基于宇部注塑機液壓伺服及同步能效提升研究

項　鋼　嚴曉華

延鋒彼歐汽車外飾系統有限公司

基于宇部注塑機液壓伺服及同步能效提升研究

項鋼嚴曉華

延鋒彼歐汽車外飾系統有限公司

闡述宇部注塑機驅動工作原理及注塑機驅動改進過程，介紹液壓伺服泵新技術的特點及優勢，介紹同步功能實現的工作原理和性能比較。通過實際改造及應用，液壓泵伺服新技術及同步功能實現對提升注塑機效率和節約能耗具有重要作用。

注塑機；節能技術；液壓泵伺服驅動；同步功能

液壓驅動和控制系統是液壓驅動型注塑機的重要組成部分，液壓驅動型注塑機節能技術的主要研究領域集中圍繞液壓驅動和控制技術的主題展開。從20世紀90年代末期開始， 隨著能源問題與環境問題日益受到重視，及行業競爭日趨激烈，如何將一臺“電老虎”般的高能耗注塑機變為一臺“綠色的”環保節能型注塑機，從而降低能耗、降低生產成本，成為注塑企業迫切需要關注和解決的問題。

眾所周知，在注塑產品的成本的構成中，電費占了相當的比例，依據注塑機設備的工藝特點，傳統的注塑機油泵電機耗電占整個設備耗電量的比例高達80%～90%，因此降低注塑機能耗的主要矛盾為：降低油泵電機的能耗。而并行控制技術的引入，能夠實現注塑機自動加工中的同步動作，將注塑機原有的單獨的動力供給系統改造成多系統的分流/合流伺服電液控制，對全過程動力實現按需分配，優化驅動系統，最大限度降低無效功耗。

1　原理及控制系統介紹

1.1注塑工作原理及工藝過程

注塑機的工作原理為利用塑料的熱塑性，經加熱融化后，加以高的壓力使其快速流入模腔，經一段時間的保壓和冷卻，成為各種形狀的塑料制品。注塑機的工藝過程一般分為合模（鎖模）、射膠、保壓、熔膠（冷卻）、松模、開模、取出等幾個階段（見圖1），各個階段需要不同的壓力和流量。

圖1　工藝流程圖

1.2液壓控制系統

宇部注塑機的動力驅動主要通過油泵和電機以恒定轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，達到成型工藝條件設定的流量和壓力完成注塑，由此造成的能量損失高達36%～68%。而改造方向液壓伺服則通過注塑機電腦系統控制液壓閥的動作，實現對各個油缸的流量和壓力的順序控制（見圖2），從而完成整個注塑流程。因油泵的輸出流量正比于電機的轉速，油路內的壓力正比于電機的輸出扭矩，精確控制電機的輸出扭矩和轉速，就可以精確地控制注塑機在工作時的流量和壓力。

圖2　液壓伺服控制

2　性能比較

2.1液壓伺服性能比較

電液伺服改造是集液壓和伺服驅動于一體的技術，它融合了全液壓式注塑機的低成本和全電動式的高性能的優點見表1。雖然其投入相對于傳統的變頻改造要高，但是其極高的節電能力、對機器精度的提高、生產效率的提高、合格率的提高等優異性能完全可以彌補這一不足，投入產出比相當可觀，伺服改造必將成為國內注塑機節能改造的主導方向。

表1　驅動系統性能比較

2.2同步動作性能比較

如圖3，同步功能的實現能夠將開合模、冷卻、頂出等環節進行優化，減少工藝過程內的等待時間浪費，縮短循環周期。

3　 改造內容及效果

3.1改造內容

（1）提高設備穩定性、制造精度及動態響應，降低注塑能耗。最終采用電液伺服控制系統，以永磁伺服電機、齒輪泵、伺服控制器替換異步交流電機、定量葉片泵。

（2）具備二獨立回路，滿足溶膠時同步開合模及同步頂出和中子功能。通過上位機指令，系統能夠自動分流或合流為注塑工藝動作供油。

3.2改造預期

（1）超強節電特性。伺服電機輸出功率，根據負載變化而變化，不存在多余能量浪費。保壓和冷卻階段，能耗極低，幾乎為零。為此，產品成型過程中，保壓和冷卻所占整個周期的比例越大，節能效果越明顯。

（2）快響應、高精度。提高液壓系統的響應速度，減少動作轉換時間，加快整機的運行節拍。采用閉環控制，射臺運動位置重復精度高，生產出的產品精度高，減少次品率。

（3）增加同步動作，縮短節拍。可在冷卻，開合模，頂進頂退時同時完成，大幅縮短生產周期。3.3 改造效果

表2和表3為改造前后節能效果

圖3　同服同步與傳統注塑示意圖

表2　改造前

表3　改造后

（1）在相同使用狀態下，節電效果明顯，可達48%以上。

（2）相比傳統注塑機具備成型穩定性高、動態響應快、低噪聲、低溫升等優勢。

（3）可大幅縮短成型周期，平均降低10s以上，在不增加設備及場地的情況下，提高生產產能。

4　 結語

將普通注塑機改造為伺服注塑機，雖然需要一定程度的投入，但是注塑機伺服改造在節約資源、改善環境、降低成本、性能提升方面都有較大回報。注塑機伺服改造無論對于企業還是社會，都應該大力提倡和發展！

節能信息與動態

松江區開展重點用能企業節能降耗業務培訓

7月28日，松江區市場監管局聯合區發改委等有關部門，召開重點用能企業節能降耗業務培訓會。會上，各行政主管單位從能源審計、節能政策、能耗統計政策等方面進行了宣貫。國家能源中心和中啟計量體系認證中心有關專家，緊密聯系當前能源計量審查工作，就用能單位能源計量器具配備管理通則、測量管理體系認證等相關業務開展培訓。通過培訓，進一步提升了企業的能源計量法制意識，明確了用能單位的量化目標和任務要求，強化了重點用能單位的目標責任和壓力動力。全區121家2千t以上標煤能耗單位的負責人和能源管理專員參加培訓。 （松江區）

Study on Hydraulic Servo and Synchronization Energy Efficiency Based on Ube Plastic Injection Moulding Machine

Xiang Gang， Yan Xiaohua
Yanfeng Plastic Omnium Automotive Exterior System Co.，Ltd

The article introduces Ube plastic injection moulding machine driving principle and plastic injection moulding machine improvement process. It shows that hydraulic servo new technology characteristics and advantages and introduces synchronization function realization working principle and performance comparison. Through practical renovation and application， hydraulic servo new technology and synchronization function realization have important function on plastic injection moulding machine efficiency and energy consumption saving.

Plastic Injection Moulding Machine， Energy Saving Technology， Hydraulic Servo Driving， Synchronization Function

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.08.010