雙色注塑機(jī)開(kāi)合模液壓動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的研究

劉立柱, 高杰林, 高世權(quán), 王興天,2, 莊 儉

(1.海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315801；2.北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京 100029)

雙色注塑機(jī)開(kāi)合模液壓動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的研究

劉立柱1, 高杰林1, 高世權(quán)1, 王興天1,2, 莊 儉2*

(1.海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315801；2.北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京 100029)

建立了2種不同雙色注塑機(jī)的開(kāi)合模液壓系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與模擬的方法，對(duì)不同液壓系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析以及優(yōu)化。結(jié)果表明，改進(jìn)的IA1600Ⅱbj新型雙色注塑機(jī)開(kāi)合模液壓系統(tǒng)，開(kāi)模定位精度由1.87 %提高到了0.67 %，開(kāi)模重復(fù)精度則由0.096 %提高到了0.052 %，新合模油路液壓保險(xiǎn)響應(yīng)時(shí)間縮短了28 %，改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路液壓保險(xiǎn)安全性能得到明顯改善。

雙色注塑機(jī)；開(kāi)合模精度；液壓控制系統(tǒng)；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性；動(dòng)態(tài)仿真

0 前言

隨著多色塑料制品的發(fā)展，利用單色注塑機(jī)成型時(shí)，其后續(xù)加工工序費(fèi)時(shí)、費(fèi)力又繁復(fù)，而且這種后續(xù)加工工藝又影響塑料制品品質(zhì)，因此該工藝已經(jīng)不滿足于生產(chǎn)。雙色注射成型工藝指的是將2種不同顏色的物料同時(shí)或順序注入同一個(gè)塑料模具中，能夠制造出2種不同色澤的制件，該工藝省時(shí)省力且改善制件的美觀性和實(shí)用性。對(duì)于雙色注射成型設(shè)備，液壓控制系統(tǒng)是雙色注射成型設(shè)備不可或缺的核心控制組成部分，同時(shí)，雙色注塑機(jī)的合模裝置的性能優(yōu)劣，直接影響到雙色成型制品的品質(zhì)和精度[1]。因此，發(fā)展開(kāi)合模運(yùn)行更平穩(wěn)、重復(fù)精度更高的液壓合模系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫。

國(guó)內(nèi)外科研單位和企業(yè)針對(duì)液壓控制系統(tǒng)性能進(jìn)行了多方面研究。劉軍營(yíng)等[2]用AMESim軟件對(duì)鎖模液壓系統(tǒng)進(jìn)行了模擬仿真，得出了最優(yōu)的鎖模液壓系統(tǒng)。杜建銘等[3]利用AMESim仿真軟件對(duì)注塑機(jī)鎖模系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，分析了引起鎖模液壓系統(tǒng)壓力、速度波動(dòng)的原因，并且得出了改進(jìn)后的優(yōu)化系統(tǒng)。Renn等[4]成功研制出了一種新型的比例式開(kāi)關(guān)，并將其應(yīng)用于液壓機(jī)的非常規(guī)比例流量控制閥中。Chiang等[5]采用解耦模糊滑?？刂品椒?，實(shí)現(xiàn)了液壓注塑機(jī)的集成控制。Chaing等[6]開(kāi)發(fā)了一種新型的由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電液泵控制系統(tǒng)，并將其用在注塑機(jī)上。結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高能量效率和高響應(yīng)速度對(duì)于液壓注塑機(jī)的控制。盡管注塑機(jī)液壓系統(tǒng)研究不斷深入[7-10]，但合模液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步提高。

本文建立了2種不同雙色注塑機(jī)合模液壓系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與模擬的方法，對(duì)這2種不同液壓系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)這2種合模液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 合模液壓系統(tǒng)原理圖及數(shù)學(xué)模型建立

1.1 雙色注塑機(jī)合模液壓系統(tǒng)原理圖

建立了2種不同雙色注塑機(jī)的合模液壓系統(tǒng)原理圖，如圖1所示。圖1(a)為IA1600bj雙色注塑機(jī)的合模液壓系統(tǒng)原理圖，圖1(b)為IA1600Ⅱbj新型雙色注塑機(jī)的合模液壓系統(tǒng)原理圖。圖1中新型雙色注塑機(jī)液壓控制系統(tǒng)動(dòng)力源由伺服電機(jī)與定量泵組合，主要是由伺服電機(jī)(PMU1)、傳感器(F0)和(F6)、安全閥(V1)組成構(gòu)成。通過(guò)伺服控制器控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行輸出的壓力與流量的閉環(huán)控制。采用這種液壓控制原理，不僅徹底消除節(jié)流損失，同時(shí)由于在保壓工況及空轉(zhuǎn)工況時(shí)電機(jī)處于低轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，因此可以極大地減少能耗，極大地降低了噪聲。

(a)IA1600bj雙色注塑機(jī) (b)IA1600Ⅱbj新型雙色注塑機(jī)圖1 不同雙色注塑機(jī)的合模液壓系統(tǒng)原理圖Fig.1 Hydraulic system principle diagram of different double color injection molding machines

與IA1600bj雙色注塑機(jī)相比，改進(jìn)后的液壓原理稱(chēng)為IA1600Ⅱbj，正常工作狀態(tài)下，軟件新程序做以下更改：開(kāi)模時(shí)，D300不動(dòng)作、D201動(dòng)作；合模時(shí)，D300動(dòng)作、D201、D203根據(jù)是否差動(dòng)可選；開(kāi)門(mén)狀態(tài)下開(kāi)模時(shí)，D300不動(dòng)作、D201動(dòng)作。

1.2 液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵是通過(guò)改變轉(zhuǎn)速變來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制，則通過(guò)泵口的流量為：

QC=Vωr/2π

(1)

式中QC——泵出口流量，L·rad/s

ωr——轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度，rad/s

V——定量泵排量，L

分析閥控非對(duì)稱(chēng)缸的伯努利方程，即可求得方向閥的流量方程、油缸的流量連續(xù)性方程[11]，建立分析閥控非對(duì)稱(chēng)缸物理模型，可以推導(dǎo)出油缸與負(fù)載的受力平衡方程，從而能夠推導(dǎo)出閥控非對(duì)稱(chēng)缸的控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)。假設(shè)換向閥為零遮蓋滑閥結(jié)構(gòu)，節(jié)流控制開(kāi)口具有對(duì)稱(chēng)的布置，系統(tǒng)壓力(ps)恒定，回油負(fù)載(p0)忽略不計(jì)。

在換向閥額定壓差(Δp0) (Pa)，具有的額定流量(Q0)滿足式(2)：

(2)

式中Cd——油液的流量系數(shù)

A0(x)——額定壓差Δp0下閥口的有效通流面積

ρ——油液密度，普通液壓油的密度為600～1000 kg/m3之間

則流入合模液壓缸無(wú)桿腔的流量：

(3)

ΔpA=pA-ps

同理可知，流經(jīng)換向閥回到油箱的流量(QB)：

(4)

ΔpB=pB-p0

液壓管路中的體積(VC)的伯努利流量連續(xù)性方程：

(5)

式中PC——液壓泵出口到換向閥的管路壓力，Pa

VC——液壓泵出口至控制閥的液壓管路容腔體積

E——油液的剛度

Ccp——管路中油液外泄漏的系數(shù)

由于生產(chǎn)實(shí)踐中具有很好的密封性，因此基本不會(huì)出現(xiàn)管路外泄漏的情況[12]，則Ccp=0。同時(shí)考慮到開(kāi)合模液壓缸存在密封件密封，缸的內(nèi)部泄漏和外部泄漏可以忽略不計(jì)，可以看作為零[13]，即有Cip=0，Cep=0。則開(kāi)合模油缸有桿腔、無(wú)桿腔控制體積流量連續(xù)性方程為：

(6)

(7)

式中v——開(kāi)合模油缸活塞速度，m/s

AA——開(kāi)合模油缸活塞無(wú)桿腔的有效面積，m2

AB——開(kāi)合模油缸活塞有桿腔的有效面積，m2

VA——液壓控制閥至開(kāi)合模油缸無(wú)桿腔的容腔體積，m3

VB——液壓控制閥至開(kāi)合模油缸有桿腔的容腔體積，m3

PA——雙色機(jī)開(kāi)合模油缸無(wú)桿腔的工作負(fù)載壓力，Pa

PB——雙色機(jī)開(kāi)合模油缸有桿腔的工作負(fù)載壓力，Pa

由于合模裝置為剛性連接，彈性負(fù)載可以忽略不計(jì)[14]，因此，合模過(guò)程中的負(fù)載彈簧的系數(shù)K=0。注塑機(jī)合模油缸與負(fù)載的受力平衡方程可以簡(jiǎn)化為：

(8)

式中Fg——合模油缸形成的推力，N

Mt——總體合模油缸活塞和負(fù)載的質(zhì)量，kg

Bp——雙色機(jī)合模油缸阻尼系數(shù)

FL——作用在開(kāi)合模油缸活塞上的負(fù)載力，N

2 開(kāi)合模過(guò)程液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真

2.1 IA1600bj型雙色注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真

由上述對(duì)IA1600bj型雙色注塑機(jī)開(kāi)合模液壓控制系統(tǒng)的分析和負(fù)載模型的建立可知，其液壓控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性可通過(guò)對(duì)已建立的數(shù)學(xué)模型和液壓回路工作原理進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真求出。IA1600bj型雙色注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的參數(shù)表如表1所示。

根據(jù)雙色機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)表1數(shù)據(jù)可知，開(kāi)合模由系統(tǒng)1控制，泵的輸出流量為73 L/min，其中合模油缸行程340 mm、活塞桿直徑55 mm、油缸內(nèi)徑90 mm，低壓模保的插裝閥的開(kāi)啟壓力0.08 MPa。為簡(jiǎn)化速度控制，將非線性的雙色注塑機(jī)合模液壓控制系統(tǒng)設(shè)定為比例控制環(huán)節(jié)、一階慣性環(huán)節(jié)和延遲環(huán)節(jié)的有效組合。對(duì)雙色注塑機(jī)合模液壓控制系統(tǒng)預(yù)定速度的零位追蹤，需要以階躍信號(hào)作為速度的輸入，并且采用PID控制器即可完成[15]。

IA1600bj型雙色注塑機(jī)合模控制液壓系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中采用速度控制方式，控制系統(tǒng)僅受慣性負(fù)載，系統(tǒng)壓力恒定不變。由此可建立雙色機(jī)液壓合模原理的AMESim仿真模型，如圖2所示。IA1600bj系統(tǒng)仿真曲線如圖3所示。

1、3、5—實(shí)際值 2、4—設(shè)定值 (a)動(dòng)模板速度曲線 (b)壓力曲線圖3 動(dòng)模板速度、位移及合模油缸壓力隨時(shí)間的變化曲線Fig.3 Dynamic template velocity, displacement and clamping cylinder pressure against time

由圖3可知，動(dòng)模板從一段到五段的合模速度、動(dòng)作位置切換以及在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的系統(tǒng)壓力變化均符合雙色注塑機(jī)工況，能夠較好地完成預(yù)設(shè)動(dòng)作要求，各動(dòng)作之間的切換點(diǎn)重復(fù)精度非常高，同時(shí)由于剎車(chē)閥能夠在低壓段控制在一個(gè)較低的壓力值，從而實(shí)現(xiàn)低壓模保功能。由圖3可以得出，模板速度在開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)一個(gè)滯后波動(dòng)狀態(tài)。其原因是合模過(guò)程中高壓油液經(jīng)過(guò)液壓保險(xiǎn)插裝閥時(shí)，需要克服主閥芯復(fù)位彈簧阻力使其閥芯開(kāi)啟然后進(jìn)入合模油缸。這個(gè)滯后量可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臏p小閥芯彈簧剛度數(shù)值得到減小，但是閥芯彈簧剛度不可以過(guò)渡減小否則會(huì)影響液壓保險(xiǎn)的復(fù)位時(shí)間而出現(xiàn)報(bào)警。

在開(kāi)模過(guò)程中，差動(dòng)閥V4閥芯在液動(dòng)力作用力下抵抗彈簧變形使得閥芯關(guān)閉，閥芯回移使得液壓油以較大壓差進(jìn)入回油并進(jìn)入剎車(chē)閥V3/V6，從而使得動(dòng)模板受到較大的速度沖擊。特別是在開(kāi)模過(guò)程中，高壓大流量輸出時(shí)會(huì)使得開(kāi)模產(chǎn)生的背壓過(guò)大，導(dǎo)致開(kāi)模由慢轉(zhuǎn)為快時(shí)模板出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)現(xiàn)象，分析原因是差動(dòng)閥閥芯彈簧剛度較小，單通道通油時(shí)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力引起了閥芯關(guān)閉。因此，若需要降低該沖擊，需要適當(dāng)增大差動(dòng)閥V4的控制功率域，提高其通油能力，或者重新設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，或者增大差動(dòng)閥復(fù)位彈簧剛度。因此，為使設(shè)計(jì)及加工成本降至最低，選擇增大差動(dòng)閥復(fù)位彈簧剛度來(lái)減少速度沖擊。從圖4可以看出，差動(dòng)閥復(fù)位彈簧L=8 mm時(shí)，復(fù)合位彈簧剛度增大后復(fù)位能力得到增強(qiáng)，復(fù)位速度沖擊明顯減小。

2.2 IA1600Ⅱbj型雙色注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真

通過(guò)對(duì)IA1600bj型注塑機(jī)的仿真分析可得，盡管選擇增大差動(dòng)閥復(fù)位彈簧剛度，可以減少其引起的沖擊，但卻因液動(dòng)力也會(huì)影響方向閥閥芯，因此仍會(huì)存在

L/mm，k/N·mm-1：1—8，2000 2—12，1500 3—8，1500圖4 不同復(fù)位彈簧的差動(dòng)閥復(fù)位速度響應(yīng)曲線Fig.4 Response curve of differential valve reset at different reset spring rate

失衡的潛在危險(xiǎn)，因此為了得到性能更好的液壓系統(tǒng)，同時(shí)為減低壓力波動(dòng)，液壓保險(xiǎn)由插裝閥改用滑閥式，對(duì)IA1600Ⅱbj型雙色注塑機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj仿真模型如圖5所示,仿真結(jié)果如圖6所示。

圖5 改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的AMESim模型Fig.5 AMESim model of improved hydraulic systems of IA1600Ⅱbj injection molding machines

IA1600Ⅱbj注塑機(jī)液壓系統(tǒng)采用外循環(huán)外差動(dòng)雙通道連接的形式，這樣能夠通過(guò)使得作用在閥芯2個(gè)方向的液動(dòng)力相互抵消而平衡，有效的將不利因素變成有利因素。由圖6可知，IA1600Ⅱbj注塑機(jī)動(dòng)模板動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及沖擊得到明顯改善。對(duì)于采用外差動(dòng)外循環(huán)回路，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)間為0.5 s之后，動(dòng)模板的速度達(dá)到穩(wěn)定，而且速度波動(dòng)較小，速度曲線波動(dòng)在穩(wěn)定速度的5 %以?xún)?nèi)，最大速度與最小速度差為0.01 m/s。而對(duì)于采用外差動(dòng)內(nèi)循環(huán)回路，啟動(dòng)時(shí)間為0.7 s之后，動(dòng)模板的速度達(dá)到穩(wěn)定，而且速度波動(dòng)較大，速度達(dá)到最高以后，最大速度與最小速度差為0.06 m/s。

1—外差動(dòng)內(nèi)循環(huán)回路的動(dòng)模板沖擊曲線 2—外差動(dòng)外循環(huán)回路的動(dòng)模板沖擊曲線圖6 采用外差動(dòng)內(nèi)外循環(huán)回路的動(dòng)模板沖擊對(duì)比曲線Fig.6 Impact contrast of outer loop differential dynamic templates

3 開(kāi)合模液壓系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

1—負(fù)載壓力 2—模板位移 (a)IA1600bj型合模油路開(kāi)模 (b)IA1600Ⅱbj新合模油路圖10 不同類(lèi)型的合模油路開(kāi)模負(fù)載對(duì)比曲線Fig.10 Opening load of various oil circuits for mold clamping

為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性，對(duì)改進(jìn)前后的2種機(jī)器分別進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。改進(jìn)前后的物理樣機(jī)實(shí)物圖如圖7和圖8所示。通過(guò)對(duì)開(kāi)合模平穩(wěn)性及開(kāi)模定位、重復(fù)精度的測(cè)試驗(yàn)證油路的優(yōu)劣，同時(shí)對(duì)比IA1600bj和IA1600IIbj合模液壓系統(tǒng)的性能。與改進(jìn)前的雙色注塑機(jī)相比，改進(jìn)后的IA1600IIbj新型注塑機(jī)的合模閥板取消了液壓保險(xiǎn)行程閥，用行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)安全門(mén)開(kāi)關(guān)，管路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，安裝維修更方便。

(a)改進(jìn)前的液壓保險(xiǎn)行程閥 (b)合模閥板圖圖7 改進(jìn)前的液壓保險(xiǎn)行程閥、合模閥板圖Fig.7 Unmodified hydraulic safety valve and closing valve plate

圖8 改進(jìn)后的合模閥板圖Fig.8 Modified mold closing valve plate

3.2 測(cè)試方法

根據(jù)塑料注射成型機(jī)性能測(cè)試規(guī)范。使機(jī)器全自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)油溫達(dá)到30 ℃時(shí)，在模擬用戶(hù)使用情形下，調(diào)整好合模參數(shù)。合模參數(shù)設(shè)置如圖9所示。

圖9 合模參數(shù)設(shè)置畫(huà)面Fig.9 Clamping parameter setting screen

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析

開(kāi)模最大距離設(shè)定為240 mm，開(kāi)模壓力除五段設(shè)定為3 MPa外其余設(shè)定為14 MPa，因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得的開(kāi)合模負(fù)載壓力曲線如圖10和圖11所示。

1—負(fù)載壓力 2—模板位移 (a)IA1600bj舊合模油路 (b)IA1600Ⅱbj新合模油路圖11 不同類(lèi)型的合模油路合模負(fù)載對(duì)比曲線Fig.11 Clamping load of various oil circuits for mold clamping

(1)開(kāi)模負(fù)載測(cè)試對(duì)比。由圖10(a)可得，IA1600bj舊合模油路開(kāi)模背壓為10 MPa，開(kāi)模初始有一個(gè)壓力波動(dòng)，如前所述這是由于差動(dòng)閥閥芯彈簧剛度較小，單通道通油時(shí)的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力引起的芯關(guān)閉，從而引起動(dòng)模板有抖動(dòng)現(xiàn)象，因此需要采用外循環(huán)外差動(dòng)雙通道連接的形式，這樣可以通過(guò)作用在閥芯2個(gè)方向的液動(dòng)力相互抵消而平衡，有效的將不利因素變成有利因素。由圖10(b)可知，IA1600Ⅱbj動(dòng)模板動(dòng)態(tài)沖擊得到明顯改善。從而驗(yàn)證仿真分析結(jié)論的正確性。另外，改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路，開(kāi)模背壓達(dá)到12 MPa，而剎車(chē)性能得到提高，從曲線動(dòng)態(tài)走向可以看得出開(kāi)模穩(wěn)定性得到有效的提高。

(2)合模負(fù)載測(cè)試對(duì)比。由圖11(a)和(b)可知，IA1600bj舊合模油路合模模背壓為11.5 MPa，而改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路背壓為9 MPa，這是因?yàn)?種液壓保險(xiǎn)配置不一樣，同時(shí)剎車(chē)閥阻尼配比不一樣所致。對(duì)于改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路，從曲線動(dòng)態(tài)走向可以看得出合模壓力沖擊得到改善，穩(wěn)定性得到很好的提高。而且造價(jià)更為低廉的滑閥式安全閥正常狀態(tài)下不通電，因此不會(huì)出現(xiàn)由于油液殘質(zhì)生成物導(dǎo)致的閥芯卡死或無(wú)法快速切換從而影響使用壽命的情況，同時(shí)，當(dāng)開(kāi)門(mén)狀態(tài)下開(kāi)模時(shí)，安全閥與開(kāi)模閥同步動(dòng)作，由于采用了滑閥結(jié)構(gòu)，當(dāng)開(kāi)模閥閥芯卡死時(shí)，繼續(xù)開(kāi)模也不會(huì)出現(xiàn)合模誤動(dòng)作，消除了舊合模油路存在的安全隱患。

(3)測(cè)試數(shù)據(jù)匯總對(duì)比。開(kāi)模定位重復(fù)精度計(jì)算公式為:

(9)

測(cè)試中，在模擬用戶(hù)使用情形下，調(diào)整好合模參數(shù)，并且讓IA1600Ⅱbj機(jī)和IA1600bj參數(shù)盡可能一致，數(shù)據(jù)匯總對(duì)比如表2所示，由表2可知，IA1600bj老油路,平均干周期T1=4.66 s；IA1600IIbj新油路中平均干周期T2=4.48 s，新的合模油路干周期縮短了4 %，說(shuō)明新的合模油路效率得到有效提高。IA1600bj舊合模油路開(kāi)模終點(diǎn)在244 mm左右；IA1600Ⅱbj新合模油路開(kāi)模終點(diǎn)在241 mm左右，可知新合模油路開(kāi)模定位精度較高。結(jié)果表明，IA1600Ⅱbj新合模油路定位精度、重復(fù)精度都有所提升。

(4)液壓保險(xiǎn)安全性能測(cè)試。調(diào)整好合模參數(shù)，設(shè)定IA1600Ⅱbj機(jī)和IA1600bj參數(shù)盡可能一致，使機(jī)器全自動(dòng)運(yùn)行，在模擬用戶(hù)使用狀態(tài)下迅速打開(kāi)安全門(mén)，檢測(cè)液壓保險(xiǎn)響應(yīng)狀況。合模油路液壓保險(xiǎn)安全性能測(cè)試，如圖12(a)和(b)所示。

表2 測(cè)試數(shù)據(jù)匯總對(duì)比表Tab.2 Test data

1—液壓保險(xiǎn)響應(yīng)時(shí)間 2—模板移動(dòng)位移曲線 (a)IA1600bj舊合模油路 (b)IA1600Ⅱbj新合模油路圖12 不同類(lèi)型的合模油路液壓保險(xiǎn)安全性能測(cè)試Fig.12 Hydraulic safety performance test of various oil circuits for mold clamping

由圖12可得，IA1600bj舊合模油路響應(yīng)時(shí)間為140 ms，改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路響應(yīng)時(shí)間為100 ms, 新合模油路液壓保險(xiǎn)響應(yīng)時(shí)間縮短了28 %，可說(shuō)明改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路液壓保險(xiǎn)安全性能得到明顯改善。

4 結(jié)論

(1)IA1600Ⅱbj注塑機(jī)動(dòng)模板動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及沖擊得到明顯改善；對(duì)于采用外差動(dòng)外循環(huán)回路，速度曲線波動(dòng)在穩(wěn)定速度的5 %以?xún)?nèi)，最大速度與最小速度差為0.01 m/s；而對(duì)于采用外差動(dòng)內(nèi)循環(huán)回路，速度達(dá)到最高以后，最大速度與最小速度差為0.06 m/s；

(2)IA1600bj舊合模油路合模背壓為11.5 MPa，而改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路背壓為9 MPa，IA1600Ⅱbj新合模油路合模壓力沖擊得到改善，穩(wěn)定性得到很好的提高；

(3)新型的IA1600Ⅱbj液壓控制合模原理中，開(kāi)模定位精度由1.87 %提高到了0.67 %，開(kāi)模重復(fù)精度則由0.096 %提高到了0.052 %。改進(jìn)后的IA1600Ⅱbj新合模油路響應(yīng)時(shí)間為100 ms, 新合模油路液壓保險(xiǎn)響應(yīng)時(shí)間縮短28 %，說(shuō)明安全閥復(fù)位更快，開(kāi)合模運(yùn)行更平穩(wěn)。

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DynamicStabilityofClampingHydraulicControlSystemsofTwoColorInjectionMoldingMachines

LIU Lizhu1, GAO Jielin1, GAO Shiquan1, WANG Xingtian1,2, ZHUANG Jian2*

(1.Haitian Plastic Machinery Group Co, Ltd, Ningbo 315801, China; 2.College of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China)

This paper established a clamping hydraulic system in two color injection molding machines. Stability of different hydraulic systems was analyzed and optimized by means of experimental and simulating methods. The results indicated that, after a modification was performed on the clamping hydraulic system of IA1600Ⅱ bj new color injection molding machines, the mold positioning accuracy was improved from 1.87 % to 0.67 %. Moreover, the model repeatability also increased from 0.096 % up to 0.052 %, and the response time of new mold oil hydraulic insurance was shortened by 28 %. The oil hydraulic safety performance of the updated IA1600Ⅱbj new insurance clamping was improved significantly.

color injection molding machine; mold opening and closing precision; hydraulic control system; dynamic stability; dynamic simulation

TQ320.66+2

B

1001-9278(2017)10-0123-09

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.10.021

2017-05-20

*聯(lián)系人，vipzhuangjian@163.com