新聞中心
聯(lián)系我們
手 機(jī)：19279864570
郵 箱：40045692@qq.com
Q Q：40045692
地 址：上海市奉賢區(qū)南橋鎮(zhèn)國(guó)順路936號(hào)5幢
注塑機(jī)節(jié)能技術(shù)的分析研究
注塑機(jī)的節(jié)能技術(shù)是注塑機(jī)科技進(jìn)步發(fā)展過(guò)程中開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，隨注塑機(jī)的不斷發(fā)展而進(jìn)步，同時(shí)又推動(dòng)了注塑機(jī)的科技進(jìn)步。高端注塑機(jī)必定具有高端的節(jié)能技術(shù)，高端的節(jié)能技術(shù)是高端的注射成形不可缺少的技術(shù)。對(duì)節(jié)能技術(shù)的分析研究，有助于注塑機(jī)的科技進(jìn)步及高端注塑機(jī)的開(kāi)發(fā)。近年來(lái)，隨著注塑機(jī)的發(fā)展，節(jié)能技術(shù)有了很大的進(jìn)展，主要在中、小型注塑機(jī)上進(jìn)行節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)，在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上作開(kāi)發(fā)，缺少對(duì)節(jié)能注射成形原理及節(jié)能執(zhí)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)。從根本上實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)的節(jié)能注射成形，只有創(chuàng)新的節(jié)能的注射成形技術(shù)、節(jié)能的動(dòng)力系統(tǒng)和節(jié)能執(zhí)行機(jī)構(gòu)，三者合為一體，才能達(dá)到完滿的節(jié)能性能。高性能的節(jié)能注射成形注射高端的塑料制品。高能耗的設(shè)備使制品高成本，難以實(shí)現(xiàn)高附加值塑料制品的注射成形，難以提高性價(jià)比。高能耗的設(shè)備只能在低端水平上徘徊，沒(méi)有生存的活力。本文對(duì)注塑機(jī)的節(jié)能技術(shù)作了較為詳細(xì)的分析研究，提出了注塑機(jī)節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用中的幾個(gè)值得注意的問(wèn)題及發(fā)展方向，供有關(guān)人士作參考。
1 注塑機(jī)節(jié)能特性分析
注塑機(jī)能耗的本質(zhì)，就是動(dòng)力系統(tǒng)輸出的能量，加工一個(gè)同樣的制品，輸出的能量少即節(jié)能。注塑機(jī)的成形能耗性能主要反映在制品成形所需的注射能耗、塑化能耗及鎖模能耗上，一臺(tái)注塑機(jī)能夠在低注射塑化及低鎖模能耗成形出制品，顯然這臺(tái)注塑機(jī)節(jié)能。注塑機(jī)的能耗性能具體主要反映在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式及能量轉(zhuǎn)換效率上，以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式上。注塑機(jī)的節(jié)能技術(shù)，實(shí)際上主要包涵三個(gè)方面：一是節(jié)能注射成形技術(shù)，二是節(jié)能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，三是節(jié)能的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)、電氣控制及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是為注射成形技術(shù)服務(wù)的，節(jié)能技術(shù)圍繞著注射成形展開(kāi)，隨著注射成形技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步，同時(shí)又促進(jìn)注射成形的科技進(jìn)步。
2 創(chuàng)新節(jié)能注射成形技術(shù)帶動(dòng)節(jié)能注塑機(jī)的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)
創(chuàng)新節(jié)能注射成形技術(shù)，開(kāi)發(fā)節(jié)能注塑機(jī)，在專用注塑機(jī)的開(kāi)發(fā)上首先得到應(yīng)用，取得了良好的節(jié)能效果。
2.1 低壓高速注射成形節(jié)能技術(shù)帶動(dòng)超大型專用節(jié)能注塑機(jī)的創(chuàng)新
創(chuàng)新大型塑料制品的節(jié)能成形原理，開(kāi)發(fā)節(jié)能超大型專用注塑機(jī)。超大型注塑機(jī)主要用于特定大型塑料制品的注射成形，降低能耗是降低制品成本的主要措施。降低能耗的最有效的措施是降低整機(jī)的裝載功率，而不像中、小型注塑機(jī)那樣，從提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率方面進(jìn)行。降低整機(jī)的裝載功率，必須降低執(zhí)行機(jī)構(gòu)的所需功率。要降低執(zhí)行機(jī)構(gòu)的所需功率，必須創(chuàng)新加工制品的注射成形工藝。超大型注塑機(jī)節(jié)能最明顯的特征是，能夠?qū)崿F(xiàn)低壓高速注射 / 低鎖模力成形出制品。具備低壓高速注射 / 低鎖模力成形的超大型注塑機(jī)，整機(jī)的重量、裝載功率、制造成本、性價(jià)比等具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)能力。以成形托盤(pán)為例，常規(guī)的托盤(pán)注射成形是在大型的通用注塑機(jī)上加工，大型托盤(pán)在 2500 噸以上大型注塑機(jī)上加工，對(duì)托盤(pán)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，不但投資的成本大，而且因加工的能耗大導(dǎo)致制品的成本高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，有的單位購(gòu)了 50000g 的加工托盤(pán)的通用注塑機(jī)，因動(dòng)力及能耗太大而束之高閣。針對(duì)托盤(pán)制品的性能要求及結(jié)構(gòu)特征，一些單位從創(chuàng)新托盤(pán)的注射成形工藝角度出發(fā)，降低托盤(pán)的注射成形能耗，并根據(jù)注射成形的工藝要求，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的節(jié)能系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)的超大型托盤(pán)注塑機(jī)。
寧波海航塑料機(jī)械制造有限公司根據(jù)低壓高速的節(jié)能注塑成型原理， 研發(fā)的 40000g 節(jié)能超大型注塑機(jī)， 液壓動(dòng)力系統(tǒng)裝載功率 僅為 37kW ， 是同規(guī)格普通臥式注塑機(jī)的 1/7 ～ 1/6 ， 整機(jī)裝載功率僅為 196kW ，能加工廢舊塑料的 1500mmX1200mm 的托盤(pán)。運(yùn)用熱流道注射原理，研發(fā)出模外多點(diǎn)熱流道注射，多達(dá) 34 點(diǎn)，從而達(dá)到低壓注射，大大降低了注射壓力和鎖模力，降低了制品的內(nèi)應(yīng)力。塑化機(jī)構(gòu)，運(yùn)用擠出連續(xù)塑化和中空機(jī)存儲(chǔ)缸的原理和特點(diǎn)，有機(jī)的與注射塑化結(jié)合起來(lái)，減小了塑化螺桿的直徑， 40000g 塑化螺桿的直徑僅為 110mm ，相當(dāng)于普通注塑機(jī) 4000g 的塑化螺桿，大幅度降低了塑化的驅(qū)動(dòng)力，塑化電動(dòng)機(jī)僅為 45kW 。 加工一個(gè) 1200mmX100mm 托盤(pán)，注射壓力 80MPa ，成型周期僅 4.5分鐘，能耗為普通臥式注塑機(jī)的50%，從根本上解決了超大型機(jī)的注射成型節(jié)能問(wèn)題。
德國(guó) REMANPLAN 公司應(yīng)用注射 - 壓縮的節(jié)能注射成形原理，降低成形制品所需的合模力， 開(kāi)發(fā)托盤(pán)注射成形設(shè)備， 達(dá)到節(jié)能的效果。生產(chǎn)加工回料的塑料托盤(pán)超大型的注塑機(jī)及回料的塑料托盤(pán)，合模力為 1000 噸，利用畜能器實(shí)現(xiàn)高速注射，特殊的擠出 - 塑化裝置能在塑化過(guò)程中混合填充玻璃纖維，提高回料塑料托盤(pán)的強(qiáng)度與剛度。達(dá)到了提高加工性能，又降低了能耗。
2.2 微發(fā)泡節(jié)能注射成形技術(shù)
微發(fā)泡注塑技術(shù)，對(duì)于相同類型的制品，可以大大降低成形所需的合模力，較低的合模力可成形較大的制品，低的合模力使模具成本更低，低的合模力降低了成形能耗。同時(shí)注塑制品的下腳料比例降低。與常規(guī)的模塑制品相比，微發(fā)泡模塑制品的平均成本可降低 16% ～ 20% 。微發(fā)泡注塑循環(huán)周期可減少 50% ，從而降低了加工成本。微孔發(fā)泡技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用惰性氣體（ CO 2 、 N 2 ），在高壓和玻璃化溫度以下將惰性氣體充入飽和聚合物，然后再利用升高溫度、減小壓力等措施，產(chǎn)生均勻分布的泡孔以形成泡核。隨著泡核增長(zhǎng)，成型出密度減少 20% ～ 40% 的微孔制品，沖擊強(qiáng)度高出 6 ～ 7 倍以上，比剛性 3 ～ 5 倍，疲勞壽命 5 倍以上；并具有高的熱穩(wěn)定性，低的介電常數(shù)和導(dǎo)熱率。微發(fā)泡制品由于微孔的存在，在減小密度的情況下，不僅不會(huì)降低材料強(qiáng)度，反而會(huì)使原有裂紋尖峰鈍化，阻止應(yīng)力沿裂紋繼續(xù)擴(kuò)張，吸收沖擊能量可增加 5 ～ 7 倍，從而提高了沖擊強(qiáng)度、韌性、耐疲勞壽命、隔熱、隔音、吸震等能力，是節(jié)能、環(huán)保優(yōu)選材料。在汽車、飛機(jī)、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有特殊的用途，例如，用于注塑成型生產(chǎn)的進(jìn)氣歧管、保險(xiǎn)盒、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、電器模塊、薄壁制件、內(nèi)部裝飾。 2000 年， Trexel 公司在芝加哥的國(guó)際塑料博覽會(huì)上首次推出其微發(fā)泡注塑成型機(jī)的商業(yè)產(chǎn)品。微發(fā)泡注塑成型制品的主要特點(diǎn)是在基本保持制品原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)上減輕重量。同時(shí)，由于制品內(nèi)部幾乎沒(méi)有任何殘余應(yīng)力，因此制品的翹曲和變形可以得到很好的抑制。而且，由于能有效地防止收縮痕，因此對(duì)制品壁厚均勻度的要求大大降低，從而為制品設(shè)計(jì)提供了更大的空間。從理論上說(shuō)，幾乎目前所有的非結(jié)構(gòu)性塑料制品和一部分結(jié)構(gòu)性塑料制品都可以采用微發(fā)泡注塑成型工藝制備。是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的高端的節(jié)能注射成形技術(shù)。
2.3 群腔熱流道節(jié)能注射成形
熱流道對(duì)低壓節(jié)能注射成形非常重要，達(dá)到大幅度降低注射成形能耗。注射成形大型制品，應(yīng)用群腔熱流道，降低了成形的流長(zhǎng)比，降低了注射壓力，使注射成形制品所需的合模力及注射壓力大幅度降低，降低了制品成形的能耗。低壓注射成形，必定應(yīng)用熱流道技術(shù)。應(yīng)用熱流道技術(shù)，使較小合模力的注塑機(jī)可成形投影面積更大的制品。荷蘭的 AVK 塑料公司是一家生產(chǎn)塑料托盤(pán)的公司，應(yīng)用 9 點(diǎn)群腔熱流道技術(shù)實(shí)現(xiàn)低壓注射力及低合模力的注射成形，應(yīng)用螺桿塑化擠出與柱塞注射的復(fù)合機(jī)構(gòu)達(dá)到 32000g 的塑化注射量，加工一個(gè) 1000mmX1200mm 規(guī)格的托盤(pán)，所需鎖模力僅為 800 噸，熔體注入 22 ℃模具內(nèi)的注射壓力最大為 40MPa ，注射總時(shí)間約為 18 秒，大幅度降低了制品成本?，F(xiàn)在 AVK 公司每年為 Q-Pall 公司生產(chǎn) 7-8 萬(wàn)只托盤(pán)。如采用普通的成形工藝，加工一個(gè) 1000mmX1200mm 規(guī)格的托盤(pán)，所需鎖模力不小于 2500 噸，注射壓力不小于 150MPa 。前者的能耗為 32000 噸· MPa ，后者的能耗為 375000 噸· MPa ，這充分表明了熱流道技術(shù)實(shí)現(xiàn)低壓注射具有顯著的節(jié)能效果。同時(shí)，對(duì)注塑機(jī)也提出了不同于普通注塑機(jī)的要求，特別是成形這樣一個(gè)大制品不需要非常高的合模力，大幅度降低了添置設(shè)備的制品成本。
2.4 振動(dòng)成型節(jié)能技術(shù)
近年來(lái)，把振動(dòng)技術(shù)引入注塑和擠出成型在國(guó)外已有不少例子，國(guó)內(nèi)最著名的例子是電磁動(dòng)態(tài)擠出機(jī)，其本質(zhì)是高聚物振動(dòng)機(jī)理在擠出成型中的運(yùn)用，螺桿的振動(dòng)源就是電磁振動(dòng)。振動(dòng)成型技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用聚合物吸收振動(dòng)能量，具有提高加工性能和制品質(zhì)量、縮短成型周期、節(jié)能和節(jié)約原料消耗等效果，帶有振動(dòng)功能的塑化裝置及設(shè)備有利于提高聚合物的塑化質(zhì)量和熔體平均流動(dòng)速率，降低能耗，提高產(chǎn)量。聚合物性質(zhì)在振動(dòng)場(chǎng)的作用下所產(chǎn)生的效應(yīng)，主要是流變的非線型性、壁滑移效應(yīng)、振動(dòng)觸變效應(yīng)和振動(dòng)分解效應(yīng)。
2.5 介質(zhì)輔助節(jié)能技術(shù)
介質(zhì)輔助技術(shù)目前多用在注塑成型中，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是將介質(zhì)（氮?dú)饣蛩┛焖僮⑷霂в腥绷献⑸涓呔畚锶垠w的模腔中，利用介質(zhì)壓力打通介質(zhì)通道，推動(dòng)熔體前沿充滿型腔。與此同時(shí)，介質(zhì)由通道內(nèi)部向四周均衡傳遞壓力，使熔體充實(shí)到型腔各壁面，并進(jìn)行壓力保持，冷卻定型，最終形成帶有部分中空的制品。介質(zhì)的存在有效地防止了制件的收縮，減少應(yīng)力變形，提高了制品的外部質(zhì)量，可成型有特殊形狀的制品。 介質(zhì)輔助技術(shù)的節(jié)能實(shí)質(zhì)在于兩個(gè)方面：一是在加工中，用介質(zhì)推動(dòng)前沿熔體流動(dòng)，極大地減小高聚物傳遞中的能量耗散，縮短了熔體傳遞時(shí)間及其成型周期并降低了模腔壓力及其鎖模力，從而減少加工中的能量消耗；另一方面是缺料定型并保持氣道的存在，形成中空制品，節(jié)約原料，使成本降低 20%~40% 。由于上述原因，介質(zhì)輔助成型技術(shù)廣泛用于注塑汽車、家電用大型制品，例如汽車儀表板、方向盤(pán)、電器外殼以及大型家具等。
3 節(jié)能執(zhí)行機(jī)構(gòu)
節(jié)能 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)是注塑機(jī)節(jié)能的一個(gè)重要方面。注塑機(jī)的 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)主要是注射與合模兩大部分。
3.1 節(jié)能合模機(jī)構(gòu)
3.1.1 肘桿合模機(jī)構(gòu)節(jié)能進(jìn)一步研究的課題
肘桿機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)及推廣應(yīng)用是合模機(jī)構(gòu)節(jié)能的一個(gè)重大進(jìn)步，全液壓?jiǎn)胃缀夏８讘?yīng)用充油閥是全油壓節(jié)能的科技進(jìn)步。但進(jìn)一步對(duì)節(jié)能機(jī)構(gòu)的節(jié)能的先進(jìn)性的研究，還缺少深入研究。以肘桿機(jī)構(gòu)的合模液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例。肘桿機(jī)構(gòu)的節(jié)能是肯定的。肘桿機(jī)構(gòu)的能耗的特征主要表現(xiàn)在合模油缸的能量消耗 P （工作壓力）· Q （工作流量）值上，這兩個(gè)參數(shù)又體現(xiàn)在合模油缸的內(nèi)徑及活塞行程的參數(shù)上， 這兩個(gè)參數(shù)的確定與肘桿的系統(tǒng)的剛度及有關(guān)參數(shù)直接關(guān)聯(lián)，剛度由各零件的幾何參數(shù)確定，這幾者之間如何達(dá)到節(jié)能的最佳匹配，使合模缸的內(nèi)徑和活塞行程之積達(dá)到最小，還未見(jiàn)研究成果。
3.1.2 卡式節(jié)能合模機(jī)構(gòu)
寧波海航塑料機(jī)械制造有限公司根據(jù)超大型節(jié)能托盤(pán)注塑機(jī)的要求， 開(kāi)發(fā)了卡式節(jié)能合模機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)注塑機(jī)的鎖模原理是，鎖模動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)把力通過(guò)模板作用于模具上，產(chǎn)生鎖模力，這種設(shè)計(jì)思路，必須考慮到模板的剛度與合模力相匹配，運(yùn)用到超大型注塑機(jī)的設(shè)計(jì)思路上，模板的重量及幾何尺寸必然會(huì)很大，在制造加工上，難度很大，成本很高。本項(xiàng)目根據(jù)鎖模的本質(zhì)，把鎖模與移模的兩個(gè)功能分開(kāi)，在滿足安裝模具的情況下，盡可能減小移模的移動(dòng)模板的幾何尺寸。整個(gè)合模機(jī)構(gòu)為立式。合模機(jī)構(gòu)把移模與鎖模分為兩個(gè)部件，移模僅負(fù)責(zé)模具上模具的開(kāi)模與合模，鎖模僅負(fù)責(zé)對(duì)模具鎖緊，在液壓回路中設(shè)有蓄能器和大流量充油閥，起到了節(jié)能快速移模。下模具安裝在模具車上。鎖模是兩鎖模油缸活塞桿同步推動(dòng)兩鎖模卡直接卡緊模具模腳通過(guò)斜鍥擴(kuò)力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生鎖模力，鎖模力直接作用于模具上，而不是普通注塑機(jī)那樣鎖模油缸的推力首先作用于模板上然后通過(guò)模板作用于模具上產(chǎn)生鎖模力，所以不需要普通注塑機(jī)那樣需要?jiǎng)偠仁謴?qiáng)大的固定模板與移動(dòng)模板，兩個(gè)內(nèi)徑 160mm 的鎖模小油缸，大幅度降低了對(duì)系統(tǒng)能量的需求量。移模的推板僅起到固定上模具的功能，厚度僅為 120mm ?？梢?jiàn)，這種合模機(jī)構(gòu)，在達(dá)到成形所需鎖模力的情況下，移模與鎖模速度快周期短；由于鎖模原理從根本上作了創(chuàng)新，省去了超大型普通注塑機(jī)中占整機(jī)重量很大份額的模板，所以大幅度降低了合模部件的重量及能耗。
3.1.3 節(jié)能無(wú)拉桿合模機(jī)構(gòu)
國(guó)際上以 EN GE L 公司的無(wú)拉桿合模機(jī)構(gòu)為代表，已于二十世紀(jì)九十年代中期進(jìn)行批量生產(chǎn)，最大規(guī)格已發(fā)展到 6000kN 鎖模力，由于沒(méi)有拉桿與導(dǎo)向套的摩擦副，消除了該摩擦能耗。無(wú)拉桿合模機(jī)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容模空間大、裝拆模具方便、有利于機(jī)械手的作業(yè)，深受用戶歡迎。吉林華王塑料機(jī)械有限公司己于 1998 年在國(guó)內(nèi)第一家試制成功了合模力為 500kN 的無(wú)拉桿合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)，但到現(xiàn)在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有其他有關(guān)廠家進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)制造。
3.2 節(jié)能注射塑化機(jī)構(gòu)
3.2.1 單缸一線式節(jié)能高性能注射塑化機(jī)構(gòu)
單缸一線注射塑化機(jī)構(gòu)塑化及注射時(shí)，僅單個(gè)活塞作軸向移動(dòng)。雙缸注射塑化時(shí)，雙活塞帶動(dòng)塑化部件一起作軸向移動(dòng)。相比之下，前者的移動(dòng)摩擦力及阻力大大低于后者，同理，能耗也低，機(jī)器越大越明顯。單缸一線注射塑化機(jī)構(gòu)起動(dòng)阻力小，不但降低了能耗，而且提高了起動(dòng)靈敏度。
3.2.2 螺桿的節(jié)能
注射螺桿在直徑確定的條件下，與能耗有關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)是螺紋升角（螺距）、螺槽深度、長(zhǎng)徑比等等。
螺紋升角（螺距）對(duì)能耗的影響較大。塑化能力正比于螺紋升角，在螺桿其余參數(shù)定值條件下，因cos θ· sin θ =0.5sin2 θ，所以 . 當(dāng)θ =45 0 條件下，塑化能力達(dá)到最大值，達(dá)到塑化能力能耗的最佳值。由此可見(jiàn)，螺紋升角增大，即增大螺距， 減小了剪切力，塑化能耗下降，例如，加工 HDPE ，螺距由一個(gè) D 增加到 1.2D ，塑化能耗約下降 16% 。在達(dá)到塑化質(zhì)量的前提下，增大螺距，有利于降低能耗。常規(guī)設(shè)計(jì)的螺桿的螺距與螺桿直徑之比為 1 ，適應(yīng)一般塑料的塑化質(zhì)量要求。但在一些廠家的設(shè)計(jì)中，把長(zhǎng)徑比理解為螺距與螺桿直徑之比，用螺距的數(shù)量作為長(zhǎng)徑比的值，螺距為螺桿直徑的 0.95 ，減小了螺紋升角，增加了塑化剪切力，增加了塑化能耗，對(duì)通用性塑料的塑化性能是不利的，對(duì)于一些雜料的塑化是有利的?，F(xiàn)在一些螺桿頭部結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了混煉魚(yú)雷區(qū)，以提高塑化質(zhì)量?；鞜掫~(yú)雷區(qū)的增加，增加了剪切力，同時(shí)降低了塑化能力，由此增加了能耗。所以，在達(dá)到塑化質(zhì)量前提下，盡量不用混煉魚(yú)雷區(qū)。螺槽深度對(duì)塑化能耗的影響不大；通用螺桿的三段長(zhǎng)度的分布，對(duì)塑化能耗影響不大。螺桿長(zhǎng)徑比大，驅(qū)動(dòng)扭矩增大，能耗增加，所以在保證塑化質(zhì)量的前提下，盡量縮短長(zhǎng)徑比，也可通過(guò)在不減小長(zhǎng)徑比的情況下，設(shè)計(jì)合適的槽深，不增加塑化扭矩。
螺桿性能欠佳，塑化既達(dá)不到要求，又能耗大。作者在 7800kN 合模力的注塑機(jī)上研發(fā)的一加工 PC 的專用螺桿，在溫度 240 度條件下，達(dá)到良好的塑化注射性能。另一臺(tái) 7800kN 合模力的注塑機(jī)上使用其它公司研發(fā)的同直徑的 PC 專用螺桿，在溫度 240 度條件下，根本不能塑化，溫度達(dá)到 275 度才能塑化，而且注射出的熔料發(fā)黃變質(zhì)，達(dá)不到塑化質(zhì)量要求。從能耗方面來(lái)說(shuō)，前者比后者節(jié)能近 13% ，而且塑化性能良好。這說(shuō)明了螺桿的塑化節(jié)能的性能研究大有可為。
3.2.3 塑化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的節(jié)能
現(xiàn)在液壓驅(qū)動(dòng)的注塑機(jī)的塑化都用高效的低速高扭矩的液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿塑化，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有很高效率，所以塑化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的能耗主要是液壓馬達(dá)的的工作效率。葉片馬達(dá)由其本身結(jié)構(gòu)決定，工作效率不高。徑向柱塞式馬達(dá)工作效率高，但由于各個(gè)制造公司加工精度的差別，其工作效率有高低，直接關(guān)系到能耗效率的高低。作者曾在 8000kN 合模力的注塑機(jī)上作過(guò)試驗(yàn)，驅(qū)動(dòng) 115mm 直徑的螺桿塑化，選用兩家公司生產(chǎn)的徑向柱塞式的低速高扭矩液壓馬達(dá)，一家公司生產(chǎn)的 4.3L 排量的液壓馬達(dá)就能塑化，而另一家公司生產(chǎn)的 5.4L 排量的液壓馬達(dá)才能塑化，究其原因，主要是后者液壓馬達(dá)的泄漏量大，降低了工作效率；前者液壓馬達(dá)的泄漏量小，工作效率高。相比之下，塑化時(shí)，前者比后者能耗降低了 20% 。
3.2.4 IMC 擠注混合節(jié)能注射塑化系統(tǒng)
IMC 擠注混合節(jié)能注射塑化系統(tǒng)是指塑化由擠出螺桿完成、注射由柱塞完成。塑料原料經(jīng)擠出塑化后，進(jìn)入儲(chǔ)料缸或直接進(jìn)入注射儲(chǔ)料，注射開(kāi)始，柱塞推料進(jìn)入模腔。這種系統(tǒng)應(yīng)用于大型注塑系統(tǒng)，節(jié)能效果明顯。寧波海航塑料機(jī)械制造有限公司開(kāi)發(fā)的 40000g 超大型節(jié)能注塑機(jī)的 IMC 節(jié)能注塑系統(tǒng)，不但突破了普通注塑系統(tǒng)的注塑量依賴于螺桿直徑的約束，而且大幅度降低了注塑能耗。普通的臥式大型注塑機(jī)的注射塑化機(jī)構(gòu)，普遍采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿的一線式機(jī)構(gòu)，這樣為達(dá)到塑化量必須采用大直徑的螺桿，而且在成形工藝上，螺桿塑化為間歇式工作，對(duì)塑化油馬達(dá)的資源沒(méi)有得到充分利用。本項(xiàng)目根據(jù)超大型注塑機(jī)的注射塑化的實(shí)際情況，把塑化與注射分為兩個(gè)機(jī)構(gòu)，塑化為電驅(qū)動(dòng)，為減小塑化驅(qū)動(dòng)功率以降低能耗，塑化為連續(xù)不間斷，即設(shè)備在工作過(guò)程中，塑化不停止， 45kW 變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)直徑 100mm 的擠出螺桿連續(xù)不間斷塑化，塑化熔融料進(jìn)入儲(chǔ)料缸，與循環(huán)周期配合，達(dá)到 40000g 的塑化量，這樣在達(dá)到塑化量的前提下，大大減小了塑化螺桿的直徑，能量得到充分利用，同時(shí)大幅度降低了系統(tǒng)的裝載功率及塑化驅(qū)動(dòng)力，減小了熔融料的軸向溫差。普通注塑系統(tǒng)要達(dá)到 40000g 的塑化量，螺桿直徑要達(dá)到 200mm ，塑化驅(qū)動(dòng)功率要比驅(qū)動(dòng)直徑 100mm 螺桿塑化的功率大４倍～６倍。
3.3 節(jié)能運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)
節(jié)能運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)是節(jié)能機(jī)構(gòu)的輔助，合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不但能降低運(yùn)動(dòng)摩擦力，而且能提高運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能，是一種必不可少的設(shè)計(jì)。
用滾動(dòng)摩擦取代滑動(dòng)摩擦，是節(jié)能運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)常用的方式。拉桿與導(dǎo)套的往復(fù)運(yùn)動(dòng)副，常規(guī)采用普通的光壁式潤(rùn)滑導(dǎo)套，易發(fā)生拉桿表面拉，應(yīng)用滾珠導(dǎo)套取代光壁式潤(rùn)滑導(dǎo)套，起到了提高運(yùn)行精度降低摩擦力的功能。塑化注射移動(dòng)結(jié)構(gòu)，用直線導(dǎo)軌取代普通潤(rùn)滑副，起到了降低運(yùn)行摩擦力作用。尾板（后板）與機(jī)身導(dǎo)軌的滑動(dòng)副的平面軸承改為滾動(dòng)軸承，降低了移動(dòng)摩擦力。
改進(jìn)潤(rùn)滑副性能，降低摩擦力。肘桿機(jī)構(gòu)的銷軸與鋼套的旋轉(zhuǎn)摩擦副，鋼套由過(guò)去的普通的光壁式潤(rùn)滑套改為多孔式，同時(shí)降低了旋轉(zhuǎn)摩擦力，提高了使用壽命。中、大型注塑機(jī)的移動(dòng)模板與機(jī)身導(dǎo)軌之間的滑動(dòng)支承裝置，采用普通的機(jī)床斜鐵式可調(diào)固定式的平面滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，不但運(yùn)性摩擦力大，而且運(yùn)行性能不佳，設(shè)計(jì)為液壓浮動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)平面滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了摩擦力，提高了移動(dòng)模板的運(yùn)行精度。
提高潤(rùn)滑系統(tǒng)性能，降低摩擦力。有了良好的潤(rùn)滑副，必須要有良好的潤(rùn)滑系統(tǒng)性能，才能充分發(fā)揮優(yōu)秀的低摩擦力低能好耗的功能。肘桿機(jī)構(gòu)的銷軸與鋼套的旋轉(zhuǎn)摩擦副性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于潤(rùn)滑系統(tǒng)性能，潤(rùn)滑系統(tǒng)性能主要取決于潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油性能及維護(hù)保養(yǎng)，采用對(duì)各潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)行定壓定流量的自動(dòng)測(cè)壓潤(rùn)滑，是一種較好的形式。
合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少摩擦副數(shù)量。有摩擦副，就有摩擦能耗；沒(méi)有摩擦副，就不產(chǎn)生摩擦力。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，同樣的機(jī)構(gòu)，可以減少摩擦副。肘桿合模機(jī)構(gòu)中的肘桿機(jī)構(gòu)是摩擦副最多的結(jié)構(gòu)，以六件前連桿八件后連桿的肘桿機(jī)構(gòu)為例，連桿與模板易形成平面摩擦副有 24 處，經(jīng)過(guò)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，把摩擦副減少至 4 處，把肘桿機(jī)構(gòu)的平面摩擦力降到最低。
節(jié)能液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低整機(jī)裝載功率。肘桿合模機(jī)構(gòu)的合模油缸設(shè)計(jì)成差動(dòng)式，全液壓合模油缸設(shè)計(jì)成充液式，高速注射采用 畜能器， 是降低系統(tǒng)能耗的有效措施。寧波海航塑料機(jī)械制造有限公司研發(fā)的 40000g 超大型注塑機(jī)，合模油缸為充液式結(jié)構(gòu)，達(dá)到快速移模， 配備了 8 個(gè) 100L 的畜能器，實(shí)現(xiàn)了高速注射和移模， 注射速度高達(dá) 4000g/s ， 大大降低了設(shè)備的裝載功率，從而降低了無(wú)效功率的伸耗， 系統(tǒng)裝載功率僅為 37kW 。
4 節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
注塑機(jī)的最主要的能耗即是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，注塑機(jī)節(jié)能的重點(diǎn)即是提高動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)本身的能耗效率及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出功率與 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行功率達(dá)到自適應(yīng)調(diào)節(jié)匹配， 兩者之間的能量利用率越高，即系統(tǒng)節(jié)能率越高，達(dá)到節(jié)省能源的功效。注塑機(jī)節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是把有關(guān)節(jié)能驅(qū)動(dòng)技術(shù)運(yùn)用于注塑機(jī)上的技術(shù)。節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是注塑機(jī)節(jié)能的主要研發(fā)課題。
注塑機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般有以下三種：液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；全電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；液電混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是 注塑機(jī) 廣泛使用的 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)重點(diǎn)研究對(duì)象。從節(jié)能角度來(lái)說(shuō)， 全電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液電混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量利用率不高的創(chuàng)新發(fā)展，是兩種理想的節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。長(zhǎng)期來(lái)，注塑機(jī)節(jié)能液壓系統(tǒng)是重點(diǎn)研究的節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。注塑機(jī)節(jié)能液壓系統(tǒng)， 正在從過(guò)去的流量比例和壓力比例的雙控制走向 負(fù)載敏感自適應(yīng) 控制，走向變頻調(diào)速控制、伺服控制及伺服閉環(huán)控制。 節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在高速生產(chǎn)時(shí)，卻幾乎無(wú)法顯現(xiàn)節(jié)能的效果，只有需要長(zhǎng)時(shí)間高保壓的產(chǎn)品，節(jié)能效果才會(huì)明顯，保壓越長(zhǎng)，節(jié)能效果越明顯。但是，節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在高速生產(chǎn)時(shí)，確顯示出了提高注射成形性能的能力，高端的節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是高端注塑機(jī)不可缺少的系統(tǒng)。
4.1 節(jié)能液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
注塑機(jī)的工藝過(guò)程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開(kāi)模等幾個(gè)階段，各個(gè)階段需要不同的壓力和流量。對(duì)于油泵馬達(dá)而言，注塑過(guò)程是處于變化的負(fù)載狀態(tài)，在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過(guò)溢流閥回流，此過(guò)程稱為高壓節(jié)流。據(jù)統(tǒng)計(jì)由高壓節(jié)流造成的能量損失高達(dá) 36%-68% 。減少節(jié)流損失，提高能量效率，成為液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能的發(fā)展方向。
4.1.1 流量比例和壓力比例控制的雙比例控制與定量泵組成 節(jié)能動(dòng)力控制系統(tǒng)
流量比例和壓力比例控制的雙比例控制的節(jié)能技術(shù)是隨著注射成形技術(shù)的發(fā)展及控制性能的提高而發(fā)展起來(lái)的。開(kāi)關(guān)閥與定量泵組成的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能滿足注射成形性能的要求，比例閥達(dá)到了無(wú)級(jí)靈活調(diào)節(jié)，同時(shí)顯示出了節(jié)能的性能，在推廣應(yīng)用過(guò)程中，又不斷提高其節(jié)能的性能。
中、小型注塑機(jī)的 P/Q 復(fù)合電液比例技術(shù)與定量泵組成節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)注塑機(jī)制造單位普遍使用的節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。中、小型注塑機(jī)的液壓泵源一般為單泵或雙泵，液壓泵排出流量全部經(jīng)過(guò) P/Q 閥進(jìn)行比例調(diào)速。 P/Q 復(fù)合比例閥的技術(shù)特征是用三通型的比例調(diào)速閥控制速度，再在其上迭加比例壓力先導(dǎo)閥控制系統(tǒng)壓力。同最初采用分離元件構(gòu)成的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)雖可大大減少元件數(shù)量、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少管路能耗損失及節(jié)流能耗損失。但因采用定量泵供油，工作過(guò)程中始終存在與流量有關(guān)的能量損失，特別是保壓過(guò)程中，這部分的流量能耗處于最大值。系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了注塑機(jī)的自動(dòng)控制技術(shù)及注射成形性能，在成型制品工藝周期過(guò)程中所需冷卻時(shí)間長(zhǎng)的注射成型，節(jié)能明顯，在節(jié)能與性價(jià)比方面具有一定優(yōu)勢(shì)，國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)幾乎全部應(yīng)用了 P/Q 復(fù)合電液比例技術(shù)。
大型注塑機(jī)的比例技術(shù)與定量泵組成節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。大型注塑機(jī)的液壓泵源由多個(gè)定量泵組成，以達(dá)到系統(tǒng)工作所需流量。對(duì)于多泵與比例閥的如何搭配，直接關(guān)系到系統(tǒng)的能耗的高低。多泵與比例閥搭配有兩種形式：一種是采用中、小型注塑機(jī)的 P/Q 復(fù)合電液比例技術(shù)與定量泵組成節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的形式， 總流量全部通過(guò) P/Q 比例閥（或傍路 P/Q 比例閥）， 不論那個(gè)泵的工作流量必須通過(guò)比例流量閥進(jìn)入系統(tǒng)，這樣，造成了流量壓差能量損失，特別在大流量情況下，能量損失較大；另一種形式是僅對(duì)其中一個(gè)小流量泵進(jìn)行比例調(diào)速，其于泵的流量根據(jù)工況與比例調(diào)速小泵的流量組合疊加，形成一條流量比例斜線，各個(gè)工況所需流量可在比例斜線上選取，這種比例流量調(diào)速，除比例調(diào)速的小泵外，其于泵的工作流量進(jìn)入系統(tǒng)中，均沒(méi)有第一種搭配形式的能量損失，提高了能量利用率。
作者設(shè)計(jì)的合模力 8000kN 注塑機(jī)為例，泵源由五個(gè)定量泵組，分別為：比例調(diào)速小泵的排量為 76 ，其余兩個(gè)為排量 76/152 的雙泵。兩個(gè)雙泵的四個(gè)泵的流量根據(jù)工況與比例調(diào)速小泵組合疊加，形成一條流量比例斜線，各個(gè)工況所需流量可在比例斜線上選取，這種比例流量調(diào)速，除比例調(diào)速的小泵外，其于泵的工作流量進(jìn)入系統(tǒng)中，基本上沒(méi)有流量的能量損失，提高了能量利用率。系統(tǒng)還可根據(jù)需要，減少工作泵的數(shù)量，不影響系統(tǒng)的調(diào)速性能。
4.1.2 節(jié)能負(fù)載敏感控制系統(tǒng)在注塑機(jī)上應(yīng)用
注塑機(jī)節(jié)能最有效的措施是動(dòng)力機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩者之間流量的自適應(yīng)調(diào)節(jié)匹配。 變量泵和電液比例閥結(jié)合的 負(fù)載敏感泵 節(jié)能控制系統(tǒng) ，整個(gè)控制機(jī)構(gòu)由差壓控制型徑向變量柱塞泵、含位置閉環(huán)的高速比例閥、以及壓力傳感器和位移傳感器組成，提高了動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度?？刂屏髁坑杀壤y與檢測(cè)變量泵偏心量的位移傳感器構(gòu)成的位置閉環(huán)系統(tǒng)完成。通過(guò)壓力傳感器補(bǔ)償因泄漏造成的流量損失，使泵輸出的流量在 0 ～ 10V 內(nèi)與設(shè)定值信號(hào)成線性比例?？刂葡到y(tǒng)壓力由比例閥與壓力傳感器構(gòu)成的電閉環(huán)回路完成，壓力與流量?jī)煞N控制狀態(tài)的分離與轉(zhuǎn)換由電子放大器根據(jù)設(shè)定信號(hào)自動(dòng)完成。系統(tǒng)的輸出流量由 0 增大到 90 ％時(shí)，響應(yīng)時(shí)間約為 50ms ；而由 90 ％輸出流量減小為 0 時(shí)，響應(yīng)時(shí)間約為 30ms ，系統(tǒng)壓力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間當(dāng)負(fù)載容腔為 4L 時(shí)，小于 200ms ，均與高性能的比例閥相當(dāng)，因而完全適合于注塑機(jī)的過(guò)程控制。負(fù)載敏感比例泵節(jié)能液壓系統(tǒng)，液壓動(dòng)力輸出隨負(fù)載而同步化，其差值達(dá)到最小，基本上沒(méi)有能量浪費(fèi)，與定量系統(tǒng)相比，節(jié)能達(dá)到（ 30-60 ） % ，是理想的節(jié)能液壓系統(tǒng)。
設(shè)定的負(fù)載敏感泵輸出流量，不一定能與需精確調(diào)節(jié)流量匹配，系統(tǒng)中還須增加流量調(diào)節(jié)閥，造成節(jié)流能耗損失。負(fù)載敏感泵與伺服閥組成閉環(huán)控制系統(tǒng)， 可消除節(jié)流及管路的能耗損失，并且較大幅度提高了整機(jī)性能。國(guó)內(nèi)大多數(shù)單位，僅從節(jié)能方面考慮，用負(fù)載敏感泵取代定量泵與 P/Q 雙比例閥，而沒(méi)有進(jìn)一步從負(fù)載敏感泵能提高整機(jī)性能方面考濾，系統(tǒng)的控制性能及節(jié)能特性沒(méi)有得到進(jìn)一步發(fā)揮。國(guó)際上先進(jìn)的負(fù)載敏感泵控制系統(tǒng)，在塑化注射油路部分設(shè)置伺服閥，目的是與負(fù)載敏感泵共同組成一個(gè)高性能的閉環(huán)節(jié)能控制系統(tǒng)，在節(jié)能的同時(shí)，提高注射性能，但在國(guó)內(nèi)塑機(jī)制造單位基本上沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。作者在 1985 年設(shè)計(jì)的負(fù)載敏感泵與伺服閥組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)的注塑機(jī)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明，在節(jié)能及性能兩方面都取得了良好效果。
國(guó)內(nèi)為研發(fā)負(fù)載敏感泵做了大量的工作。陜西秦川機(jī)床廠在上世紀(jì)八十年代中與上海第一塑料機(jī)械廠共同開(kāi)發(fā)了負(fù)載敏感泵，并成功在注塑機(jī)上得到應(yīng)用。近年來(lái)， 重慶邦助工業(yè)有限公司研制出的 BK 系列注塑機(jī)專用負(fù)載敏感比例泵，其價(jià)格與定量泵和 P/Q 閥的總價(jià)差不多，從根本上解決了負(fù)載敏感比例泵價(jià)高難以推廣的障礙，已得到批量應(yīng)用，取得了較好的效果。海特克液壓有限公司引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)批量制造出 負(fù)載感應(yīng)泵。
4.1.3 定量泵加變頻調(diào)速電機(jī)電液節(jié)能控制系統(tǒng)
變頻調(diào)節(jié)技術(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)液壓泵的轉(zhuǎn)速，使動(dòng)力機(jī)構(gòu)的性能類似于比例泵節(jié)能系統(tǒng)，達(dá)到動(dòng)力機(jī)構(gòu)輸出的流量與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量相匹配，使流量的損失降低。變頻調(diào)節(jié)技術(shù)是 利用注塑機(jī)同步信號(hào)及電氣控制系統(tǒng)，根據(jù)注塑成型的工藝要求，將電液比例控制系統(tǒng)，模擬成負(fù)載跟蹤控制系統(tǒng)，使油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速與注塑機(jī)工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比，將傳統(tǒng)的定量泵改造成變頻變量驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而使溢流閥的回油流量降到最小，無(wú)高壓節(jié)流能量損失，進(jìn)而將傳統(tǒng)有高壓節(jié)流的 “ 耗能型 ” 注塑機(jī)升級(jí)為無(wú)高壓節(jié)流的 “ 節(jié)能型 ” 注塑機(jī)，節(jié)能型注塑機(jī)除了節(jié)能功能之主要特性外，依據(jù)其節(jié)能原理，還具有附加系列的優(yōu)點(diǎn)，包括：減輕開(kāi)、鎖模沖擊，延長(zhǎng)機(jī)械和模具使用壽命；延長(zhǎng)油路系統(tǒng)（密封組件等）使用壽命，減少維修次數(shù)、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用；降低噪音、改善工作環(huán)境；系統(tǒng)油溫大幅降低，冷卻用水量可節(jié)省 30% 以上；對(duì)電機(jī)具有過(guò)壓、過(guò)流、缺相等多種保護(hù)；注塑機(jī)原有的控制方式及油路不變。將注塑機(jī)改造升級(jí)為 “ 節(jié)能型 ” 注塑機(jī)，其投資（主要是變頻器）在一年內(nèi)可通過(guò)節(jié)約的電費(fèi)收回。 浙江慈溪市從去年開(kāi)始大力推廣注塑機(jī)節(jié)能技術(shù)，在注塑機(jī)上安裝變頻節(jié)能器后，單機(jī)節(jié)能效果達(dá)到 30% ～ 60% 。慈溪市 200 多家企業(yè)為注塑機(jī)安裝節(jié)能器后，年省電達(dá) 6000 萬(wàn)千瓦時(shí)左右。 深圳市奧宇控制系統(tǒng)有限公司節(jié)能事業(yè)部主要從事注塑機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)， 為深圳市龍華富士康多家塑膠廠安裝該公司的注塑機(jī)變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，油泵電機(jī)平均節(jié)電率達(dá)到 45 ％；為上海宜新集團(tuán)公司改造 100 多臺(tái)注塑機(jī)。油泵電機(jī)平均節(jié)電率 41 ％。
注射成形各階段頻繁的速度變化，使液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)頻繁處于加減速工況下，由于磁滯效應(yīng)及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)液壓泵的轉(zhuǎn)速，響應(yīng)速度慢（比例泵響應(yīng)時(shí)間在 100ms 之內(nèi)，變頻調(diào)速響應(yīng)時(shí)間需 800ms ～ 1000ms ），導(dǎo)致了注射循環(huán)周期時(shí)期的增加，降低了生產(chǎn)效率，對(duì)高要求的制品難以成形。電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量比變量泵變量的斜板的質(zhì)量大許多，所以前者流量改變的響應(yīng)時(shí)間大于后者的響應(yīng)時(shí)間，不能適應(yīng)多級(jí)速度變化的快速注射。通過(guò)實(shí)現(xiàn)變頻器的輸出頻率和輸出轉(zhuǎn)矩解耦調(diào)節(jié)，達(dá)到變頻器與注射過(guò)程各動(dòng)作的最佳配合，以達(dá)到提高應(yīng)答反映性能。注塑機(jī)是否采用變頻調(diào)速，主要看加工制品的要求。變頻調(diào)速節(jié)能的本質(zhì)就是在電機(jī)轉(zhuǎn)速低于設(shè)置的最高轉(zhuǎn)速情況下起到節(jié)能效果，低速的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)能的效果越明顯。厚壁制品的保壓時(shí)間及冷卻時(shí)間長(zhǎng)，是應(yīng)用變頻調(diào)速設(shè)備的首選。
4.1.4 高響應(yīng)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)
高響應(yīng)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)是近年發(fā)展的一種先進(jìn)的高性能節(jié)能系統(tǒng)。
解決了 變頻調(diào)節(jié)技術(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)液壓泵的轉(zhuǎn)速，響應(yīng)速度慢的性能，同時(shí)由于其本身的運(yùn)轉(zhuǎn)的特性提高了電力的利用效率。 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由于伺服電機(jī)不使用永久磁鐵結(jié)構(gòu)，且由于轉(zhuǎn)矩及慣量的密切配合下，又在低慣量的轉(zhuǎn)子的配合下，免除了脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在速度范圍內(nèi)有著良好的加減速度動(dòng)態(tài)反應(yīng)特性。因轉(zhuǎn)矩是由感應(yīng)式電流產(chǎn)生，具有完滿磁性分布之高密度磁通所生，在 2000r/min 速度范圍內(nèi)，輸出高比例（可達(dá)到 2.8 倍）的額定轉(zhuǎn)矩情況下， 能保持非常低的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，在非常低的速度下也可有大的定轉(zhuǎn)矩區(qū)，達(dá)到衡定的流量輸出。轉(zhuǎn)速隨系統(tǒng)流量需求而改變，反應(yīng)速度比伺服閥快千分之 4 秒，液壓系統(tǒng)基本上不需冷卻水，對(duì)于保壓及冷卻時(shí)間長(zhǎng)的制品，節(jié)能可達(dá) 80% 。設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制流量，沒(méi)有節(jié)流損失。可極大地減少保壓工況及空轉(zhuǎn)工況（等待周期）的流量損失。保壓時(shí)電機(jī)處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)，比負(fù)載敏感泵節(jié)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更節(jié)能。高響應(yīng)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)與伺服閥組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，更能發(fā)揮出節(jié)能特性，提高系統(tǒng)的精密控制性能。日進(jìn)精密股份有限公司的一臺(tái)隆亨 SN — 220D 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的注塑機(jī)，據(jù)該公司介紹，成形電腦底座，材料為 ABS ，重量 118g ，成形周期 48 秒，以普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵的隆亨 NC — 220 Ⅱ注塑機(jī)能耗耗電 20kW/h 為基準(zhǔn)，負(fù)載敏感泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耗電 10kW/h 節(jié)能 50% ，全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耗電 3.2kW/h 節(jié)能 84% ，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)耗電 4kW/h 節(jié)能 80% 。日精公司 2006 年在美國(guó)芝加哥展出了融合了伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和變量泵的 “X 泵 ”6 臺(tái)注塑機(jī)， X 泵是新型 FNX Ecoject 的核心部件， X 泵能使其與全電式機(jī)器相媲美， X 泵有節(jié)能作用，因?yàn)樗欧R達(dá)只在需要時(shí)才會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)液壓泵，在不需要時(shí)，馬達(dá)處于停止?fàn)顟B(tài)。日精的 “X 泵 ” 的 FNX 注塑機(jī)所使用的能源只是該公司標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī)的 30% 左右， FNX 注塑機(jī)少用 41% 的液壓油。 X 泵的速度和準(zhǔn)確度都很高，甚至能夠立刻變換方向。注塑升溫速度 45 毫秒，與全電式機(jī)器相同。注塑速度可高達(dá)每秒 300 毫米，是該公司其他注塑機(jī)的一倍。這款機(jī)器還能以每秒僅 1 毫米的超低速度運(yùn)轉(zhuǎn)，適用于生產(chǎn)鏡頭等產(chǎn)品。 寧波海天以 HTFW 為設(shè)計(jì)平臺(tái)研發(fā)的 HTFW1/J5 伺服節(jié)能注塑機(jī)系列，通過(guò)配備高性能的伺服變速動(dòng)力控制系統(tǒng)，在注塑機(jī)成型過(guò)程中針對(duì)不同的壓力流量，調(diào)整相應(yīng)的頻率輸出，形成對(duì)壓力流量的精確閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)對(duì)注塑機(jī)能量需求的自動(dòng)匹配和調(diào)整，可節(jié)省電量 40% ～ 80% 。
交流伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 4000r/min ，從理論上講，與之相配的液壓泵的排量可根據(jù)最高轉(zhuǎn)速選擇，選用比一般系統(tǒng)中應(yīng)用的更小排量的液壓泵，降低系統(tǒng)中應(yīng)用液壓泵的成本。但目前一般液壓泵的最高轉(zhuǎn)速為 1800r/min ，同時(shí)，考慮到液壓泵的高速工作噪音及使用壽命，選用液壓泵的工作轉(zhuǎn)速低于 1800r/min 、較大排量的液壓泵與伺服電機(jī)組成動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 所以還不能充分發(fā)揮交流伺服電機(jī)能高速運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)良特性，提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本。高響應(yīng)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)在注塑機(jī)上的推廣應(yīng)用，有待于高速低噪音液壓泵的研發(fā)，以降低制造成本。如單純從節(jié)能角度來(lái)推廣應(yīng)用高響應(yīng)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)，由于成本太高，達(dá)不到效果。如把高響應(yīng)的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵系統(tǒng)，應(yīng)用于普通注塑機(jī)上，僅體現(xiàn)出節(jié)能效果，那肯定是敗筆之作，只能當(dāng)展品，不能成為商品。應(yīng)把伺服電機(jī)高速靈敏反應(yīng)的特性與精密注射成形結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)新出一種新的高性能的注射成形，能對(duì)高端的塑料制品進(jìn)行特定加工，才能使之應(yīng)用越來(lái)越廣。
4.2 電液混合驅(qū)動(dòng)節(jié)能系統(tǒng)
液壓 - 電動(dòng)混合型動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，既具有全電動(dòng)注射成型機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又保留了液壓機(jī)械式注射成型機(jī)的性能。通常采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行模具的開(kāi)閉和提供鎖模力，而塑化和注射動(dòng)作則由伺服電機(jī)來(lái)完成。這樣可在提供較大合模力的情況下實(shí)現(xiàn)較低的機(jī)器制造成本和較高的注射精度；而液壓系統(tǒng)由于只承擔(dān)合模和鎖模動(dòng)作，大大降低了泵源的裝載功率。注塑機(jī)成形能耗約 70% 消耗在塑化上，液壓 - 電動(dòng)混合型動(dòng)力驅(qū)動(dòng)將其由高效率的伺服電機(jī)來(lái)完成，極大提高了能量的利用率。液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)在注射周期的其它階段可以卸荷以節(jié)省能源。電液混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，節(jié)能效果明顯，性能優(yōu)良，具有良好的性價(jià)比。
電液混合驅(qū)動(dòng)節(jié)能系統(tǒng)由于具有優(yōu)良的性能在注塑機(jī)上的應(yīng)用推廣速度較快。 Husky （赫斯基）公司推出的 Hylectric 系列混合注射成型機(jī)采用變量油泵和水冷式電動(dòng)機(jī)組成節(jié)能系統(tǒng)，配備的標(biāo)準(zhǔn)輔助蓄能器系統(tǒng)可在物料塑化的同時(shí)進(jìn)行合模，從而縮短循環(huán)周期。 Engel 公司積極開(kāi)發(fā)把全電動(dòng)注射成型機(jī)能實(shí)現(xiàn)的精確度與更低成本的液壓鎖模機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起，使精度增加、能量更節(jié)省的 Victory Electric 系列注射成型機(jī)。 Netstal 公司開(kāi)發(fā)的 Synergy 混合型注射機(jī)特別適合加工薄壁和高技術(shù)塑料件的 Synergy 混合型注射機(jī)，采用直接電力驅(qū)動(dòng)注射螺桿的 Synergy 混合型注射成型機(jī)，其精確度可與全電動(dòng)式注射成型機(jī)相比，同時(shí)可保持較高的控制精度，從而達(dá)到節(jié)省能源。 Demag Ergotech 公司的 ELEXIS 系列混合型注射成型機(jī)，注射過(guò)程和螺桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程由液壓系統(tǒng)完成，計(jì)量塑化和模具的開(kāi)合過(guò)程由直流伺服電機(jī)控制。意大利 BMB 公司設(shè)計(jì)出新型液 - 電混合驅(qū)動(dòng)的 Elepack 系列注射成型機(jī)。其注射階段采用配備動(dòng)態(tài)液壓油蓄能器的液壓系統(tǒng)以控制注射速度和注射質(zhì)量，而制品頂出和物料的塑化步驟采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)以節(jié)約能源并縮短成型周期。穆格開(kāi)發(fā)了專門的 PowerShotTM 注射系統(tǒng)全閉回路驅(qū)動(dòng)器專用于混合式注塑機(jī)，并成為多個(gè)廠家開(kāi)發(fā)混合式注塑機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。穆格采用 PowerShotTM 注射系統(tǒng)技術(shù)，與日本 UBE 機(jī)械集團(tuán)共同開(kāi)發(fā)一種新型的混合式注塑成型機(jī)，機(jī)器性能比傳統(tǒng)液壓注塑機(jī)更快速、更緊湊，功率更大，如注塑速率為 800mm/s ，扭矩 3000Nm ，用于加工一種與傳統(tǒng)塑料不同的新型塑料，經(jīng)過(guò)多項(xiàng)測(cè)試后，不僅降低了注塑機(jī)的能耗、噪音水平、油量及維護(hù)要求，而且在減小設(shè)備體積的同時(shí)，可以應(yīng)對(duì)要求極高的操作條件。震雄機(jī)械股份有限公司、富強(qiáng)鑫精密工業(yè)股份有限公司、亞塑機(jī)械股份有限公司、仁興機(jī)器廠有限公司等單位推出了油電復(fù)合系統(tǒng)。據(jù)仁興機(jī)器廠有限公司介紹，油電復(fù)合系統(tǒng)配置于 Smart Kid — SK 系列注塑機(jī)上，節(jié)能可達(dá) 30% ～ 60% 。 廣東泓利機(jī)械有限公司，自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)“超 節(jié)能 注塑機(jī)”—— Y 系列電液混合注塑機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行科學(xué) 測(cè)試 。測(cè)試報(bào)告表明，廣東泓利制造的該項(xiàng)機(jī)械和同類產(chǎn)品相比，具有精密、 模具 適應(yīng)度高等眾多優(yōu)點(diǎn)，其中在節(jié)能方面，更是優(yōu)勢(shì)突顯，和常規(guī)產(chǎn)品相比，可節(jié)能 70% 。經(jīng)測(cè)試，該機(jī)每小時(shí)耗電量為 2.78 度，而常規(guī)機(jī)械的耗電量為 9.04 度。 以每天工作 8 小時(shí)計(jì)，廣東泓利的“超節(jié)能注塑機(jī)”節(jié)能 51.1 度 / 天， 節(jié)能能力不僅處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，在世界同行中，也處于先進(jìn)水平。
4.3 全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)節(jié)能系統(tǒng)
節(jié)能是全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)注塑機(jī)一大的優(yōu)勢(shì)。變頻電機(jī)的節(jié)能由于在加速及減速過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲而導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，負(fù)載敏感泵流量和壓力的調(diào)節(jié)變化由于液壓系統(tǒng)的時(shí)間反映延遲而導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)。伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提高了效率，伺服電機(jī)提供根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需力，電動(dòng)注塑機(jī)的節(jié)能是在高速應(yīng)答反映的注射工況條件下的節(jié)能，不影響生產(chǎn)率，能量利用率達(dá)到 95% 以上，比液壓注塑機(jī)節(jié)能 25% ～ 60% 。例如：日本日精加工材料為 PA66 的電氣連接件，一模 12 個(gè)，在 SSE400 液壓注塑機(jī)上成形周期為 5.7s ，能耗為 4.26kWh ，在 ES400 電動(dòng)注塑機(jī)上成形能耗為 2.86kWh ，后者比前者節(jié)能 32.8% ；加工材料為 PC 的 MD 薄殼，一模 4 個(gè)，在 SSE3000 液壓注塑機(jī)上成形周期為 6.9s ，能耗為 19.0kWh ，在 ES3000 電動(dòng)注塑機(jī)上成形能耗為 6.9kWh ，后者比前者節(jié)能 63.7% 。值得指出的是， SSE 液壓注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)采用的是節(jié)能的負(fù)載敏感泵。由此看出，電動(dòng)注塑機(jī)節(jié)能效果及節(jié)能性能是非常明顯的。
節(jié)水。由于不使用液壓油，冷卻水僅用于加料口，所以和負(fù)載敏感泵的液壓注塑機(jī)相比，冷卻水可削減 70% ，和普通的定量泵的液壓注塑機(jī)相比，冷卻水節(jié)減 90% 。
高節(jié)能帶來(lái)高性能的注射成形是全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。以高速、高效、精密體現(xiàn)出其加工成形的優(yōu)勢(shì)。由于塑化注射部分采用了專用伺服電機(jī)，對(duì)塑化轉(zhuǎn)速、背壓、注射速度及注射壓力等注射參數(shù)的控制具有很高的應(yīng)答反映速度，特別對(duì)電子類薄壁產(chǎn)品注射成形，更顯示出高性能高精度注射成形的優(yōu)勢(shì)。液壓注塑機(jī)各項(xiàng)動(dòng)態(tài)技術(shù)參數(shù)受到油壓油溫度變化的影響，容易發(fā)生波動(dòng)，相比之下，電動(dòng)注塑機(jī)的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)技術(shù)參數(shù)基本上沒(méi)有外界因素的干擾，所以注射性能穩(wěn)定。電動(dòng)注塑機(jī)動(dòng)態(tài)技術(shù)參數(shù)不受外界因素的干擾，電腦儲(chǔ)存的模具成形參數(shù)始終符合實(shí)際成形條件。精確的注射成形參數(shù)的快速應(yīng)答反應(yīng)，只有在伺服電機(jī)系統(tǒng)上才能真正體現(xiàn)出來(lái)， 32 位元 RISC 微電腦控制，掃描能力在 16MIPS 的高速處理能力下，時(shí)間不到 1ms 。變頻電機(jī)注塑機(jī)節(jié)能，由于 SPWM 脈寬變頻在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，容易對(duì)電子電路產(chǎn)生干擾而影響注射參數(shù)的穩(wěn)定性。伺服電機(jī)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的應(yīng)答反映，以 ES 系列的電動(dòng)注塑機(jī)為例，成形時(shí)間僅為液壓注塑機(jī)的 1/3 。全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由于各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都有獨(dú)立的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能進(jìn)行復(fù)合動(dòng)作，例如，在開(kāi)模過(guò)程中能同時(shí)進(jìn)行頂出，在塑化過(guò)程中能同時(shí)進(jìn)行合模，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。日本 TOYO 公司分別在鎖模力 500kN 的液壓注塑機(jī)和電動(dòng)注塑機(jī)上成形 PBT 材料 19g 重的電氣接頭，一模四件，成形周期 19s ，結(jié)果表明：前者的重量變化率為 0.079% ，后者的重量變化率為佳 0.052% ，即后者比前者的重量變化率精度提高 34% 。
全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的注塑機(jī)的發(fā)展，應(yīng)立足于技術(shù)含量高的精密注射成形，滿足于頂端產(chǎn)品的加工。 為了順應(yīng)工件厚度不斷縮小的趨勢(shì)，同時(shí)為了縮短生產(chǎn)時(shí)間，電動(dòng)射出成型機(jī)的工作速度正在不斷提高，射出速度目前已經(jīng)達(dá)到 500mm/ 秒以上， 模具 的開(kāi)合速度已達(dá)到 1000mm/ 秒以上。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須具備精密注射成形的特點(diǎn)，例如，肘桿機(jī)構(gòu)的剛性、設(shè)計(jì)及加工上如何保證模板的平行度，螺桿的設(shè)計(jì)及加工上如何保證塑化的均一性和高的重量重復(fù)精度，等等。高性能的執(zhí)行系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的完滿結(jié)合，才能真正體現(xiàn)出全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)注塑機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也就是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。如果單從節(jié)能優(yōu)勢(shì)來(lái)體現(xiàn)出電動(dòng)注塑機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，還是缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，只有體現(xiàn)出加工產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，才能真正具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
全電動(dòng) 注塑機(jī) 市場(chǎng)迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)制造商目前仍只能提供樣機(jī)， 開(kāi)發(fā)出的全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)注塑機(jī)，注射成形的技術(shù)性能低國(guó)際上幾個(gè)擋次，體現(xiàn)不出全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)注塑機(jī)的高性能的綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 技術(shù)與成本無(wú)疑是國(guó)內(nèi)制造商的兩個(gè)最大的障礙。 技術(shù)與成本將是中國(guó)注塑機(jī)制造商開(kāi)發(fā)全電動(dòng)機(jī)面對(duì)的最大問(wèn)題。電動(dòng)式注塑機(jī)所使用的組件、控制原理與油壓式注塑機(jī)截然不同，所以技術(shù)會(huì)是中國(guó)注塑機(jī)制造商發(fā)展初期遇到的瓶頸。然而，即便克服了技術(shù)瓶頸，成功開(kāi)發(fā)出電動(dòng)式注塑機(jī)，成本高昂?jiǎn)栴}仍將困擾著歐美日以外的電動(dòng)式注塑機(jī)制造商。因?yàn)榕c歐美日相近甚至更高的零件成本、加上沒(méi)有特色的 控制系統(tǒng) ，難以說(shuō)服客戶采用國(guó)內(nèi)制造的電動(dòng)式注塑機(jī)。國(guó)內(nèi)廠商必須克服這兩個(gè)問(wèn)題，才能進(jìn)入電動(dòng)式注塑機(jī)市場(chǎng)，否則，可能僅能推出樣板機(jī)，而無(wú)法進(jìn)行商品化。
注塑機(jī)廠家，對(duì)于全電式注塑機(jī)雖然也都有所研究，但由于關(guān)鍵零件及專利技術(shù)的自我掌握度不足，使得機(jī)臺(tái)成熟度有待考驗(yàn)，目前多屬于試用驗(yàn)證階段。關(guān)鍵零件及專利技術(shù)的自我掌握度不足。全電機(jī)有許多專利技術(shù)，而這些專利大多掌握在日本廠商手里，對(duì)于國(guó)內(nèi)塑機(jī)廠商發(fā)展全電機(jī)形成一定程度的障礙。除非中國(guó)廠商能發(fā)展自己的專利結(jié)構(gòu)，但是對(duì)于仍缺乏大規(guī)模自主創(chuàng)新的國(guó)內(nèi)廠商而言，這并不容易。另外，全電機(jī)的關(guān)鍵零組件，仍無(wú)法國(guó)產(chǎn)化，對(duì)于成本掌控也是一大難題。國(guó)際上 全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的注塑機(jī)技術(shù)發(fā)展很快， 開(kāi)發(fā)出了負(fù)載容量高、螺距長(zhǎng)的 “ 高速高負(fù)載用大螺距 ” 系列合模滾珠絲杠，該產(chǎn)品采用具備多個(gè)滾珠 循環(huán) 路線的多條絲杠結(jié)構(gòu)和大口徑滾珠，實(shí)現(xiàn)了高負(fù)載容量，螺距達(dá)到了 2005 年上市的 “HTF-SRC” 系列高速 · 高負(fù)載滾珠絲杠的 2 倍以上，可支持更高速的滾珠進(jìn)給；開(kāi)發(fā)了高速高負(fù)載用射出速度達(dá)到 500mm / 秒以上的注射滾珠絲杠。
5 節(jié)能元件的應(yīng)用
節(jié)能元件在注塑機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越多，是注塑機(jī)節(jié)能技術(shù)發(fā)展的一個(gè)明顯標(biāo)志。低摩擦力的聚四氟乙烯耐磨環(huán)、格來(lái)圈、斯特封，低壓力損失的插裝閥，螺旋隔板式冷卻器，在注塑機(jī)上應(yīng)用日益廣泛。
高速薄壁注射裝置用蓄能器。高速薄壁注射一般用蓄能器來(lái)實(shí)現(xiàn)，以減小裝載功率及節(jié)能。蓄能器的能否達(dá)到快速釋放，是實(shí)現(xiàn)高速注射的關(guān)鍵。一般蓄能器注射油路中，沒(méi)有把注射的開(kāi)關(guān)閥更換成比例閥或者是 MOOG 閥進(jìn)行注射控制，存在機(jī)器中的蓄能器的油路沖擊過(guò)大、放能無(wú)法控制及軟管震動(dòng)厲害的弱點(diǎn)，蓄能器快速注射裝置使用不理想，導(dǎo)致注射速度調(diào)節(jié)不明顯或難控制或者根本無(wú)法使用的現(xiàn)象。
6 節(jié)能技術(shù)與注射成形
注塑機(jī)的節(jié)能技術(shù)是為降低注射成形制品成本及提高注射成形制品性能服務(wù)的，所以節(jié)能技術(shù)必須滿足制品的注射成形要求，而不是讓制品的注射成形適應(yīng)注塑機(jī)的節(jié)能性能?？茖W(xué)辯證地看待節(jié)能技術(shù)，注塑機(jī)的節(jié)能技術(shù)有很多種，每一種都有其應(yīng)用的局限性。只有把節(jié)能技術(shù)與注射成形兩者結(jié)合起來(lái)，作為一項(xiàng)綜合的新技術(shù)，才能發(fā)揮節(jié)能技術(shù)在注塑機(jī)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。單純把節(jié)能技術(shù)作為一項(xiàng)純粹的節(jié)能來(lái)推廣，是沒(méi)有出路的。根據(jù)注射成型要求，選用合適的節(jié)能技術(shù)。
節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)與注射成形。變頻節(jié)能技術(shù)，應(yīng)用于保壓時(shí)間長(zhǎng)的制品的注射成形，才顯示出節(jié)能的特性，如應(yīng)用于高速成形，由于其反應(yīng)速度相對(duì)較慢，不但不能適應(yīng)注射成形的要求，而且不能顯示出節(jié)能特性。前些時(shí)候，變頻技術(shù)興起的時(shí)候，有的同志把變頻技術(shù)作為注塑機(jī)上萬(wàn)能的節(jié)能技術(shù)來(lái)推廣，實(shí)際證明，事不如愿。微型精密注射，要求注射機(jī)構(gòu)具備塑化及計(jì)量的精確位置，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于液壓油介質(zhì)剛性弱，并且易受溫度、泄漏等干擾，難以達(dá)到精確的重復(fù)位置精度，所以再好的液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)也不能應(yīng)用于微型精密注射成形，節(jié)能的全電子驅(qū)動(dòng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)具備高剛性及精確重復(fù)位置精度，為微型精密注射成形的發(fā)展提供了更大的空間。
節(jié)能機(jī)構(gòu)與注射成形。例如加工精密注射制品，肘桿合模機(jī)構(gòu)由于其本身的固有特性，其性能不能達(dá)到精密成形對(duì)合模機(jī)構(gòu)性能的要求，其節(jié)能性能不適應(yīng)精密注射成形。用節(jié)能的單缸液壓合模機(jī)構(gòu)能達(dá)到精密注射成形對(duì)合模機(jī)構(gòu)的性能要求。
節(jié)能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)及機(jī)構(gòu)與注射成形。 Engel 推出的一種 X-MELT 膨脹注射成型技術(shù)，膨脹注射加工過(guò)程采用經(jīng)高壓預(yù)壓縮的熔體自膨脹實(shí)現(xiàn)高速注射，大約在 29000psi 的壓力下熔體被壓縮 10% 。該設(shè)備在充模時(shí)并不需要普通注塑機(jī)的螺桿前移過(guò)程。 X-MELT 充模過(guò)程是：當(dāng)針閥打開(kāi)后，受壓熔體急劇膨脹，從而迅速充滿模腔。整個(gè)充模過(guò)程只有幾分之一秒。使用 X-MELT 加工的必要條件是保證機(jī)器具有良好的塑化及注射的重復(fù)精度，在熔體壓縮或膨脹過(guò)程均能精確的保持在設(shè)定位置，以保證每次預(yù)壓縮熔體的體積絕對(duì)恒定。全電動(dòng) ENGEL E-MOTION 注射機(jī)正好可以滿足這一要求。全電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于能精確控制螺桿的位置，可以允許螺桿沿軸向移動(dòng)到任何需要的精確的位置。普通的液壓注射機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系及執(zhí)行機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)這樣高的定位精度。
7 節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用
節(jié)能技術(shù)的優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的。關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)新能力嚴(yán)重阻礙了高端的節(jié)能技術(shù)在國(guó)內(nèi)注塑機(jī)上難以推廣應(yīng)用。節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用直接關(guān)系到注射成形及注塑機(jī)整體水平的創(chuàng)新開(kāi)拓。對(duì)節(jié)能技術(shù)的理解，還僅僅停留在節(jié)能上，而沒(méi)有把節(jié)能是提高及創(chuàng)新注射成形的技術(shù)來(lái)看待。沒(méi)有把節(jié)能技術(shù)與注射成形、執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合起來(lái)。嚴(yán)重缺乏節(jié)能新技術(shù)的創(chuàng)新開(kāi)拓，跟在別人后面依樣畫(huà)瓢，總是慢數(shù)步；名為國(guó)產(chǎn)化，實(shí)為不理解先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)而采取的一種狡辯手段；開(kāi)門連學(xué)生做不像，關(guān)起門來(lái)做老師；造出一種不倫不類的注塑機(jī)，吹捧為達(dá)到國(guó)際水平；肘桿都伸不直的機(jī)構(gòu)，標(biāo)榜為優(yōu)化設(shè)計(jì)的節(jié)能機(jī)構(gòu)。等等。國(guó)際上高端的注塑機(jī)，都把高端的節(jié)能技術(shù)與高端的注射成形及高端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完滿地結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)新出一種新的低成本高效益的高性能注射成形技術(shù)，使節(jié)能技術(shù)得到快速推廣應(yīng)用。
以節(jié)能全電動(dòng)系統(tǒng)為例，分析節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用中值得注意的幾個(gè)問(wèn)題。日本推廣節(jié)能全電動(dòng)注塑機(jī)，使其注射成形性能達(dá)到液壓注塑機(jī)不能達(dá)到的性能，并且不斷地挖掘和發(fā)揮全電動(dòng)注射成形的優(yōu)點(diǎn)，在精密高速注射領(lǐng)域顯示出越來(lái)越多的優(yōu)越性能，適應(yīng)高端工程塑料制品的注射形，提高了性價(jià)比，得到了快速推廣應(yīng)用。如果把全電動(dòng)注塑機(jī)只作為節(jié)能來(lái)推廣，沒(méi)有去研發(fā)注射成形技術(shù)及與之相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因性價(jià)比沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，不可能在那么短的時(shí)間內(nèi)得到推廣應(yīng)用。我們制造的全電動(dòng)注塑機(jī)為什么得不到市場(chǎng)歡迎，除了關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有能掌握外，在開(kāi)發(fā)思路上存在缺陷，把全電動(dòng)注塑機(jī)作為普通的高節(jié)能注塑機(jī)來(lái)對(duì)待，所以性價(jià)比差，推廣不開(kāi)是必然的。我們?nèi)狈?duì)高端的注射機(jī)構(gòu)及高端的合模機(jī)構(gòu)的研發(fā)，全電動(dòng)注塑機(jī)上的僅把注射及合模機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式由液壓驅(qū)動(dòng)改為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而沒(méi)有對(duì)機(jī)構(gòu)作實(shí)質(zhì)性的高端技術(shù)的創(chuàng)新開(kāi)托，注射性能沒(méi)有突破性的創(chuàng)新，明現(xiàn)低于國(guó)際上全電動(dòng)注塑機(jī)的注射成形能力和性能力，只能成形一些精度不高的塑料制品，用戶決不會(huì)為了節(jié)能而出大錢購(gòu)買這種注射性能不高的節(jié)能全電動(dòng)注塑機(jī)，阻礙了節(jié)能全電動(dòng)注塑機(jī)的推廣應(yīng)用。
8 結(jié)語(yǔ)
注塑機(jī)節(jié)能是一個(gè)重要的研究課題，是一項(xiàng)注塑機(jī)的綜合技術(shù)。開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)把節(jié)能作為主要研究課題，根據(jù)新產(chǎn)品注射成形的要求，開(kāi)發(fā)節(jié)能系統(tǒng)及節(jié)能機(jī)構(gòu)。特別是對(duì)于特定的注射特定產(chǎn)品的注塑機(jī)，在滿足注射成形要求下，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出新穎的達(dá)到節(jié)能要求的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)構(gòu)。開(kāi)發(fā)節(jié)能技術(shù)的目的是要提高注塑機(jī)的整體技術(shù)性能。開(kāi)發(fā)創(chuàng)新節(jié)能注射成形技術(shù)，發(fā)展注塑機(jī)的節(jié)能技術(shù)。把開(kāi)發(fā)注塑機(jī)的節(jié)能技術(shù)與開(kāi)發(fā)注射成形技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提高注塑機(jī)的整體技術(shù)水平.
