减少快速锁模冲击的智能减速机构

梁琨亮

摘要：双曲肘杆式合模机构是现在应用最广泛的注塑机合模形式，其主要零件包括拉杆，模板，肘杆机构。注塑机的动模板运行速度受到肘杆机构的影响，而肘杆机构又受制于锁模尾板的外形尺寸和模板行程及锁模力等因素，所以肘杆机构的可调节范围是不大的。由于曲肘的运动特性，塑机在开模状态到合模状态时，使得动模板是先加速，后减速，最后动模板到达合模位置时停止。

锁模机构是注塑机的主体部分，其重量约占整机总重的70%左右。可知动模板的重量也不少的，再加上模具的重量，两者的总重就更大了，所以惯性也大了。在模板行程范围内，实现加速，减速，最后停下，单靠机械控制，是很难做到精准定位的。往往容易造成撞模具或锁模活塞撞锁模油缸盖。经常碰撞，对机器的冲击很大，无论是模具或是机器的零部件都容易损坏，而且造成机器的噪声也大，影响使用环境。

这种碰撞对机器造成的危害是很大的。之前曾分析锁模拉杆断裂的原因，从断口处分析可知，单纯的拉断是极少数的，大部分是受到交变应力和剪切应力的多方面作用的情况下剪断的。试分析，假如动模板由于不能准确刹车定位，而是以机械碰撞来强制停止，拉杆马上受到拉、压的交变应力。而模板在碰撞合模时，由于受力而产生弹性变形，这时就会给拉杆一个剪切应力了。在这样复杂的应力的情况下，拉杆就会很容易断裂了。

以前也曾试过单从机械方面去改良。就是在锁模油缸中加缓冲装置。就是在锁模活塞前端加装一个带锥度的缓冲套，让回油量逐渐减少，直到缓冲套完全把回油口封闭，液压油只能从一个很小的阻尼孔回油，以实现减速的作用。而由于缓冲套的长度受到系统压力状态的限制，缓冲套必须在系统压力进入低压段后，才能开始进入回油孔起减速作用。由于机器从进入低压段到最后压模，这段距离是很短的，也就决定了缓冲套的长度不会很长。但模板的质量大、惯性大，在这样短的距离上要减速到停止，缓冲套起到的作用也就不大了，而且也不够平稳。

针对这种情况，需重新设计一套智能减速装置，使机器运作更平稳，减少开锁模的冲击对机器和模具的损害。单靠机械方面是很难做到理想的平稳减速，需从机、电、液三方面形成一个闭环系统，进行更有效、更智能的减速。

要使模板平稳地减速，最直接有效的办法是延长减速距离，让系统压提前进入低压段。但这延长减速距离并不是针对动模板，而是针对锁模活塞的。经过反复试验，得出在模具刚开始贴模时，就进行减速效果比较理想。先在锁模机构中安装一对可调节位置的感应开关。通过感应十字头的位置，即可确定锁模活塞的位置了。利用反推法，当模具刚开始进入贴模时，把第一个感应开关移到感应十字头的位置，并固定好。以后每当十字头运动到该位置时，则表明模具开始贴模，感应开关反馈信号给PLC电脑，当PLC电脑接到信号时，就认为锁模机构进入减速区。PLC电脑通过控制油缸的流量百份比，一般情况流量控制在25%~40%之间，主要根据机器及模具的大小而定的。使活塞进行减速。由于双曲肘杆式合模机构的特点，在合模的后段，锁模活塞与动模板之间有较大的行程比较。也就是说活塞移动一段较长的距离，动模板移动的距离也是很少的。所以虽然增加了活塞的减速距离，但是动模板的减速距离并没有增加多少。模板仍可利用惯性的作用，保持较快的速度移动，并没有加增动作时间，保证了机器的生产周期。增加活塞的减速距离，不但可避免由于油路的急剧转换而造成的液压油对机器的冲击，而且可把原来要克服的惯性变为一个起辅助作用的动力，更符合现在环保的要求了。

锁模机构在合模时，必须要达到额定的锁模力，以保证生产。所以这个时候系统就要在减压减速后，再起高压。为避免由于系统起高压，造成模板再次提速而撞模，这个时候机械缓冲装置就起到重要的作用了。当系统要起高压时，锥形缓冲套侧开始进入油缸前盖。由于缓冲套是锥形的，不会造成液压油的流量突变，也就不会造成冲击。而随着缓冲套的不断深入，锁模端的回油通道越来超窄，阻力也越来越大，这就实现了高压下，锁模减速的功能。

当缓冲套的直身段进入锁模油缸前盖时，液压油就只能通过阻尼孔回油，这时的阻力就更大了。通过前段的减速，这时动模板的速度已经不高了，当十字头到达第二个感应开关时，表明机铰已经伸直，机器已经进入锁模状态，电磁阀动作转到中位，锁模活塞两边的油匡变成密闭状态，没有液压油流通，而这时锁模活塞刚好贴到锁模油缸前盖。这样动模板则可平稳地，准确地刹车到位，不会出现因刹车不住，而使机械零部件碰撞等造成的冲击。

利用这种智能减速装置，机器的冲击和噪音都减少了。冲击减少了，机器工作更稳定，也有利于延长机器和模具的使用寿命，也有助于产品稳定顺畅的生产。噪音减少了，工作环境更环保了。增加这种智能减速装置，机器的工作周期变化很少，成本也没增加多少，所以这种机构是百利而无一害，值得推广的。