电液复合式高精密 高速注塑机的技术研究研究进展

题 纲 一、立项依据及国内外技术背景 二、技术特征、主要技术指标及创新点 三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较 四、解决关键技术的具体措施和技术方案 五、产品发展前景预测 六、经济效益预测 七、社会效益分析

一、立项依据及国内外技术背景 1.1、立项依据 随着塑胶制品多样化其市场需求越来越大，伴随着高分子材料和制造业的迅猛发展，工程塑料在精密仪器、电子仪表、音像制品、医疗器械、电脑配件、通讯器材、光学镜片等制造领域得到了广泛地应用，这类塑料制品大多机械强度高且体积小、重量轻、外形复杂或超薄壁，其尺寸精度、形位误差、重量的稳定性、表观质量等参数均要求较高，成型所用材料往往是工程塑料加玻璃纤维，目前市场上已有的普通型注塑机已难以满足对这类制品的成型要求，塑机设备的升级换代也越来越快。

一、立项依据及国内外技术背景 早期的注塑机都是全液压式，全液压式注塑机在成型精密、形状复杂的制品方面有许多独特优势，但其控制技术难度大，机械加工精度高，液压技术精度控制也难掌握。由于伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，以及环保和节能的需要，近年来全电动式的精密注塑机越来越多，全电动式注塑有一系列优点，特别是在环保和节能方面的优势，但全电动式注塑机在使用寿命上不如全液压式注塑机，而全电动式注塑机要保证精度就必须使用伺服电机，而伺服电机价格昂贵，带来成本上升，而且国内全电动注塑机技术还不成熟，能批量生产的厂家屈指可数。

一、立项依据及国内外技术背景 因此发展出电动―液压式注塑机（即电液复合式注塑机），它是集液压和电驱动于一体的新型注塑机，融合了全液压式注塑机在成型精密、形状复杂的制品方面的优势和全电动式的定位精准和节省能源、噪音小的优点，并且制作成本低于全电动式注塑机，此类注塑机正逐渐受到市场关注，本公司研发的电液复合式高精密高速注塑机正是看准这一市场特点而自主研发的。

市场定位 市场定位：开发成 为一款高精密、高 可靠性的高档位机， 在国内同类型机中 处于领先地位，与 国外同行同类型机 相比有竞争力，可 取代进口产品 目标产品：导光板 光学透镜、手机电 池外壳等

一、立项依据及国内外技术背景 1.2、国内外技术背景 目前国内市场上虽有个别注塑机生产厂商已开发出几款电液复合直压式注塑机，但或因其结构设计方面的局限，或因控制方式方法的落后，或因液压系统的不尽合理，或因元器件的质量欠佳，或因检测装置的不足，使得模板变形大、位置控制精度低，移模和射胶速度慢，整机成型制品的精度低，尺寸、形位误差、重量等参数重复性较差，系统效率低，客户认同度不高，至今未见有在市场上大批量投放。

一、立项依据及国内外技术背景 国际上该类型注塑机技术已比较成熟，主要以欧美、日本等国家占主导地位，早在上世纪八十年代起就已开始这类机型的研究开发，其中较为著名的品牌有日精(Nissei)、赫斯基(Husky)、东芝(Toshiba)、明机(MeiKei)、三菱(Mitsubishi)、住友(Sumitomo)等，其整体技术水平处于世界领先地位，但在国内查新时未发现此类技术专利。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 2.1、技术特征 电液复合式高精密高速注塑机是一款液压直压式单缸锁模、单缸射胶、伺服电机熔胶的电液复合式注塑机,其主要技术特征如下: 1、锁模机构： 1)大直径柱塞式单液压缸压紧活动模板锁紧模具，使锁模力与涨模力大小相等、方向相反且作用在同一轴线上，锁模尾板与锁模油缸体设计成连体结构，配以箱式锁模头板、四根高强度导柱，使整个锁模机构受力分布合理，变形小、刚性足。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 2)两支小直径快速油缸对称分布，采用液压差动回路带动活动模板实现快速移模，辅以独特的液压缓冲装置和机械缓冲结构使得移模速度高且机构运动平稳，大幅提高整机工作效率。 3)滚针轴承活动模板滑脚结构设计，为低摩擦、高速、平稳移模提供了可靠的保证。 4)超长活动模板滑动导程结构设计，安装低摩擦自润滑复合轴承，使模板移动顺畅，动定模板平行度大幅提高。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 5)上置式副油箱配以大口径充液阀结构设计，为锁模油缸辅助补/排油，使锁模机构升压迅速，保压稳定。 6)高速移模闭环位置控制系统：采用高灵敏度电液伺服阀、高精度位移传感器对移模和顶出位置进行闭环控制，使锁模机构运动的控制响应快、控制精准度高。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 2、射胶机构 1)塑化组件、注射装置、液压系统性能参数设计先进、搭配合理，射胶压力高、注射速度快。 2)采用液压单缸射胶，使注射力与射出反力大小相等、方向相反且作用在同一轴线上，机构受力分布合理，运动平稳，适于高压、高速精密注塑。 3)先进的塑化组件结构设计，更适应工程塑料加玻璃纤维增强类材料的精密塑料制品的热成型加工。 4)采用伺服电机预塑，更精确地控制熔胶过程，改善塑化效果，并且熔胶可与顶出、开模等动作同步，进一步缩短成型周期，提高工作效率。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 5)采用双射移油缸对称分布，有效平衡射出反力，使射胶机构顺利射出，避免了单射移油缸射胶机构不平稳，射嘴易漏胶料的缺陷。 6)配置进口蓄能器系统，采用高灵敏度电液伺服阀、高精度位移传感器实现注射量、注射速度、注射压力、熔胶背压的闭环控制。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 3、液压系统 1)液压系统采用先进的电液伺服液压技术，配备高灵敏度伺服阀和蓄能器辅助射胶装置，响应速度快，控制精度高。 2)采用闭环比例变量泵节能控制技术，通过对油泵输出压力和流量进行匹配控制，根据负载的变化随机调节输出的压力和流量，使其接近实际所需，因此更节能。并有压力传感器和斜盘角度传感器，对输出压力和流量持续监控，从而使输出的压力、流量更精确。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 3)低冲击压力设计：对液压系统进行优化设计，采用独特的液压缓冲回路和缓冲装置多处，大幅度降低了系统的液压冲击，延长了液压元件的使用寿命，提高了整机动作的平顺性。 4)低噪音设计：采用多种隔振、减振措施和消音技术，对油泵—电机的动态噪音特性进行优化设计，使整机噪音从普通注塑机的84db降低到小于78db。 5)在线校正功能：使控制过程中由于负载波动和油温的变化等因素产生的影响得到校正，提高整机重复精度，更适用于精密塑料制品的成型加工。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 4、电气控制系统 1)电气控制系统采用进口MPC40大屏幕注塑机专用电脑，该系统采用多总线、多处理器结构，独立的CPU同时处理不同的数据，具有强大的控制功能和高精度、高响应、稳定性良好等优点。 2)整机具有国际流行的大屏幕彩色液晶显示屏，具备中、英文字的自由切换功能。具有系统压力流量线性的自动线性调整功能，软件闭环功能，可选择注射闭环或保压闭环，电脑高速采样后对检测到的信号进行对比、修正，随时补偿成型过程的实际偏差，高闭环响应速度为2ms，提高成型的稳定性和重复精度。

二、技术特征、主要技术指标及创新点 3)系统高精度、高重复性控制，提高制品精度以满足电器、通讯产品的高精度要求为目标。 4)射胶10段速度闭环控制，PID自动调节，适用于成型形状复杂的精密制品，闭环加压及保压控制，能实现无级切换，使制品有一致的收缩率，保证制品尺寸精度。 5)电控系统具有闭环背压或熔胶转速控制、全闭环开/合模控制，更加准确地控制运行速度和位置。曲线图形显示，可同时触发四条曲线，提供二十种以上不同参数，如注塑过程的速度、压力设定值比较。

主要技术指标 网络化节能快速高精密全自动注塑机现已开发了锁模力900、1200、1600、2000、2600、3200、4800、5600KN的系列产品，主要技术参数如下： 型号 螺杆直径 (mm) 理论注射 容积(cm3） 注射压 力(Mpa) 注射速率 （cm3／s） 塑化能 力(g/s) 锁模力 (KN) CJ50HE 28 77 223 103 8.8 500 CJ80HE 32 128 211 139 12.4 800 CJ130HE 40 251 210 180 22.9 1300 CJ180HE 45 357 186 266 32.9 1800

项目创新点 1) 采用直压式单液压缸锁模机构，锁模重复精度高。 2) 采用一线螺杆由伺服电动机直接驱动塑化，响应速度更快，控制方式更为简捷、灵活、可靠。 3) 采用单缸注射，注射压力高、注射速度快、塑化能力强，塑化质量好，并配置有多种螺杆，当特别需要时能很方便更换相关零件来满足用户的多种要求。 4）动、定模板平行度高，受力均匀,强度高、刚性足、变形小。

项目创新点 5）超大导柱内距、超长开模行程，容模空间大，自适应模厚无需专设调模装置。 6）采用闭环比例变量泵节能控制技术，通过对油泵输出压力和流量进行匹配控制，根据负载的变化随机调节输出的压力和流量，使其接近实际所需，因此更节能。 7）配置MPC40大屏幕注塑机专用控制电脑，处理速度快、功能更强大；界面清晰逼真，工况随机监控。

三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较 项目 HE系列电液复合式高精密高速 注塑机 德国DEMAGET ET25-ET80 系列注塑机 电气系统 原装MPC40-Ⅱ型数字化注塑机 专用电脑与日本MOOG伺服控制 系统DVP配合工作可实现整机动 作的高质量、高稳定、高速响 应控制 采用DEMAG注塑机专用电 脑，可实现整机的高质量 控制。 液压系统 锁模和射胶部分配置日本MOOG 公司D661系列塑机专用全闭环 电液伺服控制阀,闭环变量油泵 给蓄能器充液,确保蓄能器能量 稳定使整机在高速、平稳、可 靠、精确状态运行 采用定量泵+变量泵系统, 锁模保压采用定量泵,锁 模时能耗较大,高速运行 时稳定性欠缺。

三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较 注塑 系统 1.最高射胶速度大于300mm/s； 2.注射速度、注射压力、保压压力、 熔胶背压重复精度小于0.5%；3.产 品质量重复精度小于0.5%。 1.最高射胶速度大于200mm/s； 2.注射速度、注射压力、保压 压力重精度大于0.8%；3.产品 质量重复精度大于0.8%。   锁模 系统 1.最高开锁模速度大于650mm/s；2. 运动过程PID参数经优化后无需调 整,高速开合模位置、速度、高压 锁模压力均为闭环控制；3.模板受 力均匀,码模面变形小于0.05mm， 平行度误差0.03～0.06mm；4.低压 锁模保护,当锁模到低压段时,当锁 模压力大于设定低压压力时,会自 动开模。 1.最高开锁模速度大于 400mm/s；2.开合模位置、速 度、高压锁模压力均为开环控 制；3.模板受力均匀,平行度 误差0.05-0.08mm；4.没有低 压锁模压力保护

价格只有德国DEMAGET注塑机 的1/3－1/2 三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较 安全 1 机电液三种连锁保护； 2 冷起动保护； 3 油压过载保护,油温过高 保护。 机电两种必 备,液可选。 噪音 小于78dB（A） 小于80dB（A） 性价比 价格只有德国DEMAGET注塑机 的1/3－1/2

三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较 对比说明：我公司开发的电液复合式高精密高速注塑机是一种拥有创新技术、自有核心技术又适应于市场需求的塑机产品，其性能与德国德马格（DEMAGET）同类产品相比仍占有一定的优势，其电气系统抛弃常规的控制方式，选择了数字化智能电脑与MOOG伺服DVP卡联合，在与整机的配套使用中采用独立的CPU处理不同的数据，可准确综合地控制过程变量，响应速度快，液压、注塑及整机设计上，均具有与国外代表性厂家塑机产品相当的技术实力。

四、解决关键技术的具体措施和技术方案 ２)注射系统：射胶速度、保压压力、熔胶背压均采用闭环伺服控制，控制精度极高，双注射缸，高速注射更加平衡稳定，采用最新止逆环设计，关闭速度快，料流控制准确，改善成型工艺，提高制品质量，专用塑化系统研制，满足高性能树脂和极薄制品成型工艺要求，该部分设计属自主研发。 ３)液压系统：锁模、射胶均采用全闭环伺服系统，确保高重复精度，采用比例变量节能技术，内置高精度压力传感器和流量传感器，实现压力和流量的闭环控制。

四、解决关键技术的具体措施和技术方案 ４)电气系统：采用数字伺服控制技术，实现全闭环系统控制，射胶10段速度闭环控制，适用于成型形状复杂的精密制品，多总线、多处理器结构，独立的CPU同时处理不同的数据，闭环响应速度快，更适合高速精密成型的移模控制。

四、解决关键技术的具体措施和技术方案 4.低噪音设计：采用多种隔振、减振、消音技术对油泵电机的动态噪音特性进行优化设计，最大限度的降低了整机噪音。小机噪音小于76分贝，中机噪音小于79分贝，远远低于公司84分贝的出厂标准。 5.低冲击压力设计：对液压系统进行优化设计，尽可能地减小油泵的最大冲击压力。防止液压元件冲击疲劳损坏；提高了液压阀，油缸、管路零件、密封件的使用寿命；减少了渗漏油的可能性。 6.严格合理的液压系统清洁度控制：优选日本3R公司高效精密旁路过滤器，液压油污染度控制在NAS9级以内，高于变量泵NAS10级的使用要求，可大大提高液压元件的使用寿命，降低了液压系统的故障率。

四、解决关键技术的具体措施和技术方案 7.高可靠性设计：选用Manuli、ALFAGOMMA 等著名品牌高压胶油管，并将重要部位的耐压等级提高到280bar以上，彻底避免了爆管漏油的可能性。 8.采用UG等先进设计软件对液压管路、阀板等进行优化设计，强调管路布局与整机设计的和谐统一，布管简单合理、美观大方，维修方便。 9.集成网路管理功能：采用日本研发设计的新一代Ai电脑控制器，具有全自动功能，增加故障及辅助操作说明，全面支持无线网络系统。

开模 锁模机构 锁模

开 模 位 置 快速 油缸 在锁 模机 构中 的作 用和 位置

锁 模 位 置 快速 油缸 在锁 模机 构中 的作 用和 位置

锁 模 油 缸

锁 模 油 缸

快 速 油 缸

顶 出 机 构

顶 出 机 构

顶退 顶 出 机 构

顶出 顶 出 机 构

射 胶 机 构

射 胶 机 构

料管组

料管组 最新三小件 设计 塑化能力强 塑化效果好

射 胶 油 缸

射 胶 油 缸

射 胶 油 缸

双射移油缸左右对称分布 射 移 油 缸 射台受力均衡/避免漏胶

射 移 油 缸

模板受 力合理 变形小 刚性好

活动模板滑脚 滚动轴承摩擦力小 满足快速移模 偏心轴调高

超长活动模板导程 L 动定模板平行度高，锁模力最大时实测值 0.04～0.06mm

超大导柱内距 超大开模行程 超大容模空间 可成型深腔制品

上置式油箱

油箱结构

锁模电子尺 射胶电子尺

熔胶伺服电机/伺服控制器

熔胶伺服电机/伺服控制器

液压系统

液压系统和管路

电控系统 模块化设计 规范化布局

电脑 MPC-40 超大屏幕 界面清晰友好 工况生动再现 过程随机监控 操作更方便

七、社会效益分析 该系列注塑机特别适合对尺寸精度要求高，对尺寸、形位误差、表面光洁度、零件重量等参数的稳定要求也高，外形复杂或超薄壁类小型中高端塑料制品的热成型加工，产品投放市场以后可广泛应用于精密仪器、电子仪表、音像制品、医疗器械、电脑配件、通讯器材、光学镜片等制造领域。为这一制造领域的发展壮大提供了质优价廉的设备保障，使塑料制品越来越多地替代高强度、精密类金属零件成为可能，对国内经济发展，构建能源节约型和谐社会具有很大的促进作用。