12.4采用电液比例控制技术的塑料注射成型机的液压系统分析 塑料注射成型机是热塑性塑料制品注射成型的加工设备,能制造外形复杂、尺寸较精密或带有金属嵌件的塑料 制品 塑机加工塑料制品的过程和原理是:装在料筒内的塑料颗粒由塑化螺杄输送到加热区,加热至流动状态。熔化 的塑料达到注塑口(喷嘴处)后,以很高的压力和较快的速度注入温度较低的闭合模具内,保压一段时间,经冷 却、凝固、成型威塑料制品。然后打开模具,将成品从模貝中顶出 图12-13是在电液比例控制技术产生之前,采用液压传动技术的塑机液压系统原理图(以国产SZ-250A塑机液压 系统为例) 动模定模 F KK四 u山 a当xr“R 洲「BXR 山 的 FITh MITh MITk MI 图12-13采用液压传动技术的塑机液压系统原理图 为了得到不同的执行元件速度,液压系统采用三个液压泵组成有级容积调速回路。液压泵1为双级叶片泵,额 定压力为l4MPa,额定流量为25L/min;液压泵2和3为双联叶片泵,额定压力为TMPa,液压泵2额定流量为 75L/min,液压泵3额定流量为100L/min。 电磁溢流阀V、V2、V3分别作为液压泵1、2、3的安全阀。为了获得不同的驱动力,采用4个远程调压阀 ⅴs、V、Ⅴ提供4级压力。其中,远程调压阀V控制快速闭模时的低压保护压力,远程调压阀V控制注射和保压压 力,远程调压阀V控制注射座移动缸的工作压力,远程调压阀V控制预塑马达的工作压力。V为背压阀,用来控 制预塑时塑料熔融和混合程度,防止熔融塑料中混入空气。压力继电器κ限定顶岀液压缸C的最高工作压力,并作 为顶出结束的发讯装置。单向节流阀Ⅴ3用于控制顶出制品的速度。V1可实现合模时液压缸C的差动连接,达到闭 模增速的目的。Ⅴ12为行程阀,用于安全门的液压—电气联锁。 螺杄的速度可根据需要,通过3台泵的选择性组合,实现多级调速。注射过程中,注射缸右腔的油液在螺杄反 推力作用下,经VⅤ回油箱,其背压由Ⅴ实现,同时,注射缸左腔产生真空,油箱的油液在大气压力作用下经 V1进入注射缸左腔。 图12-13所示液压系统的详细工作原理可参见有关文献。这种采用液压传动技术的塑机液压系统存在的问题
12.4 采用电液比例控制技术的塑料注射成型机的液压系统分析 塑料注射成型机是热塑性塑料制品注射成型的加工设备，能制造外形复杂、尺寸较精密或带有金属嵌件的塑料 制品。 塑机加工塑料制品的过程和原理是：装在料筒内的塑料颗粒由塑化螺杆输送到加热区，加热至流动状态。熔化 的塑料达到注塑口（喷嘴处）后，以很高的压力和较快的速度注入温度较低的闭合模具内，保压一段时间，经冷 却、凝固、成型威塑料制品。然后打开模具，将成品从模具中顶出。 图12-13是在电液比例控制技术产生之前，采用液压传动技术的塑机液压系统原理图（以国产SZ-250A塑机液压 系统为例）。 图12-13 采用液压传动技术的塑机液压系统原理图 为了得到不同的执行元件速度，液压系统采用三个液压泵组成有级容积调速回路。液压泵1为双级叶片泵，额 定压力为14MPa，额定流量为25L/min；液压泵2和3为双联叶片泵，额定压力为7MPa，液压泵2额定流量为 75L/min，液压泵3额定流量为100L/min。 电磁溢流阀V1、V2、V3分别作为液压泵1、2、3的安全阀。为了获得不同的驱动力，采用4个远程调压阀V4、 V5、V6、V7提供4级压力。其中，远程调压阀V4控制快速闭模时的低压保护压力，远程调压阀V5控制注射和保压压 力，远程调压阀V6控制注射座移动缸的工作压力，远程调压阀V7控制预塑马达的工作压力。V8为背压阀，用来控 制预塑时塑料熔融和混合程度，防止熔融塑料中混入空气。压力继电器K限定顶出液压缸C2的最高工作压力，并作 为顶出结束的发讯装置。单向节流阀V13用于控制顶出制品的速度。V16可实现合模时液压缸C1的差动连接，达到闭 模增速的目的。V12为行程阀，用于安全门的液压—电气联锁。 螺杆的速度可根据需要，通过3台泵的选择性组合，实现多级调速。注射过程中，注射缸右腔的油液在螺杆反 推力作用下，经V9、V8回油箱，其背压由V8实现，同时，注射缸左腔产生真空，油箱的油液在大气压力作用下经 V10进入注射缸左腔。 图12-13所示液压系统的详细工作原理可参见有关文献。这种采用液压传动技术的塑机液压系统存在的问题 是：
(1)压力和速度不能连续调节,导致在压力和速度的转换过程中产生冲击和噪音,难以获得高精度的塑料制 品 (2)系统采用元件较多,液压系统过于复杂,导致系统可靠性低,故障诊断难度大; (3)液压系统效率较低,油液发热严重,降低了液压元件的使用寿命 电液比例控制技术产生之后,对塑机液压系统进行了比较彻底的改造:一是用电液比例控制元件取代了原来的 手调液压元件,以实现压力和流量的连续调节;二是用计算机控制系统取代了原来的继电器控制系统,通过优化注 塑工艺,较好的解决了老式塑机存在的上述问题。 新型塑机液压系统采用比例调速+比例调压+计算机控制的方案。根据所采用的比例元件不同,有泵控方案 (采用比例压力流量复合控制泵)和阀控方案(采用电液比例控制阀 图12-14是采用比例压力流量复合控制泵的塑机液压系统原理图。从根本上讲,这仍属于开环控制的液压系 统。 MYIP-UTM D 图12-14采用比例压力流量复合控制泵的塑机液压系统原理图 图12-13相比,图12-14具有以下优点
（1）压力和速度不能连续调节，导致在压力和速度的转换过程中产生冲击和噪音，难以获得高精度的塑料制 品； （2）系统采用元件较多，液压系统过于复杂，导致系统可靠性低，故障诊断难度大； （3）液压系统效率较低，油液发热严重，降低了液压元件的使用寿命。 电液比例控制技术产生之后，对塑机液压系统进行了比较彻底的改造：一是用电液比例控制元件取代了原来的 手调液压元件，以实现压力和流量的连续调节；二是用计算机控制系统取代了原来的继电器控制系统，通过优化注 塑工艺，较好的解决了老式塑机存在的上述问题。 新型塑机液压系统采用比例调速+比例调压+计算机控制的方案。根据所采用的比例元件不同，有泵控方案 （采用比例压力流量复合控制泵）和阀控方案（采用电液比例控制阀）。 图12-14是采用比例压力流量复合控制泵的塑机液压系统原理图。从根本上讲，这仍属于开环控制的液压系 统。 图12-14 采用比例压力流量复合控制泵的塑机液压系统原理图 与图12-13相比，图12-14具有以下优点：
pA P3 图12-15采用多级远程调压和比例调压的回路及性能对比 a)多级远程调压 (1)动力源采用一个比例溢流阀D2调节系统压力,简化了采用4个远程调压阀的多级调压回路,使不同压力之 间的切换更加平稳。图12-15是采用多级远程调压和比例调压的回路及性能对比。 显然,采用电液比例压力控制可以很方便地按照生产工艺及设备负载特性的要求,实现需要的压力控制规律, 同时避免了压力控制阶跃变化引起的压力超调、振荡和液压冲击。另外,采用比例压力阀可以大大简化泵站的压力 控制回路,提高控制性能,而且安装、使用和故障诊断都变得更加方便。 在电液比例压力控制回路中,有采用比利压力阀和比例压力泵两种方案。但以采用比例压力阀为基础的调压回 路被广泛应用。采用比例压力阀进行压力控制一殷有以下两种方式:①用一个直动式电液比例压力阀控制传统溢流 阀或减压阀的先导遥控口,以实现对溢流阀或减压阀的比例控制;②直接选用比例溢流阀或比例减压阀。 (2)采用一个比例节流阀D调节泵的输岀流量。这样,便可根据产品要求精确调节每个执行元件的运动速 度,且速度切换过程相当平稳,降低了系统振动的冲击噪音 (3)执行元件的方向由普通电磁阀控制,简化了液压回路和电控系统
图12-15 采用多级远程调压和比例调压的回路及性能对比 (a)多级远程调压 (b)比例调压 （1）动力源采用一个比例溢流阀D2调节系统压力，简化了采用4个远程调压阀的多级调压回路，使不同压力之 间的切换更加平稳。图12-15是采用多级远程调压和比例调压的回路及性能对比。 显然，采用电液比例压力控制可以很方便地按照生产工艺及设备负载特性的要求，实现需要的压力控制规律， 同时避免了压力控制阶跃变化引起的压力超调、振荡和液压冲击。另外，采用比例压力阀可以大大简化泵站的压力 控制回路，提高控制性能，而且安装、使用和故障诊断都变得更加方便。 在电液比例压力控制回路中，有采用比利压力阀和比例压力泵两种方案。但以采用比例压力阀为基础的调压回 路被广泛应用。采用比例压力阀进行压力控制一般有以下两种方式：①用一个直动式电液比例压力阀控制传统溢流 阀或减压阀的先导遥控口，以实现对溢流阀或减压阀的比例控制；②直接选用比例溢流阀或比例减压阀。 （2）采用一个比例节流阀D1调节泵的输出流量。这样，便可根据产品要求精确调节每个执行元件的运动速 度，且速度切换过程相当平稳，降低了系统振动的冲击噪音。 （3）执行元件的方向由普通电磁阀控制，简化了液压回路和电控系统