塑料液压机

二、塑料液压机

1．塑料液压机的基本结构

塑料液压机在执行压缩及传递成型工作过程中需完成闭模、排气、开模及顶件动作，以及提供成型所需的压力。塑料液压机的基本结构如图2－2所示，它主要是由机身(包括上、下横梁及立柱等)、活动横梁、工作油缸、顶出机构、液压系统和电器控制系统等部分组成。

2．塑料液压机的类型

塑料液压机的类型有:

以机架结构的特点分，有梁柱式和框架式两种;

以机器操纵方式分，有手动式、半自动式和数控全自动式;

以液压机工作缸位置分，有上压式、下压式，以及上下压式和直角式。

以上分类法中，以液压机工作缸位置分类法用得较为普遍，故下面按此分类介绍液压机。

图2－2　液压机基本结构

(1)上压式液压机　工作油缸位于机架上方的液压机称为上压式液压机。图2－3所示为SY71－45型上压式框架型液压机。生产时，工作缸驱动活动横梁向下运动进行闭模，最终把液压机的压力传递给模具并作用于塑料上。在将模内塑料保压以完成交联硬化的过程中，工作缸需启闭模具数次，排除模内气体，制件硬化定型后，活动横梁上升开启模具，再由下顶出装置顶出制件。清理模具后进行下一轮生产。

上压式液压机是目前成型热固性塑料制品应用最为广泛的一种设备。

图2－3　上压式框架型液压机

(2)下压式液压机　下压式液压机的工作主缸位于液压机下部，上部是固定的压板，下压式液压机模塑成型时，操作不便，仅用于压制层压板、硬聚氯乙烯板等。

(3)上下压式液压机　如图2－4所示，为双压式液压机。有上下两个工作压缸，这两个压缸的活塞所产生的压力作用方向相反。一个用于闭合锁紧模具，称为主缸;另一个用于将模具加料室中的塑料挤入模腔，称辅助缸。主缸压力比辅助缸大得多，以防溢料。这种压力机主要用于生产塑料制品的固定式传递模。

(4)直角式液压机　如图2－5所示，机架用于固定主要零件，上压缸和旁压缸相互垂直，上压缸用于压制塑料，而旁压缸用于启、闭模具。机器下部设有顶出机构。直角式液压机特别适宜成型侧向带有较深凹凸结构的塑料制件，可使模具结构简化，制品质量及生产效益提高。

图2－4　上下压式液压机

图2－5　直角式液压机

3．塑料液压机的主要零部件

各类液压机在结构组成上有所不同，但是它们的主要零部件却是基本相同的。下面分机身结构和液压缸部件两大部分进行介绍。

(1)机身结构　液压机的机身结构可分为梁柱式、框架式两种。下面介绍梁柱式机身结构，梁柱式结构又分单柱、双柱和四柱等形式。

单柱式机身结构如图2－6所示，它可以是整体铸钢结构，也可以是钢板焊接结构。它的特点是结构简单、紧凑。由于工作台三面敞开，操作方便。适合于塑料制品的压制、机械零部件的压装及板材的冲压加工等。这种结构机身的最大缺点是刚度差，承载后主缸中心与工作台面的垂直度误差变大，导致模具间隙偏于一侧，影响制件质量，降低模具寿命。

图2－6　单柱式机身结构

双柱式机身结构一般用于小型液压机。其结构比较简单，操作方便，但机器的稳定性较差。近年来，下压柱式液压机多采用双柱式。三柱式常用于卧式挤压液压机中。而大型液压机的工作台面大，则采用多柱式结构，常见的有六柱或八柱结构。

梁柱式结构中最常见的是三梁四柱式，如图2－2所示。它广泛应用于各种用途的液压机中。上、下横梁与立柱组成一个刚性的封闭框架。

横梁包括上横梁、下横梁和活动横梁。上横梁位于机身上部，用于安装工作缸，承受工作缸的反作用力。下横梁一般称作工作台。工作台中安装顶出油缸及其他辅助装置，台面可固定模具，工作台承受机器本身的重量及全部载荷。活动横梁位于上横梁与工作台之间。活动横梁的主要作用是:与工作油缸的活塞杆连接，传递液压机的压力给模具;通过导向套沿立柱(框架式结构为导轨)导向面作上下往复运动;安装固定模具等。为固定模具，活动横梁及工作台工作表面均有T形槽，T形槽分布形式和尺寸大小因机器规格而异。因此，横梁要求有足够的强度和刚度，活动横梁还需要有较高的导向精度。

立柱是梁柱式液压机的重要支承件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准，所以立柱需要有较高的强度、刚度和导向精度。

立柱与上横梁、工作台的连接方式表明了其结构的主要特征。图2－7所示为立柱的结构形式，图2－7(a)为两梁都用立柱台肩支承，用锁紧螺母上锁紧的形式;图2－7(b)为两梁都用调节螺母支承，用锁紧螺母上下锁紧的形式，它的精度保持性较好;图2－7(c)为上横梁用立柱台肩支承，调节螺母安装于工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧的形式;而图2－7(d)为上横梁用调节螺母支承，立柱台肩支承在工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧的形式。

从上述几种结构形式可以看出，(a)种方式上横梁与工作台之间的距离是由立柱的台肩之间的尺寸保证的，因此，它的结构简单，装配方便，但装配后不能进行调整，预紧也比较困难，一般在精度要求不高的小型简易液压机上使用这种结构。(b)种方式可以对立柱的轴向尺寸进行调整，预紧也比较容易，对立柱的轴向尺寸加工要求不严，所以，它主要应用于精度要求较高的液压机中，但这种结构对立柱螺纹及调节螺母的精度要求较高，机器的精度调整相对比较复杂。(c)与(d)的方式基本相同，精度调整和加工亦不复杂，安装维修都比较方便，因此在中小型液压机中应用较为普遍。

图2－7　立柱的结构形式

(2)液压缸部件　液压缸是产生和传递工作压力从而实现运动的部件。液压缸通常分为柱塞式、活塞式和差动柱塞式三种型式，如图2－8所示。

图2－8　三种液压缸型式

①柱塞式液压缸:如图2－8(a)所示。此结构广泛用于工作缸、回程缸、工作台移动缸及平衡缸等。它结构简单，制造容易，但只能单方向作用，反向运动需用回程缸来实现。

②活塞式液压缸:如图2－8(b)所示。此结构在中小型油压机上应用广泛。活塞式液压缸可以向两个方向动作，既能完成工作行程，又可实现回程，但缸内表面全长需加工，精度要求较高，结构复杂。

③差动柱塞式液压缸:这种液压缸导向及承受偏载能力强，可用作回程缸装于上横梁上，与活动横梁连接较简单，其结构如图2－8(c)所示。

4．液压机的主要技术参数

液压机的主要技术参数反映了液压机的工作能力和结构特征，是进行设备选择和模具设计的重要依据。以下就液压机的主要参数作一介绍。

(1)公称力　公称力(kN)是指液压机名义上能产生的最大压力。它反映了液压机的主要工作能力，故一般用其表示机器规格。如国产的SY－250液压机，即表示其最大的总压力为2500kN，而S表示塑料，Y表示液压机。

(2)液体工作压强　液体工作压强(MPa)是指液压机在工作过程中液压系统中液体的压强。每台液压机都标出工作液的最大工作压强数值，使用时不能超过其最大值。

液压机的压力与液压机工作液压强、活塞面积的关系如下:

P=pf

式中:P——液压机的压力;

p——液压机的工作液压强;

f——液压机工作液压缸活塞的面积。

(3)回程力　上压式液压机在完成压制后，其活动横梁向上回程时所能产生的最大力称为回程力(kN)。液压机的最大回程力一般为公称力的20%～50%。

(4)其他参数　液压机的其他参数，如活动横梁至工作台最大距离(相当于注射机模板间最大距离)、动梁最大行程(相当于注射机移动模板行程)、顶出杆最大行程、顶出杆最大顶出力、工作台尺寸、立柱及导轨之间的距离等技术参数，其含义可参照注射机的有关技术参数。

液压机还有一个比较重要的技术指标，即升压时间。在塑料压制成型过程中，不仅需要液压机产生足够的压力，而且要求当被压制塑料处于黏度低、流动性最好的状态时，液压机的压力能迅速达到最大值，从而保证模腔充满，获得满意的制件，因此升压时间较短有利。目前中小型塑料液压机的升压时间一般不超过10秒。

表2－1列出了部分常用国产塑料液压机的规格型号及主要技术参数，供参考。

表2－1　常用国产塑料液压机的规格型号及主要技术参数

(续表)

5．液压、电气系统及安全保护措施

(1)液压系统　液压机主要是靠液体压力来完成工作的，高压、大流量的液压传动是液压机液压系统的主要特点。塑料液压机绝大多数以油为工作液，故又称油压机。

液压机的传动主要分为两部分，即活动横梁传动和顶出装置传动。现以BY32－63普通液压机为例讲述。

BY32－63普通液压机是三梁四柱机身结构的液压机，适用于可塑性材料的压制工艺，如成型塑料制品及粉末制品、冲裁、弯曲、翻边、薄板拉深等。设有“断续”、“持续”和“半自动”三种操纵方式(与注射机“调整”、“手动”和“半自动”式对应)。

BY32－63液压机的液压原理见图2－9。因为塑料制品在压制成型过程中需要必要的压力、温度和保压时间，而且它的高压压制行程很短，因此在液压系统中采用了小流量的高压柱塞泵和大流量的低压齿轮泵共用，并利用差动原理实现液压机的快速下行，使液压机的功率显著降低，结构紧凑，效率提高。

图2－9　BY32－63液压机的液压原理图

1．齿轮泵　2、3．电动机　4．轴向柱塞泵(高压泵)　5．滚动滑阀　6．调压安全阀组　8．支承阀　9．保压及卸

压阀组(a为卸压阀，b为保压阀，c为单向阀)　10．压力继电器　11．滚动换向阀　12、13．电磁换向阀

15．溢流阀　7、14、16．压力表［Ⅰ为高压油路(25MPa)，Ⅱ为控制油路(0．8MPa)］

下面按照半自动工作循环下成型塑料制品的工作过程介绍:

①起动:接通电源，启动电机。调整齿轮泵1使控制油路油压较低(0．8MPa)。阀5、11、12、13处于原始中位。高压泵4之来油经阀5、阀11、油箱、泵进入空负荷循环。

②活动横梁下行:电磁铁1DT通电，阀12换至右位，控制油路之来油进入阀11右端，使滑阀左移，高压泵之来油经阀11、阀9之b阀进入主缸上腔。

主缸下腔油液经阀8、阀11、阀9之c阀，与泵之来油汇合同时进入主缸上腔，使主缸活塞带动活动横梁在差动作用下快速下行。

③加压及保压:当活动横梁接触被压制件后压力升高。压力升至2MPa时阀9之卸压阀a打开，主缸下腔油液直接由阀9之a阀回至油箱，从而保证了全压工作。当压力上升至压力继电器10的调定压力时，压力继电器发讯使电磁铁1DT断电，泵进入空负荷循环。

此时，主缸上腔油液被封闭环和阀9之保压阀b密封，使系统处于“保压状态”。从压力继电器发讯起，时间继电器便开始“保压延时”之计时动作。

④卸压回程:“保压延时”结束，时间继电器又发讯使电磁铁2DT通电，阀12换至左位，控制油路之来油进入阀11左端使滑阀向右，开始卸压回程动作。

泵之来油进入主缸下腔，此时阀9之卸压阀a被主缸上腔油压打开，故泵之来油流经卸压阀的阻尼孔回至油箱。但由于泵的流量较大，不能立即都回至油箱．所以对泵之来油造成一定压力。压力油进入阀9之保压阀b的底部，顶起保压阀内的控制活塞，控制活塞上行顶开卸压阀，使主缸油液压力经卸压阀而卸除。当油压降至2MPa时卸压阀即回位，切断泵之来油使其不回油箱而入主缸下腔;同时，油泵来油继续打开阀9之保压阀b的单向阀，使主缸上腔油液经阀11回油箱，因此使活动横梁回程。活动横梁回程至行程开关1HXC位置(根据需要调定)时，1HXC发出讯号切断电磁铁2DT，活动横梁停止回程。

⑤顶出及顶出回位:电磁铁3DT通电，阀13换至左位。控制油路之来油进入阀5左端，使滑阀换向，泵之来油经阀5进入顶出缸下腔，而顶出缸上腔油液经阀5回油箱。此时活塞上行即为顶出动作。切断电磁铁3DT，则顶出动作停止。

待取出成型制件后，使电磁铁4DT通电，与上述原理相同但做逆向动作，从而使顶出活塞下行退至预定位置。

⑥停止:按停止键，电磁阀因电磁铁断电而回到中位，故而泵之来油排回油箱，泵卸荷。阀8将主缸下腔封闭，活动横梁悬空静止。

⑦其他:2HXC是行程开关，当活动横梁下行碰触它时，活动横梁会立即自动回程。它既可在手动操作时用来限定活动横梁的下限位置，又可供进行薄板冲压、拉深等工艺时使用。

(2)电气系统电气系统的任务是按照液压系统规定的动作(见图2－9中的表)驱动电动机，选择规定的工作方式(“断续”、“持续”、“半自动”)，在发讯元件的指令下使有关电磁铁动作，以完成指定的工艺动作循环。

(3)安全保护措施液压机是一种压力加工机械，在使用中为保证操作人员和设备的安全，一般设有安全防护装置，如设置防止活动横梁超行程的限位装置(即在活动横梁的终了位置装有限位开关，用来停止电机，防止活动横梁行程过大而撞击缸底)、液压机工作部位的安全装置(防止工作人员的手进入液压机内安装模具、维修设备时活动横梁下落)、模具的安全保护装置等。有些内容可参阅注射机(见本书学习情境5)的安全保护装置。

液压机如同其他设备一样，要正确地维护和使用。操作人员首先应熟悉设备结构性能和操作顺序，并严格遵守操作规程，这是保证安全生产的必要条件。工作中如发现机器严重漏油或发生动作不可靠、噪音大、有振动等不正常现象应立即停车，分析原因，设法排除故障。严禁机器带病工作。机器在工作过程中不得进行检修或调整模具。机器的电气设备接地必须可靠。

按期对机器进行清洗、润滑，认真执行维护保养制度，是延长机器寿命和提高生产效率的有效方法。使用时应保证油箱有足够的油液(油箱油面不应低于油标线)。定期更换新油，一般半年更换一次。液压机的每个受摩擦部位(如立柱或导轨表面、活塞外露表面等)应经常喷注机油，以保持良好的润滑状态。机器需较长时期停用时，应将机器各部件的加工面擦洗干净并涂以防锈油。总之，使用和维护应按设备说明书要求进行。

液压机在试车和使用中可能会发生一些故障，应先分析原因，随后逐一检查维修。一般常见故障和排除措施见表2－2，供参考。

表2－2　液压机常见故障及排除措施