AMESim仿真技术在塑料注射机液压系统中的应用.pdf

2 0 1 1年6月 第 3 9卷 第 1 2期 机床与液压 MACHI NE TOOL HYDRAUL I C S J u n ． 2 0 1 1 Vo l _ 3 9 No ．1 2 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 1 ． 1 2 ． 0 1 6 A M E S i m仿真技术在塑料注射机液压系统中的应用 王镇 江 广西工学院汽车工程 系，广西柳州 5 4 5 0 0 6 摘要注射机锁模系统性能的好坏，是能否成型良好塑料制品的关键。采用 A ME S i m仿真软件对注射机液压系统进行 仿真 ，得到锁模油缸的压力、行程、速度曲线，为塑料注射机液压系统以及锁模系统的设计和分析提供了理论依据。 关键词仿真；塑料注射机；锁模系统 中图分类号T H 1 3 7 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 1 1 20 4 92 S i mu l a t i o n T e c h n i q u e o f AME S i m a n d I t s Ap p l i c a t i o n i n P l a s t i c I n j e c t i o n M o u l d i n g o f Hyd r a ul i c S y s t e m WANG Z h e n i i a n g D e p a r t me n t o f A u t o mo b i l e ，E n g i n e e r i n g ， G u a n g x i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， L i u z h o u G u a n g x i 5 4 5 0 0 6 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e q u a l i t y o f c l a mp i n g s y s t e m’S p e r f o r ma n c e o f i n j e c t i o n m a c h i n e i s t h e k e y w h e t h e r g o o d s h a p e s o f p l a s t i c p r o d u c t s c a n b e m o u l d e d ．T h e s i m u l a t i o n w a s c a r r i e d o n t o t h e h y d r a u l i c s y s t e m o f i n j e c t ma c h i n e b y u s i n g t h e A ME S i m s i m u l a t i o n s o f t w a r e ， a n d t h e c l a mp i n g c y l i n d e r s c u r v e f o r t h e p r e s s u r e， s t r o k e a n d v e l o c i t y we r e o b t a i n e d ．I t p r o v i d e s a t h e o r e t i c a l r e f e r e n c e f o r t h e ma c h i n e h y - d r a u l i c s y s t e m a s w e l l a s t h e c l a mp i n g s y s t e m s d e s i g n a n d a n a l y s i s ． Ke y w o r d s S i m u l a t i o n ；P l a s t i c i n j e c t i o n m o u l d i n g ma c h i n e ；C l a mp i n g s y s t e m 塑料注射机是成型塑料制品的最主要设备之一 ， 广泛使用在汽车、家电、电子、通迅、日用品等行 业⋯。注射机锁模系统性能的好坏 ，是能否成型良好 塑料制品的关键。注射机锁模结构常采用液压 一 肘杆 式合模装置，这种合模装置可使用一个较小的合模推 力油缸，经曲肘机构放大，得到较大的合模力和移模 行程，且机构本身的运动特性完全符合设备及注塑工 艺所要求的慢一快一慢的特点。目前 ，注射机合模系 统的肘杆机构的分析和优化，已经有了很多研究成果。 作者采用A M E S i m仿真软件对注射机液压系统进行模 拟和仿真研究 ，从液压角度对合模系统进行分析探 讨 。 1 塑料注射机液压系统原理 塑料注射成型的基本原理是用塑料注射成型机 将固态的物料，经过塑化系统塑化后，以高压高速注 入由锁模系统锁紧的模具的型腔内，经过冷却定型， 得到与模具型腔相一致的塑料制品。图1 是某公司生 产的 U N 一 1 0 0型注射成型机的液压系统原理图。 调模 开 合 模 项出 注座进退 注射 加料 图 1 U N． 1 0 0型注塑机液压系统原理图 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 2 7 作者简介王镇江 1 9 6 1 一 ，男，学士，高级工程师 ，主要从事模具成型设备的教学和科研工作。电话 0 7 7 22 6 8 7 9 0 2 ， Em a i l z h e n j i a n g w a n g 8 8 1 2 6 ． e o m。 5 O 机床与液压 第 3 9卷 根据注射机液压系统工作原理，可按执行机构的 数量将整个系统的液压回路划分为 6个相对独立的子 系统 ，即塑化工作回路 加料马达回转 、注射工作 回路、注射座移动工作回路、顶针工作回路、锁模工 作回路 、调模工作回路。各子系统除执行机构有所不 同外 ，液压回路的其他部分的结构和工作原理基本相 同，其中除塑化工作回路和调模工作回路的执行机构 为液压马达外，其他工作回路的执行机构均为液压 缸 。 2 注塑机液压系统仿真 进入 A M E S i m环境 ，利 用 S k e t c h模 式 并 调 用 系 统提 供 的 液压 库 、机 械库 、信 号 库 建 立 系 统 模 型 。U N ． 1 0 0型注塑机 液压 系统 A ME S i m模 型如 图 2所示 。 图2 U N 一 1 0 0型注塑机液压系统 A ME S i m模型图 系统中元件的主要参数设置如表 1 示。 图3 _ _ 6所示。 表 1 系统中元件的主要参数 变量泵排量 马达的排量 单向阀和减压 阀的开启压 力 单向阀和减压 阀的流量压 力梯度 滤油器的额定流量 冷却器的额定流量 4 2 mL ／ r 3 0 o mL ／ r 0 ． 2 MPa 5 0 0 0 L ／ m i n M P a 1 ． 5 I Jm i n ， 相 应 的压 降 0． O 2 MPa 5 0 L ／ mi n ，相应 的压 降 0． 8 MPa 各个油缸的基本尺寸如表 2 示。 表 2 各个油缸的基本尺寸 m m 锁模油缸 射胶油缸 顶针油缸 射移油缸 仿真时间为 3 0 s ，即塑料注射机的一个工作循环 周期。其中锁模时间为 3 ． 5 s ，低压护模为 1 ． 6 s ，快 速锁模为 1 ． 2 S ，注座前进2 ． 2 s ，注射4 s ，保压 2 s ， 预塑4 ． 5 s ，防延 2 s ，慢速开模 1 ． 8 s ，开模 3 ． 4 s ， 顶 出 2 s ，顶退 1 ． 8 s 。 3 系统的仿真结果与分析 3 ． 1 仿真结果 把上述参数加入仿真模型，进行了仿真，仿真过 程中对锁模部分进行特别的观察。其部分参数曲线如 f ／ s 图3 锁模油缸活 塞位置曲线 2 5 20 日 15 山 要1 0 5 0 ．5 0 3 0． 2 一 0 ． 1 0 ．0． 1 0 5 1 0 1 5 2 O 2 5 3 0 3 5 f ， s 图g 锁模油缸活塞 运动速度曲线 图 5 锁模油缸的压力曲线 图 6 锁模油缸活塞 杆受力曲线 3 ． 2结果分析 1 由图3 锁模油缸活塞的位移曲线可以看出， 其达到了快速锁模和慢速开模的要求，其速度可以从 图4看出锁模时，前 2 S 其速度约为0 ． 1 m ／ s ，接下 来的快速锁模速度达到了0 ． 1 8 m ／ s ；当 t 1 9 ． 8～ 2 2 ． 8 S 时慢速开模速度约为0 ． 0 2 m ／ s ，当 t 2 2 ． 8～ 2 6 ． 2 s 时开模速度约为 0 ． 0 8 m ／ s 。 下转第5 3页 第 1 2期 陆丽丽基于单片机的智能涡轮流量计显示仪的设计 5 3 面板按键模块由面板按键电路及按键组成。 汽车电源供电模块包括供 电电路和设备供电电 源 。 2 ． 2 系统 软件 设计流量显示仪软件时遵循的原则为软件设计 采用自顶向下逐步细化的设计方法，将一个复杂的问 题分解为多个小模块；软件的设计模块化，各个模块 尽量保持独立，少使用条件转移语句，便于调试、移 植和修改；尽量避免中断嵌套的出现；软件编程要尽 可能地降低功耗。 软件主程序流程图如图4所示。 厂 ] 鳌 釜 篮 羞 耋 l 值 存 储 数 据 l 一 参数显示键 ≥ 、 ＼／ Nf 藻 兰 兰 翌 森 l 垫 墨 叁堕兰 卜 坌 垦 墨 累计流量累加存 l 入串行存储器 f ≤ 荛 图4 主程序流程图 3 总结 涡轮流量计是流量测量领域应用比较广泛的流量 计，具有测量精度高、重复性好、体积小 、质量轻、 维修方便、加工零部件少及数字脉冲输出等优点。同 时，涡轮流量计的输出信号为脉冲频率，因此适用于 总量和瞬时流量的计量与控制 ，而且易于远距离传 输，信号的抗干扰能力也较强。 作者设计了一种流量计显示仪，能够满足各方面 的显示要求。这种流量显示仪能够实时地反映当前燃 油的累计流量、分段流量和瞬时流量，为驾驶员实时 掌握油耗和公司管理人员控制管理公司成本提供了准 确和可靠的数据依据。 参考文献 【 1 】 梁国伟 ， 蔡武昌． 流量测量技术及仪表[ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 6 1 0 2 5 ． 【 2 】 苏彦勋 ， 盛健， 梁国伟． 流量计量与测试[ M ] ． 北京 中国 计量出版社 。 1 9 9 2 ． 【 3 】 张涛 ， 卢皑， 李刚， 等． 高性能智能流量积算仪[ J ] ． 自动 化仪表 ， 2 0 0 1 ， 2 2 1 1 71 9 ． 【 4 】 谢川， 张纯伟， 刘志峰． A T 8 9 C 2 0 5 1 单片机的智能涡轮流 量计的设计[ J ] ． 仪表技术与传感器 ， 2 0 0 7 3 2 2 2 4 ． 【 5 】C H E E S E WR I G H T R， B I S S E T D， C L A R K C ． F a c t o r s Wh i c h I n f l u e n c e t h e Va r i a b i h t y o f T u r b i n e F l o wme t e r S i g n a l C h a r a c t e r i s t i c s [ J ] ． F l o w Me a s u r e me n t a n d I n s t r u m e n t a t i o n ， 1 9 9 8 9 8 3 8 9 ． 【 6 】S U N L i j t i n ， Z H A N G T a o ， Z H O U Z h a o y i n g ． E x p e r i m e n t al S t u d y o n T u r b i n e F l o wme t e r s P e r f o r ma n c e Me a s u rin g F l u - i d s w i t h D i f f e r e n t V i s c o s i t i e s [ C ] ／ ／ S i x t h Wo r l d C o n g r e s s o n I n t e l l i g e n t Co n t r o l a n d Au t o ma t i o n，D a l i a n，C h i n a ， 2 0 0 6 5 3 9 75 4 0 1 ． 上接 第5 0页 2 从图 5锁模油缸的压力曲线中看出，当锁 模时，锁模油缸锁模侧的压力能够达到所设定的系统 压力 。 3 按照要求，锁模油缸的位移量为 0 ． 3 4 m。 由图3 _ _ 6可以看出，锁模油缸与实际吻合度较好。 3 ． 3 影响仿真精度的因素分析 由图4速度曲线可以看出，系统不太稳定。主要 原因有以下几个方面 1 建模时为了便于仿真 ，对模型做 了适当的 简化，一些难以确定的参数只有使用默认值 ，如液压 油的特性、液压缸的黏性阻尼系数等 ，它们对系统的 动态性能都有一定的影响。 2 由于系统 比较庞大，影响因素较多。如何 对塑料注射过程进行动态仿真并与 A M E S i m进行机械 液压联合仿真 ，还有待进一步完善。 4结论 1 利用 A M E S i m图形化的建模方法对塑料注 射机液压系统进行仿真，避免了繁琐的公式推导，显 示了A M E S i m是一个方便 、高效、直观的动态系统建 模和仿真分析工具。 2 应用 A M E S i m对塑料注射机液压系统进行 了仿真建模 ，仿真结果能反映实际液压系统的动态性 能，为塑料注射机液压系统以及锁模系统的设计和分 析提供依据。 参考文献 【 1 】 杨卫民， 丁玉梅， 谢鹏程． 注射成型新技术[ M ] ． 北京 化 学工业出版社， 2 0 0 8 ． 【 2 】 付永领， 祁晓野． A M E S i m系统建模和仿真 从入门到精 通[ M] ． 北京 北京航空航天大学出版社 ， 2 0 0 6 ．