注塑機方案

注塑機又稱(chēng)作注射成型機或注射劑。它是將熱塑性塑料或熱固性用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。有立式、臥式、角式等幾個(gè)類(lèi)型。注塑機具有能一次成型外形復雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品的能力,被廣泛應用于國防、機電、汽車(chē)、交通運輸、建材、包裝、農業(yè)、文教衛生以及人們日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。

 

一、注塑機工藝流程

通常由注射系統、合模系統、液壓傳達動(dòng)系統、 電氣控制系統、潤滑系統、加熱及冷卻系統、安全監測系統等組成。

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圖一 注塑機系統

 

  射出成型工程主要包括4道工序:填充、保壓、冷卻、脫模。這四個(gè)階段直接決定制品的成型質(zhì)量,而且這四個(gè)階段是一個(gè)完成的連續過(guò)程。    

1.填充階段       

填充是整個(gè)注塑循環(huán)過(guò)程中的第一步,時(shí)間從模具閉合開(kāi)始注塑算起,到模具型腔填充到大約95%為止。理論上,填充時(shí)間越短,成型效率越高,但是實(shí)際中,成型時(shí)間或者注塑速度要受到很多條件的制約。        

2.保壓階段  

  保壓階段的作用是持續施加壓力,壓實(shí)熔體,增加塑料密度(增密),以補償塑料的收縮行為。

3.冷卻階段  

  在注塑成型模具中,冷卻系統的設計非常重要。這是因為成型塑料制品只有冷卻固化到一定剛性,脫模后才能避免塑料制品因受到外力而產(chǎn)生變形。由于冷卻時(shí)間占整個(gè)成型周期約70%~80%,因此設計良好的冷卻系統可以大幅縮短成型時(shí)間,提高注塑生產(chǎn)率,降低成本。設計不當的冷卻系統會(huì )使成型時(shí)間拉長(cháng),增加成本;冷卻不均勻更會(huì )進(jìn)一步造成塑料制品的翹曲變形。

4.脫模階段  

  脫模是一個(gè)注塑成型循環(huán)中的最后一個(gè)環(huán)節。雖然制品已經(jīng)冷固成型,但脫模還是對制品的質(zhì)量有很重要的影響,脫模方式不當,可能會(huì )導致產(chǎn)品在脫模時(shí)受力不均,頂出時(shí)引起產(chǎn)品變形等缺陷。


二、傳統液壓式注塑機的缺陷

  液壓驅動(dòng)的注塑機在各階段所需壓力和流量都是變化的,當注塑機的油量需求發(fā)生變化時(shí),由設在油泵出口的比例流量閥和比例壓力溢流閥來(lái)調節負載壓力和流量,提供各油缸和液力馬達所需的推力,壓力方向和移動(dòng)速度。油泵的輸出功率等于電機的輸出轉矩和電機的轉速的乘積,當系統要求低流量時(shí),油泵電機的輸出功率不變,多余的液壓油通過(guò)壓力比例閥和溢流閥流回油箱,即使空載(如冷卻)也是如此,這樣,節流功率損失非常大,效率很低,一般只有60%-70%,因而造成能量浪費,同時(shí)由于液壓油長(cháng)期的全速循環(huán)流動(dòng),與液壓件,機械件的劇烈磨擦,造成油溫過(guò)高,噪音過(guò)大等系列問(wèn)題,機器壽命亦縮短。

  電能消耗主要表現在以下幾個(gè)部分:①液壓系統油泵的電能消耗 ,②加熱器的電能消耗 ③循環(huán)冷卻水泵的電能消耗(在注塑車(chē)間內,一般多臺注塑機共用一臺冷卻水泵),其中液壓油泵電機的用電量占整個(gè)注塑機用電量的80%以上,所以降低其耗電量是注塑機節能的關(guān)鍵。

 

三、注塑機變頻改造后的優(yōu)點(diǎn)

  變頻器控制的油泵電機從根本上克服了傳統注塑機能量浪費的弊病,當系統需要的流量發(fā)生變化時(shí),電機的轉速也跟著(zhù)發(fā)生變化,從而使定量油泵排出的油流量發(fā)生變化,即“需要多少供給多少,從而節約了大量的電能。根據注塑制品的不同,節電率達20-70%。

 

四、改造方案簡(jiǎn)述

  目前一些注塑機已采用了變頻節能技術(shù),收到了節能、超靜音、高效和可靠的顯著(zhù)效果,且能大大減少注塑機的耗電量,這已在眾多注塑機用戶(hù)中得到了非常好的評價(jià)與信賴(lài)。通過(guò)一些專(zhuān)家的測試和改良,注塑機的變頻節能技術(shù)已日趨完善。一般的注塑機的變頻節能改造通常是:將用來(lái)控制調節比例調節閥的電量信號,進(jìn)行轉換處理后作為變頻器輸出頻率的給定信號,或是將注塑機的鎖模、射膠、熔膠、冷卻、開(kāi)模等工藝過(guò)程控制信號進(jìn)行處理后作為變頻器的多段速或程序控制信號(也是變頻器輸出頻率的給定信號),以此調節方式來(lái)滿(mǎn)足注塑機各種工藝對供油壓力和流量的要求,并達到節能的目的。(見(jiàn)圖2)

為了實(shí)現注塑機在變頻調節時(shí)的最佳工況,我公司特別研究開(kāi)發(fā)了針對注塑機壓力、流量雙信號控制的電流轉換卡,它能根據注塑機各個(gè)不同工作環(huán)節的流量、壓力要求不同可將輸入的0-1A電流信號轉換為0-10V的電壓信號(圖3),這樣在加工一些高、精度的塑料產(chǎn)品時(shí)使用更是得心應手。

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2 變頻器改造示意圖                  3  JACT注塑機電流轉換卡

 

五、變頻改造應用中注意的事項 

① 必需是采用比例流量控制的注塑機才可進(jìn)行變頻節能改造。 

② 變量泵不用進(jìn)行變頻節能改造。因為變量泵本身已帶有一定的節能效果,增加變頻器不能體現出它的優(yōu)勢。

③ 有些繼電器控制的注塑機速度是采用手調節流量閥控制速度的,進(jìn)行變頻節能改造的效果并不理想。對小型注塑機也輥對變頻器響應速度的特別要求,需慎進(jìn)行變頻節能改造。 

④ 一般情況下,安裝節能變頻器不會(huì )影響注塑機的操作使用方式,為保證生產(chǎn)效率,某些工藝參數卻需要作調整 如何正確取得控制信號,實(shí)現變頻器與注塑機的最優(yōu)結合是十分重要的。我們采用方案的原理框圖(見(jiàn)圖4)。

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4 變頻器控制流程圖

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5 案例現場(chǎng)照片

六、現場(chǎng)改造的幾點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題

  目前市場(chǎng)上各種注塑機變頻節能器種類(lèi)繁多,技術(shù)含量和產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,因此在現場(chǎng)改造中出現了一些具體問(wèn)題,有的是屬于采用變頻調速技術(shù)后的正?,F象,而有的則是屬于產(chǎn)品或應用中應該克服的缺點(diǎn)。

1、 電機高頻噪聲較市電時(shí)尖銳

   由于變頻器輸出電壓是由許多脈沖列組成,存在著(zhù)高次諧波,使電機運行時(shí)轉速不同時(shí)會(huì )發(fā)出不同響度且稍尖銳的聲音,這是正?,F象,并可以通過(guò)提高變頻載波頻率來(lái)降低尖嘯聲。

2、電機溫度略高于市電運行時(shí)的溫度

   由于輸出諧波的存在,增加了電機的銅損和鐵損,因此,電機在變頻節電運行時(shí)的溫度要稍高于市電運行時(shí)的溫度。同時(shí),在中低速運轉階段,電機冷卻風(fēng)扇轉速下降,散熱能力降低,溫升可能上升3~5℃左右。由于普通油泵電機絕緣等級均在B級或F級以上,故電機溫升仍在允許的范圍內,不會(huì )影響電機的使用和壽命。     

3、對注塑機的正常運行產(chǎn)生干擾,

   變頻裝置產(chǎn)生的諧波對注塑機的一些控制回路會(huì )有一定干擾,影響注塑機的正常動(dòng)作,特別是一些制造工藝粗糙、諧波含量大的變頻器用在工藝不穩定的注塑機表現的更明顯,這就需要我們在現場(chǎng)采取一些對策解決干擾問(wèn)題。干擾源主要有下面兩個(gè)方面:(1) 高次諧波通過(guò)導線(xiàn)產(chǎn)生的射頻干擾,對這類(lèi)干擾可以通過(guò)在變頻裝置的輸入或輸出側加裝抑制射頻干擾的設備加以解決,例如磁環(huán)或濾波器等; (2) 輸入諧波通過(guò)電源耦合到其他用電設備形成干擾, 對這類(lèi)干擾可以在變頻裝置的輸入側加裝濾波器解決,或者安裝進(jìn)線(xiàn)側交流電抗器也有一定效果;另外,同一電源下的其他設備最好能做到隔離供電。