注塑机电气原理图剖析

注塑机电气控制系统

第一节 概述

注塑机控制系统是一套以控制器为控制核心，包括各种电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成，与液压系统配合，正确实现注塑机的压力、温度、速度、时间等各工艺过程以及调模、手动、半自动、全自动等各程序动作的系统设备。控制系统在注塑机中以独立部分而存在。

第一节 注塑机工作原理

一、注塑机工作原理 注塑成型机简称注塑机，其机械部分主要由注塑部件和合模部件组成。注塑部件主要由料筒和螺杆及注射油缸组成示意如图1-19所示。

注塑成型是用塑性 的热物理性质，把物料

从料斗加入料筒内，料筒外由加热圈加热，使物料熔融。在料筒内装有在外动力油马达作用下驱动旋转的螺杆。物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实。物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐的塑化、熔融和均化。当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用力作用下向后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程。然后，螺杆在注射油缸活塞杆推力的作用下，以高速、高压，将储料室的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中。型腔中的容料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制件从模具顶出落下。

塑料从固体料经料斗加入到料筒中，经过塑化熔融阶段，直到注射、保压、冷却、启模、顶出制品落下等过程，全是按着严格地自动化工作程序操作的，如图1-20所示。

1－模具 2－喷嘴 3－料筒 4－螺杆 5－加热圈

6－料斗 7－油马达 8－注射油缸 9－储料室 10－制件 11－顶杆

图1-19 注塑成型原理图

注射座动

第二节注塑机组成

注塑机根据注塑成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注塑部件、合模部件、机身、液压系统、加热系统、冷却系统、电气控制系统、加料装置等组成，如图1-21所示。

注塑机注塑部件

塑化装置

注射座

注射油缸

螺杆驱动装置

注射座油缸

螺杆

料筒

螺杆头

喷嘴

合模部件

合模装置

调模装置

制品顶出装置

机身

液压系统

泵、油马达、阀

蓄能器、冷却器、过滤装置

管路、压力表

冷却系统入料口冷却、模具冷却

润滑系统润滑装置、分配器

电器控制系统

动作程序控制；料筒温度控制；泵电机控制

安全保护；故障监测、报警；显示系统

机械手

加料装置

图1-21注塑机组成示图

图1-20注塑机工作程序框图

从控制系统的质量将直接影响产品的成型质量，例如对合模速度、低压模保、及模具锁紧力的控制，将影响产品的成型周期、可靠的低压模保（模具保护）、准确的开模定位等等。另一个需要精确控制，是影响注塑成型工艺条件的注射速度、保压压力、螺杆转速及料筒的温度等。例如，由于原料的热性能不同对料筒的温度控制提出苛刻要求，要有合理的控制系统来实现。

（5）电源把其它形式的能转换成电能的装置称为电源，电源分直流与交流电源。直流电流方向一定，如干电池或整流电源。交流电源流动方向随时间而改变。

（6）频率交流电每秒钟的峰点或谷点的数目称为频率，单位为Hz（赫），我国电网频率（工频）为50Hz。

（7）电功率每秒钟电流做的功叫电功率。电功率与时间乘积就电功。电工也用马力作为电功率单位。1马力＝735W。电功的单位用kW/h表示。电的计量单位常称做度。电功率用千瓦表示，符号为kW。电气设备标称功率常采用kW。1kW＝1.36马力。

2．注塑机电控系统要求

注塑机工作循环：

闭

脱注塑机液压系统控制框图，如图7-12所示。

图7-12液压系统控制框图

注塑工艺对电控系统要求：

（1）抽、插芯动作必须按照一定的顺序平稳完成；

（2）动、定模板闭合时运动要平稳，不得有冲击，因此，其合模动作又分为：慢——快——慢合模、锁模；

（3）注塑前，合模机构必须保持足够的合模压力，防止被注入模腔的塑料从模缝中逃出；

（4）注塑后，注射器必须保持注射压力，避免充满模具型腔的塑料倒流；

（5）预塑螺杆转动，粒状塑料被推到螺杆前端，为使注射器中的塑料具有一定密度，要求螺杆后退时必须有一定的阻力；

（6）为实现粒状塑料的塑化，必须使料筒保持一定的温度；

（7）控制系统必须提供恰当的人机交互界面，保证生产人员能够调整和判断机器的参数和工作情况；

（8）为方便人员的操作和维护，系统必须有一定的诊断功能；

（9）为保证安全生产，系统必须设有安全保护装置。

2．开、闭环控制

（1）开环控制

如系统输出量不与指定输入相比较，系统的输出与输入量之间不存在反馈通道，此种称开环控制，如图7-7所示。此控制系统结构简单、元器件少、成本低、系统容易稳定。由于不对被控量进行检测，当系统受干扰时，被控量一旦偏离原

有平衡状态，再没有消除这种偏差的功能限制了系统的应用。

图7-7 开环控制系统框图

图7-8示出一个开环直流调速系统。图7-8（1）示出带有晶体管的调速系统；图7-8（2）示带有晶闸管的直流调速系统。图中U g 指定输入，经触发器和晶闸管整流转变为直流电压U d ，提供给直流电动机，产生一个U g 所要求的转速n 。但是，当电动机的负载、交流电网的电压以及电动机的励磁有变化时，电机转速就会变化，不再维持U g 及其转速n 。

如果系统指定输入与被控量之间关系固定，内部参数及外部干扰动较小，则开环控制也能取得满意效果。

（1）

（2）

图7-8 开环直流调速系统框图

（2）闭环控制

把系统被控制量反馈到输入端，并与指定输入相比较，此为闭环控制，由于存在被控制量经反馈环节至比较点的反馈通道，又称反馈控制，如上一节图7-4和图7-6所示的系统均属闭环控制系统。特点是：连续地对被控量检测，把测得值与指定作减法运算，求得的偏差信号经控制器的变换运算和放大器的放大，驱动执行组件，使被控量按照指定输入的要求去变化。如果受内部和外部干扰信号时，通过闭环控制，能自动地消除或削弱干扰信号对被控制的影响，有抗扰动功

控制器

被控对象

r(t)

c(t)