注塑机异步伺服节能改造

注塑机又称作注射成型机或注射剂。它是将热塑性塑料或热固性用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。有立式、卧式、角式等几个类型。注塑机具有能一次成型外形复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品的能力，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生以及人们日常生活的各个领域。

一、注塑机工艺流程 

通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、 电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。

射出成型工程主要包括4道工序：填充、保压、冷却、脱模。这四个阶段直接决定制品的成型质量，而且这四个阶段是一个完成的连续过程。 

1、填充阶段 

填充是整个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大约95%为止。理论上，填充时间越短，成型效率越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。 

2、保压阶段 

保压阶段的作用是持续施加压力，压实熔体，增加塑料密度（增密），以补偿塑料的收缩行为。

3、冷却阶段 

在注塑成型模具中，冷却系统的设计非常重要。这是因为成型塑料制品只有冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免塑料制品因受到外力而产生变形。由于冷却时间占整个成型周期约70%～80%，因此设计良好的冷却系统可以大幅缩短成型时间，提高注塑生产率，降低成本。设计不当的冷却系统会使成型时间拉长，增加成本；冷却不均匀更会进一步造成塑料制品的翘曲变形。

4、脱模阶段 

脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节。虽然制品已经冷固成型，但脱模还是对制品的质量有很重要的影响，脱模方式不当，可能会导致产品在脱模时受力不均，顶出时引起产品变形等缺陷。

二、传统液压式注塑机的缺陷：

液压驱动的注塑机在各阶段所需压力和流量都是变化的，当注塑机的油量需求发生变化时，由设在油泵出口的比例流量阀和比例压力溢流阀来调节负载压力和流量，提供各油缸和液力马达所需的推力，压力方向和移动速度。油泵的输出功率等于电机的输出转矩和电机的转速的乘积，当系统要求低流量时，油泵电机的输出功率不变，多余的液压油通过压力比例阀和溢流阀流回油箱，即使空载（如冷却）也是如此，这样，节流功率损失非常大，效率很低，一般只有60％-70％，因而造成能量浪费，同时由于液压油长期的全速循环流动，与液压件，机械件的剧烈磨擦，造成油温过高，噪音过大等系列问题，机器寿命亦缩短。

电能消耗主要表现在以下几个部分：①液压系统油泵的电能消耗 ，②加热器的电能消耗 ③循环冷却水泵的电能消耗（在注塑车间内，一般多台注塑机共用一台冷却水泵），其中液压油泵电机的用电量占整个注塑机用电量的80％以上，所以降低其耗电量是注塑机节能的关键。

三、注塑机变频改造后的优点：

变频器控制的油泵电机从根本上克服了传统注塑机能量浪费的弊病，当系统需要的流量发生变化时，电机的转速也跟着发生变化，从而使定量油泵排出的油流量发生变化，即“需要多少供给多少，从而节约了大量的电能。根据注塑制品的不同，节电率达20％-70％。

四、改造方案简述

目前一些注塑机已采用了变频节能技术，收到了节能、超静音、高效和可靠的显著效果，且能大大减少注塑机的耗电量，这已在众多注塑机用户中得到了非常好的评价与信赖。通过一些专家的测试和改良，注塑机的变频节能技术已日趋完善。一般的注塑机的变频节能改造通常是：将用来控制调节比例调节阀的电量信号，进行转换处理后作为变频器输出频率的给定信号，或是将注塑机的锁模、射胶、熔胶、冷却、开模等工艺过程控制信号进行处理后作为变频器的多段速或程序控制信号（也是变频器输出频率的给定信号），以此调节方式来满足注塑机各种工艺对供油压力和流量的要求，并达到节能的目的。(见图2)

为了实现注塑机在变频调节时的最佳工况，我公司特别研究开发了针对注塑机压力、流量双信号控制的电流转换卡，它能根据注塑机各个不同工作环节的流量、压力要求不同可将输入的0-1A电流信号转换为0-10V的电压信号（图3），这样在加工一些高、精度的塑料产品时使用更是得心应手。

五、变频改造应用中注意的事项

① 必需是采用比例流量控制的注塑机才可进行变频节能改造。

② 变量泵不用进行变频节能改造。因为变量泵本身已带有一定的节能效果，增加变频器不能体现出它的优势。

③ 有些继电器控制的注塑机速度是采用手调节流量阀控制速度的，进行变频节能改造的效果并不理想。对小型注塑机也辊对变频器响应速度的特别要求，需慎进行变频节能改造。

④ 一般情况下,安装节能变频器不会影响注塑机的操作使用方式,

为保证生产效率,某些工艺参数却需要作调整 如何正确取得控制信号，实现变频器与注塑机的最优结合是十分重要的。我们采用方案的原理框图

六、现场改造的几点技术问题

目前市场上各种注塑机变频节能器种类繁多，技术含量和产品质量参差不齐，因此在现场改

造中出现了一些具体问题，有的是属于采用变频调速技术后的正常现象，而有的则是属于产品或应用中应该克服的缺点。

1、 电机高频噪声较市电时尖锐

由于变频器输出电压是由许多脉冲列组成，存在着高次谐波，使电机运行时转速不同时会发出不同响度且稍尖锐的声音，这是正常现象，并可以通过提高变频载波频率来降低尖啸声。

2、电机温度略高于市电运行时的温度

由于输出谐波的存在，增加了电机的铜损和铁损，因此，电机在变频节电运行时的温度要稍高于市电运行时的温度。同时，在中低速运转阶段，电机冷却风扇转速下降，散热能力降低，温升可能上升3～5℃左右。由于普通油泵电机绝缘等级均在B级或F级以上，故电机温升仍在允许的范围内，不会影响电机的使用和寿命。 

3、对注塑机的正常运行产生干扰,

变频装置产生的谐波对注塑机的一些控制回路会有一定干扰，影响注塑机的正常动作，特别是一些制造工艺粗糙、谐波含量大的变频器用在工艺不稳定的注塑机表现的更明显，这就需要我们在现场采取一些对策解决干扰问题。干扰源主要有下面两个方面:(1) 高次谐波通过导线产生的射频干扰,对这类干扰可以通过在变频装置的输入或输出侧加装抑制射频干扰的设备加以解决，例如磁环或滤波器等; (2) 输入谐波通过电源耦合到其他用电设备形成干扰, 对这类干扰可以在变频装置的输入侧加装滤波器解决，或者安装进线侧交流电抗器也有一定效果;另外，同一电源下的其他设备最好能做到隔离供电。