SZ-10080型注塑机液压系统的PLC控制

毕业设计课程名称：SZ-100/80型注塑机液压系统PLC控制改造系别：机电工程院专业：09机电一体化专业姓名：XXX学号：00000000指导教师：XX2011年12月31日一、液压传动技术的发展简史及其趋势自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压技术真正的发展只是在第二世界大战后50余年的时间内，液压技术迅速转向民用工业，液压技术在机床、工程机械、农用机械、汽车等行业中逐步推广。

20世纪60年代以来，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术得到很大发展，并渗透到各个工业领域中去。

当前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。

同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、计算机实时控制技术、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠性技术，以及污染控制技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究方向。

液压传动相对于机械传动来说，它是一门新科学，从17世纪中叶怕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压算起，液压传动已有二三百年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍的应用。

随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。

第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到上世纪30年代才用上液压传动。

第二次世界大战期间，在兵器上采用了大功率、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进液压技术的发展。

战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制定和完善及各类元件的标准化、规格化、系列化而在机械制造、工程机械、农用机械、汽车制造等行业中推广开来。

近30年来，由于原子能技术、航天航空技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济各个部门都得到应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。

采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

应特别提及的是，近年来，世界科学技术迅速发展，各部门对液压传动提出更高的要求。

液压传动与电子技术结合在一起，广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各电业伺服系统，使液压传动的应用上升到一个崭新的高度。

目前，液压传动发展的动向，概括以下几点：1）节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率；2）发展新型液压介质和相应元件，如发展高水基液压介质和元件，新型石油介质；3）注意环境保护，降低液压元件噪声；4）重视液压油的的污染控制；5）进一步发展电气－液压控制，提高控制性能和操作性能；6）重视发展密封技术，防止漏油；7）其他方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。

二、注塑机液压系统注塑机原理注塑机是一种专用的塑料成型机械，它利用塑料的热塑性，经加热融化后，加以高的压力使其快速流入模腔，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状的塑料制品。

（一）注塑机的工作循环1.定模扳（包括慢-快-慢速），且确认无异物存在锁合模：模扳快速接近下，系统转为高压，将模板锁合（保持油缸内压力）。

2.射台前移到位：射台前进到指定位置（喷嘴与模具紧贴）。

3.注塑：可设定螺杆以多段速度，压力和行程，将料筒前端的溶料注入模腔。

4.冷却和保压：按设定多种压力和时间段，保持料筒的压力，同时模腔冷却成型。

5.冷却和预塑：模腔内制品继续冷却，同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定位置，螺杆停止旋转，注射油缸按设定松退，预料结束。

6.射台后退：预塑结束后，射台后退到指定位置。

7.开模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速）8.顶出：顶针顶出制品。

（二）注塑机的电能消耗注塑机的电能消耗主要表现在以下几个部分：1液压系统油泵的电能消耗，2加热器的电能消耗3循环冷却水泵的电能消耗（在注塑车间内，一般多台注塑机共用一台冷却水泵），其中液压油泵电机的用电量占整个注塑机用电量的80%以上，所以降低其耗电量是注塑机节能的关键。

三、注塑机液压系统(一) 概述注塑机是将颗粒状加热至流动状态，以高压、快速注入模具内腔，保压一定时间后冷却凝固，成型为塑料制品的塑料制品的塑料成型设备。

塑料制品注射品注射成型设备。

塑料制品注射成型的工作循环如图8-12所示。

冷却合模→注射座前进→注射→保压→冷却→→注射座后退→开模→顶出制品→顶出杆预塑后退→合模图8-12 注塑机成型工作循环图根据注塑成型工艺需要，注塑液压机系统应满足如下需求：1. 有足够的合模力。

合模装置由定模板、动模板、启模合模机构和制品顶出机构等组成。

在注射过程中，常以40～150MPa 的注射压力将塑料熔体射入模腔。

为防止塑料制品产生溢边或脱模困难，要求具有足够的合模力。

为减小合模缸的尺寸和工作压力，常采用连杆增力机构来实现合模和锁模。

为了缩短空行程时间，保证制品质量和避免冲击，在启合模过程中，要求合模缸有慢、快、慢速度的变化。

2. 注射座可整体前进与后退。

注塑部件由加料装置、料筒、螺杆、喷嘴、加料预塑装置、注射缸及注射座移动缸组成。

注射缸固定，其活塞与注射座整体由液压缸驱动，应保证在注射时注射座有足够的推力，使喷嘴与模具浇口紧密接触，以防流延。

3. 根据原料、制成品几何形状和模具浇口布局的不同，注射压力应有相应的变化。

例如，黏度较高的溶液注射压力比，黏度较低的聚苯乙烯或尼龙等注射压力要高些，薄壁制品、面积大和形状复杂的制品及流道细长时，注射压力应适当增大些。

因此，要求注射压力可调节。

注射速度直接影响制品的质量。

注射速度过低，熔体不易充满复杂的型腔，或制品中易形成冷接缝；速度过高，流过通道时会因摩擦而产生高温，使某些材料颜色发生变化或化学分解，所以随制品的不同，注射速度应能调节。

4. 可保压冷却。

当熔体注入型腔后，要保压和冷却。

在冷却凝固时材料体积有收缩，故型腔内应能补充熔体，否则会因充料不足而出现残品。

因此，保压压力和保压时间应能调节。

5. 预塑过程可调节。

在型腔熔体冷却凝固阶段，使料斗内的塑料颗粒通过筒内螺杆的回传卷入料筒，连续向喷嘴方向推移，同时加热塑化、搅拌和挤压成为熔体。

在注塑成型加工中，料筒每小时能塑化材料的重量(成为塑化力)在料筒结构尺寸决定后，应随塑料的熔点、流动性和制品的不同而有所改变，即应使预塑过程的塑化能力可以调节。

6. 可顶出制品。

制品在冷却成型后要从模具顶出。

为了在制品脱模被顶出时防止其受损。

顶出缸的运动要平稳，其运动速度应能根据制品的形状、尺寸的不同调节。

SZ －100/80型注塑机属中、小型注塑机，该系统是由合模液压缸、注射座移动缸、注射缸、预塑液压马达、顶出缸等执行元件及其控制回路组成的较为复杂的中高系统。

(二) SZ －100/80型注射机液压系统的工作原理该系统由额定压力为16MPa 的中高压双联叶片泵供油。

1P 为大流量泵，其工作压力由溢流阀2调为较低压力，当电磁铁1YA 不通时，。

1P 泵的油可经电磁换向阀1卸荷。

2p 为小流量泵，其最高工作压力由先导式磁流阀4调为高压。

当电磁铁2YA 不通电时，2p 泵的油可由电磁换向阀5控制，经过阀4卸荷。

当电磁阀2Y A 通电时，分别改变电磁换向阀9和10的通油状态，可使2p 泵输出油液的压力分别先导式磁流阀6，7，8调节为比较低(比阀4调压低)的数值。

系统中需获得快速时，可由双泵同时供油，需慢速工作，可使大泵1P 卸荷，而由小泵2p 向系统供油。

该系统有“调整”、“手动”、“半自动”、“全自动”四种操作方式，现以“全自动”方式工作，分析该液压系统的工作原理。

其液压系统图8－13所示。

1. 合模1） 慢速合模。

先关闭安全门，使行程阀23下位系统接入系统。

再按启动按钮，电磁铁2YA ，3Y A ，16YA 通电。

这时阀1右位，大泵1P 卸荷，阀5右位，小泵2p 供油，系统压力由阀四调为高压。

在合模缸子系统中，先导电磁换向阀24左位接入系统，二位二通电磁阀27上位接入系统，压力油进入合模缸左腔，缸右腔油流回油箱，其活塞右移，使动模板右移合模。

其油路为控制油路进油路：泵2p →阀24（左）→阀23（下）→液压换向阀25右端回油路：阀25左端→阀24（左）→油箱主油路进油路：泵2p →阀25（右）→节流阀29→合模缸左腔回油路：合模缸右腔→阀27（上）→阀25（右）→油箱2） 快速合模。

当动模板上的挡块压下行程开关51时，电磁铁1YA ，17Y 通电（2YA ，3YA,16YA 保持通电状态）。

这时阀1换为左位，大泵1P 与2p 同时向合模缸供油；二位二通电磁阀28换为上位，主进油路不再经过节流阀29，故合模缸快速合模。

由于双泵并联，故系统的工作压力由溢流阀2限定。

它的控制油路及主回路同1，主油路为泵（1P ，2p ）→阀25（右）→阀28（上）→合模缸左腔3） 快速合模。

当挡块压下行程开关2s 时，电磁铁1YA,17YA 断电（2YA,3YA,16YA 仍保持通电状态），子系统完全恢复1状态，1P 泵卸荷，节流阀29接入系统，实现慢速合模。

4） 低压慢速合模。

当挡块压下行程开关3s 时，电磁铁15YA 通电（2YA ，3YA,16Y A 保持通电），2p 泵供油。

阀9换为左位，远程调压阀6接入系统，使系统压力为低压，合模缸低速慢速合模。

这样可以防止在两模板接近时，中间有硬质异物使模具损坏。

5） 慢速高压锁模。

当板块压下行程开关4s 时，15YA 又断电，系统又恢复为慢速高压合模状态，其油路与1全相同。

这时，合模缸活塞慢速前进并带动双连杆增力机构将模具锁紧。

2. 注射座前进合模缸锁紧后其终点开关5s 被压下，使2YA,8YA 通电，挡块（3YA,16YA 通电，阀24换为中位，阀27换为中位）。

这时，2p 供油，阀4调压；电磁换向阀18右位接入系统，压力油经液控单向阀19进入注射座缸右腔，缸左腔回油，注射座整体左移，直至注射喷嘴与浇口顶接为止。

液控单向阀19的作用是在注射缸前进到位时将注射座锁紧，防止喷嘴与浇口接触处松开。

3. 注射1) 慢速注射。

当注射座缸使注射座整体移动到位时，挡块压下开关6s 时，使11YA,13YA 通电（2YA,8YA 保持通电状态），阀12左位接入系统，阀10换为右位，2) 系统由小泵2p 供油，由远程调压阀8调压。