液壓比例換向閥在注塑機中的應用和維護

彭敏

(涌鎮液壓機械（上海）有限公司，上海201600)

圖1 液壓比例換向閥結構和應用回路圖

注塑機作為精準模壓制造塑料制品的自動化專用設備，在工藝制作過程中需要液壓閥系統提供動力，來滿足注塑機各部分所需的壓力、溫度、速度等一系列要求，才能完成注塑成型工藝。在生產工作循環中液壓閥負責液壓油的流量與壓力的調節，而注塑機的實際壓力和實際流量不斷變化，液壓油經溢流閥后會產生不同程度的能源消耗，增加制作工藝的周期，耗費許多人力、物力等生產資源[1]。隨著液壓工藝技術的不斷提高，一種具有管控液壓流向、調節流量變化的新型比例換向閥，在注塑機生產制作當中得到了廣泛的應用。通過配合伺服電機泵組，結合比例換向閥的閥芯呈比例連續變化，可對液流流向控制和流量輸出控制，并在同一閥區內既可對系統壓力進行有效的比例調節, 又能對輸出流量進行有效的比例控制, 實現同時調節系統壓力和控制輸出流量，極大提高了注塑機的工作效率，極大的改善了注塑機工作過程中的穩定性。注塑成品在塑化、注射和成型過程中，需要足夠的壓力和速度，才能保證合模成型制品的完整性、顏色和光澤度達到標準成品的良好質量[2]。這種與伺服電機泵組配合，具有調速、換向作用，并能改善壓力穩定性的液壓比例換向閥的應用，不僅改變了傳統注塑存在的因壓力、流量、溫度和時間等調整工藝措施不合理，而造成制品容易出現凹陷、易變形等現象，有效降低了制作生產中廢品的形成。同時，液壓比例換向閥的應用還增加了制作精度，減少電能的消耗，避免環境污染和能源浪費，為企業生產節約了大量的經濟成本。

1 液壓比例換向閥結構分析

注塑機主要包括注射系統、液壓傳動系統、合模系統、控制系統、潤滑系統、加熱與冷卻系統等部分。在合模系統中，合模油缸為一個雙作用單出桿油缸，一般是由普通的三位四通換向閥來進行合模開模動作；普通閥只能實現開關作用，閥芯開口不能調節，由于合模油缸與動模板剛性連接，動模板重量大，在運動過程中會產生慣性沖擊，導致生產過程中制品出現次品、廢品的發生，給企業造成經濟損失，如果要減緩慣性造成的影響，則必須降低開合模速度或在回路加背壓，這樣勢必延長了產品制作周期，增加了生產成本；同樣在注射系統回路中，也會存在以上的問題[3]。

根據以上的思路研究了液壓比例換向閥結構和應用回路，如圖1 所示。液壓比例換向閥的閥芯具有連續定位功能，可以對連續輸出的流量進行調節和控制，通過對閥芯計量槽的可變定位方式開展設計，改變了傳統閥門各單獨控制壓力、方向和速度的閥體結構，使流量和速度以及方向都集中在一個閥體上，能夠統一整體的完成調節與控制。比例換向閥體系主要包括計算機、放大器、比例電磁鐵和主閥體等，注塑機在生產制造過程中，計算機把控制指令傳送給放大器，經放大的執行信號傳送到比例電磁鐵，比例電磁鐵按照信號大小在彈簧力和推桿的作用下，輸出電磁推力，控制主閥體閥芯的連續位移變化。在開合模和注射系統中采用比例換向閥，通過控制主閥芯的位移，實現了油缸快速慢速的無縫銜接，提升了注塑系統的穩定性，提高了制品效率和品質。在液壓比例換向閥的工作過程中，不僅需要閥芯與閥體的密封性配合，減少閥體控制啟動或停止時產生的摩擦力，同時還有保證彈簧的剛度離散度符合標準要求，以確保比例閥安全穩定的運行。在閥體的鑄造工藝過程中，應選用優質材料和合理的鑄造技術，并對閥腔體和閥芯的圓度和不同圓柱面的同軸度進行精準加工，避免誤差過大導致閥芯在運行過程中發生卡死現象，造成液壓比例換向閥運行失靈，影響注塑機的正常工作。

2 液壓比例換向閥在注塑機中的應用

注塑機工作流程如下所示：液壓比例換向閥在工作循環中，需要按照注塑機工藝流程中溫度、速度、時間和壓力等，進行不斷地變換液流的速度、壓力和方向，以保證注塑機工藝流程的準確性和實時性。注塑機在注射過程中，需先進行閉合處理，再轉換為低壓注射狀態；注射裝置遷移和模具完全貼合后，注射機中的壓力油將順著螺旋桿流入模腔中，在螺旋桿注射壓力作用下，將熔料全部注入進去，此時模腔中的熔料受到低溫影響，會出現收縮現象，為了確保制成品具有良好質量，需對熔料進行保壓處理。待熔料完全冷卻后，合模裝置進行自動封頂處理，完成整個注塑工藝設計。注塑機的注塑速度、螺旋桿速度以及回路換向，都是受到液壓比例換向閥控制的，其不僅有效調節、控制了工序中所需的壓力，速度和流量，同時還提高了注塑成形工藝的穩定性和注塑制品加工的質量。

3 定期維護注意事項

3.1 選擇適合液壓油

選擇適合液壓油，對整個系統起著能量傳遞、冷卻和抗磨作用。系統運行性能好壞與剪切安定性液壓油有關，確保傳遞效率、液壓動作和傳遞精度，避免注塑機在注塑過程中，系統出現故障，影響正常工作。

3.2 定期保養注意事項

定期監測、精心保養和正確使用液壓系統，可以防止系統各機件在運行過程中磨損嚴重和損壞的發生，保障系統正常穩定的工作，延長系統使用壽命。通過對系統監測與保養，需對磨損部件采取合理定期保養措施：

3.2.1 檢查濾清器濾網中附著物

在系統運行250h 后，需檢查濾清器濾網中附著物附著情況，一旦附著物過多，那么就會對油泵造成嚴重磨損，油缸出現故障的可能性就會增加，因此，定期檢查附著物是具有必要性的。

3.2.2 檢查濾芯

在系統運行500h 后，必須及時更新濾芯，保證系統處于良好運行狀態。

3.3 防止空氣和水人侵液壓比例換向閥

3.3.1 防止空氣入侵液壓系統。正常狀態下液壓油中會含有6%-8%容積的空氣，當壓力降低時，空氣會從油中游離出來對液壓元件造成氣蝕產生噪聲。如果油液中存在的空氣越多，氣蝕、氧化的現象就會更加嚴重，導致液壓油性能發生改變，影響系統穩定工作。

3.3.2 防止水入侵液壓系統。當液壓油中存在水分時就會造成液壓元件污染銹蝕現象，導致油液乳化變質、潤滑油膜強度降低，影響系統工作性能。應對儲油桶的存儲加強管理，并對液壓油進行檢測，避免水含量過多。

結束語

在注塑機的工藝流程中，液壓比例換向閥以其先進的技術性能滿足了注塑工藝的各項要求，有效控制液壓流量和改變流量方向，減少了噪音、漏油現象，降低了廢品的形成，增加了使用壽命，節約了大量經濟成本。自動化、精度高、性能優良的液壓比例換向閥的研發與應用，提高了注塑機的生產質量和工作效率，操作簡單、維護方便，實現了能耗低、無污染的環保節能的新工藝，為社會經濟效益的增長做出了貢獻。