绥化蟹贤科技有限公司

注塑機的節能技術(shù)是注塑機科技進(jìn)步發(fā)展過(guò)程中開(kāi)發(fā)的一項新技術(shù)，隨注塑機的不斷發(fā)展而進(jìn)步，同時(shí)又推動(dòng)了注塑機的科技進(jìn)步。高端注塑機必定具有高端的節能技術(shù)，高端的節能技術(shù)是高端的注射成形不可缺少的技術(shù)。對節能技術(shù)的分析研究，有助于注塑機的科技進(jìn)步及高端注塑機的開(kāi)發(fā)。近年來(lái)，隨著(zhù)注塑機的發(fā)展，節能技術(shù)有了很大的進(jìn)展，主要在中、小型注塑機上進(jìn)行節能技術(shù)開(kāi)發(fā)，在動(dòng)力驅動(dòng)系統上作開(kāi)發(fā)，缺少對節能注射成形原理及節能執行機構的創(chuàng )新開(kāi)發(fā)。從根本上實(shí)現注塑機的節能注射成形，只有創(chuàng )新的節能的注射成形技術(shù)、節能的動(dòng)力系統和節能執行機構，三者合為一體，才能達到完滿(mǎn)的節能性能。高性能的節能注射成形注射高端的塑料制品。高能耗的設備使制品高成本，難以實(shí)現高附加值塑料制品的注射成形，難以提高性?xún)r(jià)比。高能耗的設備只能在低端水平上徘徊，沒(méi)有生存的活力。本文對注塑機的節能技術(shù)作了較為詳細的分析研究，提出了注塑機節能技術(shù)推廣應用中的幾個(gè)值得注意的問(wèn)題及發(fā)展方向，供有關(guān)人士作參考。

　　1 注塑機節能特性分析

　　注塑機能耗的本質(zhì)，就是動(dòng)力系統輸出的能量，加工一個(gè)同樣的制品，輸出的能量少即節能。注塑機的成形能耗性能主要反映在制品成形所需的注射能耗、塑化能耗及鎖模能耗上，一臺注塑機能夠在低注射塑化及低鎖模能耗成形出制品，顯然這臺注塑機節能。注塑機的能耗性能具體主要反映在動(dòng)力驅動(dòng)系統的結構形式及能量轉換效率上，以及驅動(dòng)機構的結構形式上。注塑機的節能技術(shù)，實(shí)際上主要包涵三個(gè)方面：一是節能注射成形技術(shù)，二是節能的執行機構，三是節能的動(dòng)力驅動(dòng)系統。機構、電氣控制及動(dòng)力驅動(dòng)系統是為注射成形技術(shù)服務(wù)的，節能技術(shù)圍繞著(zhù)注射成形展開(kāi)，隨著(zhù)注射成形技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步，同時(shí)又促進(jìn)注射成形的科技進(jìn)步。

　　2 創(chuàng )新節能注射成形技術(shù)帶動(dòng)節能注塑機的創(chuàng )新開(kāi)發(fā)

　　創(chuàng )新節能注射成形技術(shù)，開(kāi)發(fā)節能注塑機，在專(zhuān)用注塑機的開(kāi)發(fā)上首先得到應用，取得了良好的節能效果。

　　2.1 低壓高速注射成形節能技術(shù)帶動(dòng)超大型專(zhuān)用節能注塑機的創(chuàng )新

　　創(chuàng )新大型塑料制品的節能成形原理，開(kāi)發(fā)節能超大型專(zhuān)用注塑機。超大型注塑機主要用于特定大型塑料制品的注射成形，降低能耗是降低制品成本的主要措施。降低能耗的最有效的措施是降低整機的裝載功率，而不像中、小型注塑機那樣，從提高驅動(dòng)系統的效率方面進(jìn)行。降低整機的裝載功率，必須降低執行機構的所需功率。要降低執行機構的所需功率，必須創(chuàng )新加工制品的注射成形工藝。超大型注塑機節能最明顯的特征是，能夠實(shí)現低壓高速注射 / 低鎖模力成形出制品。具備低壓高速注射 / 低鎖模力成形的超大型注塑機，整機的重量、裝載功率、制造成本、性?xún)r(jià)比等具有明顯的競爭能力。以成形托盤(pán)為例，常規的托盤(pán)注射成形是在大型的通用注塑機上加工，大型托盤(pán)在 2500 噸以上大型注塑機上加工，對托盤(pán)生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，不但投資的成本大，而且因加工的能耗大導致制品的成本高，缺乏市場(chǎng)競爭能力，有的單位購了 50000g 的加工托盤(pán)的通用注塑機，因動(dòng)力及能耗太大而束之高閣。針對托盤(pán)制品的性能要求及結構特征，一些單位從創(chuàng )新托盤(pán)的注射成形工藝角度出發(fā)，降低托盤(pán)的注射成形能耗，并根據注射成形的工藝要求，開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的節能系統和機構的超大型托盤(pán)注塑機。

　　寧波海航塑料機械制造有限公司根據低壓高速的節能注塑成型原理， 研發(fā)的 40000g 節能超大型注塑機， 液壓動(dòng)力系統裝載功率 僅為 37kW ， 是同規格普通臥式注塑機的 1/7 ～ 1/6 ， 整機裝載功率僅為 196kW ，能加工廢舊塑料的 1500mmX1200mm 的托盤(pán)。運用熱流道注射原理，研發(fā)出模外多點(diǎn)熱流道注射，多達 34 點(diǎn)，從而達到低壓注射，大大降低了注射壓力和鎖模力，降低了制品的內應力。塑化機構，運用擠出連續塑化和中空機存儲缸的原理和特點(diǎn)，有機的與注射塑化結合起來(lái)，減小了塑化螺桿的直徑， 40000g 塑化螺桿的直徑僅為 110mm ，相當于普通注塑機 4000g 的塑化螺桿，大幅度降低了塑化的驅動(dòng)力，塑化電動(dòng)機僅為 45kW 。 加工一個(gè) 1200mmX100mm 托盤(pán)，注射壓力 80MPa ，成型周期僅 4.5分鐘，能耗為普通臥式注塑機的50%，從根本上解決了超大型機的注射成型節能問(wèn)題。

　　德國 REMANPLAN 公司應用注射 - 壓縮的節能注射成形原理，降低成形制品所需的合模力， 開(kāi)發(fā)托盤(pán)注射成形設備， 達到節能的效果。生產(chǎn)加工回料的塑料托盤(pán)超大型的注塑機及回料的塑料托盤(pán)，合模力為 1000 噸，利用畜能器實(shí)現高速注射，特殊的擠出 - 塑化裝置能在塑化過(guò)程中混合填充玻璃纖維，提高回料塑料托盤(pán)的強度與剛度。達到了提高加工性能，又降低了能耗。

　　2.2 微發(fā)泡節能注射成形技術(shù)

　　微發(fā)泡注塑技術(shù)，對于相同類(lèi)型的制品，可以大大降低成形所需的合模力，較低的合模力可成形較大的制品，低的合模力使模具成本更低，低的合模力降低了成形能耗。同時(shí)注塑制品的下腳料比例降低。與常規的模塑制品相比，微發(fā)泡模塑制品的平均成本可降低 16% ～ 20% 。微發(fā)泡注塑循環(huán)周期可減少 50% ，從而降低了加工成本。微孔發(fā)泡技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用惰性氣體（ CO 2 、 N 2 ），在高壓和玻璃化溫度以下將惰性氣體充入飽和聚合物，然后再利用升高溫度、減小壓力等措施，產(chǎn)生均勻分布的泡孔以形成泡核。隨著(zhù)泡核增長(cháng)，成型出密度減少 20% ～ 40% 的微孔制品，沖擊強度高出 6 ～ 7 倍以上，比剛性 3 ～ 5 倍，疲勞壽命 5 倍以上；并具有高的熱穩定性，低的介電常數和導熱率。微發(fā)泡制品由于微孔的存在，在減小密度的情況下，不僅不會(huì )降低材料強度，反而會(huì )使原有裂紋尖峰鈍化，阻止應力沿裂紋繼續擴張，吸收沖擊能量可增加 5 ～ 7 倍，從而提高了沖擊強度、韌性、耐疲勞壽命、隔熱、隔音、吸震等能力，是節能、環(huán)保優(yōu)選材料。在汽車(chē)、飛機、運輸等領(lǐng)域有特殊的用途，例如，用于注塑成型生產(chǎn)的進(jìn)氣歧管、保險盒、發(fā)動(dòng)機罩、電器模塊、薄壁制件、內部裝飾。 2000 年， Trexel 公司在芝加哥的國際塑料博覽會(huì )上首次推出其微發(fā)泡注塑成型機的商業(yè)產(chǎn)品。微發(fā)泡注塑成型制品的主要特點(diǎn)是在基本保持制品原有力學(xué)性能的基礎上減輕重量。同時(shí)，由于制品內部幾乎沒(méi)有任何殘余應力，因此制品的翹曲和變形可以得到很好的抑制。而且，由于能有效地防止收縮痕，因此對制品壁厚均勻度的要求大大降低，從而為制品設計提供了更大的空間。從理論上說(shuō)，幾乎目前所有的非結構性塑料制品和一部分結構性塑料制品都可以采用微發(fā)泡注塑成型工藝制備。是一項很有發(fā)展前途的高端的節能注射成形技術(shù)。

　　2.3 群腔熱流道節能注射成形

　　熱流道對低壓節能注射成形非常重要，達到大幅度降低注射成形能耗。注射成形大型制品，應用群腔熱流道，降低了成形的流長(cháng)比，降低了注射壓力，使注射成形制品所需的合模力及注射壓力大幅度降低，降低了制品成形的能耗。低壓注射成形，必定應用熱流道技術(shù)。應用熱流道技術(shù)，使較小合模力的注塑機可成形投影面積更大的制品。荷蘭的 AVK 塑料公司是一家生產(chǎn)塑料托盤(pán)的公司，應用 9 點(diǎn)群腔熱流道技術(shù)實(shí)現低壓注射力及低合模力的注射成形，應用螺桿塑化擠出與柱塞注射的復合機構達到 32000g 的塑化注射量，加工一個(gè) 1000mmX1200mm 規格的托盤(pán)，所需鎖模力僅為 800 噸，熔體注入 22 ℃模具內的注射壓力最大為 40MPa ，注射總時(shí)間約為 18 秒，大幅度降低了制品成本?，F在 AVK 公司每年為 Q-Pall 公司生產(chǎn) 7-8 萬(wàn)只托盤(pán)。如采用普通的成形工藝，加工一個(gè) 1000mmX1200mm 規格的托盤(pán)，所需鎖模力不小于 2500 噸，注射壓力不小于 150MPa 。前者的能耗為 32000 噸· MPa ，后者的能耗為 375000 噸· MPa ，這充分表明了熱流道技術(shù)實(shí)現低壓注射具有顯著(zhù)的節能效果。同時(shí)，對注塑機也提出了不同于普通注塑機的要求，特別是成形這樣一個(gè)大制品不需要非常高的合模力，大幅度降低了添置設備的制品成本。

　　2.4 振動(dòng)成型節能技術(shù)

　　近年來(lái)，把振動(dòng)技術(shù)引入注塑和擠出成型在國外已有不少例子，國內最著(zhù)名的例子是電磁動(dòng)態(tài)擠出機，其本質(zhì)是高聚物振動(dòng)機理在擠出成型中的運用，螺桿的振動(dòng)源就是電磁振動(dòng)。振動(dòng)成型技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用聚合物吸收振動(dòng)能量，具有提高加工性能和制品質(zhì)量、縮短成型周期、節能和節約原料消耗等效果，帶有振動(dòng)功能的塑化裝置及設備有利于提高聚合物的塑化質(zhì)量和熔體平均流動(dòng)速率，降低能耗，提高產(chǎn)量。聚合物性質(zhì)在振動(dòng)場(chǎng)的作用下所產(chǎn)生的效應，主要是流變的非線(xiàn)型性、壁滑移效應、振動(dòng)觸變效應和振動(dòng)分解效應。

　　2.5 介質(zhì)輔助節能技術(shù)

　　介質(zhì)輔助技術(shù)目前多用在注塑成型中，其技術(shù)實(shí)質(zhì)是將介質(zhì)（氮氣或水）快速注入帶有缺料注射高聚物熔體的模腔中，利用介質(zhì)壓力打通介質(zhì)通道，推動(dòng)熔體前沿充滿(mǎn)型腔。與此同時(shí)，介質(zhì)由通道內部向四周均衡傳遞壓力，使熔體充實(shí)到型腔各壁面，并進(jìn)行壓力保持，冷卻定型，最終形成帶有部分中空的制品。介質(zhì)的存在有效地防止了制件的收縮，減少應力變形，提高了制品的外部質(zhì)量，可成型有特殊形狀的制品。 介質(zhì)輔助技術(shù)的節能實(shí)質(zhì)在于兩個(gè)方面：一是在加工中，用介質(zhì)推動(dòng)前沿熔體流動(dòng)，極大地減小高聚物傳遞中的能量耗散，縮短了熔體傳遞時(shí)間及其成型周期并降低了模腔壓力及其鎖模力，從而減少加工中的能量消耗；另一方面是缺料定型并保持氣道的存在，形成中空制品，節約原料，使成本降低 20%~40% 。由于上述原因，介質(zhì)輔助成型技術(shù)廣泛用于注塑汽車(chē)、家電用大型制品，例如汽車(chē)儀表板、方向盤(pán)、電器外殼以及大型家具等。

　　3 節能執行機構

　　節能 執行 機構是注塑機節能的一個(gè)重要方面。注塑機的 執行 機構主要是注射與合模兩大部分。

　　3.1 節能合模機構

　　3.1.1 肘桿合模機構節能進(jìn)一步研究的課題

　　肘桿機構的開(kāi)發(fā)及推廣應用是合模機構節能的一個(gè)重大進(jìn)步，全液壓?jiǎn)胃缀夏８讘贸溆烷y是全油壓節能的科技進(jìn)步。但進(jìn)一步對節能機構的節能的先進(jìn)性的研究，還缺少深入研究。以肘桿機構的合模液壓驅動(dòng)系統為例。肘桿機構的節能是肯定的。肘桿機構的能耗的特征主要表現在合模油缸的能量消耗 P （工作壓力）· Q （工作流量）值上，這兩個(gè)參數又體現在合模油缸的內徑及活塞行程的參數上， 這兩個(gè)參數的確定與肘桿的系統的剛度及有關(guān)參數直接關(guān)聯(lián)，剛度由各零件的幾何參數確定，這幾者之間如何達到節能的最佳匹配，使合模缸的內徑和活塞行程之積達到最小，還未見(jiàn)研究成果。

　　3.1.2 卡式節能合模機構

　　寧波海航塑料機械制造有限公司根據超大型節能托盤(pán)注塑機的要求， 開(kāi)發(fā)了卡式節能合模機構。傳統注塑機的鎖模原理是，鎖模動(dòng)力執行機構把力通過(guò)模板作用于模具上，產(chǎn)生鎖模力，這種設計思路，必須考慮到模板的剛度與合模力相匹配，運用到超大型注塑機的設計思路上，模板的重量及幾何尺寸必然會(huì )很大，在制造加工上，難度很大，成本很高。本項目根據鎖模的本質(zhì)，把鎖模與移模的兩個(gè)功能分開(kāi)，在滿(mǎn)足安裝模具的情況下，盡可能減小移模的移動(dòng)模板的幾何尺寸。整個(gè)合模機構為立式。合模機構把移模與鎖模分為兩個(gè)部件，移模僅負責模具上模具的開(kāi)模與合模，鎖模僅負責對模具鎖緊，在液壓回路中設有蓄能器和大流量充油閥，起到了節能快速移模。下模具安裝在模具車(chē)上。鎖模是兩鎖模油缸活塞桿同步推動(dòng)兩鎖?？ㄖ苯涌ňo模具模腳通過(guò)斜鍥擴力機構產(chǎn)生鎖模力，鎖模力直接作用于模具上，而不是普通注塑機那樣鎖模油缸的推力首先作用于模板上然后通過(guò)模板作用于模具上產(chǎn)生鎖模力，所以不需要普通注塑機那樣需要剛度十分強大的固定模板與移動(dòng)模板，兩個(gè)內徑 160mm 的鎖模小油缸，大幅度降低了對系統能量的需求量。移模的推板僅起到固定上模具的功能，厚度僅為 120mm ?？梢?jiàn)，這種合模機構，在達到成形所需鎖模力的情況下，移模與鎖模速度快周期短；由于鎖模原理從根本上作了創(chuàng )新，省去了超大型普通注塑機中占整機重量很大份額的模板，所以大幅度降低了合模部件的重量及能耗。

　　3.1.3 節能無(wú)拉桿合模機構

　　國際上以 EN GE L 公司的無(wú)拉桿合模機構為代表，已于二十世紀九十年代中期進(jìn)行批量生產(chǎn)，最大規格已發(fā)展到 6000kN 鎖模力，由于沒(méi)有拉桿與導向套的摩擦副，消除了該摩擦能耗。無(wú)拉桿合模機構，由于其結構簡(jiǎn)單、容?？臻g大、裝拆模具方便、有利于機械手的作業(yè)，深受用戶(hù)歡迎。吉林華王塑料機械有限公司己于 1998 年在國內第一家試制成功了合模力為 500kN 的無(wú)拉桿合模機構的注塑機，但到現在國內還沒(méi)有其他有關(guān)廠(chǎng)家進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)制造。

　　3.2 節能注射塑化機構

　　3.2.1 單缸一線(xiàn)式節能高性能注射塑化機構

　　單缸一線(xiàn)注射塑化機構塑化及注射時(shí)，僅單個(gè)活塞作軸向移動(dòng)。雙缸注射塑化時(shí)，雙活塞帶動(dòng)塑化部件一起作軸向移動(dòng)。相比之下，前者的移動(dòng)摩擦力及阻力大大低于后者，同理，能耗也低，機器越大越明顯。單缸一線(xiàn)注射塑化機構起動(dòng)阻力小，不但降低了能耗，而且提高了起動(dòng)靈敏度。

　　3.2.2 螺桿的節能

　　注射螺桿在直徑確定的條件下，與能耗有關(guān)的主要技術(shù)參數是螺紋升角（螺距）、螺槽深度、長(cháng)徑比等等。

　　螺紋升角（螺距）對能耗的影響較大。塑化能力正比于螺紋升角，在螺桿其余參數定值條件下，因cos θ· sin θ =0.5sin2 θ，所以 . 當θ =45 0 條件下，塑化能力達到最大值，達到塑化能力能耗的最佳值。由此可見(jiàn)，螺紋升角增大，即增大螺距， 減小了剪切力，塑化能耗下降，例如，加工 HDPE ，螺距由一個(gè) D 增加到 1.2D ，塑化能耗約下降 16% 。在達到塑化質(zhì)量的前提下，增大螺距，有利于降低能耗。常規設計的螺桿的螺距與螺桿直徑之比為 1 ，適應一般塑料的塑化質(zhì)量要求。但在一些廠(chǎng)家的設計中，把長(cháng)徑比理解為螺距與螺桿直徑之比，用螺距的數量作為長(cháng)徑比的值，螺距為螺桿直徑的 0.95 ，減小了螺紋升角，增加了塑化剪切力，增加了塑化能耗，對通用性塑料的塑化性能是不利的，對于一些雜料的塑化是有利的?，F在一些螺桿頭部結構上設計了混煉魚(yú)雷區，以提高塑化質(zhì)量?；鞜掫~(yú)雷區的增加，增加了剪切力，同時(shí)降低了塑化能力，由此增加了能耗。所以，在達到塑化質(zhì)量前提下，盡量不用混煉魚(yú)雷區。螺槽深度對塑化能耗的影響不大；通用螺桿的三段長(cháng)度的分布，對塑化能耗影響不大。螺桿長(cháng)徑比大，驅動(dòng)扭矩增大，能耗增加，所以在保證塑化質(zhì)量的前提下，盡量縮短長(cháng)徑比，也可通過(guò)在不減小長(cháng)徑比的情況下，設計合適的槽深，不增加塑化扭矩。

　　螺桿性能欠佳，塑化既達不到要求，又能耗大。作者在 7800kN 合模力的注塑機上研發(fā)的一加工 PC 的專(zhuān)用螺桿，在溫度 240 度條件下，達到良好的塑化注射性能。另一臺 7800kN 合模力的注塑機上使用其它公司研發(fā)的同直徑的 PC 專(zhuān)用螺桿，在溫度 240 度條件下，根本不能塑化，溫度達到 275 度才能塑化，而且注射出的熔料發(fā)黃變質(zhì)，達不到塑化質(zhì)量要求。從能耗方面來(lái)說(shuō)，前者比后者節能近 13% ，而且塑化性能良好。這說(shuō)明了螺桿的塑化節能的性能研究大有可為。

　　3.2.3 塑化傳動(dòng)機構的節能

　　現在液壓驅動(dòng)的注塑機的塑化都用高效的低速高扭矩的液壓馬達直接驅動(dòng)螺桿塑化，傳動(dòng)機構具有很高效率，所以塑化傳動(dòng)機構的能耗主要是液壓馬達的的工作效率。葉片馬達由其本身結構決定，工作效率不高。徑向柱塞式馬達工作效率高，但由于各個(gè)制造公司加工精度的差別，其工作效率有高低，直接關(guān)系到能耗效率的高低。作者曾在 8000kN 合模力的注塑機上作過(guò)試驗，驅動(dòng) 115mm 直徑的螺桿塑化，選用兩家公司生產(chǎn)的徑向柱塞式的低速高扭矩液壓馬達，一家公司生產(chǎn)的 4.3L 排量的液壓馬達就能塑化，而另一家公司生產(chǎn)的 5.4L 排量的液壓馬達才能塑化，究其原因，主要是后者液壓馬達的泄漏量大，降低了工作效率；前者液壓馬達的泄漏量小，工作效率高。相比之下，塑化時(shí)，前者比后者能耗降低了 20% 。

　　3.2.4 IMC 擠注混合節能注射塑化系統

　　IMC 擠注混合節能注射塑化系統是指塑化由擠出螺桿完成、注射由柱塞完成。塑料原料經(jīng)擠出塑化后，進(jìn)入儲料缸或直接進(jìn)入注射儲料，注射開(kāi)始，柱塞推料進(jìn)入模腔。這種系統應用于大型注塑系統，節能效果明顯。寧波海航塑料機械制造有限公司開(kāi)發(fā)的 40000g 超大型節能注塑機的 IMC 節能注塑系統，不但突破了普通注塑系統的注塑量依賴(lài)于螺桿直徑的約束，而且大幅度降低了注塑能耗。普通的臥式大型注塑機的注射塑化機構，普遍采用低速大扭矩液壓馬達直接驅動(dòng)螺桿的一線(xiàn)式機構，這樣為達到塑化量必須采用大直徑的螺桿，而且在成形工藝上，螺桿塑化為間歇式工作，對塑化油馬達的資源沒(méi)有得到充分利用。本項目根據超大型注塑機的注射塑化的實(shí)際情況，把塑化與注射分為兩個(gè)機構，塑化為電驅動(dòng)，為減小塑化驅動(dòng)功率以降低能耗，塑化為連續不間斷，即設備在工作過(guò)程中，塑化不停止， 45kW 變頻電機驅動(dòng)直徑 100mm 的擠出螺桿連續不間斷塑化，塑化熔融料進(jìn)入儲料缸，與循環(huán)周期配合，達到 40000g 的塑化量，這樣在達到塑化量的前提下，大大減小了塑化螺桿的直徑，能量得到充分利用，同時(shí)大幅度降低了系統的裝載功率及塑化驅動(dòng)力，減小了熔融料的軸向溫差。普通注塑系統要達到 40000g 的塑化量，螺桿直徑要達到 200mm ，塑化驅動(dòng)功率要比驅動(dòng)直徑 100mm 螺桿塑化的功率大４倍～６倍。

　　3.3 節能運動(dòng)結構

　　節能運動(dòng)結構是節能機構的輔助，合理的優(yōu)化設計，不但能降低運動(dòng)摩擦力，而且能提高運動(dòng)機構的性能，是一種必不可少的設計。

　　用滾動(dòng)摩擦取代滑動(dòng)摩擦，是節能運動(dòng)結構常用的方式。拉桿與導套的往復運動(dòng)副，常規采用普通的光壁式潤滑導套，易發(fā)生拉桿表面拉，應用滾珠導套取代光壁式潤滑導套，起到了提高運行精度降低摩擦力的功能。塑化注射移動(dòng)結構，用直線(xiàn)導軌取代普通潤滑副，起到了降低運行摩擦力作用。尾板（后板）與機身導軌的滑動(dòng)副的平面軸承改為滾動(dòng)軸承，降低了移動(dòng)摩擦力。

　　改進(jìn)潤滑副性能，降低摩擦力。肘桿機構的銷(xiāo)軸與鋼套的旋轉摩擦副，鋼套由過(guò)去的普通的光壁式潤滑套改為多孔式，同時(shí)降低了旋轉摩擦力，提高了使用壽命。中、大型注塑機的移動(dòng)模板與機身導軌之間的滑動(dòng)支承裝置，采用普通的機床斜鐵式可調固定式的平面滑動(dòng)結構，不但運性摩擦力大，而且運行性能不佳，設計為液壓浮動(dòng)自動(dòng)調節平面滑動(dòng)結構，減小了摩擦力，提高了移動(dòng)模板的運行精度。

　　提高潤滑系統性能，降低摩擦力。有了良好的潤滑副，必須要有良好的潤滑系統性能，才能充分發(fā)揮優(yōu)秀的低摩擦力低能好耗的功能。肘桿機構的銷(xiāo)軸與鋼套的旋轉摩擦副性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于潤滑系統性能，潤滑系統性能主要取決于潤滑方式、潤滑油性能及維護保養，采用對各潤滑點(diǎn)進(jìn)行定壓定流量的自動(dòng)測壓潤滑，是一種較好的形式。

　　合理的結構設計，減少摩擦副數量。有摩擦副，就有摩擦能耗；沒(méi)有摩擦副，就不產(chǎn)生摩擦力。通過(guò)合理的設計，同樣的機構，可以減少摩擦副。肘桿合模機構中的肘桿機構是摩擦副最多的結構，以六件前連桿八件后連桿的肘桿機構為例，連桿與模板易形成平面摩擦副有 24 處，經(jīng)過(guò)合理的優(yōu)化設計，把摩擦副減少至 4 處，把肘桿機構的平面摩擦力降到最低。

　　節能液壓結構設計，降低整機裝載功率。肘桿合模機構的合模油缸設計成差動(dòng)式，全液壓合模油缸設計成充液式，高速注射采用 畜能器， 是降低系統能耗的有效措施。寧波海航塑料機械制造有限公司研發(fā)的 40000g 超大型注塑機，合模油缸為充液式結構，達到快速移模， 配備了 8 個(gè) 100L 的畜能器，實(shí)現了高速注射和移模， 注射速度高達 4000g/s ， 大大降低了設備的裝載功率，從而降低了無(wú)效功率的伸耗， 系統裝載功率僅為 37kW 。

　　4 節能動(dòng)力驅動(dòng)系統

　　注塑機的最主要的能耗即是動(dòng)力驅動(dòng)系統，注塑機節能的重點(diǎn)即是提高動(dòng)力驅動(dòng)系統本身的能耗效率及驅動(dòng)系統輸出功率與 執行機構執行功率達到自適應調節匹配， 兩者之間的能量利用率越高，即系統節能率越高，達到節省能源的功效。注塑機節能動(dòng)力驅動(dòng)系統是把有關(guān)節能驅動(dòng)技術(shù)運用于注塑機上的技術(shù)。節能動(dòng)力驅動(dòng)系統是注塑機節能的主要研發(fā)課題。

　　注塑機動(dòng)力驅動(dòng)系統一般有以下三種：液壓驅動(dòng)系統；全電子驅動(dòng)系統；液電混合驅動(dòng)系統。液壓驅動(dòng)系統是 注塑機 廣泛使用的 動(dòng)力驅動(dòng)系統，是節能動(dòng)力驅動(dòng)系統重點(diǎn)研究對象。從節能角度來(lái)說(shuō)， 全電子驅動(dòng)系統和液電混合驅動(dòng)系統是對液壓驅動(dòng)系統能量利用率不高的創(chuàng )新發(fā)展，是兩種理想的節能驅動(dòng)系統。長(cháng)期來(lái)，注塑機節能液壓系統是重點(diǎn)研究的節能動(dòng)力驅動(dòng)系統。注塑機節能液壓系統， 正在從過(guò)去的流量比例和壓力比例的雙控制走向 負載敏感自適應 控制，走向變頻調速控制、伺服控制及伺服閉環(huán)控制。 節能驅動(dòng)系統在高速生產(chǎn)時(shí)，卻幾乎無(wú)法顯現節能的效果，只有需要長(cháng)時(shí)間高保壓的產(chǎn)品，節能效果才會(huì )明顯，保壓越長(cháng)，節能效果越明顯。但是，節能驅動(dòng)系統在高速生產(chǎn)時(shí)，確顯示出了提高注射成形性能的能力，高端的節能動(dòng)力驅動(dòng)系統是高端注塑機不可缺少的系統。

　　4.1 節能液壓驅動(dòng)控制系統

　　注塑機的工藝過(guò)程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開(kāi)模等幾個(gè)階段，各個(gè)階段需要不同的壓力和流量。對于油泵馬達而言，注塑過(guò)程是處于變化的負載狀態(tài)，在定量泵的液壓系統中，油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量，多余的液壓油通過(guò)溢流閥回流，此過(guò)程稱(chēng)為高壓節流。據統計由高壓節流造成的能量損失高達 36%-68% 。減少節流損失，提高能量效率，成為液壓驅動(dòng)系統節能的發(fā)展方向。

　　4.1.1 流量比例和壓力比例控制的雙比例控制與定量泵組成 節能動(dòng)力控制系統

　　流量比例和壓力比例控制的雙比例控制的節能技術(shù)是隨著(zhù)注射成形技術(shù)的發(fā)展及控制性能的提高而發(fā)展起來(lái)的。開(kāi)關(guān)閥與定量泵組成的動(dòng)力驅動(dòng)系統不能滿(mǎn)足注射成形性能的要求，比例閥達到了無(wú)級靈活調節，同時(shí)顯示出了節能的性能，在推廣應用過(guò)程中，又不斷提高其節能的性能。

　　中、小型注塑機的 P/Q 復合電液比例技術(shù)與定量泵組成節能動(dòng)力驅動(dòng)系統，是國內注塑機制造單位普遍使用的節能驅動(dòng)系統。中、小型注塑機的液壓泵源一般為單泵或雙泵，液壓泵排出流量全部經(jīng)過(guò) P/Q 閥進(jìn)行比例調速。 P/Q 復合比例閥的技術(shù)特征是用三通型的比例調速閥控制速度，再在其上迭加比例壓力先導閥控制系統壓力。同最初采用分離元件構成的系統相比，該系統雖可大大減少元件數量、簡(jiǎn)化結構，減少管路能耗損失及節流能耗損失。但因采用定量泵供油，工作過(guò)程中始終存在與流量有關(guān)的能量損失，特別是保壓過(guò)程中，這部分的流量能耗處于最大值。系統的應用，提高了注塑機的自動(dòng)控制技術(shù)及注射成形性能，在成型制品工藝周期過(guò)程中所需冷卻時(shí)間長(cháng)的注射成型，節能明顯，在節能與性?xún)r(jià)比方面具有一定優(yōu)勢，國產(chǎn)注塑機幾乎全部應用了 P/Q 復合電液比例技術(shù)。

　　大型注塑機的比例技術(shù)與定量泵組成節能動(dòng)力驅動(dòng)系統。大型注塑機的液壓泵源由多個(gè)定量泵組成，以達到系統工作所需流量。對于多泵與比例閥的如何搭配，直接關(guān)系到系統的能耗的高低。多泵與比例閥搭配有兩種形式：一種是采用中、小型注塑機的 P/Q 復合電液比例技術(shù)與定量泵組成節能動(dòng)力驅動(dòng)系統的形式， 總流量全部通過(guò) P/Q 比例閥（或傍路 P/Q 比例閥）， 不論那個(gè)泵的工作流量必須通過(guò)比例流量閥進(jìn)入系統，這樣，造成了流量壓差能量損失，特別在大流量情況下，能量損失較大；另一種形式是僅對其中一個(gè)小流量泵進(jìn)行比例調速，其于泵的流量根據工況與比例調速小泵的流量組合疊加，形成一條流量比例斜線(xiàn)，各個(gè)工況所需流量可在比例斜線(xiàn)上選取，這種比例流量調速，除比例調速的小泵外，其于泵的工作流量進(jìn)入系統中，均沒(méi)有第一種搭配形式的能量損失，提高了能量利用率。

　　作者設計的合模力 8000kN 注塑機為例，泵源由五個(gè)定量泵組，分別為：比例調速小泵的排量為 76 ，其余兩個(gè)為排量 76/152 的雙泵。兩個(gè)雙泵的四個(gè)泵的流量根據工況與比例調速小泵組合疊加，形成一條流量比例斜線(xiàn)，各個(gè)工況所需流量可在比例斜線(xiàn)上選取，這種比例流量調速，除比例調速的小泵外，其于泵的工作流量進(jìn)入系統中，基本上沒(méi)有流量的能量損失，提高了能量利用率。系統還可根據需要，減少工作泵的數量，不影響系統的調速性能。

　　4.1.2 節能負載敏感控制系統在注塑機上應用

　　注塑機節能最有效的措施是動(dòng)力機構和執行機構兩者之間流量的自適應調節匹配。 變量泵和電液比例閥結合的 負載敏感泵 節能控制系統 ，整個(gè)控制機構由差壓控制型徑向變量柱塞泵、含位置閉環(huán)的高速比例閥、以及壓力傳感器和位移傳感器組成，提高了動(dòng)態(tài)響應速度?？刂屏髁坑杀壤y與檢測變量泵偏心量的位移傳感器構成的位置閉環(huán)系統完成。通過(guò)壓力傳感器補償因泄漏造成的流量損失，使泵輸出的流量在 0 ～ 10V 內與設定值信號成線(xiàn)性比例?？刂葡到y壓力由比例閥與壓力傳感器構成的電閉環(huán)回路完成，壓力與流量?jì)煞N控制狀態(tài)的分離與轉換由電子放大器根據設定信號自動(dòng)完成。系統的輸出流量由 0 增大到 90 ％時(shí)，響應時(shí)間約為 50ms ；而由 90 ％輸出流量減小為 0 時(shí)，響應時(shí)間約為 30ms ，系統壓力的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間當負載容腔為 4L 時(shí)，小于 200ms ，均與高性能的比例閥相當，因而完全適合于注塑機的過(guò)程控制。負載敏感比例泵節能液壓系統，液壓動(dòng)力輸出隨負載而同步化，其差值達到最小，基本上沒(méi)有能量浪費，與定量系統相比，節能達到（ 30-60 ） % ，是理想的節能液壓系統。

　　設定的負載敏感泵輸出流量，不一定能與需精確調節流量匹配，系統中還須增加流量調節閥，造成節流能耗損失。負載敏感泵與伺服閥組成閉環(huán)控制系統， 可消除節流及管路的能耗損失，并且較大幅度提高了整機性能。國內大多數單位，僅從節能方面考慮，用負載敏感泵取代定量泵與 P/Q 雙比例閥，而沒(méi)有進(jìn)一步從負載敏感泵能提高整機性能方面考濾，系統的控制性能及節能特性沒(méi)有得到進(jìn)一步發(fā)揮。國際上先進(jìn)的負載敏感泵控制系統，在塑化注射油路部分設置伺服閥，目的是與負載敏感泵共同組成一個(gè)高性能的閉環(huán)節能控制系統，在節能的同時(shí)，提高注射性能，但在國內塑機制造單位基本上沒(méi)有得到推廣應用。作者在 1985 年設計的負載敏感泵與伺服閥組成的閉環(huán)控制系統的注塑機，經(jīng)實(shí)際應用證明，在節能及性能兩方面都取得了良好效果。

　　國內為研發(fā)負載敏感泵做了大量的工作。陜西秦川機床廠(chǎng)在上世紀八十年代中與上海第一塑料機械廠(chǎng)共同開(kāi)發(fā)了負載敏感泵，并成功在注塑機上得到應用。近年來(lái)， 重慶邦助工業(yè)有限公司研制出的 BK 系列注塑機專(zhuān)用負載敏感比例泵，其價(jià)格與定量泵和 P/Q 閥的總價(jià)差不多，從根本上解決了負載敏感比例泵價(jià)高難以推廣的障礙，已得到批量應用，取得了較好的效果。海特克液壓有限公司引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)批量制造出 負載感應泵。

　　4.1.3 定量泵加變頻調速電機電液節能控制系統

　　變頻調節技術(shù)通過(guò)調節液壓泵的轉速，使動(dòng)力機構的性能類(lèi)似于比例泵節能系統，達到動(dòng)力機構輸出的流量與執行機構的流量相匹配，使流量的損失降低。變頻調節技術(shù)是 利用注塑機同步信號及電氣控制系統，根據注塑成型的工藝要求，將電液比例控制系統，模擬成負載跟蹤控制系統，使油泵電機的轉速與注塑機工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比，將傳統的定量泵改造成變頻變量驅動(dòng)系統，從而使溢流閥的回油流量降到最小，無(wú)高壓節流能量損失，進(jìn)而將傳統有高壓節流的 “ 耗能型 ” 注塑機升級為無(wú)高壓節流的 “ 節能型 ” 注塑機，節能型注塑機除了節能功能之主要特性外，依據其節能原理，還具有附加系列的優(yōu)點(diǎn)，包括：減輕開(kāi)、鎖模沖擊，延長(cháng)機械和模具使用壽命；延長(cháng)油路系統（密封組件等）使用壽命，減少維修次數、節省維護費用；降低噪音、改善工作環(huán)境；系統油溫大幅降低，冷卻用水量可節省 30% 以上；對電機具有過(guò)壓、過(guò)流、缺相等多種保護；注塑機原有的控制方式及油路不變。將注塑機改造升級為 “ 節能型 ” 注塑機，其投資（主要是變頻器）在一年內可通過(guò)節約的電費收回。 浙江慈溪市從去年開(kāi)始大力推廣注塑機節能技術(shù)，在注塑機上安裝變頻節能器后，單機節能效果達到 30% ～ 60% 。慈溪市 200 多家企業(yè)為注塑機安裝節能器后，年省電達 6000 萬(wàn)千瓦時(shí)左右。 深圳市奧宇控制系統有限公司節能事業(yè)部主要從事注塑機變頻節能控制系統， 為深圳市龍華富士康多家塑膠廠(chǎng)安裝該公司的注塑機變頻節能控制系統，油泵電機平均節電率達到 45 ％；為上海宜新集團公司改造 100 多臺注塑機。油泵電機平均節電率 41 ％。

　　注射成形各階段頻繁的速度變化，使液壓泵驅動(dòng)電機頻繁處于加減速工況下，由于磁滯效應及轉動(dòng)慣量的影響，變頻調節技術(shù)通過(guò)調節液壓泵的轉速，響應速度慢（比例泵響應時(shí)間在 100ms 之內，變頻調速響應時(shí)間需 800ms ～ 1000ms ），導致了注射循環(huán)周期時(shí)期的增加，降低了生產(chǎn)效率，對高要求的制品難以成形。電機轉子質(zhì)量比變量泵變量的斜板的質(zhì)量大許多，所以前者流量改變的響應時(shí)間大于后者的響應時(shí)間，不能適應多級速度變化的快速注射。通過(guò)實(shí)現變頻器的輸出頻率和輸出轉矩解耦調節，達到變頻器與注射過(guò)程各動(dòng)作的最佳配合，以達到提高應答反映性能。注塑機是否采用變頻調速，主要看加工制品的要求。變頻調速節能的本質(zhì)就是在電機轉速低于設置的最高轉速情況下起到節能效果，低速的運轉時(shí)間越長(cháng)，節能的效果越明顯。厚壁制品的保壓時(shí)間及冷卻時(shí)間長(cháng)，是應用變頻調速設備的首選。

　　4.1.4 高響應的交流伺服電機驅動(dòng)定量泵系統

　　高響應的交流伺服電機驅動(dòng)定量泵系統是近年發(fā)展的一種先進(jìn)的高性能節能系統。

　　解決了 變頻調節技術(shù)通過(guò)調節液壓泵的轉速，響應速度慢的性能，同時(shí)由于其本身的運轉的特性提高了電力的利用效率。 伺服電機驅動(dòng)系統，由于伺服電機不使用永久磁鐵結構，且由于轉矩及慣量的密切配合下，又在低慣量的轉子的配合下，免除了脈動(dòng)轉矩，在速度范圍內有著(zhù)良好的加減速度動(dòng)態(tài)反應特性。因轉矩是由感應式電流產(chǎn)生，具有完滿(mǎn)磁性分布之高密度磁通所生，在 2000r/min 速度范圍內，輸出高比例（可達到 2.8 倍）的額定轉矩情況下， 能保持非常低的轉矩波動(dòng)，在非常低的速度下也可有大的定轉矩區，達到衡定的流量輸出。轉速隨系統流量需求而改變，反應速度比伺服閥快千分之 4 秒，液壓系統基本上不需冷卻水，對于保壓及冷卻時(shí)間長(cháng)的制品，節能可達 80% 。設定電機的轉速控制流量，沒(méi)有節流損失?？蓸O大地減少保壓工況及空轉工況（等待周期）的流量損失。保壓時(shí)電機處于停轉狀態(tài)，比負載敏感泵節能驅動(dòng)系統更節能。高響應的交流伺服電機驅動(dòng)定量泵系統與伺服閥組成閉環(huán)控制系統，更能發(fā)揮出節能特性，提高系統的精密控制性能。日進(jìn)精密股份有限公司的一臺隆亨 SN — 220D 伺服電機驅動(dòng)的注塑機，據該公司介紹，成形電腦底座，材料為 ABS ，重量 118g ，成形周期 48 秒，以普通電機驅動(dòng)定量泵的隆亨 NC — 220 Ⅱ注塑機能耗耗電 20kW/h 為基準，負載敏感泵驅動(dòng)系統耗電 10kW/h 節能 50% ，全電動(dòng)驅動(dòng)系統耗電 3.2kW/h 節能 84% ，伺服電機驅動(dòng)系統耗電 4kW/h 節能 80% 。日精公司 2006 年在美國芝加哥展出了融合了伺服電動(dòng)機驅動(dòng)和變量泵的 “X 泵 ”6 臺注塑機， X 泵是新型 FNX Ecoject 的核心部件， X 泵能使其與全電式機器相媲美， X 泵有節能作用，因為伺服馬達只在需要時(shí)才會(huì )運轉液壓泵，在不需要時(shí)，馬達處于停止狀態(tài)。日精的 “X 泵 ” 的 FNX 注塑機所使用的能源只是該公司標準注塑機的 30% 左右， FNX 注塑機少用 41% 的液壓油。 X 泵的速度和準確度都很高，甚至能夠立刻變換方向。注塑升溫速度 45 毫秒，與全電式機器相同。注塑速度可高達每秒 300 毫米，是該公司其他注塑機的一倍。這款機器還能以每秒僅 1 毫米的超低速度運轉，適用于生產(chǎn)鏡頭等產(chǎn)品。 寧波海天以 HTFW 為設計平臺研發(fā)的 HTFW1/J5 伺服節能注塑機系列，通過(guò)配備高性能的伺服變速動(dòng)力控制系統，在注塑機成型過(guò)程中針對不同的壓力流量，調整相應的頻率輸出，形成對壓力流量的精確閉環(huán)控制，實(shí)現伺服電機對注塑機能量需求的自動(dòng)匹配和調整，可節省電量 40% ～ 80% 。

　　交流伺服電機的最高轉速可達 4000r/min ，從理論上講，與之相配的液壓泵的排量可根據最高轉速選擇，選用比一般系統中應用的更小排量的液壓泵，降低系統中應用液壓泵的成本。但目前一般液壓泵的最高轉速為 1800r/min ，同時(shí)，考慮到液壓泵的高速工作噪音及使用壽命，選用液壓泵的工作轉速低于 1800r/min 、較大排量的液壓泵與伺服電機組成動(dòng)力驅動(dòng)系統， 所以還不能充分發(fā)揮交流伺服電機能高速運轉的優(yōu)良特性，提高了驅動(dòng)系統的成本。高響應的交流伺服電機驅動(dòng)定量泵系統在注塑機上的推廣應用，有待于高速低噪音液壓泵的研發(fā)，以降低制造成本。如單純從節能角度來(lái)推廣應用高響應的交流伺服電機驅動(dòng)定量泵系統，由于成本太高，達不到效果。如把高響應的交流伺服電機驅動(dòng)定量泵系統，應用于普通注塑機上，僅體現出節能效果，那肯定是敗筆之作，只能當展品，不能成為商品。應把伺服電機高速靈敏反應的特性與精密注射成形結合起來(lái)，創(chuàng )新出一種新的高性能的注射成形，能對高端的塑料制品進(jìn)行特定加工，才能使之應用越來(lái)越廣。

　　4.2 電液混合驅動(dòng)節能系統

　　液壓 - 電動(dòng)混合型動(dòng)力驅動(dòng)，既具有全電動(dòng)注射成型機的優(yōu)點(diǎn)，又保留了液壓機械式注射成型機的性能。通常采用液壓系統進(jìn)行模具的開(kāi)閉和提供鎖模力，而塑化和注射動(dòng)作則由伺服電機來(lái)完成。這樣可在提供較大合模力的情況下實(shí)現較低的機器制造成本和較高的注射精度；而液壓系統由于只承擔合模和鎖模動(dòng)作，大大降低了泵源的裝載功率。注塑機成形能耗約 70% 消耗在塑化上，液壓 - 電動(dòng)混合型動(dòng)力驅動(dòng)將其由高效率的伺服電機來(lái)完成，極大提高了能量的利用率。液壓動(dòng)力驅動(dòng)在注射周期的其它階段可以卸荷以節省能源。電液混合驅動(dòng)系統，節能效果明顯，性能優(yōu)良，具有良好的性?xún)r(jià)比。

　　電液混合驅動(dòng)節能系統由于具有優(yōu)良的性能在注塑機上的應用推廣速度較快。 Husky （赫斯基）公司推出的 Hylectric 系列混合注射成型機采用變量油泵和水冷式電動(dòng)機組成節能系統，配備的標準輔助蓄能器系統可在物料塑化的同時(shí)進(jìn)行合模，從而縮短循環(huán)周期。 Engel 公司積極開(kāi)發(fā)把全電動(dòng)注射成型機能實(shí)現的精確度與更低成本的液壓鎖模機構結合在一起，使精度增加、能量更節省的 Victory Electric 系列注射成型機。 Netstal 公司開(kāi)發(fā)的 Synergy 混合型注射機特別適合加工薄壁和高技術(shù)塑料件的 Synergy 混合型注射機，采用直接電力驅動(dòng)注射螺桿的 Synergy 混合型注射成型機，其精確度可與全電動(dòng)式注射成型機相比，同時(shí)可保持較高的控制精度，從而達到節省能源。 Demag Ergotech 公司的 ELEXIS 系列混合型注射成型機，注射過(guò)程和螺桿的往復運動(dòng)過(guò)程由液壓系統完成，計量塑化和模具的開(kāi)合過(guò)程由直流伺服電機控制。意大利 BMB 公司設計出新型液 - 電混合驅動(dòng)的 Elepack 系列注射成型機。其注射階段采用配備動(dòng)態(tài)液壓油蓄能器的液壓系統以控制注射速度和注射質(zhì)量，而制品頂出和物料的塑化步驟采用電機驅動(dòng)以節約能源并縮短成型周期。穆格開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的 PowerShotTM 注射系統全閉回路驅動(dòng)器專(zhuān)用于混合式注塑機，并成為多個(gè)廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)混合式注塑機的標準配置。穆格采用 PowerShotTM 注射系統技術(shù)，與日本 UBE 機械集團共同開(kāi)發(fā)一種新型的混合式注塑成型機，機器性能比傳統液壓注塑機更快速、更緊湊，功率更大，如注塑速率為 800mm/s ，扭矩 3000Nm ，用于加工一種與傳統塑料不同的新型塑料，經(jīng)過(guò)多項測試后，不僅降低了注塑機的能耗、噪音水平、油量及維護要求，而且在減小設備體積的同時(shí)，可以應對要求極高的操作條件。震雄機械股份有限公司、富強鑫精密工業(yè)股份有限公司、亞塑機械股份有限公司、仁興機器廠(chǎng)有限公司等單位推出了油電復合系統。據仁興機器廠(chǎng)有限公司介紹，油電復合系統配置于 Smart Kid — SK 系列注塑機上，節能可達 30% ～ 60% 。 廣東泓利機械有限公司，自主研發(fā)的國內首臺“超 節能 注塑機”—— Y 系列電液混合注塑機的各項性能進(jìn)行科學(xué) 測試 。測試報告表明，廣東泓利制造的該項機械和同類(lèi)產(chǎn)品相比，具有精密、 模具 適應度高等眾多優(yōu)點(diǎn)，其中在節能方面，更是優(yōu)勢突顯，和常規產(chǎn)品相比，可節能 70% 。經(jīng)測試，該機每小時(shí)耗電量為 2.78 度，而常規機械的耗電量為 9.04 度。 以每天工作 8 小時(shí)計，廣東泓利的“超節能注塑機”節能 51.1 度 / 天， 節能能力不僅處于國內領(lǐng)先地位，在世界同行中，也處于先進(jìn)水平。

　　4.3 全電動(dòng)驅動(dòng)節能系統

　　節能是全電動(dòng)驅動(dòng)系統注塑機一大的優(yōu)勢。變頻電機的節能由于在加速及減速過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生時(shí)間延遲而導致生產(chǎn)周期延長(cháng)，負載敏感泵流量和壓力的調節變化由于液壓系統的時(shí)間反映延遲而導致生產(chǎn)周期延長(cháng)。伺服電機直接驅動(dòng)執行機構提高了效率，伺服電機提供根據執行機構所需力，電動(dòng)注塑機的節能是在高速應答反映的注射工況條件下的節能，不影響生產(chǎn)率，能量利用率達到 95% 以上，比液壓注塑機節能 25% ～ 60% 。例如：日本日精加工材料為 PA66 的電氣連接件，一模 12 個(gè)，在 SSE400 液壓注塑機上成形周期為 5.7s ，能耗為 4.26kWh ，在 ES400 電動(dòng)注塑機上成形能耗為 2.86kWh ，后者比前者節能 32.8% ；加工材料為 PC 的 MD 薄殼，一模 4 個(gè)，在 SSE3000 液壓注塑機上成形周期為 6.9s ，能耗為 19.0kWh ，在 ES3000 電動(dòng)注塑機上成形能耗為 6.9kWh ，后者比前者節能 63.7% 。值得指出的是， SSE 液壓注塑機的液壓系統采用的是節能的負載敏感泵。由此看出，電動(dòng)注塑機節能效果及節能性能是非常明顯的。

　　節水。由于不使用液壓油，冷卻水僅用于加料口，所以和負載敏感泵的液壓注塑機相比，冷卻水可削減 70% ，和普通的定量泵的液壓注塑機相比，冷卻水節減 90% 。

　　高節能帶來(lái)高性能的注射成形是全電動(dòng)驅動(dòng)系統得到推廣應用的關(guān)鍵。以高速、高效、精密體現出其加工成形的優(yōu)勢。由于塑化注射部分采用了專(zhuān)用伺服電機，對塑化轉速、背壓、注射速度及注射壓力等注射參數的控制具有很高的應答反映速度，特別對電子類(lèi)薄壁產(chǎn)品注射成形，更顯示出高性能高精度注射成形的優(yōu)勢。液壓注塑機各項動(dòng)態(tài)技術(shù)參數受到油壓油溫度變化的影響，容易發(fā)生波動(dòng)，相比之下，電動(dòng)注塑機的各項動(dòng)態(tài)技術(shù)參數基本上沒(méi)有外界因素的干擾，所以注射性能穩定。電動(dòng)注塑機動(dòng)態(tài)技術(shù)參數不受外界因素的干擾，電腦儲存的模具成形參數始終符合實(shí)際成形條件。精確的注射成形參數的快速應答反應，只有在伺服電機系統上才能真正體現出來(lái)， 32 位元 RISC 微電腦控制，掃描能力在 16MIPS 的高速處理能力下，時(shí)間不到 1ms 。變頻電機注塑機節能，由于 SPWM 脈寬變頻在使用過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生高次諧波，容易對電子電路產(chǎn)生干擾而影響注射參數的穩定性。伺服電機的應用，提高了系統的應答反映，以 ES 系列的電動(dòng)注塑機為例，成形時(shí)間僅為液壓注塑機的 1/3 。全電動(dòng)驅動(dòng)系統，由于各個(gè)執行機構都有獨立的伺服電機驅動(dòng)，能進(jìn)行復合動(dòng)作，例如，在開(kāi)模過(guò)程中能同時(shí)進(jìn)行頂出，在塑化過(guò)程中能同時(shí)進(jìn)行合模，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。日本 TOYO 公司分別在鎖模力 500kN 的液壓注塑機和電動(dòng)注塑機上成形 PBT 材料 19g 重的電氣接頭，一模四件，成形周期 19s ，結果表明：前者的重量變化率為 0.079% ，后者的重量變化率為佳 0.052% ，即后者比前者的重量變化率精度提高 34% 。

　　全電動(dòng)驅動(dòng)系統的注塑機的發(fā)展，應立足于技術(shù)含量高的精密注射成形，滿(mǎn)足于頂端產(chǎn)品的加工。 為了順應工件厚度不斷縮小的趨勢，同時(shí)為了縮短生產(chǎn)時(shí)間，電動(dòng)射出成型機的工作速度正在不斷提高，射出速度目前已經(jīng)達到 500mm/ 秒以上， 模具 的開(kāi)合速度已達到 1000mm/ 秒以上。 執行機構的設計必須具備精密注射成形的特點(diǎn)，例如，肘桿機構的剛性、設計及加工上如何保證模板的平行度，螺桿的設計及加工上如何保證塑化的均一性和高的重量重復精度，等等。高性能的執行系統與驅動(dòng)系統及控制系統的完滿(mǎn)結合，才能真正體現出全電動(dòng)驅動(dòng)系統注塑機的技術(shù)優(yōu)勢，也就是市場(chǎng)競爭力。如果單從節能優(yōu)勢來(lái)體現出電動(dòng)注塑機的市場(chǎng)競爭優(yōu)勢，還是缺乏市場(chǎng)競爭力，只有體現出加工產(chǎn)品的優(yōu)勢，才能真正具有市場(chǎng)競爭力。

　　全電動(dòng) 注塑機 市場(chǎng)迅速發(fā)展，國內制造商目前仍只能提供樣機， 開(kāi)發(fā)出的全電動(dòng)驅動(dòng)系統注塑機，注射成形的技術(shù)性能低國際上幾個(gè)擋次，體現不出全電動(dòng)驅動(dòng)系統注塑機的高性能的綜合技術(shù)優(yōu)勢。 技術(shù)與成本無(wú)疑是國內制造商的兩個(gè)最大的障礙。 技術(shù)與成本將是中國注塑機制造商開(kāi)發(fā)全電動(dòng)機面對的最大問(wèn)題。電動(dòng)式注塑機所使用的組件、控制原理與油壓式注塑機截然不同，所以技術(shù)會(huì )是中國注塑機制造商發(fā)展初期遇到的瓶頸。然而，即便克服了技術(shù)瓶頸，成功開(kāi)發(fā)出電動(dòng)式注塑機，成本高昂?jiǎn)?wèn)題仍將困擾著(zhù)歐美日以外的電動(dòng)式注塑機制造商。因為與歐美日相近甚至更高的零件成本、加上沒(méi)有特色的 控制系統 ，難以說(shuō)服客戶(hù)采用國內制造的電動(dòng)式注塑機。國內廠(chǎng)商必須克服這兩個(gè)問(wèn)題，才能進(jìn)入電動(dòng)式注塑機市場(chǎng)，否則，可能僅能推出樣板機，而無(wú)法進(jìn)行商品化。

    注塑機廠(chǎng)家，對于全電式注塑機雖然也都有所研究，但由于關(guān)鍵零件及專(zhuān)利技術(shù)的自我掌握度不足，使得機臺成熟度有待考驗，目前多屬于試用驗證階段。關(guān)鍵零件及專(zhuān)利技術(shù)的自我掌握度不足。全電機有許多專(zhuān)利技術(shù)，而這些專(zhuān)利大多掌握在日本廠(chǎng)商手里，對于國內塑機廠(chǎng)商發(fā)展全電機形成一定程度的障礙。除非中國廠(chǎng)商能發(fā)展自己的專(zhuān)利結構，但是對于仍缺乏大規模自主創(chuàng )新的國內廠(chǎng)商而言，這并不容易。另外，全電機的關(guān)鍵零組件，仍無(wú)法國產(chǎn)化，對于成本掌控也是一大難題。國際上 全電動(dòng)驅動(dòng)系統的注塑機技術(shù)發(fā)展很快， 開(kāi)發(fā)出了負載容量高、螺距長(cháng)的 “ 高速高負載用大螺距 ” 系列合模滾珠絲杠，該產(chǎn)品采用具備多個(gè)滾珠 循環(huán) 路線(xiàn)的多條絲杠結構和大口徑滾珠，實(shí)現了高負載容量，螺距達到了 2005 年上市的 “HTF-SRC” 系列高速 · 高負載滾珠絲杠的 2 倍以上，可支持更高速的滾珠進(jìn)給；開(kāi)發(fā)了高速高負載用射出速度達到 500mm / 秒以上的注射滾珠絲杠。

　　5 節能元件的應用

　　節能元件在注塑機上的應用越來(lái)越多，是注塑機節能技術(shù)發(fā)展的一個(gè)明顯標志。低摩擦力的聚四氟乙烯耐磨環(huán)、格來(lái)圈、斯特封，低壓力損失的插裝閥，螺旋隔板式冷卻器，在注塑機上應用日益廣泛。

　　高速薄壁注射裝置用蓄能器。高速薄壁注射一般用蓄能器來(lái)實(shí)現，以減小裝載功率及節能。蓄能器的能否達到快速釋放，是實(shí)現高速注射的關(guān)鍵。一般蓄能器注射油路中，沒(méi)有把注射的開(kāi)關(guān)閥更換成比例閥或者是 MOOG 閥進(jìn)行注射控制，存在機器中的蓄能器的油路沖擊過(guò)大、放能無(wú)法控制及軟管震動(dòng)厲害的弱點(diǎn)，蓄能器快速注射裝置使用不理想，導致注射速度調節不明顯或難控制或者根本無(wú)法使用的現象。

　　6 節能技術(shù)與注射成形

　　注塑機的節能技術(shù)是為降低注射成形制品成本及提高注射成形制品性能服務(wù)的，所以節能技術(shù)必須滿(mǎn)足制品的注射成形要求，而不是讓制品的注射成形適應注塑機的節能性能?？茖W(xué)辯證地看待節能技術(shù)，注塑機的節能技術(shù)有很多種，每一種都有其應用的局限性。只有把節能技術(shù)與注射成形兩者結合起來(lái)，作為一項綜合的新技術(shù)，才能發(fā)揮節能技術(shù)在注塑機應用的優(yōu)勢。單純把節能技術(shù)作為一項純粹的節能來(lái)推廣，是沒(méi)有出路的。根據注射成型要求，選用合適的節能技術(shù)。

　　節能動(dòng)力驅動(dòng)與注射成形。變頻節能技術(shù)，應用于保壓時(shí)間長(cháng)的制品的注射成形，才顯示出節能的特性，如應用于高速成形，由于其反應速度相對較慢，不但不能適應注射成形的要求，而且不能顯示出節能特性。前些時(shí)候，變頻技術(shù)興起的時(shí)候，有的同志把變頻技術(shù)作為注塑機上萬(wàn)能的節能技術(shù)來(lái)推廣，實(shí)際證明，事不如愿。微型精密注射，要求注射機構具備塑化及計量的精確位置，液壓執行機構由于液壓油介質(zhì)剛性弱，并且易受溫度、泄漏等干擾，難以達到精確的重復位置精度，所以再好的液壓驅動(dòng)技術(shù)也不能應用于微型精密注射成形，節能的全電子驅動(dòng)及執行機構具備高剛性及精確重復位置精度，為微型精密注射成形的發(fā)展提供了更大的空間。

　　節能機構與注射成形。例如加工精密注射制品，肘桿合模機構由于其本身的固有特性，其性能不能達到精密成形對合模機構性能的要求，其節能性能不適應精密注射成形。用節能的單缸液壓合模機構能達到精密注射成形對合模機構的性能要求。

　　節能動(dòng)力驅動(dòng)及機構與注射成形。 Engel 推出的一種 X-MELT 膨脹注射成型技術(shù)，膨脹注射加工過(guò)程采用經(jīng)高壓預壓縮的熔體自膨脹實(shí)現高速注射，大約在 29000psi 的壓力下熔體被壓縮 10% 。該設備在充模時(shí)并不需要普通注塑機的螺桿前移過(guò)程。 X-MELT 充模過(guò)程是：當針閥打開(kāi)后，受壓熔體急劇膨脹，從而迅速充滿(mǎn)模腔。整個(gè)充模過(guò)程只有幾分之一秒。使用 X-MELT 加工的必要條件是保證機器具有良好的塑化及注射的重復精度，在熔體壓縮或膨脹過(guò)程均能精確的保持在設定位置，以保證每次預壓縮熔體的體積絕對恒定。全電動(dòng) ENGEL E-MOTION 注射機正好可以滿(mǎn)足這一要求。全電動(dòng)驅動(dòng)系統由于能精確控制螺桿的位置，可以允許螺桿沿軸向移動(dòng)到任何需要的精確的位置。普通的液壓注射機的動(dòng)力驅動(dòng)系及執行機構難以實(shí)現這樣高的定位精度。

　　7 節能技術(shù)推廣應用

　　節能技術(shù)的優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的。關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng )新能力嚴重阻礙了高端的節能技術(shù)在國內注塑機上難以推廣應用。節能技術(shù)的推廣應用直接關(guān)系到注射成形及注塑機整體水平的創(chuàng )新開(kāi)拓。對節能技術(shù)的理解，還僅僅停留在節能上，而沒(méi)有把節能是提高及創(chuàng )新注射成形的技術(shù)來(lái)看待。沒(méi)有把節能技術(shù)與注射成形、執行機構結合起來(lái)。嚴重缺乏節能新技術(shù)的創(chuàng )新開(kāi)拓，跟在別人后面依樣畫(huà)瓢，總是慢數步；名為國產(chǎn)化，實(shí)為不理解先進(jìn)的節能技術(shù)而采取的一種狡辯手段；開(kāi)門(mén)連學(xué)生做不像，關(guān)起門(mén)來(lái)做老師；造出一種不倫不類(lèi)的注塑機，吹捧為達到國際水平；肘桿都伸不直的機構，標榜為優(yōu)化設計的節能機構。等等。國際上高端的注塑機，都把高端的節能技術(shù)與高端的注射成形及高端的執行機構完滿(mǎn)地結合起來(lái)，創(chuàng )新出一種新的低成本高效益的高性能注射成形技術(shù)，使節能技術(shù)得到快速推廣應用。

　　以節能全電動(dòng)系統為例，分析節能技術(shù)推廣應用中值得注意的幾個(gè)問(wèn)題。日本推廣節能全電動(dòng)注塑機，使其注射成形性能達到液壓注塑機不能達到的性能，并且不斷地挖掘和發(fā)揮全電動(dòng)注射成形的優(yōu)點(diǎn)，在精密高速注射領(lǐng)域顯示出越來(lái)越多的優(yōu)越性能，適應高端工程塑料制品的注射形，提高了性?xún)r(jià)比，得到了快速推廣應用。如果把全電動(dòng)注塑機只作為節能來(lái)推廣，沒(méi)有去研發(fā)注射成形技術(shù)及與之相應的執行機構，因性?xún)r(jià)比沒(méi)有優(yōu)勢，不可能在那么短的時(shí)間內得到推廣應用。我們制造的全電動(dòng)注塑機為什么得不到市場(chǎng)歡迎，除了關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有能掌握外，在開(kāi)發(fā)思路上存在缺陷，把全電動(dòng)注塑機作為普通的高節能注塑機來(lái)對待，所以性?xún)r(jià)比差，推廣不開(kāi)是必然的。我們缺乏對高端的注射機構及高端的合模機構的研發(fā)，全電動(dòng)注塑機上的僅把注射及合模機構的驅動(dòng)方式由液壓驅動(dòng)改為伺服電機驅動(dòng)，而沒(méi)有對機構作實(shí)質(zhì)性的高端技術(shù)的創(chuàng )新開(kāi)托，注射性能沒(méi)有突破性的創(chuàng )新，明現低于國際上全電動(dòng)注塑機的注射成形能力和性能力，只能成形一些精度不高的塑料制品，用戶(hù)決不會(huì )為了節能而出大錢(qián)購買(mǎi)這種注射性能不高的節能全電動(dòng)注塑機，阻礙了節能全電動(dòng)注塑機的推廣應用。

　　8 結語(yǔ)

　　注塑機節能是一個(gè)重要的研究課題，是一項注塑機的綜合技術(shù)。開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，應把節能作為主要研究課題，根據新產(chǎn)品注射成形的要求，開(kāi)發(fā)節能系統及節能機構。特別是對于特定的注射特定產(chǎn)品的注塑機，在滿(mǎn)足注射成形要求下，創(chuàng )新開(kāi)發(fā)出新穎的達到節能要求的動(dòng)力驅動(dòng)系統及機構。開(kāi)發(fā)節能技術(shù)的目的是要提高注塑機的整體技術(shù)性能。開(kāi)發(fā)創(chuàng )新節能注射成形技術(shù)，發(fā)展注塑機的節能技術(shù)。把開(kāi)發(fā)注塑機的節能技術(shù)與開(kāi)發(fā)注射成形技術(shù)結合起來(lái)，提高注塑機的整體技術(shù)水平.