注塑机变频调速设计

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1、注塑机变频调速摘要：性能稳定、高速化、节能化是注塑包装设备成型能力的主要标志，目前注塑机使用的三相异步交流电机不能变速，其拖动的定量泵使液压油的流量无法改变，多余的流量通过溢流阀流回油箱，造成能量大连损失。由于液压长期全速循环流动造成油温过高，噪音过大，机械寿命缩短。本设计提高了住宿产品品质、稳定了住宿成型工艺参数、以及降低了住宿系统的整体耗能。注塑机的液压节能技术是注塑机科技进步过程中发展的一项新技术。液压驱动的注塑机在各个成型阶段所需的压力和流量都是变化的，而国内原有注塑机多为定量泵系统，能量损失非常大。本课题由单片机AT89C51与直流电机构成有效的液压配置方案，使驱

2、动系统的输出功率与执行机构的消耗功率达到自适应调节匹配，提高能量利用效率，具有重要的研究意义，及良好的应用前景。关键词：注塑机节能液压系统变频AT89C51单片机引言在注塑行业中，注塑机是一种通用型机械。传统设计上，考虑到其通用性，设计时是以其最大容量为标准的。而在实际加工中，常常出现大马拉小车的现象，由此造成的电能无功消耗相当严重。经过分析其工作过程我们发现，合理地利用油泵电机的功率可以大大减少电能耗损，从而使大力的降低成本为可能。由此可见，系统各工段油泵实际所需功率变化很大，特别是在射胶后的保压和冷却段。设备所用的55KW油泵电机利用效率很低。并且在设备运行中，系统有大

3、量的时间处于待机状态，电机空转。相当部分电能变成了无功功率，降低了电网质量，造成了电能损失。1.注塑机1.1注塑机的主要组成用于注射成型的设备主要是注塑机[1]。一台通用型注塑机主要包括4个部分，即合模系统、注射系统、液压系统和电气控制系统。此外还包括机身部件、门罩系统、加热冷却系统、润滑系统和安全保护与监测系统等。一台注塑机的整体外形见下图1.1所示。图1.1注塑机整体外形图接下来对四个主要部分进行介绍。(1)合模系统合模系统的作用是保证成型模具的闭锁、开启并取出制品。整个机构主要由前固定模板、活动模板、后固定模板、拉杆油缸及模具调整机构、制品顶出机构等组成[2]。动模板

4、安装在前、后固定模板之间，后模板上固定合模油缸，动模板在合模油缸的作用下以4根拉杆为导向柱做启闭模运动。模具的动模装在动模板上。当模具闭合后，在合模油缸压力作用下，锁紧模具，防止当注射高压熔融体时模具胀开。靠近安全门的机架上设有限位开关及调节装置，以便控制动模板启闭模的限位和在运动中压力与速度的切换。为确保安全，一般都用液压装置和电气限位开关同安全门连锁，当只有安全门关闭后，才能合模。合模系统又由合模架、合模机构、调模装置、顶出机构等组成。首先介绍下合模架及合模机构。合模架是合模系统的基础部分，主要由4根导向拉杆、后固定模板、动模板、前定模板及拉杆螺母组成的具有一定刚度和强

5、度要求的合模框架。动模板在合模油缸驱动下，以拉杆为导向，实现启闭模运动。合模机构有液压式、机械式和机械—液压复合式等几种类型。目前市场上主要采用的是液压曲肘连杆式，属机械—液压复合式，其结构特点是液压缸通过曲柄连杆机构驱动模板实现启闭模运动，充分利用了曲柄连杆机构的行程、速度、力的放大特性和自锁特性，增力大，锁模可靠，达到快速、高效和节能的效果。常用的形式有:双曲肘内翻式、双曲肘外翻式、单曲肘摆缸式、单曲肘挂缸式和撑肘式等。图1.2所示是双曲肘内翻式的合模机构。这种形式的动作原理是:开始闭模时，合模油缸进油，活塞杆推动双曲肘连杆带动模板及模具移动实现闭模运动;当模具的分型面

6、刚贴合时，曲肘连杆处于未伸直状态，此时合模油缸继续升压，在合模油缸推动下曲肘连杆产生力的放大作用，强行使之成为一线排列，则合模系统因发生弹性变形而产生预应力，此时使模具可靠锁紧，可将油缸压力卸去，因整个合模系统处在平衡自锁状态，弹性变形不能回复，所以合模力固定。模具接触时连杆未伸直的程度是通过调模装置与合模油缸相配合，按工艺所要求的锁模力来调整的[3]。整个过程可分为四个阶段:慢速合模、快速合模、慢速合模、高压锁模。图1.2合模架及双曲肘合模机构原理图顶出机构原理图如下图1.3所示。在动模板的后侧装有液压及机械顶出装置。动模板在开启模具后，可通过顶出机构将制品从模腔中顶出。

7、顶出机构要求有足够的顶出力、顶出凉度、顶出次数和顶出精度。顶出奖普的顶出或狠回均有限位开关[4]。图1.3顶出机构原理图另外，在后固定模板上还装有调模机构，以便在一定的范围内调节模具的厚度。在液压—机械式合模机构中，还可以通过调模机构来调试合模力的大小，控制超载。调模装置主要由液压马达、定位轮、内齿圈、外齿圈和调模螺母等组成，均固定在后模板上。调模装置的结构图见图1.4所示。图1.4调模装置结构图其动作原理是:当调模时，调模马达带动外齿圈转动，4只带有齿轮的后螺母在外齿圈驱动下同步转动，推动后模板及其整个合模机构向