基于FluidSIM-Hydraulic的注塑机液压回路控制分析.pdf

2 0 1 5年 4月 第 4 3卷 第 8 期 机床与液压 MACHI NE TO0L HYDRAULI CS Ap r ． 2 01 5 Vo 1 ． 4 3 No ． 8 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 3 4 基于 F l u i d S I M H y d r a u l i c 的注塑机液压 回路控制分析 叶金玲 ，周钦 河 ，黄诚 广 东水利电力职业技 术学院机械工程 系，广 东广州 5 1 0 9 2 5 摘要基于 F l u i d S I M H y d r a u l i c软件对注塑机液压回路控制系统进行分析。介绍了注塑机的结构原理，并优化设计了液 压回路及电气控制系统 ，通过二者有效的结合成功地将模拟仿真后的模型应用到了实际生产中，取得了良好的效果。 关键词F l u i d S I M H y d r a u l i c 软件 ；注塑机；液压回路；仿真；电气控制 中图分类号 T G 3 8 6 ． 3 文献标志码 A 文章编 号 1 0 0 1 - 3 8 8 1 2 0 1 5 8 1 0 1 3 C o n t r o l A n a l y s i s f o r Hy d r a u l i c L o o p o f P l a s t i c I n j e c t i o n M o l d i n g M a c hi n e Ba s e d o n Fl u i d SI M Hy dr a u l i c Y E J i n l i n g ， Z H O U Q i n h e ， HU A N G C h e n g D e p a r t m e n t o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ，G u a n g d o n g T e c h n i c a l C o l l e g e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c E n g i n e e r i n g ， G u a n g z h o u G u a n g d o n g 5 1 0 9 2 5 ，C h i n a A b s t r a c t H y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m o f p l a s t i c i n j e c t i o n m o l d i n g ma c h i n e w a s d e s i g n e d u s i n g F l u i d S I M H y d r a u l i c s o f t w a r e ． T h e s t r u c t u r e a n d w o r k i n g p ri n c i p l e o f t h e p l a s t i c i n j e c t i o n mo l d i n g ma c h i n e w e r e i n t r o d u c e d ， i t s h y d r a u l i c l o o p a n d e l e c t ri c l o o p w e r e d e s i g n e d a n d o p t i m i z e d ． T h e p l a s t i c i n j e c t i o n mo l d i n g m a c h i n e h a s g a i n e d g o o d a f f e c t i o n i n a c t u a l p r o d u c t i o n ． Ke y wo r d s F l u i d S I M- H y d r a u l i c s o f t w a r e P l a s t i c i n j e c t i o n m o l d i n g m a c h i n e ；Hy d r a u l i c l o o p ；V i r t u a l s i mu l a t i o n ；E l e c t r i c 0 nt r o l F l u i d S I M． H是 由德 国 F E S T O公 司 和 P a d e r b o r n大 学联合开发的专门用于液压传动技术的模拟仿真和排 障 的一种 专业 软 件 。它 的 C A I 功 能 和 回路 的仿 真 功 能紧密联 系在 一起 ] ．这是一般通用 的计算 机辅助绘 图软件如 A u t o C A D等所 不具 备 的。通 过 强 大 的仿 真 功能可以实现显示和控制回路的动作 ．还包含了丰富 的教学资料 ，逼 真地模拟 各种 元件 工作 过程及 原 理 ， 对于液压 电气技术 的理解 和掌握起 到了关键 的作 用 。 塑料 注射 成型机是一种专用 的塑料成 型机械 。其 液压传动系统 的作用 是提供动力 ，按照工艺过程 的要 求 ，满足各部 分所 需 的温度 、压力 、速 度 等要求 。 电气控制 系统 与液压系统合理配合 ．可实现 注射 机的 各种程序动作 ，满 足塑料成型 的工艺要求 ] 。文中提 出基于 F l u i d S I M H 液压 控制 的注 塑机 成 型分 析 ，并 将其应用到塑料产品的成型中，目前取得了较好的效 果 。 1 注塑机的工作原理 注塑 机 主要 由机 架 ，动 静 模 板 ，锁 模 机 构 ，预 塑 、注射部件 ，液压 系统 ，电气控 制 系统 等 部 件 组 成，如图 1 所示。按照塑料制品的工艺要求 ，注塑机 的工作循环为合模一注射一保压一预塑一开模一顶出 制 品一顶 出缸后 退一 合模一 冷却定型 ，以上动作分别 由合模缸、预塑液压马达、注射座缸、注射缸和顶出 缸完成 。控制 系统 由信 号处理器 、控制元件组成 ，信 号处理器对成 型结果 进行处理并发 出相应 的信号 ，控 制元件用来控制液压系统按照要求顺序工作。 1 一合模装置 2 一注射装置 3 一 机架 a 卧式 注塑 机 b 立式 注塑 机 图 1 注塑机 2基于 F l u i d S I M_ H的液压控制分析 F l u i d S I M H软件 的图库 中有 1 0 0多 种标 准 液压 、 电气 、启 动元 件。在绘图 区域可把 图库 中的元件直接 拖 到制图区 ，各种元件接 口间进行连接 ，即可生成所 需要的回路。另外，其强大的仿真功能可以帮助人们 收稿 日期 2 0 1 4 ～ 0 2 1 7 基金项目广东省部产学研结合项 目 2 0 1 0 B 0 9 0 4 0 0 5 3 1 作者简介叶金玲 1 9 7 8 一 ， 女，硕士，讲师，从事液压气动技术 、机械制造方向研究。E m a i l 1 6 3． c o m。 1 0 2 机床 与液压 第 4 3卷 设计出结构简单 、可靠 、效率较高的最优回路。在仿 真 中人们 还可以观察 到各元件 的动态 ，如液压缸活塞 杆 的位 置 、运动速度 、输 出力 ，换 向阀的位置 、流量 计 的流量等 ，从 而正确地衡量 回路实 际运行 时的工作 状态 。 2 ． 1 注 塑机液 压 回路 设 计 在 F 1 u i d S I M H软件 中选取 以下液 压元 件 进行 组 合，形成图 2 所示的液压回路设计模型。它由低压大 流量泵和高压小 流量泵合成 的节 能复合泵作 为液压动 力元件 选取多个溢流阀作 为快进压力 、高压合模压 合模缸 顶 出缸 注 射座 缸 力 、注射压力以及低压合模压力、保压压力，共同形 成保压 系统 设置 了三位 四通双 电控 电磁换 向阀和二 位四通单 电控 电磁换 向阀控制液压油 的流 向 ．从而控 制 各个液 压缸及 液压 马达 的运作 ；每个液压执行元件 液 压缸和液 压马达 都根 据 实际情 况 设置 了参 数 ， 液压缸的行程决 定了行程开关 的位置 ，输 出力体现 了 实际承载力，为了更直观地看出仿真过程中的速度和 输 出力 ，也都进行 了参数 的设定 ；另外 ，液压控制元 件 还包括 一些节 流阀和调速 阀 ，设置在液压缸和马达 周围 ，以便控制 执行元件运动 的速度 。 注射 缸 预 塑马达 图 2 液压 回路 2 ． 2电 气控 制 回路 设 计 图 3为注塑机 电气控制 回路设计 。选取元 件库 中 的电气元件如 电源 、继 电器 、电磁 线圈 、按钮 以及 各 种行程 开关 。通过连线组成完整 的电气 回路 图。电 气 元件和液压元 件通过标 签建立联 系 ，4个液压 缸整 个行程 的起始点 、终点 和中间状态点 的行 程开关 3 1 低压 大流量 泵 2 一高压小流量泵 卜 溢流 阀 4、 16、 18、 1 9 、2 o _ _ 背压阀 5、 9、 u 、 1 5、 l 7 __ 三位四通电磁换向闾 6 、l O 、1 卜 二位 二通电磁换向阀 7 、1 4 _ _ 单 向节 流 阀 8 _二 位四通 电磁换 向阀 1 卜 调速 阀 A 0 一 A 3 ，B 0 一B 1 ，c O c 3 ，D 0 一 D 1 和 电气 回路 中 的 行 程 限 位 开 关 A 0 一A 3 ，B 0 一 B 1 ，c 0 一 C 3 ， D 0 一 D 1 建立联 系 ；电磁换 向 阀的电磁 铁标 签和 电 气 回路中的电磁线 圈建 立联 系 ，从而把液压 回路和 电 气控制系统连接起来 。 图3 电气控制回路设计 3液压控制的虚拟仿真 S t a r t 按钮，液压回路和电气回路就会相应运作。 如图 4所示 ，在仿真时，点击 电气控制 图中的 1 0 6 机床与液压 第 4 3卷 业时 速 度 在 1 0 k m ／ h以 内平 地 作 业 时 速 度 在 5 k m ／ h 以内。在满 足作 业 时速度 的前 提下 ，可 以限制 平地机在辅助转向时的行驶速度。 2 方 向盘 操作 转 向 中 ，带有 人 力转 向功 能 ， 遇到紧急情况 ，如在高速行车过程中发动机 突然失 去 动力 ，可 以进入人力紧急转向。而手柄操作转 向不带 应急转 向功能 ，限速保护可以保证行 驶的安 全。 3 ． 2限速 保 护措施 平地机由8 个电磁换向阀来分别控制 8对变速箱 离合器 的接合与脱离 。8 对离合器的动作 可以产 生 l 4 个挡位。每个挡位 、速度 与离合器接合状态 的关系如 表 1 表 1 挡位、速度与离合器 关系 注 F表示前进挡 ，R表示后退挡 ；K表示离合 器 从表 1 可以看 出当 K 8不接 合时 ，平地 机行驶 速度均在 1 0 k m ／ h以内。因此 ，在采用 辅助 转 向时 ， 只需要限制控制 K 8 离合器接合的电磁阀得电就可以 进行保护 。当不采用辅助转 向时 ，解除限制。 4结论 提 出一种平地机辅助转 向液压系统 ，采用电控手 柄操作转向，相对操作方向盘，操作手柄的操纵力较 小 ，更加舒适 。增强 了平地机的操控性能与平地机工 作适应性 。并对在采用辅助转向时 ，提出了限速保 护 措施 。该辅助转 向系统具有较强 的实用性 。 参考文献 『 1 ]杨学峰， 蔡志刚， 方明， 等． 工程机械车辆的转向形式及 其特点 『 J ] ． 建筑机械 ， 2 0 1 3 7 6 7 7 2 ． [ 2 ]景军清， 徐新跃． 双泵合／ 分流负荷传感型全液压转向系 统的应用 [ J ] ． 建筑机械 ， 2 0 0 5 1 9 1 9 2 ． [ 3 ]尹国会， 赵向阳， 景军清 ， 等． 负荷传感转向系统f J 1 ． 流 体传动与控制， 2 0 0 5 1 4 4 4 5 ． [ 4 ]邓斌， 王国志 ， 刘桓龙 ， 等． 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