当小型立式注塑机开关模动作故障分析解决续

小型立式注塑机开关模动作故障分析解决续

实例参数分析

◆ 机器参数：合模力15吨，关模缸缸径为Φ120mm，活塞杆直径为Φ100mm，油泵流量为Qp=28L/min(排量19cc/rev，电机转速1480RPM)。则A1=113.04cm2，A2=34.54cm2。

如图1所示各油阀型号：V1阀为10通径单比例溢流阀 ；V2阀为G02-C2(6通径，额定流量40L/min) ；V3阀为G02-B2(6通径,额定流量40L/min) ；V4阀为CPDG-03(10通径，额定流较上1交易日价格跌0.1美元/吨量40L/min)。

◆ 差动关模时油从V2阀之P→A，有杆腔之油液经差动阀V3之P→B，合并后油液经过V4之A→B，进入油缸G1之无杆腔，执行快速关模动作：

则V2之P→A流量Q21=Qp=28L/min

V3之P→B流量Q31=12.32L/min（可以计算得到）

V4之A→B流量Q41=Q11+Q12=

40.32L/min

◆ 慢速关模时压力油经V2阀之P→A，再经Ｖ4之A→B至G1无杆腔，有杆腔之油液经V3阀之P→A，再经V2阀之B→T回至油箱：

则V2之P→A流量Q22=Qp=28L/min

V3之P→A流量Q32=8.56L/min（可以计算得到）

V4之A→B流量Q42=Qp=28L/min

V2之B→T流量Q24=Q32=8.56L/min

◆ 开模时压力油从V2阀之P→B，经V3阀之A→P至G1有杆腔，无杆腔之油液经V4阀之B→A，再经V2阀之A→T回至油箱:

则V2之P→B流量Q23=Qp=28L/min

V3之A →P流量Q33=Qp=28L/min

V4之B→A流量Q43=A1*Qp/A2=113.04*28/34.54=91.64L/min

V2之A→T流量Q25=Q43=91.64L/min

◆ 差动关模时假设油压力为P1=

50Kg/cm2，则油缸G1在差动工作时产生之作用力为：

F1=(A1-A2)*P1=(113..54)*50=3925Kg；

◆ 慢速关模时假设油压力也为P2=50 Kg/cm2，则油缸G1在慢关时产生之作用力为：

F2=A1*P2=113.04X50=5652Kg；

◆ 慢速关模时如须产生与差动关模时相同的作用力，则慢速关模的压力值应设为P2=F1/A1=3925/113.04= 34.72kg/cm2；与差动关模之压力比为 0.7。

故障原因分析

通过以上的计算可以发现，在关模过程中油液流过V4阀之流量最大，为

40.32L/min，而V2及V3阀之流量均小于40L/min，用6通径换向阀及10通径液控单向阀可以满足使用要求。但是在开模过程中V2及V4之流量均达到

91.64L/min，远远超过6通径换向阀及10通径液控单向阀的额定通流能力，因此在做开模动作时必然会在G1缸的无杆腔产生具大的背压，在活塞上须产生较大的作用力才可克服此背压，这就是为什么要有7MPa以上的油压力才可开模的原因。同时因为在设计时从G1无杆腔至V2阀之A口及V2阀之回油T口油管直径一般均只有Φ6MM最大至Φ10MM，91.64L/min流量经如此小的管道及带节流作用的阀控口必须产生沉闷的噪声，这也解释了为什么在开模过程中，会出现非常沉闷如开老式拖拉机似的噪声。

当慢速关模的压力设定值与关模慢速时的压力设定值之比如等于0.7，此时两种工作方式下产生的作用力是相等的，那么机器从差动关模切换至慢速关模时作用在活塞上的力并未变化，为什么会产生噪声及冲击呢？

从图1中可以知道，此种系统所采用的是单比例溢流阀，即该系统只有压力是可以任意调节的，但是正因为只采用了单压力可调的比例阀（部分厂家也有用两台手调压力阀分别控制差动关模及慢速关模压力的方式），而流量却是固定的为油泵供油量，因此对两种工况下油缸G1的速度计算如下：

A、差动关模时G1速度V11=Q41/A1=40.32*1000/60/113.04=5.95cm/s

B、慢速关模时G1速度V12=Q42/A1=28*1000/60/113.04=4.13cm/s

可以发现，两种工况下之速度V11及V12是不同的，从差动关模方式切换至慢速关模时，即使通过设定压力使机器在G拉力实验机配件操作的重点是找到1种尽量快地取得大抛光速率的方法1上作用力相同的情况下进行切换，由于G1的速度从高速瞬时切换至低速，即G1之速度在差动切换至慢速时产生了跳变，同时因为在动作时序上使压力跳变与差动阀V3通电至断电切换同时进行，则必然使机器产生噪声及冲击！

结论

对使用差动油路的系统，必须在设计时对有杆腔进油无杆腔回油工况下之流量放大情况进行校验。所选择的控制油阀应能保证回油通路的通畅，而且还必须根据最大通流流量设计油缸无杆腔通油口直径、从阀块至油缸油管通径、阀块上油道通径等，减少回油阻力，才能使动作轻快平稳，同时节省能量减少系统发热，提高油压元件及密封件的使用寿命。在以上例子中我们为用户更改了设计，开关模换向V2阀选择使用GC2，V3阀仍使用GB2，而液控单向阀则选用了CPDG—06，并且加大相关通油管路。经在实际机台上使用，开模时压力降至30 Kg/cm2以下，而且动作平稳无任何异声。

差动关模切换至慢速关模时产生噪声及冲击，从上面分析中可知是因为速度产生了跃变引起的。为了消除这种跃变，有三个条件必须满足 ：一是两阶段的压力速度设定值任意可调，二是当动作切换时，压力及速度均不能瞬间跃变，而应该是从一级压力速度按一定斜率渐变到另一级压力速度；三是压力流量的变化应与差动阀V3之切换分开进行。因此在实际使用中我们采用了如图2所示的油路，即V1用电液比例压力流量复合阀KEBG--C-30代替原单比例压力阀，并且使用立式机专用控制器KS3600，两者配合则完全满足了上述三个条件，基本消除了这种动作切换所产生的噪声及冲击。

具体使用方法如：A、在控制器中可按用户要求设定差动关模及慢速关模之压力及流量，且在设定时使慢速之压力P2=（差动关模压力P1） *0.7，差动时流量为Q1，慢速时流量为Q2 ；B、差动关模到慢速关模时之压力流量可按设定的斜率变化 ；C、当机器工作时压合转换微动开关时，先将比例压力流量按斜率从P1、Q1渐变至P2、Q2，当转变完成后，延时20MS-50MS，延时完成后再断开YV3阀，即真正使油路从差动切换至慢速。其变化过程如图3

按照图2之原理，V2使用10通径阀(额定流量80L/min)，V4使用20通径阀(额定流量125L/min)，电脑控制器配合如图3所示动作时序操作。完全消除了本文开头所提出的机器故障，在多家立式机生产厂中使用均取得良好效果。（文／吴洪德）

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