射出成型機及其塑化單元液壓控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及成型設備領域，特別涉及一種射出成型機及其塑化單元液壓控制 裝置。
【背景技術】
[0002] 參閱圖1，射出成型機主要包括塑化單元100、鎖模單元200、機架300、液壓系統(tǒng) 400、電氣控制系統(tǒng)500和防護罩板部分600等，其工作過程為：鎖模單元200安裝有模具， 開始工作循環(huán)時，鎖模單元200合模，形成制品模腔；然后塑化單元100將已熔融的樹脂注 入模腔，再在模腔制品冷卻收縮時段保持一定的壓力，使樹脂冷卻固化形成致密制品；樹脂 冷卻過程中，塑化單元100開始塑化儲料計量，產生一定量合格品質的熔體，為下次注射準 備好；合模單元開模，合模單元有頂出裝置頂出制品后，再合模開始下一生產循環(huán)。
[0003] 塑化單元具有熔膠和注射功能，熔膠塑化計量儲料的過程為：料管被加熱至塑化 需要的溫度，樹脂顆粒自入料口進入螺桿槽，料管前的噴咀被冷流道已冷卻填充料堵住或 者被熱流道閥門關閉，達到可塑化的條件?？刂破靼l(fā)訊控制油馬達或電機驅動螺桿旋轉，將 樹脂顆粒輸送、傳熱、壓縮、熔融塑化并通過止逆閥輸送至螺桿頭部。隨著螺桿頭部熔融樹 脂增多，會因容積受限使熔融樹脂壓力升高推動螺桿后退。而熔融樹脂的壓力與塑化過程 的穩(wěn)定性、熔體的品質密切相關，不同的樹脂和制品對熔融時所具有的壓力要求也不盡相 同，所以必須能夠準確控制才能穩(wěn)定、精確生產。當螺桿后退時，與螺桿通過傳動件相連的 注射油缸活塞也后退，為了控制熔體壓力，就通過油壓系統(tǒng)控制注射油缸活塞的后退阻力 來實現(xiàn)。這個阻力來自于活塞后退時注射油缸回油腔（即注塑油缸的無桿腔）的壓力，這 個壓力稱為背壓。
[0004] 射出成型機的塑化單元液壓控制常常設計為一個獨立的模塊，通過這個模塊實現(xiàn) 塑化單元熔膠、注射、保壓、松退動作，尤其是熔膠時精確控制背壓，實現(xiàn)穩(wěn)定的塑化過程和 良好熔體品質。當塑化完成，控制器發(fā)訊油馬達或驅動電機旋轉停止，塑化計量完成，此時 通過螺桿松退動作或背壓控制卸除熔體的壓力，準備注射。當注射條件具備（鎖模單元合 模完成，即：已開模取件，冷流道填充料清除或熱流道閥門打開），控制器發(fā)訊控制注射油 缸移動螺桿注射，螺桿頭部閥門關閉，熔體受螺桿推壓，產生很高注射壓力，注入模腔，在隨 后的冷卻時間內，適當保持壓力即保壓，使制品致密，然后再熔膠進行下一循環(huán)。
[0005] 下面結合附圖介紹幾種常規(guī)的液壓控制模塊對塑化單元的控制方法，尤其是背壓 控制方法，各液壓控制模塊包括油馬達（或電驅動馬達，當使用電驅動馬達時，下述油路控 制模塊中去除油馬達控制閥）、傳動軸、油射油缸、料筒組件、螺桿、止逆閥門組件、塑化單元 油路控制模塊。
[0006] 參閱圖2,該方案的塑化單元液壓控制模塊中，主要控制元件為一個手調溢流閥 101，用于手動調整背壓大?。灰粋€三位四通電磁方向閥102,當其上的電磁鐵S2得電時，油 馬達2旋轉熔膠，當其上的電磁鐵S3得電時，為注射動作；一個二位四通電磁換向閥103， 當其上的電磁鐵S1得電時，為螺桿后退動作。一般工作過程是：預設置機器參數(shù)，并且操作 者需要預先試熔膠調整手調溢流閥101至壓力表22顯示需要的背壓P。，生產開始，控制器 發(fā)訊使三位四通電磁方向閥102的電磁鐵S2得電，閥B 口通P 口，A 口通T 口，液壓系統(tǒng)壓 力油從系統(tǒng)壓力油口 P 口經三位四通電磁方向閥102流向油馬達MH再從回油口 T流回油 箱，油馬達MH轉動驅動螺桿8旋轉熔膠儲料，隨著儲料量增多，擠壓螺桿8后退，與螺桿8 相聯(lián)的注射油缸4活塞桿41也后退，注射油缸4回油腔的油經過三位四通電磁方向閥102 和手調溢流閥101再從回油口 T0 口流回油箱。手調溢流閥101可調整彈簧力壓緊閥芯，通 常是關閉的，只有在回油腔的壓力，即背壓達到或超過預先調整的壓力Pc才能頂開閥芯，若 背壓低于Pc，閥門又會在彈簧力的作用下關閉。所以手調溢流閥101可以維持背壓為Pc，此 時壓力表22指示p。值。熔膠完成，下一動作為注射，控制器發(fā)訊，三位四通電磁方向閥102 的電磁鐵S3得電，閥A 口通P 口，B 口通T 口，液壓系統(tǒng)壓力油從系統(tǒng)壓力油口 P 口經三位 四通電磁方向閥102流向注射油缸4注射腔，推動螺桿8前進，完成注射動作；注射末，控制 器程序轉入保壓控制，三位四通電磁方向閥102的電磁鐵S3繼續(xù)得電，液壓系統(tǒng)壓力改變 以達成預設的保壓壓力，給冷卻中的制品補縮，使制品致密。保壓結束，控制器發(fā)訊，三位四 通電磁方向閥102電磁鐵S3失電，三位四通電磁方向閥102在彈簧力作用下回歸中位，液 壓系統(tǒng)壓力油口 P 口被斷開，上述各動作停止，可以進入下一次熔膠。該塑化單元液化控制 模塊控制背壓曲線如圖3所示。
[0007] 這種常規(guī)的塑化單元液壓控制模塊存在如下四個方面缺點：
[0008] 其一是手調溢流閥在整個熔膠過程中只能實現(xiàn)一種壓力控制，但是熔膠過程中螺 桿后退，螺桿有效塑化長度是逐減的，螺桿對樹脂的剪切和擠壓即塑化能力也是逐減的，這 就需要螺桿的后退阻力，即背壓也逐減才能保持穩(wěn)定塑化。塑化穩(wěn)定指標是樹脂在料筒內 駐留時間，即單一背壓會使熔膠開始段和結束段所塑化的熔體在料管內的駐留時間不同， 一般是熔膠后期因擠壓力小阻力大，使熔膠駐留時間長，加工透明或熔融溫度區(qū)間窄的樹 脂如PC鏡片就會發(fā)生降解而發(fā)黃失效。
[0009] 其二是背壓與螺桿進料穩(wěn)定性相互影響，即穩(wěn)定進料可使背壓穩(wěn)定上升，反之亦 然。但通常螺桿進料受螺桿移動有效長度減少及原料狀態(tài)、添加物、料筒溫度變化影響，是 一個波動過程，影響背壓波動；背壓波反過來加劇進料波動。
[0010] 其三是熔膠開始，背壓腔的壓力為零，要達到設定的壓力，需要一個升壓過程，這 個過程中背壓不穩(wěn)定上升，過程時間越長，對塑化穩(wěn)定性及品質影響越大，尤其是注射量較 小，螺桿行程較短時更為明顯。圖3中L0段就是升壓段。
[0011] 其四是熔膠完成后，被封閉在背壓腔內的油液壓力低于預設背壓^而不能打開手 調壓力閥芯，使背壓腔內壓力不能及時消除而存在殘壓。所述殘壓，如圖3所示的Le段，如 果在注射時仍然存在，就會使熔體存在殘壓，熔體殘壓會妨礙螺桿頭部止逆閥關閉速度，進 而影響注射精度，使注射終點位置不準，影響制品質量。
[0012] 再參閱圖4,該方案的塑化單元液壓控制模塊與圖2所示的塑化單元液壓控制模 塊類似，不同之處在于將圖2中手調溢流閥101改成了由控制電平控制的比例壓力閥111。 本方案的主要控制元件為一個比例壓力控制閥111，用于接收控制器發(fā)訊電平調整背壓大 ??；一個三位四通電磁方向閥112,當其上的電磁鐵S2得電時，油馬達MH旋轉熔膠，當其上 的電磁鐵S3得電時，為注射動作；一個二位四通電磁換向閥113,當其上的電磁鐵S1得電 時，為螺桿8后退動作。其工作過程是：機器參數(shù)設置好后生產開始，控制器發(fā)訊使三位四 通電磁方向閥112的電磁鐵S2得電，閥B 口通P 口，A 口通T 口，液壓系統(tǒng)壓力油從系統(tǒng)壓 力油口 Ρ 口經三位四通電磁方向閥112流向油馬達ΜΗ再從回油口 Τ流回油箱，油馬達ΜΗ 轉動驅動螺桿8旋轉熔膠儲料，隨著儲料量增多，擠壓螺桿8后退，與螺桿8相聯(lián)的注射油 缸4活塞桿41也后退，注射油缸4回油腔的油經過三位四通電磁方向閥112和比例壓力控 制閥111從回油口 TO 口流回油箱。比例壓力控制閥111受控制器按預設背壓數(shù)據輸出的 電平控制，使回油阻力大小恰好能達到回油腔預設壓力P。，此時壓力表22指示ρ。值。熔膠 完成，下一動作為注射，控制器發(fā)訊，三位四通電磁方向閥112的電磁鐵S3得電，閥A 口通 P 口，B 口通T 口，液壓系統(tǒng)壓力油從系統(tǒng)壓力油口 P 口經三位四通電磁方向閥112流向注 射油缸4注射腔，推動螺桿8前進，完成注射動作；注射末，控制器程序轉入保壓控制，三位 四通電磁方向閥112的電磁鐵S3繼續(xù)得電，液壓系統(tǒng)壓力改變以達成預設的保壓壓力，給 冷卻中的制品補縮，使制品致密。保壓結束，控制器發(fā)訊，三位四通電磁方向閥112電磁鐵 S3失電，閥在彈簧力作用下回位，液壓系統(tǒng)壓力油口 P 口被斷開，上述各動作停止，可以進 入下一次熔膠。該方案中，塑化單元液壓控制模塊的背壓由輸入電平控制，既可以進行實現(xiàn) 單一背壓曲線控制，預設背壓設定為P。，該過程控制曲線如圖5所示；也可以預先在控制界 面作幾段逐減背壓設定，該過程控制曲線如圖6所示，L1段、L2段、L3段所對應的背壓pM、 口。24。3漸小。本方案在一定程度上減少了手調背壓只能用一種背壓所生產的熔融樹脂品質 沿螺桿行程前后不一的缺點，且在背壓終止時可以通過控制器的斜率控制，即背壓終止，比 例閥控制電平在一個時間段逐步消失，因而具有卸壓作用，其殘壓時段Le比圖3中手調背 壓時的殘壓時段Le短。但仍然存在另外三個不足：
[0013] -、比例壓力控制閥控制背壓的大小由輸入的電平控制，這個電平是由控制器按 預設參數(shù)提供，控制比例閥開啟壓力大小，實現(xiàn)預計的背壓，至于背壓是不是準確達到預計 值，沒有反饋和調整，是開環(huán)控制。但熔膠過程是變化的，原料狀態(tài)、料筒溫控、周邊冷卻設 備、螺桿位置等影響著進料速度，那么通過開環(huán)控制產生的背壓也是波動的。
[0014] 二、壓力控制由比例閥開啟壓力而被動控制，熔膠開始，背壓腔的壓力為零，要達 到設定的壓力，也需要一個升壓過程，這個過程中受進料影響背壓不穩(wěn)定上升，過程時間越 長，對塑化穩(wěn)定性及品質影響越大，尤其是注射量較小，螺桿行程較短時更為明顯。如圖5 和圖6所示，其中L0段就是升壓段。
[0015] 三、幾段逐減背壓可以減小