塑料注射成型機

，簡稱注塑機，是我國產量和應用量最大的塑料機品種。 我國自行生產的第一台注塑機誕生於20世紀50年代後期，經過50duoniandefazhan，muqianyinengshengchandabufenjizhong。jinguanruci
，womendejishushuipingyushijiexianjinguojiaxiangbihaishiyouzhebuxiaodechaju。zhengruwoguozhumingdesujizhuanjiawangxingtian（北京化工大學教授）所說，塑機是整個塑料產業中最能體現核心技術價值的領域，但在這個領域，我們幾乎不擁有重要的核心技術。

　　注塑機的控製技術是提升注塑機整體技術水平的關鍵技術之一。注塑機的控製技術曆經了繼電器
、接jie觸chu器qi控kong製zhi及ji可ke編bian程cheng序xu控kong製zhi器qi控kong製zhi和he計ji算suan機ji控kong製zhi的de發fa展zhan過guo程cheng。注zhu塑su機ji由you於yu使shi用yong了le計ji算suan機ji控kong製zhi技ji術shu，使shi智zhi能neng控kong製zhi注zhu塑su工gong藝yi過guo程cheng各ge參can數shu達da到dao最zui佳jia成cheng為wei可ke能neng
，同tong時shi控kong製zhi方fang式shi也ye發fa生sheng了le從cong開kai環huan到dao閉bi環huan的de轉zhuan變bian。 

一
、注塑過程的控製變量 

　　從目前的技術發展水平來看，注塑機的過程控製主要是通過對注塑過程的可控工藝參數進行控製。 
　　注塑機的可控變量有兩種，一類是基本以模擬量形式的輸入變量，如料筒各段溫度
、聚合物熔體溫度
、螺杆溫度、模具溫度、注射係統壓力、螺杆轉速等；另一類是數字量形式的輸入變量，如螺杆後退停止位置
、注射座前後位置
、模板向前和向後運動以及超行程等。根據這些輸入變量
，我們可以進行對注塑參數和溫度的控製。 

1、注塑參數的控製 

　　注塑參數的控製主要有對注射速度與注射壓力的控製、PVT保壓過程控製、緩衝量控製、背壓控製等。 注射速度是指螺杆向前推進的速度，其速度快慢會影響到注射壓力
、熔體流率等參數，並直接影響到製品質量。對注射速度的控製包含兩種含義：一個是對螺杆（或柱塞）推進物料的速度進行開環或閉環控製。另一個是對螺杆推進速度同時進行位置和速度值的多級切換
，稱為多級注射速度切換或控製。 

　　對於注射壓力的控製，傳統注塑機一般基於行程和時間來進行壓力切換，其控製也包含兩層含義：yigeshiduiluogantuijinwuliaodeyalijinxingkaihuanhuobihuankongzhi。lingyigeshiduiluogantuijinyalitongshijinxingweizhiheyalizhideduojiqiehuan，chengweiduojizhusheyaliqiehuanhuokongzhi。chuantongzhusujidezhezhongcongzhusheyalidaobaoyayalicaiyongweizhiqiehuan，erdaobaoyajieduanjiucongweizhiqiehuanzhuanruyongshijianqiehuanduojibaoyayalidekongzhifangfa，qijingduhewendingxingdoujiaocha。xianjinzhusujidezhusheyalikongzhishiyikaojiancemoqiangyalilaishixianyaliqiehuande

，jitongguoyigeyuxianshedingdechengxulaikongzhi。yejiushiqiehuandiandeyalizhixiancunchuzaikongzhixitongzhong，qihouzhuanhuanchengluojikongzhixinhao，ruguomoqiangzhongdeyaliyushedingzhixiangtong，zelijiqiehuandaobaoyakongzhi。 

　　現代注塑機的保壓控製采用精度和穩定性較高的PVT保壓控製，即先用壓力和溫度傳感器對模腔壓力和模腔溫度及噴嘴處的物料溫度進行檢測
，並作為反饋信號輸入給控製裝置進行“PVT”（T—模腔中物料的溫度
，V—比容
，P—模腔壓力）邏輯運算，再發出指令對比例壓力電磁閥進行比例調節，從而使注射與保壓時的係統油壓能按PVT特性曲線的指令變化。模內熔體的溫度是時間的函數，該溫度是通過傳感器進行連續地檢測來獲得的。 

　　huanchongliangkongzhishiduiluogantoubuyuliaodekongzhi，taqizhehuanchongyukongzhizhusuliangjingdudezuoyong。tashitongguoweiyichuanganqiduiluoganweizhidejiance，binggenjuqianciluoganweizhijiancedejiyixinhaojinxingyunsuanhouerhuodexiaciluoganweizhideshedingzhilaishixiankongzhide。

　　螺(luo)杆(gan)在(zai)預(yu)塑(su)時(shi)
，計(ji)量(liang)室(shi)中(zhong)熔(rong)體(ti)的(de)壓(ya)強(qiang)稱(cheng)為(wei)背(bei)壓(ya)。背(bei)壓(ya)控(kong)製(zhi)是(shi)為(wei)了(le)減(jian)少(shao)軸(zhou)向(xiang)溫(wen)差(cha)，有(you)利(li)於(yu)熔(rong)體(ti)壓(ya)實(shi)。它(ta)是(shi)通(tong)過(guo)預(yu)選(xuan)油(you)壓(ya)的(de)多(duo)級(ji)控(kong)製(zhi)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)。當(dang)螺(luo)杆(gan)預(yu)塑(su)時(shi)
，其(qi)在(zai)物(wu)料(liao)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)要(yao)後(hou)退(tui)

，這(zhe)就(jiu)會(hui)使(shi)注(zhu)射(she)油(you)缸(gang)腔(qiang)的(de)回(hui)油(you)經(jing)過(guo)背(bei)壓(ya)閥(fa)流(liu)回(hui)油(you)箱(xiang)，因(yin)此(ci)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)背(bei)壓(ya)閥(fa)在(zai)螺(luo)杆(gan)不(bu)同(tong)位(wei)置(zhi)時(shi)的(de)泄(xie)油(you)壓(ya)力(li)可(ke)調(tiao)節(jie)螺(luo)杆(gan)頭(tou)部(bu)熔(rong)體(ti)的(de)壓(ya)力(li)（剪切熱）
，從而使其軸向溫差得到調節。 

2、溫度控製 

　　溫度控製主要包括對料筒溫度、料口處溫度
、噴嘴溫度、模具溫度、油溫進行控製。

　　料(liao)筒(tong)溫(wen)度(du)就(jiu)是(shi)料(liao)筒(tong)表(biao)麵(mian)的(de)加(jia)熱(re)溫(wen)度(du)。料(liao)筒(tong)的(de)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)是(shi)注(zhu)塑(su)工(gong)藝(yi)的(de)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)，溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)不(bu)好(hao)將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)製(zhi)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)。注(zhu)射(she)料(liao)筒(tong)的(de)加(jia)熱(re)段(duan)一(yi)般(ban)分(fen)3~4段，通過一次儀表（熱電偶）和二次儀表對加熱電阻圈的控製與調節而形成閉環控製回路。

　　料liao口kou處chu的de溫wen度du控kong製zhi直zhi接jie影ying響xiang到dao固gu體ti料liao的de摩mo擦ca係xi數shu和he輸shu送song效xiao率lv，良liang好hao的de溫wen控kong能neng使shi料liao筒tong其qi他ta部bu分fen物wu料liao的de溫wen度du得de到dao更geng加jia穩wen定ding地di控kong製zhi。此ci溫wen度du是shi用yong熱re電dian偶ou檢jian測ce並bing通tong過guoPDPI控製循環冷卻水流實現控製的。 

　　噴(pen)嘴(zui)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)的(de)好(hao)壞(huai)不(bu)僅(jin)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)注(zhu)塑(su)過(guo)程(cheng)能(neng)否(fou)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo)
，而(er)且(qie)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)著(zhe)高(gao)溫(wen)熔(rong)體(ti)通(tong)過(guo)噴(pen)嘴(zui)時(shi)的(de)剪(jian)切(qie)熱(re)和(he)剪(jian)切(qie)流(liu)動(dong)。噴(pen)嘴(zui)溫(wen)度(du)的(de)控(kong)製(zhi)是(shi)通(tong)過(guo)熱(re)電(dian)偶(ou)來(lai)完(wan)成(cheng)的(de)。 

　　模具溫度是指與製品相接觸的模腔表麵溫度，它會影響充模

、冷卻和保壓過程。模具溫度的控製也是通過熱電偶來完成的。

　　zhusujideyouwenshizhiyeyaxitonggongzuoyoudewendu，taduiyeyaxitongdewendingxingjizhusuzhipinzhiliangyouzhezhongyaodeyingxiang
，yinerzaizhusujixitongzhongbixupeiyouyouwenkongzhizhuangzhi，tongguowenduchuanganqidejiancelaishixianxitongduiyouwendejiarehelengquekongzhi。

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二
、我國注塑機控製技術的進展 

1
、傳統控製方式 

　　傳統的注塑機一般采用簡單的繼電器、接觸器控製，控製方式多為開環控製，即按照預先的設定值進行控製（預先設定好各參數值，由機器在生產過程中加以保持）。這種控製方法結構簡單
，但抗幹擾能力差，控製精度低。

2、可編程序控製器控製方式 

　　20世紀60年代末發展起來的可編程序控製器(PLC)是一種較好的控製裝置，它由中央處理單元(CPU)、輸入輸出(I/O)
、存貯器
、編程器等組成。控製程序由用戶輸入到存貯器中， CPU以掃描工作方式按照程序判斷輸出狀態，來實施對現場設備的控製。

　　我國對PLC控製裝置來實施在注塑機中的應用大多是從對傳統控製係統的改造開始，目前國內的注塑機大部分采用PLC控製係統。采用PLC控製可以實現注塑機的自動化控製與調節，注射成型過程的工藝參數控製也能夠得到基本保證。PLC控(kong)製(zhi)主(zhu)要(yao)是(shi)利(li)用(yong)位(wei)移(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)等(deng)進(jin)行(xing)動(dong)作(zuo)程(cheng)序(xu)和(he)過(guo)程(cheng)程(cheng)序(xu)的(de)切(qie)換(huan)，並(bing)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)比(bi)例(li)壓(ya)力(li)和(he)比(bi)例(li)流(liu)量(liang)控(kong)製(zhi)。同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)開(kai)關(guan)量(liang)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)，也(ye)可(ke)以(yi)兼(jian)有(you)模(mo)擬(ni)量(liang)(如溫度、壓力、流量、轉速等)debihuankongzhi。jiezhujianpanheyejinghuoshumaxianshi，keshedinghuoxiugaigongyiguochengcanshu，bingsheyouyujingxitongheguzhangxianshizhishidengyijianceshengchanguocheng
，congerdadatigaolezhengjixingneng。

　　由於PLC控製方式可使注塑機實現閉環控製
，即按照在線測量值與設定值的偏差通過負反饋回路進行控製，因此當注射速度
、注射壓力

、模腔溫度
、模腔壓力、熔體溫度和油壓等參數在生產過程中因幹擾出現偏差時，機器可通過自適應控製係統針對幹擾自動進行修正。從而使PLC控製方式較傳統方式的抗幹擾能力及控製精度有了很大程度的提高。 

　　然而PLC控製方式也有其不足的地方，如它的抗幹擾性、可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)在(zai)有(you)些(xie)時(shi)候(hou)還(hai)顯(xian)得(de)不(bu)夠(gou)理(li)想(xiang)。對(dui)此(ci)，華(hua)南(nan)理(li)工(gong)大(da)學(xue)聚(ju)合(he)物(wu)新(xin)型(xing)成(cheng)型(xing)裝(zhuang)備(bei)國(guo)家(jia)工(gong)程(cheng)研(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin)瞿(qu)金(jin)平(ping)教(jiao)授(shou)等(deng)人(ren)采(cai)用(yong)了(le)新(xin)型(xing)的(de)PLC裝置
，即貝加萊可編程計算機控製器(PCC)，使液壓機械式大型注塑機得到成功的升級。這是我國注塑機控製係統開發的一種新思路。 

3、計算機控製方式 

　　采用計算機進行控製是更為高級的控製方法，這是注塑機控製係統的發展趨勢。

　　目前微機控製係統主要有單機係統和多機係統兩大類型。單機係統采用單板結構可將信息的采集、轉換和處理融為一體，其結構由A/D
、D/A
、數字1/0以yi及ji比bi例li放fang大da器qi或huo外wai加jia比bi例li放fang大da器qi構gou成cheng。北bei京jing科ke技ji大da學xue潘pan誠cheng等deng人ren開kai發fa的de一yi款kuan結jie合he了le實shi現xian注zhu塑su機ji油you壓ya係xi統tong的de閉bi環huan控kong製zhi卡ka和he與yu之zhi配pei套tao的de上shang位wei機ji監jian控kong軟ruan件jian的de係xi統tong就jiu屬shu於yu這zhe種zhong單dan機ji係xi統tong
，該gai係xi統tong在zai震zhen雄xiong集ji團tuan(深圳)有限公司已投入試用，效果良好；多機係統則采用多處理機結構和大板式設計
，可將功能進行分配，由若幹CPU獨立完成相應的工作，如其中的一個CPU專門用於協調和傳輸有關指令

，並經過並行口和串行口傳輸數據。這兩類控製器的結構各有特點，基本能夠滿足不同層次的需求。

　　值得一提的是，陝西科技大學徐元昌等人開發出了一個用於多台注塑機控製的群控係統方案，用PC機作為上位機並用其串行通訊口與下位機8098通訊控製注塑機，從而實現了主機指揮監督從屬機的功能。為便於操作，該係統還使用了PC機操作界麵作為人機接口，從而實現了注塑機的順序動作和溫度、速度、壓力等工藝參數的自動化控製。

三


、注塑機控製技術發展趨勢 

　　目前世界發達國家的注塑機控製技術比較先進、成熟，其特點是普遍采用實時閉環控製和CRT或LCD顯xian示shi屏ping的de過guo程cheng監jian控kong，並bing通tong過guo多duo重zhong處chu理li將jiang盡jin可ke能neng多duo的de處chu理li工gong作zuo分fen配pei給gei外wai圍wei裝zhuang置zhi完wan成cheng，以yi提ti高gao注zhu塑su機ji內nei的de通tong訊xun能neng力li
，減jian輕qing主zhu控kong部bu分fen負fu荷he。這zhe在zai一yi定ding程cheng度du上shang代dai表biao了le注zhu塑su機ji控kong製zhi技ji術shu的de未wei來lai走zou向xiang。 

　　展望未來，相信隨著控製技術的不斷發展與完善，將使注塑機朝著自動化、節能化、智能化、無人化等方向發展。如采用計算機數字化控製和程序化控製，使注塑機具有自動控製、自動診斷、自動調節、自動補償功能；控製係統實行模塊化、集成化；采用成組技術，實施多台注塑機的群控。