注塑机原理之液压系统

注塑机是机、电、液一体化、集成化和自动化程度都很高。无论是机械液压式还全液压式，液压部分都占有相当的比值，对注塑机的技术性能、节能、环保以及成本占有重要部分。

注塑机液压系统由主回路、执行回路及辅助回路系统组成，如图所示。

图14 油路系统组成图

1，2，3，4，5，6—分别为合模油缸、滑模油缸、顶出油缸、注射座油缸、注射油缸、液压马达；

7，8，9，10，11，12—分别为油缸的控制模块（CU）、指令模块（CM）；

13—系统压力（P）、流量（Q）的控制和指令模块；14—泵；15—电机（M）；

16—进油过滤器；17—油冷却器； 18—油箱；P—进油管路（高压）；T—回油管路。（低压）

油路总管线（P、T、P）的上部分是执行回路系统，下部分是主回路系统及辅助回路系统。

执行回路系统：主要由各执行机构（油缸）和指令及控制装置（电磁阀）组成。其功能是将进入管路P的高压油按程序放到油缸的左腔或右腔中去，推动活塞杆执行动作。高压油进入的时间、顺序和位置是通过电磁换向阀来实现的，工作指令通过电信号发给电磁阀的电磁铁，控制其阀芯动作，将控制油路（P）的高压油，进入换向阀推动阀芯动作，将高压油接通到油缸中去；而各油缸中的回油经回油管路T及辅助油路系统放回油箱。

主回路系统：由动力源和控制模块组成。动力源系统（电机、油泵）产生油压（P）和流量（Q），与指令（CU）及控制（CM）模块（压力阀、流量阀等）组成回路。从泵来的高压油，进入主管路的时间、顺序、压力及流量，是通过流量阀，压力阀是电磁铁获得，指令的时间、顺序和强弱，由控制其阀芯的推力和开度来确定的。

执行回路与主回路之间是通过进油管路P（高压），回油管路T（低压）以及控制回路P（高压）形成“连接网络”。

注塑机应用液压组件非常广泛。

⑴．动力组件

由电机带动泵实现电能—机械能—液压能的转换。有各种油泵和液压马达。

油泵是靠封闭容腔使其容积发生变化来工作的。理想的泵是没有的，因为结构上总会有制品缝隙就会有泄漏，而且机械磨损也会产生间隙，所以就要考虑泵的效率。不同质量的泵，其效率是不同的，直接影响了液压系统工作的稳定性。此外，油的压缩性也会对泵的效率产生影响。

（2）．执行组件

执行组件是将液压能转换为机械能的组件，主要有油缸和油马达。

①油缸

油缸可分为单作用柱塞式、双作用活塞式、双作用活塞杆式和双作用伸缩式油缸。

图15 油缸的简图：（a）双作用活寒式；（b）双作用活塞杆式

②液压马达

液压马达是液压能转换成轴的扭矩和转速的设备。通过油压控制轴的输出扭矩；通过输入流量控制轴的输出转速。

（3）控制组件

控制组件主要是指各种控制阀，如压力阀、流量阀、方向阀、比例阀、伺服阀等。

我厂用注塑机中，除背压是通过注意溢流阀控制的外，其余的压力和流量的控制是通过比例压力流量复合调节阀控制的，没有流量阀。

（ⅰ）方向阀

方向控制阀是控制系统油的流动方向，按程序来改变执行机构的运动方向的控制组件。方向阀有单向阀、电磁换向阀和电液换向阀。

①．单向阀

单向阀允许油沿一个方向流动，不能反向流动。

单向阀要求：油流过时，阻力小，对反向流动密封性好；动作灵敏，无撞击和噪声。

②．电磁换向阀

电磁换向按程序由电磁换得失信号推动阀芯动作实现油路换向。有三位四通和二位四通阀之分。我们设备中控制注射、合模、移模、座移等用的都是电磁换向阀。

（ⅱ）比例阀

比例阀是以输入电信号连续地按比例控制与调节系统流量、压力、方向的控制阀。

比例阀有比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀、比例压力流量阀等。我们设备中用到的是比例压力流量复合阀。

比例压力流量阀是一种溢流阀，其功能为执行组件提供所需的压力和流量，根据负载压力，使压差保持最小，控制泵的压力，并控制流量稳定不受温度的影响。

（ⅲ）溢流阀

当系统或局部压力超过弹簧调整值时，阀芯自动开启，把压力流接回油箱。

（4）辅助组件

辅助组件虽然只起辅助作用，但是辅助组件质量会影响系统的功能。辅助组件有油箱、油管和接头、冷却器、滤油器、压力表、润滑注油器等。

①油管和接头

用适当的油管和接头将各液压组件和辅件，以及测量仪表连接起来能组成完整的液压系统。对于液压装置，要求管道和接头有足够的强度和耐压储备，使用可靠，装拆方便，在输送工作介质时能量损失要小。

油管有硬管和软管之分。硬管适用于两个相互固定组件的连接，在装配时不能任意弯曲，能承受较高的压力且牢固可靠，压力损失小。软管可以做两个相对变位组件的管道连接，或常更换组件与液压系统的连接。软管装配方便，不怕振动，并能部分地吸收液压系统的冲击，但沿程压力损失比硬管大。

为了减少输油的压力损失，管道和接头的通油截面应尽可能大些，壁要光滑，避免方向和截面的急剧变化，减少局部压力损失。

②滤油器

滤油器的功能是将上游管路中存在的固体颗粒等异物，经滤芯被阻留，使下游管路油降低污

染程度，达到要求指标。

我厂用注塑机中用到的是网式滤油器，如图16所示，在骨架上包铜

网，此类滤油器通油能力强。铜网的疏密程度用“目”来表示。目数越

大表示铜网越密，即能通过铜网的颗粒尺寸越小，液压油所含杂质也就

越少。

③冷却器

液压系统的功率损失，几乎全部变成热能使油温升高，油黏度下降，泄漏加重，容积效率降低。

减少油液温升的措施，应采用高效率液压组件和合理设计系统，减少系统的功率损失，其次要使热量尽量散发。常用水式冷却器对液压油进行冷却。

（5）液压油

液压油是液压传动系统的工作介质，液压油的黏度将直接影响液压系统中压力和流量的准确性、液压系统的稳定性和泄漏量。液压油的黏度随温度升高而降低。所以，油温高会影响油的黏度使系统产生气泡，增加泄漏量，导致系统压力和流量的波动，使进入各执行机构的流量和压力发生波动，引起各种压力和速度的不稳定，造成生产过程的不稳定性，最终影响制品的成型质量。

油的压力也会影响油的黏度，当油的压力增加时，分子间距减小，黏度随压力而升高，但是数值变化微小。

所以，当环境温度高时，应采用高黏度油；反之，应采用低黏度油。

2．液压系统分析

在液压系统执行回路中，根据主油路和各执行油缸的功能，液压组件在液压系统上可组成控制模块，以提高系统的集成度。注塑机控制油路的模块有：压力/流量控制模块（P/Q油路块）、注射/预塑控制模块、合模控制模块、顶出控制模块。

（1）压力/流量控制模块（P/Q油路块）

主要控制系统在整个工作周期中，各程序系统中油的压力（P）和流量（Q），对各执行机构的速度和推力的大小及程序进行控制。

我们设备中用的是定量泵+比例压力流量阀控制回路，如图17所示，由比例压力流量阀V1、泵P、电