陳昆強(qiáng)

（恩格爾注塑機(jī)械（常州）有限公司）

全液壓注塑機(jī)中注射螺桿的驅(qū)動(dòng)方式—液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，并對(duì)這兩種驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了分析比較，減速機(jī)驅(qū)動(dòng)具有運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、效率高、節(jié)省時(shí)間這一特點(diǎn),得出采用減速機(jī)驅(qū)動(dòng)注射螺桿更有優(yōu)越性。

這一研究分析對(duì)節(jié)省注塑機(jī)運(yùn)行周期具有一定的意義，特別是預(yù)塑時(shí)間長(zhǎng)，冷卻、開模時(shí)間短的注塑機(jī)。本文的研究分析將解決預(yù)塑計(jì)量與冷卻、開模、頂出時(shí)間的沖突，在冷卻、開模、頂出的同時(shí)進(jìn)行預(yù)塑計(jì)量，從而降低生產(chǎn)周期。

液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)注射螺桿在注塑機(jī)上使用非常廣泛，其作用是將液壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，將與之聯(lián)接的螺桿驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到螺桿旋轉(zhuǎn)輸送物料及剪切物料的作用。減速機(jī)也能起到同樣的作用，并且減速機(jī)的運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)、效率更高、時(shí)間更短。

本文將對(duì)全液壓注塑機(jī)注射螺桿的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行研究分析，并對(duì)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了分析比較，得出使用減速機(jī)驅(qū)動(dòng)更佳。這種采用減速機(jī)驅(qū)動(dòng)注射螺桿旋轉(zhuǎn)的方式具有值得推廣的意義。

1、全液壓注塑機(jī)工作過程簡(jiǎn)介與分析

全液壓注塑機(jī)工作過程主要由合模、注射座前進(jìn)、注射及保壓、預(yù)塑計(jì)量、冷卻、開模、頂出機(jī)構(gòu)頂出制品等工序組成。

由于是全液壓注塑機(jī)，因此需要用到液壓泵泵油功能執(zhí)行動(dòng)作時(shí)，都必須按時(shí)間順序來執(zhí)行，執(zhí)行完一個(gè)動(dòng)作，通過控制再執(zhí)行另一個(gè)動(dòng)作，因此導(dǎo)致本來可以同時(shí)進(jìn)行的動(dòng)作必須按時(shí)間順序來執(zhí)行，效率比較低。

因此需要研究分析解決預(yù)塑計(jì)量與冷卻、開模、頂出制品等的時(shí)間沖突，降低生產(chǎn)周期。

2、液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)注射螺桿的原理與結(jié)構(gòu)

液壓馬達(dá)是將液壓泵提供的液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵鲚S的機(jī)械能，做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。液壓馬達(dá)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率低、啟動(dòng)扭矩較小、低速穩(wěn)定性比較差。

用它來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從結(jié)構(gòu)空間及可靠度要求不高的情況下可替代減速機(jī)使用，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，近年來被廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)的預(yù)塑部位，即驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)。 

注射機(jī)中的螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的作用是將物料向前運(yùn)送，并在運(yùn)送過程中對(duì)物料進(jìn)行剪切混煉，使物料不斷的受熱融化向前運(yùn)送。

液壓馬達(dá)輸出軸為內(nèi)花鍵軸，與注射座中的傳動(dòng)軸外花鍵聯(lián)接，外花鍵傳動(dòng)軸左端通過聯(lián)軸器與螺桿鏈接，從而液壓馬達(dá)帶動(dòng)螺桿一起旋轉(zhuǎn)，在螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，注射座后移，物料不斷的進(jìn)入料筒前面，等待下一步進(jìn)行物料注射。

圖1 液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)注射螺桿的外部結(jié)構(gòu)

3、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)注射螺桿的原理與結(jié)構(gòu)

減速機(jī)在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。減速機(jī)按用途可分為通用減速機(jī)和專用減速機(jī)兩大類，兩者的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)各不相同。

由于注塑機(jī)中注射螺桿是周期性旋轉(zhuǎn)，因此使用的減速機(jī)必須是專門設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的專用減速機(jī)。其外部結(jié)構(gòu)如圖2所示，其內(nèi)部與注射螺桿聯(lián)接方式同液壓馬達(dá)與注射螺桿的聯(lián)接方式一樣。

圖2 減速機(jī)驅(qū)動(dòng)射螺桿的外部結(jié)構(gòu)

由于采用減速機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，需要在減速機(jī)輸入軸處設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)源，可以選擇液壓馬達(dá)或電機(jī)，本文中選擇電機(jī)。而注塑機(jī)注射螺桿對(duì)應(yīng)于不同的塑料，其轉(zhuǎn)速也不一樣，為了獲得多種不同的轉(zhuǎn)速，需要選擇伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)。

4、液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)與減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的分析比較

液壓馬達(dá)價(jià)格比較昂貴，其傳動(dòng)效率也是比較低的，從使用測(cè)試情況看，一般驅(qū)動(dòng)效率在百分之七十左右。

另外液壓馬達(dá)的承載能力也比較低，馬達(dá)的使用壽命比較短暫，要達(dá)到長(zhǎng)期使用壽命的話，需要選用額定扭矩比較大的液壓馬達(dá)，這無形的又增加了投資成本，并且液壓馬達(dá)維護(hù)比較困難，維護(hù)成本也比較高。

相對(duì)液壓馬達(dá)而言，減速機(jī)驅(qū)動(dòng)效率高，單級(jí)可達(dá)99%，本文中所使用的三級(jí)減速機(jī)，效率可達(dá)97%，承載能力大，維護(hù)簡(jiǎn)單，維修比較方便，在輸入軸處安裝伺服調(diào)速電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)減速機(jī)多種輸出轉(zhuǎn)速及扭矩。 

全液壓注塑機(jī)運(yùn)?周期是一個(gè)按時(shí)間順序控制液壓泵進(jìn)行泵油完成各項(xiàng)動(dòng)作的，而液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)需要液壓泵將液壓油泵入馬達(dá)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)注射螺桿，因此在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)注射螺桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，其他需要液壓泵做動(dòng)力源的部位將不得不停下來，等螺桿旋轉(zhuǎn)完后，通過軟件控制再通過用泵將液壓油泵入其他需要液壓油的部位，這樣一來，比較浪費(fèi)時(shí)間，控制成本也比較高。

在注射保壓完成后，零件冷卻的同時(shí)可以進(jìn)行預(yù)塑，但在冷卻結(jié)束后進(jìn)行開模與頂出制品動(dòng)作時(shí)，注射螺桿無法進(jìn)行預(yù)塑的動(dòng)作，或是必須等預(yù)塑完后在進(jìn)行開模與頂出制品，這之間有一段時(shí)間是被浪費(fèi)掉的。

而如果采用減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，減速機(jī)輸入軸連接伺服調(diào)速電機(jī)，使用的是電控，電動(dòng)機(jī)的使用與控制也很方便，不受液壓泵的影響，在開模、冷卻、頂出制品的同時(shí)，注射螺桿可以一直進(jìn)行預(yù)塑，不斷的熔煉制品原料，使其充分混合，不僅減少了預(yù)塑總時(shí)間，而且降低了注塑機(jī)的運(yùn)行周期，提高了注塑機(jī)的效率。

5、結(jié)語

通過以上研究分析、比較，使用配有伺服電機(jī)的減速機(jī)驅(qū)動(dòng)注塑螺桿不僅可以大大增加注射螺桿剪切混煉原料的效率，還可以降低注塑機(jī)運(yùn)行周期，增加單位時(shí)間內(nèi)的制品產(chǎn)量，增加生產(chǎn)效率。因此，采用減速機(jī)驅(qū)動(dòng)注射螺桿可在注塑機(jī)行業(yè)推廣使用，特別是在預(yù)塑周期長(zhǎng)，冷卻、開模、頂出制品時(shí)間短的注塑機(jī)上更值得推廣使用，可以大大提高生產(chǎn)效率。

（來源：微注塑）