液压脉振注射成型过程的能耗分析

　　注射成型是一种注射兼模塑的成型方法,为塑料成型加工的主要方法之一.塑料注射制品占塑料制品总量的30%以上,因此注射成型在塑料工业中有着重要的地位[1].注射机是实现塑料注射成型加工的设备,正朝着高速、高效、低噪音、低能耗等方向迅速发展[2].在能源形势日趋严峻的今天,能耗愈来愈成为衡量一种机器设备优劣的重要技术指标,因此很有必要对注射过程中的能耗作进一步的研究,以研发出可应用于实际成型加工的新型节能技术和装备.

　　不少理论研究与实践表明[3-4],将振动力场引入到塑化、注射、保压与冷却等注射成型全过程中可以实现低温、低压注射,在明显缩短成型循环时间的同时,还能降低能耗35%以上.应用聚合物动态成型加工新方法新技术的电磁式动态塑化注射成型机[5]是通过螺杆的轴向振动引入振动力场的,其塑化、注射系统决定着注射机的主要性能,特别是振动参数(振幅和频率)与其它工艺参数(塑化过程的压力及注射过程中的速度、压力与位置的控制性能等)一起决定了制品的质量,同时也决定了注射机的总体能耗.

　　文中对液压脉振式动态注射机注射充模过程中的能耗进行了理论分析,研究了多种工艺参数对动态注射机总体能耗的影响,特别讨论了螺杆轴向振动的振幅对能耗的影响,为实现动态注射机节能降耗加工工艺的制定提供理论依据.

　　1　液压脉振注射成型

　　液压振动是输出振动频率或力脉冲的液压传动[6],液压振动系统是一种典型的机电液一体化系统[7].产生液压振动的方法有直流液压方法、液压自激振方法、交流液压方法、液压射流方法及电-液伺服方法.直流液压方法因其产生振动的结构简单、使用方便,已成为目前应用较为广泛的一种液压振动方法[8].文中实验选用液压脉振式动态注射成型机,即直流液压方法,采用液压激振的方式将脉动压力引入到注射成型加工的整个过程,其液压激振系统主要由电器控制、激振器和泵站组成,系统统主要由电器控制、激振器和泵站组成,系统框图如图1所示.信号源发出的信号通过调节器送到比例放大器,比例放大器将信号送给比例阀,促使比例阀的阀芯动作,从而控制液压执行元件(高压油缸)动作;测量反馈元件(位移传感器)负责测量脉振式动态注射成型机螺杆的位移.通过调节比例阀的输出压力可以在塑化过程中产生脉动的油压,从而使得螺杆在旋转运动的同时作周期性轴向振动.通过调整该脉动油压脉动量的大小和频率,即可改变螺杆轴向脉动的振幅和频率.

　　2　脉振注射充模过程中的能耗

　　2. 1　注射充模过程各阶段能耗的基本情况