摘要：塑料制品重复生产量大，连续时间长，不能中断，系统控制性能及可靠性对产品质量有较大影响。现有注塑机普遍使用普通电液控制系统，部分新产品也只简单地用比例阀代替普通阀作压力和流量控制，不能满足对智能化、节能化及结构紧凑等要求的优化设计，目前急需一种新型液压控制系统来满足控制要求，提高综合经济效益。
关键词：注塑机 液压系统 PLC控制
注塑机液压系统的电气控制部分是影响注塑机工作安全性和可靠性的关键因素，传统的注塑机液压系统的电气控制系统大都是由继电器―接触器来实现的。传统的继电器―接触器控制方式，使用者调整其控制功能十分困难，控制线路复杂，由于使用有触点的开关动作，工作频率低，触点易灼蚀，随着使用年限的延长，故障率上升，安全性和可靠性降低，维修费用增加；另外，继电器动作较缓慢，定时不准确，系统控制精度较差。而PLC控制电路，不仅可靠性高、体积小、通信方便，而且控制简单、编程容易，近年来在自动化工业生产中得到广泛的应用。
一、注塑机液压系统的动作控制过程分析
注塑成型过程为：热塑性塑料或热固性塑料在加热机筒中经过加热、剪切、压缩、混合及输送作用，使之均匀塑化（温度、组分均匀的熔融状态）；塑化好的熔融物料在喷嘴的阻挡作用下，积聚在机筒的前端，然后借助螺杆或柱塞施加的推力，经喷嘴与模具的浇注系统进入闭合好的低温模腔中；充满模腔的熔体在受压作用下，经冷却固化成型，开启模具取出制品，即完成了一个成型周期，以后是不断重复上述周期的生产过程。注塑机注塑1次（1个工作循环）大概要经历12个工步，即：电机启动→快速合模→慢速合模→注射座缸前移→注射→预塑→注射座缸后退→慢速启模→快速启模→顶出缸前进→顶出缸后退→系统卸荷。
二、技术分析及优化
在注射成型过程中，需要根据塑料的品种、数量、产品的几何形状及模具的不同，调整注塑压力和速度。本优化设计中，保持该注塑机的主油路液压控制结构中的脱模装置和锁模装置的液压控制原理不变，重点对注射装置、座移机构液压系统进行优化设计。（1）P口单向阀改为B口液控单向阀V50，保压效果更为明显，防止因换向阀内泄造成的喷嘴溢料现象。（2）增加V50叠加式减压阀，使得注射座运行更平稳，控制整移油缸动作前，需要调定叠加减压阀V50的压力，降低控制整移油缸的换向压力，给座台机构“减负”，否则在高压注射的情况下，座台机构承受很大的载荷而变形，出现“溢料”现象。（3）换向阀V12由O型改为Y型（中位机能），使得换向阀工作腔泄压，防止液控单向阀保压失效。（4）原10通电磁换向阀V11（最大流量120L/min），改用流量大的电液换向阀（最大流量160L/min）实现快速注射，提高注射速度，减少注射时间。比例阀通过改变比例电磁铁的电流，可在额定值范围内任意设定系统压力或阀口开口面积，输人电流为零时可使系统卸荷或关闭阀口，控制过程线性连续。因此，应用一台溢流阀可完成所有压力控制要求，也不易产生冲击。
三、系统性能分析
（1）由于该系统在整个工作循环中，工作部件速比大，但不需要大范围无级调速，合模缸和注射缸等液压缸的流量变化较大，锁模和注射后系统有较长时间的保压。为合理利用能量，系统采用双泵供油方式。液压缸快速动作（低压大流量）时，采用双液压泵联合供油方式；液压缸慢速动作或保压时，采用高压小流量泵供油，低压大流量泵卸荷供油方式。（2）由于合模液压缸要求实现快、慢速开模、合模以及锁模动作，系统采用电液换向阀换向回路控制合模缸的运动方向。为保证足够的锁模力，系统设置了增力缸作用合模缸的方式，再通过机液复合机构完成合模和锁模。因此，合模缸结构较小、回路简单。（3）满足注射速度的调节，选用调速阀进行进口节流调速。其特点是注射油缸回油的阻力小，可以获得较大的注射推力，而且调速范围较大，速度稳定性较好。为使加工的塑料得到良好的塑化质量，在注射系统中采用了背压阀，可防止液压缸前冲而提高其稳定性。大流量系统，采用先导溢流阀调压，其主阀芯除主溢流外可作为系统安全阀，满足因故障电流过大而引起过高压力对系统造成破坏需设置安全阀的要求。由于塑料的品种、制件的几何形状和模具的浇注系统的不同，注射系统采用了两级压力控制，以便灵活的控制注射压力和保压压力。
四、注塑机的节能特性
通常注塑机的工艺过程分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却以及最后的开模和脱模等环节，每个阶段的工作内容不同，其所需要的压力及流量就各不相同。对于油泵马达来说，注塑过程的负载状态，是时刻都在变化着的，但是在液压系统中泵的流量是恒定的，油泵马达的转速是恒定的，因此其所提供的流量也是恒定的，多出的液压油，会经过溢流阀进行回流，这个过程可以称其为高压溢流。按照相关试验数据显示，高压溢流所导致的能量损失，可以达到40%～60%。由此可见，注塑机在运行过程中，最大的能耗损失来自于液压驱动系统能量的输出，即加工同一塑料制口，其所消耗的能量越少，其节能效果就越明显。注塑机的能耗性能，主要是通过液压驱动系统的结构形式、能量转换效率等指标反映出来的，液压驱动系统是服务于注射成型技术的，相应的节能措施，也就基于注射成型展开。从这个意义上来讲，液压系统的节能技术，随着注射成型技术的发展而发展，同时它也推动着成型技术的不断进步。
五、结束语
综上所述，合理地选择经过优化设计的高品质液压元件，设计能够降低液压泵和负载之间的功率过剩的匹配回路，是注塑机节能降耗的主要措施。高响应交流伺服电机驱动定量泵系统的技术，节能效果显著，在注塑机液压系统节能方面有着明显的应用优势。
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