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液压-电动混合型注射成型机 |
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作者：华南理工大学工控学院 牟文杰 |
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随着塑料制品从民用向工业、农业、国防、交通等行业发展，市场对注塑设备及技术提出了更高的要求：高速、高效、节能和生产自动化。这种市场需求推动着传统的注射成型设备和成型工艺不断创新，液压-电动混合型注射成型机正是在这一发展方向下开发出来的一种全新的产品。要探索液压-电动混合型注射成型机，首先必须了解传统液压机械式注射成型机和新兴的全电动注射成型机。
液压注射成型机
一般来讲，注射成型过程是由预塑化、合模、注射装置前移、注射、保压、注射装置复位、制品冷却开模、制品顶出等动作所组成的周期性过程。传统的塑料注射成型机主要是由塑化注射系统、合模系统、液压传动系统和电气控制系统等部分所组成，而其中液压传动系统是保证注射成型机能按预定的工艺过程要求（如压力、速度、温度、时间等）和成型周期中的动作程序准确有效地进行工作而设置的动力系统。
注射成型机的液压系统主要由液压泵、液压马达、液压控制阀、液压辅助元件等组成。
全电动注射成型机
全电动注射成型机以交流伺服电机代替传统注射成型机中的液压驱动油缸，配以滚珠（柱）丝杆、齿形带及齿轮等来完成对机器执行机构的驱动。电动注射成型机与液压驱动的注射成型机的最大区别是前者没有任何液压系统，因此绝无漏油问题，生产环境洁净；另外，节约能源及加工工艺准确性较高也是电动注射成型机的优点。电动注射成型机以伺服电机代替普通注射成型机中的液压油缸，实现原来由液压系统完成的动作，因而不需要任何液压动力装置。
电动注射成型机与普通液压式注射成型机相比，具有以下特点：
1. 注射精度和重复精度高。电动注射成型机由于采用伺服电机驱动执行机构，并由微机控制系统对各个工艺环节进行精确控制，使注射成型的精密度和重复精度大大提高。
2. 生产周期短。由于电动注射成型机分别由多个独立的伺服电机来完成合模、注射、保压、塑化和顶出等工序，与传统注射成型机只用一个液压系统来逐一完成上述动作相比，其注射成型周期大大缩短。高速液压注射成型机的最快循环时间为5.8s，标准电动注射成型机的循环时间为4.8s。
3. 节省能源。普通液压注射成型机在成型操作中无锁模压力和注射压力需求时液压油泵仍连续运转，而电动注射成型机的驱动电机只在执行机构动作时才运转，且可省掉液压装置的冷却系统，因此可节省电能。
4. 占地面积小，操作噪音低。
为了达到较高的控制精度，电动注射成型机的驱动电机多采用伺服电机。有时为了降低机器成本，将一些对成型制品质量影响不大且控制精度要求不高的驱动部分用其他类型的电机代替，如将调模和注射座移动的驱动电机选为普通电机或变频电机。
液压-电动混合型注射成型机
虽然全电动注射成型机与传统的液压注射成型机相比有诸多优点，但也有其局限之处，例如造价昂贵，尤其是在大吨位合模力要求下的机器造价几乎让客户无法承受、在高速高压高精度条件下的能量传递不如液压系统优越等。因此，许多精明的生产商采用优势互补的策略开发出液压-电动混合型注射成型机以便在充分利用传统液压注射成型机和全电动注射成型机各自优点的基础上为用户提供高性价比的新型注射成型机。
液压-电动混合型注射成型机既具有全电动注射成型机的优点，又保留了液压机械式注射成型机的性能。为了降低制造成本和保持较大吨位的合模力，混合型注射成型机通常采用液压系统进行模具的开闭和提供锁模力，而塑化和注射动作则由伺服电机来完成。这样可在提供较大合模力的情况下实现较低的机器制造成本和较高的注射精度；而液压系统由于只承担合模和锁模动作，因此在注射周期的其它阶段可以卸荷以节省能源。
以下是不同厂家开发的几种典型的液压-电动混合型注射成型机。
Husky（赫斯基）公司推出的Hylectric系列混合注射成型机采用变量油泵和水冷式电动机组成节能系统，配备的标准辅助蓄能器系统可在物料塑化的同时进行合模，从而缩短循环周期。
Netstal公司开发的Synergy混合型注射机特别适合加工薄壁和高技术塑料件
（相片提供Photo Courtesy: Nestal）
Netstal公司开发了采用直接电力驱动注射螺杆的Synergy混合型注射成型机，其精确度可与全电动式注射成型机相比，同时可保持较高的控制精度，从而达到节省能源的目的。
Demag Ergotech公司的ELEXIS系列混合型注射成型机，注射过程和螺杆的往复运动过程由液压系统完成，计量塑化和模具的开合过程由直流伺服电机控制。
Engel公司正在积极开发VictoryElectric系列注射成型机。该系列将把全电动注射成型机能实现的精确度与更低成本的液压锁模机构结合在一起，使精度增加、能量更节省。其典型应用领域是在管材接头的成型方面。
意大利BMB公司设计出新型液-电混合驱动的Elepack系列注射成型机。其注射阶段采用配备动态液压油蓄能器的液压系统以控制注射速度和注射质量，而制品顶出和物料的塑化步骤采用电机驱动以节约能源并缩短成型周期。
混合式注塑系统解决方案
面对液压-电动混合式注塑机良好的市场前景，穆格开发了专门的PowerShotTM注射系统全闭回路驱动器专用于混合式注塑机，并成为多个厂家开发混合式注塑机的标准配置。
PowerShotTM结合电动和液压技术于一体，无需外加动力驱动，能有效节省能源。不仅具有一般液压技术所讲求的高功率、高速与精度，而且还具备电气技术的低耗能、环保、低维护成本与模块化等特性，非常适合大、中型吨位塑料注塑机所需要的高速或高压加工过程的注塑控制应用。
目前，穆格采用PowerShotTM注射系统技术，与日本UBE机械集团共同开发一种新型的混合式注塑成型机。该注塑机将用于加工一种与传统塑料不同的新型塑料，要求机器性能比传统液压注塑机更快速、更紧凑，功率更大，如注塑速率为800 mm/秒，扭矩3000N-m。经过多项测试后，UBE认为 PowerShotTM注射系统技术独特，不仅降低了注塑机的能耗、噪音水平、油量及维护要求，而且在减小设备体积的同时，可以应对要求极高的操作条件。(end)
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(6/25/2005) |
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