(三)液壓系統(tǒng)

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，液壓部分都占有相當?shù)谋戎?，對注塑機的技術(shù)性能、節(jié)能、環(huán)保以及成本占有重要部分。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，如圖所示。圖14 油路系統(tǒng)組成圖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、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系統(tǒng)壓力（P）、流量（Q）的控制和指令模塊；14泵；15電機（M）；16進油過濾器；17油冷卻器； 18油箱；P進油管路（高壓）；T回油管路。（低壓）油路總管線（P、T、P）

2、的上部分是執(zhí)行回路系統(tǒng)，下部分是主回路系統(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(gòu)（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(chǎn)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

3、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(luò)”。1主要液壓組件注塑機應用液壓組件非常廣泛。 動力組件由電機帶動泵實現(xiàn)電能機械能液壓能的轉(zhuǎn)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，因為結(jié)構(gòu)上總會有制品縫隙就會有泄漏，而且機械磨損也會產(chǎn)生間隙，所以就要考慮泵的效率。不同質(zhì)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(chǎn)生影響。

4、（2）執(zhí)行組件執(zhí)行組件是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的組件，主要有油缸和油馬達。 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。 圖15 油缸的簡圖 ：（a）雙作用活寒式； （b） 雙作用活塞桿式 液壓馬達液壓馬達是液壓能轉(zhuǎn)換成軸的扭矩和轉(zhuǎn)速的設(shè)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)閥控制的，沒有流量閥。（）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(gòu)的運

5、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。單向閥單向閥允許油沿一個方向流動，不能反向流動。單向閥要求：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。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(shè)備中控制注射、合模、移模、座移等用的都是電磁換向閥。（）比例閥比例閥是以輸入電信號連續(xù)地按比例控制與調(diào)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(shè)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

6、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。（）溢流閥當系統(tǒng)或局部壓力超過彈簧調(diào)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(zhì)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。 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備，使用可靠，裝拆方便，在輸送工作介質(zhì)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牢固可靠，壓力損失小。軟管可以做兩個相對

7、變位組件的管道連接，或常更換組件與液壓系統(tǒng)的連接。軟管裝配方便，不怕振動，并能部分地吸收液壓系統(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，內(nèi)壁要光滑，避免方向和截面的急劇變化，減少局部壓力損失。 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染程度，達到要求指標。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(zhì)也就越少。 冷卻器液壓系統(tǒng)的功率損失，幾乎全部變成熱能使油溫升高，油

8、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(shè)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行冷卻。（5）液壓油液壓油是液壓傳動系統(tǒng)的工作介質(zhì)，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(chǎn)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(gòu)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(chǎn)過程的不穩(wěn)定性，最終影響制品的成型質(zhì)量。油的壓力也會影響油的黏度，當油的壓力增加時，分子間距減小，黏度隨壓力而升高，但是數(shù)值變化微

9、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?？刂颇K、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(gòu)的速度和推力的大小及程序進行控制。我們設(shè)備中用的是定量泵+比例壓力流量閥控制回路，如圖17所示，由比例壓力流量閥V1、泵P、電動機MTR組成。D1、D2分別是控制流量和壓力的電磁鐵，

10、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，則V1開始工作，部分油通過比例閥所設(shè)定的開啟壓力，比例溢流閥打開，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(diào)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行控制。如圖18所示，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回

11、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

12、壓力油腔，從回油腔排出的油直接到回油T，使馬達旋轉(zhuǎn)，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(diào)節(jié)V4可對螺桿后退速度實施調(diào)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、開模動作和程序進行控制。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。其工作原理類似于注射/預塑控制模塊。3對液壓系統(tǒng)的要求（1） 注塑機從關(guān)模開始到開模結(jié)束，中間經(jīng)過關(guān)模慢快慢低壓保護高壓鎖模注射座前進多級注射多級保壓預塑冷卻定型開模慢快慢頂出等多動作程序。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

13、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、靜音性和安全性都有很高的要求。（2）注塑充模質(zhì)量決定制品質(zhì)量，而充模質(zhì)量與液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有直接關(guān)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系統(tǒng)。充模速率受到油路系統(tǒng)參量、介質(zhì)、黏度、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其液壓剛性等影響。所以，液壓系統(tǒng)水平與注塑質(zhì)量密切相關(guān)。（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(zhuǎn)速等的控制與調(diào)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。控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)相結(jié)

14、合，對注射機的工藝程序進行精確而穩(wěn)定的控制與調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)的質(zhì)量將直接影響產(chǎn)品的成型質(zhì)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(chǎn)品的成型周期、可靠的低壓模具保護、準確的開模定位等。另一個需要精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(zhuǎn)速及料筒的溫度等。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則是死循環(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較，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

15、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、組件少、成本低、系統(tǒng)容易穩(wěn)定。由于不對被控量進行檢測，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(guān)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(shè)定值之后，則系統(tǒng)就會使被控制量（壓力、速度、轉(zhuǎn)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(chǎn)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(diào)節(jié)作用。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，并與指定輸入相比較，此為死循環(huán)控制，由于存在被控制量經(jīng)回饋環(huán)節(jié)至比較點的回饋通道，又稱回饋控制，如圖20所示。死循環(huán)控制系統(tǒng)的

16、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行比較，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)出新的控制信號，使被控量按照指定輸入的要求去變化。受內(nèi)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(guān)、電子尺、熱電偶等。（）行程開關(guān)行程開關(guān)（限位開關(guān)）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(guān)由操作機構(gòu)、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

17、是此種行程開關(guān)。（）接近開關(guān)接近開關(guān)（無觸點行程開關(guān)）代替有觸點行程控制和限位保護，也可用于高頻計數(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(guān)控制滑范本的行程。（）電子尺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(zhuǎn)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、及頂出桿位移進行檢測，從而對運動速度進行控制。（）熱電偶熱電偶是溫度檢測組件，用來對各處溫度進行檢測。符號是：BT T/C

18、。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(gòu)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(chǎn)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(zhì)中，另一自由端在t0的恒定溫度下。當工作端的介質(zhì)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(guān)入微機進行處理，獲得溫度值。熱電勢值與熱電極本身的長度和直徑無關(guān)，只與熱電極材料的成分及兩端的溫度有關(guān)。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(gòu)有：電磁閥線圈、加熱線圈、電動機、接觸器、報警燈、蜂鳴器等。（3）

19、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(guān)、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行開環(huán)或死循環(huán)控制；一個是對螺桿推進速度同時進行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行開環(huán)或死循環(huán)控制；一個是對螺桿推進壓力同時進行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(shè)定的位置信號進行比較，將比

20、較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(shè)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(shè)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(shè)定來切換，也可用時間來切換；保壓有二段壓力、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(diào)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，

21、料筒的溫控技術(shù)將直接影響到制品的質(zhì)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(diào)節(jié)是死循環(huán)控制方式，即通過熱電偶檢測與設(shè)定值進行比較，從而對加熱電阻圈進行控制和調(diào)節(jié)。注塑機的溫度控制與調(diào)節(jié)有四種基本形式：我廠注塑機用的是開關(guān)控制型式和比例微分積分控制式。（）開關(guān)控制（ON/OFF）型式 這種型式的熱能轉(zhuǎn)換組件是電阻加熱圈，功率的輸出狀態(tài)是開關(guān)形式，。圖24是開關(guān)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(guān)式的溫度控制超調(diào)量大，溫度波動大很不穩(wěn)定。 圖24 開關(guān)控制溫度特性曲線 圖25 PID控制溫度曲線（）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