復(fù)雜的中空制品壁厚均勻。一般0.2l以下的中空容器可以不配備型坯壁厚控制裝置，在其他情況下，應(yīng)考慮型坯壁厚控制裝置，尤其是截面復(fù)雜的中空成型制品。目前，壁厚控制通常是通過改變模唇與模芯之間的間隙來實現(xiàn)的。根據(jù)模套和模芯的形狀不

7、同，唇口間隙的調(diào)整方法也不同。模芯的上下運動一般由液壓缸驅(qū)動。中空成型機加工形狀簡單的塑料中空容器時，可以通過開關(guān)液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)。電液換向閥只接收通電或斷電信號，使液壓缸上升或下降。液壓缸的移動距離(即模具開口的變化)由上限和下限螺母設(shè)定。液壓缸的移動速度由流量閥的節(jié)流作用設(shè)定。電液換向閥的電信號由時間繼電器控制。這種控制方法簡單廉價，但壁厚變化規(guī)律簡單，壁厚變化只有兩種，只能用于形狀簡單的中空容器的擠壓吹塑。當(dāng)涉及大型復(fù)雜產(chǎn)品時，型坯壁厚控制系統(tǒng)必須是位置控制系統(tǒng)，其中芯棒位置控制精度是決定型坯壁厚控制效果的關(guān)鍵，要求運動平穩(wěn)、位置精度高、響應(yīng)快、重復(fù)精度好。目前，用于中空型坯控制的電液位置

8、控制系統(tǒng)根據(jù)所用控制閥的不同可分為兩類:電液比例控制系統(tǒng)和電液伺服控制系統(tǒng)。壁厚控制系統(tǒng)采用閉環(huán)反饋設(shè)計，其部件包括壁厚控制器、電液伺服閥、動作執(zhí)行器和作為信號反饋裝置的電子直尺。用戶在壁厚控制器的面板上設(shè)置型坯壁厚的軸向變化曲線，控制器根據(jù)該曲線向電液伺服閥輸出尺寸變化的電壓或電流信號，電液伺服閥驅(qū)動執(zhí)行器控制模芯上下移動，從而改變模芯間隙。電子直尺通過測量間隙大小獲得相應(yīng)的電壓信號，反饋給壁厚控制器，構(gòu)成閉環(huán)壁厚控制系統(tǒng)。25點型坯壁厚控制器的工作原理如圖2所示。在存儲工作期間，位移傳感器2隨時檢測存儲缸中的存儲位置。當(dāng)存儲量達到預(yù)選存儲量時，控制系統(tǒng)發(fā)出存儲位置信號，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入注射工作程序

9、。l一液壓缸6行程位移傳感器2一儲料及注射行程位移傳感器3-電子編碼器4一放大器5-電液比例閥6-液壓缸7一注射液壓缸8一?？趩栂秷D2型坯壁厚控制工作原理圖當(dāng)型坯被注射時，位移傳感器2繼續(xù)檢測注射量，控制系統(tǒng)將注射量平均分成25等份，并使其對應(yīng)于型坯上每個等份所需的厚度。每個等分區(qū)配有可變電位計，25個電位計的旋鈕可根據(jù)產(chǎn)品要求任意改變，開口間隙可預(yù)選。隨著第一級等分材料的注射結(jié)束，控制器將發(fā)出指令作為下一級液壓閉環(huán)位置系統(tǒng)的指令信號，該指令信號將被比例放大器4放大并被發(fā)送到比例閥5的線圈以改變閥流量。結(jié)果，液壓缸6驅(qū)動心軸的位置改變，從而改變模具開口處的開口間隙8。如果間隙大，型坯壁會更厚，否則會更薄。?？陂g隙8的尺寸由傳感器1檢測。由位置傳感器檢測的信號作為負反饋信號與相應(yīng)觸點的指令信號進行比較。放大后，驅(qū)動高性能電液比例閥5改變流量，直到位移傳感器1測得的開度等于預(yù)選值，電流偏差為0，比例閥停止流量輸出，芯軸停止移動。此時的型坯厚度是控制器在該位置預(yù)選的厚度。這樣，控制器根據(jù)設(shè)定指令，將型坯縱向分成25等分，高精度電液比例閥5驅(qū)動模芯桿軸向位移，從而保證開口間隙8(即型坯壁厚)?？傊笮退芰现锌粘尚蜋C液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)周期性、間歇性工作，可以采用雙聯(lián)泵作為液壓源，