1. Обзор

Основные производственные процессы машины для экструзионно-выдувной литья включают:

Углубление парисона;
Закрытие пресс-формы для фиксации детали;
Перенос пресс-формы в положение для инжекции под давлением (для некоторых конструкций машин)
Напруга воздуха для раздувания парафина;
Охлаждение и формирование продукта;
Открытие формовки;
Удаление продукта;

Among these processes, the система переноса пресс-форм;иСистема открытия/закрытия форм.Это два самых важных механических и управляющих устройства. Они непосредственно влияют на:

Время производственного цикла;
Единая толщина стенок изготавливаемого изделия;
Точность позиционирования пресс-формы
Толщина слоя и требования к подрезке;
Устойчивость блокировки пресс-форм;
Потребление энергии;
Рабочий ресурс машины;

С развитием технологии литьевого формования в сторону больших размеров, более высоких скоростей и повышения точности традиционные гидравлические системы постепенно развиваются в направлении:

Сервогидравлические системы;
Электро-гидравлических гибридных систем;
Полностью электрические системы управления.

2. Методы управления переносом преформ

Система перемещения форм отвечает за перемещение формы между различными позициями в процессе выдувания, включая:

Положение закрытия пресс-формы;
Позиция инжекции под давлением
Положение охлаждения;
Позиция выталкивания продукта.

Основные методы управления включают:

Гидравлическая система переноса форм;
Системы с электродвигателем и шарнирным редуктором;
сервопривод + система привода с шестернями и зубчатыми рейками;
Servo hydraulic система переноса пресс-форм;.

«2.1» система погрузки форм гидравлическим способом.

(1) Принцип действия

Система перемещения форм является наиболее традиционным и широко используемым методом в машинах для выдувания с экструзией.

Базовая структура включает:

Гидравлический резервуар ↓ Гидравлический насос ↓ Пропорциональный клапан / сервоклапан ↓ Гидравлический цилиндр ↓ Подвижный ригель

Гидравлический цилиндр поднимает и опускает пресс-носитель или подвижную пресс-мату, движущую пресс-карту резервуара.

Для крупных распорных прессов двигающиеся части могут весить несколько тонн или даже более десяти тонн. Поэтому гидравлические системы имеют существенные преимущества благодаря высокому выходному расходу силы.

(2) Плюсы;

① Высокая сила выдачи;

Главным преимуществом гидравлических систем является:

высокая плотность силы и превосходная способность выдерживать нагрузку.

For large blow molded products such as:

Посуды объемом 50 л.
химические контейнеры объемом 200 л;
Бак для топлива транспортных средств;
Большие паллеты;

Масса пресс-формы и движущийся инерционный момент очень высоки.

Гидравлические цилиндры могут легко обеспечивать требуемую толкающую силу, которая может достигать десятков или сотен тонн.

② Высокая устойчивость к ударам

Во время работы по горячему формованию машина испытывает:

Быстрое закрывание форм;
Зажимы для фиксации паразита;
изменение температуры пресс-форм;
Длительные циклические периоды непрерывной работы.

Гидравлические системы имеют естественные демпфирующие свойства и могут поглощать механические удары.

В сравнении с жесткими механическими трансмиссионными системами гидравлические системы обеспечивают:

Лучшее поглощение ударов;
Высокая надежность;
Длительный срок службы.

③ Экономический эффект.

Традиционные гидравлические системы обладают:

Передовая технология;
Широкий выбор компонентов;
Простое обслуживание.

Для крупных машин гидравлические решения, как правило, значительно дешевле полностью электрических систем;

(3) Недостатки.

① повышенное потребление энергии.

Обычно традиционные гидравлические системы используют:

Насосы с фиксированным рабочим ходом;
Циклы постоянного давления;

Даже тогда, когда машина находится в режиме ожидания, гидравлический двигатель может продолжать работать.

Утраты энергии в основном возникают из-за:

Утрата из-за перегрузки;
Нагрев гидравлического масла;
Утраты давления в трубопроводах;

Поэтому традиционные гидравлические системы потребляют относительно много энергии.

② меньшая точность системы управления движением;

На гидравлические системы влияют:

Изменения температуры масла.
сжимаемость гидравлического масла;
Характеристики реакции клапана;
Внутренний протекание;

Во время быстрой движения пресс-формы эти факторы могут привести к:

Отклонение от позиции;
Волны скорости;
Влияние формообразующих на себя деталей во время остановки;

③ Высокие требования к техническому обслуживанию;

Необходимо регулярное техническое обслуживание, включая:

замена гидравлического масла;
Очистка фильтра;
Контроль герметичности.
Контроль загрязнений.

Если гидравлическое масло становится зараженным, это может привести к:

Заклинивание пропорционального клапана;
Нестабильное движение;
Снижение системного давления.

2.2 Сервопривод + система перемещения пресс-форм с шариковым винтом

(1) Принцип действия

Эта система использует сервопривод в качестве источника питания:

Сервопривод
      ↓
Редуктор с шестернями
      ↓
Шарнирный винт
      ↓
Линейное движение
      ↓
Равномерное движение пресс-формы

Для точного позиционирования используется система закрытого возврата с обратной связью энкодера.

(2) Плюсы;

① высокая точность позиционирования;

Поскольку сервоприводы обеспечивают:

Обратная связь о положении.
Обратная связь о скорости.
Взаимодействие с моментом вращения;

Положение пресс-формы можно точно контролировать.

Типичная повторная точность позиционирования:±0,01～0,05 мм.

Это обеспечивает существенные преимущества для:

Тщательная упаковка бутылок;
Медицинские изделия;
Многокамерные формы.

② гибкое управление профилем движения;

В системе ПЛК можно определить различные этапы движения:

Высокая скорость движения.
Половой подход к формовочному элементу.
Мягкое торможение;
Удержание давления.

Например:

Первая стадия:

Высокая скорость движения → повышение эффективности производства

Приближение формы:

Низковое скоростное движение → снижение воздействия;

Завершающий этап:

Точное позиционирование → гарантирует точность ориентации пресс-форм

③ Excellent Энергоэффективность;

Сервоприводные двигатели потребляют энергию главным образом во время движения.

В сравнении с обычными гидравлическими системами:

Экономя сэкономленные ресурсы могут достичь:30–60%

(3) Недостатки.

① Ограниченная рабочая нагрузка

Основное ограничение системы шариковых винтов – это способность выдерживать нагрузку.

Когда вес пресс-формы достигает:

Несколько тонн;
Десятки тонн;

необходимый диаметр винта становится очень groß.

В результате:

Более высокая стоимость;
Повышенная инерция;
Уменьшение скорости.

② Более низкая устойчивость к ударам

Машины для воздушного формования испытывают сильные удары формы с высокой скоростью.

Если контроль не осуществляется должным образом, могут возникнуть проблемы:

Повреждение шариковой гайки;
Износ гайки.
Ухудшение точности;

2.3 Сервопривод + система передачи пресс-формы с гнездом и шестерней

(1) Структурная схема

Структура состоит:

Сервомотор ↓ Редуктор ↓ Редуктор ↓ Струбчатый редуктор ↓ Двигающаяся плита

(2) Плюсы;

Применение для высокоскоростного длинноходного движения

В сравнении с шариковыми винтами, системы с реечкой и колесным зубчатым зацеплением обеспечивают:

Более длинная рабочая длина
Высокая скорость работы;
Проще механическая структура.

Они подходят для:

Машины для экструзии с несколькими станциями.
Роторные системы вращательного формования.

② Высокая способность к нагрузкам;

Струговые и звездочные редукторы могут выдерживать более силовые нагрузки:

Радиальные нагрузки;
Impact loads.

Они подходят для машин для экструзионного формования среднего размера.

(3) Недостатки.

① Наибольшей точностью в сравнении с шариковыми винтами

Основным вопросом является люфт шестерен

После длительной эксплуатации:

Износ поверхностей шестерен;
Увеличение зазоров;

Это может снизить точность позиционирования.

② Более высокий уровень шума в процессе эксплуатации;

При большой скорости примеривание шестерен может вызвать:

Vibration;
Механическая шумообразность.

2.4 Сервогидравлический перенос пресс-формы System

(1) Технические характеристики

Гидравлические системы привода представляют собой одно из направлений развития для высокотехнологичных крупных машин для литья под давлением.

Структура

Сервопривод
↓
Гидравлический насос переменной нагрузки
↓
Гидравлический цилиндр
↓
Подвижная плита

(2) Плюсы;

① Объединяет высокую мощность и энергоэффективность

Они сохраняют преимущества гидравлики:

Большая сила выталкивания.
Высокая надежность;

При добавлении сервоприводов плюсы:

Точное управление.
Снижение энергопотребления.

Обеспечение динамичного отклика;

В сравнении с обычными гидравлическими системами:

Ускоренное ускорение;
Быстрая регулировка скорости;
Улучшенный контроль движения

Подходит для высокопроизводительных больших машин для воздушного формования.

(3) Недостатки.

① Высокие издержки;

Дополнительные компоненты включают:

Сервопривод.
Сервопривод;
Современная система управления;

② More Complex Control System

Необходимо:

Управление в замкнутом цикле давления;
Управление в замкнутом цикле по скорости;
Управление с закрытым циклом положения.

3. Методы управления открытием и закрытием форм

Система открывания и закрывания формы отвечает за:

Открытие формы;
Закрытие пресс-формы;
Генерация и поддержание силы блокировки формы.
Гарантирование стабильного захватывания во время процесса надувания;

К главным типам систем управления открыванием и закрыванием пресс-форм относятся:

Система гидравлического прямого зажима;
Гидравлическая телескопическая клиноременная система удержания;
Система электромагнитного поворотного зажима;
Полностью электрическая система непосредственного привода с зажимом.

3.1 Гидравлическая система прямоугольного давления

(1) Принцип действия

Система гидравлического прямого давления использует гидравлические цилиндры, чтобы непосредственно создавать силу закрытия формы и ее блокировки.

Основная структура:

Гидравлический цилиндр ↓ ↓ ↓ Перемещаемый поддон ↓ Закрытие и блокировка пресса

Гидравлический цилиндр непосредственно толкает движущуюся подкладку, пока форма не будет полностью закрыта.

(2) Плюсы;

① Чрезвычайно высокая сила зажима.

Самым большим преимуществом гидравлических систем прямого давления является их способность генерировать очень сильное зажимающее давление.

Они особенно подходят для крупнопродукционных операций экструзионной формовки, таких как:

Большие промышленные емкости;
Бочки объемом 200 л;
Бак для топлива транспортных средств;
Большие резервуары с водой;
Высокопроизводительные паллеты.

Для больших форм с высоким весом и большой проектируемой площадью гидравлические системы прямоугольного давления остаются одним из самых надежных решений.

② Простая и надежная структура

В сравнении с механическими рычажными системами гидравлические системы прямого давления обладают:

Меньше механических компонентов;
Отсутствует сложный механизм связи;
Меньшее механическое изнашивание.

Поэтому они обеспечивают:

Высокая надежность;
Простое техническое обслуживание;
Длительный срок службы;

(3) Недостатки.

① Понижение рабочей скорости

Поскольку гидравлические цилиндры, как правило, обладают такими недостатками, как:

Большее расстояние перемещения;
Высокие требования к расходу масла;
Гидравлическая инерция

Скорость открывания и закрывания относительно ограничена.

Для приложений с высокими скоростями производство гидравлические системы прямого давления менее конкурентоспособны.

② Постоянное поддержание давления требует энергии

Во время стадии блокировки формы гидравлическая система часто должна поддерживать давление постоянно.

В результате:

Повышенное энергопотребление;
Повышенная температура масла;
Понижение эффективности системы;

③ Понижение динамической реакции

В сравнении с системами с сервоприводом традиционные гидравлические системы обладают более низким динамическим откликом на кривые движения;

Изменение скорости;
Настройки положения;
Переменная нагрузка

3.2 Гидроударная зажимная система

(1) Принцип действия

Гидравлическая система свободного переключения использует гидравлический цилиндр для приведения в движение механического переключающего устройства.

Структура

Гидравлический цилиндр ↓
Механизм переключения ↓
Подвижная подставка ↓
Зажим пресс-формы

Спусковой механизм усиливает силу, генерируемую гидравлическим цилиндром.

(2) Плюсы;

① Высокая скорость открытия и закрытия форм

Переключающий механизм имеет два различных рабочих режима:

Фаза быстрого перемещения;

Механизм движется быстро, чтобы сократить цикл обработки.

Фаза блокировки.

Динамический механизм создает механическое усиление для достижения высокого значения силы зажима.

Это делает ее подходящей для высокоскоростного производства.

② Высокая механическая жесткость

После достижения положения фиксации рычажный механизм обеспечивает прочный механический подпор.

Преимущества включают следующее:

Устойчивое блокирование форм;
Сниженное требование к гидравлическому прессированию.
Улучшенная повторяемость.

③ Более низкое потребление энергии по сравнению с прямыми системами давления

Как только переключающий механизм достигает положения блокировки:

Гидравлический цилиндр требует меньшего удерживающего давления
Гидравлический насос работает реже.

Поэтому потребление энергии ниже, чем при традиционном прямом гидравлическом зажиме.

(3) Недостатки.

① Более сложная механическая конструкция

Система перемещения содержит много движущихся элементов:

Кронштейны;
Болты;
Комплектующие;
Шарниры.

Эти компоненты требуют:

Регулярное смазывание;
Инспекция износа.
Периодическая регулировка

② Более сложная регулировка толщины пресс-форм

При замене пресс-форм разных толщин механизм загиба обычно требует настройки:

Позиция гакового прутка;
Режим скольжения
Механическая выравнивание.

Это увеличивает время настройки.

3.3 Сервоприводная система смены захватов

(1) Принцип действия

Система электромагнитного переключителя заменяет гидравлический цилиндр на сервоприводный двигатель

Структура

Сервопривод
↓
Сферический винтокормовый механизм

Сервопривод точно контролирует движение рычажного механизма.

(2) Плюсы;

① Highest Control Accuracy

Сервоэлектрическая система может точно контролировать:

Скорость закрытия пресс-форм
Положение прес-формы;
Сила блокировки;
Процесс компрессии

Это обеспечивает исключительную повторяемость.

Особенно подходит для:

Прецизионная упаковка;
Медицинские контейнеры
Высококачественная косметическая упаковка.

② Отличная энергетическая эффективность

Поскольку нет гидравлического энергетического блока:

Нет потерь гидравлического масла
Отсутствуют потери на удержание давления
Меньшее производство тепла;

В сравнении с обычными гидравлическими системами:

Экономя сэкономленные ресурсы могут достичь:

30–70%

③ Чистота и экологическая безопасность

Поскольку нет гидравлического масла:

Преимущества включают следующее:

Нет риска утечки масла;
Более чистая производственная среда;
Ещё меньше требований к техническому обслуживанию

Она подходит для отраслей, требующих высокой чистоты, таких как:

Упаковка продуктов питания;
Медицинские изделия;
Фармацевтическая упаковка

(3) Недостатки.

① Ограничение максимального удерживающего усилия

Основное ограничение сервоэлектрических систем — выходная сила.

Для очень крупных пресс-форм:

Большие контейнеры;
Тяжелые промышленные изделия

Полностью электрические системы все еще трудно заменить гидравлическими решениями.

② Высокие первоначальные инвестиционные затраты;

Система требует:

Сервоприводные двигатели большой мощности
Сервоприводы;
Прецизионные механические компоненты;
Современное программное обеспечение управления

Поэтому изначальная стоимость оборудования значительно выше

3.4 Полностью электрический непосредственный привод Система захватывания.

(1) Принцип действия

Высокопотенциальный сервопривод напрямую приводит в движение механизм перемещения прес-формы без участия гидравлических компонентов;

Основная структура:

Сервопривод
↓
Механическая система передачи
↓
Движущаяся подложка
↓
Запломбивание формы

(2) Плюсы;

① Отличные показатели управления движением

Система обеспечивает точное управление:

Позиция;
Скорость;
Ускорение
Сила.

② Быстрая реакция

Поскольку траспортная линия короткая:

Ускорение происходит быстрее
Время реакции меньше
Улучшается повторяемость движения;

(3) Недостатки.

① Трудно применять к очень большим машинам

Для требований к максимальным значениям силы зажима:

Размер мотора становится очень большим;
Механическая конструкция становится дорогой;
Стоимость системы значительно возрастает.

Поэтому полностью электрические системы прямого привода в настоящее время встречаются чаще всего в небольших и средних машинах.

4. Всесторонний сравнительный анализ различных систем

Тип системы	Speed	Точность	Ударная сила	Энергоэффективность;	Надежность	Стоимость
Конвенциональная передача пресс-форм гидравлическим способом;	★★★	★★	★★★★★	★★	★★★★★	Низкий
Сервоприводная шариковая винтовая трансферная система	★★★★★	★★★★★	★★	★★★★★	★★★	Высокая степень очистки
Сервоприводной отвод штампов	★★★★★	★★★★	★★★	★★★★	★★★★	Средний уровень
Сервогидравлический перенос пресс-формы	★★★★	★★★★	★★★★★	★★★★	★★★★★	Высокая степень очистки
Гидравлическая прямая сжатие	★★	★★★	★★★★★	★★	★★★★★	Низкий
Уплотнение гидроштоком;	★★★★	★★★★	★★★★	★★★	★★★★	Средний уровень
Механизм сервопривода с электроприводом	★★★★★	★★★★★	★★★	★★★★★	★★★★	Высокая степень очистки
Полностью электрический непосредственный привод	★★★★★	★★★★★	★★～★★★	★★★★★	★★★★	Очень высокий

5. Буднические тенденции развития систем управления машинами для экструдированного литья

С непрерывным развитием отрасли литьевого формования требования к оборудованию все больше концентрируются на следующем:

Высокая эффективность производства
Уменьшенный энергопотребление;
Высокая точность;
Лучшая повторяемость;
Улучшен уровень автоматизации
Снижение требований к техническому обслуживанию.

Направление будущего развития систем передачи и открывания/закрывания пресс-форм можно обобщить следующим образом:

Электрификация;
Управление сервоприводом
Интеллектуальные гидравлические системы;
Электрогидравлическая гибридная технология.

5.1 Малые и высокоскоростные машины для литьевого формования

Направление развития:

Полный сервоприводный электрический контроль

Типичная конфигурация:

Сервопривод трансфер моделей + сервопривод электрического поворота

Главные характеристики:

① Высокая производительность

Сервоприводы обеспечивают:

Быстрое ускорение;
Малый время реакции
Точное управление движением.

Это значительно сокращает:

Время открытия/закрытия пресс-форм;
Время движения без нагрузки
Общий период цикла;

② Высокая точность позиционирования

Сервоприводы могут точно контролировать:

Положение прес-формы;
Скорость закрытия
Позицию фиксации;
Траектория движения;

Это улучшает:

Координированность продукта
Качество работы;
Точность выравнивания форм.

③ Низкое потребление энергии

В сравнении с традиционными гидравлическими системами:

Отсутствие потерь в гидравлических насосных установках;
Отсутствие теплопотерь при нагревании масла;
Низкие затраты энергии в режиме ожидания.

Экономия энергии может быть значительной, особенно при длительном непрерывном производстве.

Снижение ненужных потерь давления;

Поскольку отсутствует гидравлическое масло,

Преимущества включают следующее:

Отсутствие утечки масла;
Меньший риск загрязнения
Проще управление заводом.

Поэтому эта технология пригодна для:

Медицинская упаковка;
Контейнеры для хранения продуктов
Высококачественная косметическая упаковка

Механизмы среднего и большого формования

Направление развития:

Electro-Hydraulic Hybrid Technology

Типичная конфигурация:

Сервоприводная гидровливная подача преформ + система гидравлического выдвижного осевого торцового притискивания

Main Advantages:

① Сохраняет высокую способность к гидравлическому давлению

Гидравлические системы все еще обеспечивают значительные преимущества для крупной техники:

Высокая сила выталкивания;
Высокие ударопрочность;
Отличная надежность.

Их полностью заменить электрическими системами сложно.

② Повышение энергоэффективности

При использовании сервоприводных гидравлических насосных установок:

В сравнении с обычными гидравлическими системами:

Отвод насоса регулируется в соответствии с требованиями;
Экономия энергии может составлять, как правило, от 30 до 60%.
Минимизируется повышение температуры масла

Экономия энергии, как правило, может составлять: 30–60%.

③ Лучший контроль движения

Сервоприводные гидравлические системы обеспечивают:

Управление скоростью с замкнутой петлей;
Управление давлением с использованием замкнутого цикла;
Улучшено точность позиционирования.

Это позволяет большим машинам достигать производительности, близкой к электрическим системам, при сохранении преимуществ гидравлической мощности.

Машины для экструзийного литья сверхбольшого объема

К примеру, такие элементы, как:

500-литровые промышленные емкости;
Большие химические емкости;
Структурные компоненты автомобилей
Высокопроизводительные паллеты.

Текущее основное решение:

Гидростатическое напряжение прижимных устройств + перемещение гидравлического пресс-форма

Причины:

Очень высокие требования к силе;

Для больших изделий необходимо:

Тяжелые формы;
Большая сила захватывания;
Солидная конструкционная жесткость.

Гидравлические системы остаются наиболее практичным решением

② Высокая надежность

Большие промышленные машины методом литья под давлением обычно работают:

Постоянная работа;
Под большим нагружением;
В тяжелых средах.

Гидравлические системы демонстрируют проверенную надежность при этих условиях.

Высокая производительность за ценообразование;

Для очень крупных машин:

Полностью электрическое решение требует:

Очень большие сервоприводные моторы;
Двигатели высокой мощности;
Экстенсивные механические конструкции

Общая стоимость инвестиций существенно увеличивается.

6. Overall Comparison and Selection Principles

Единой оптимальной системы управления для всех пресс-формющих машин нет

Лучшее решение зависит от:

Размер продукта;
Вес пресс-формы;
Необходимая производственная скорость;
Требования к точности;
Цели энергетической эффективности;
Бюджет инвестиций в оборудование.

7. Окончательное резюме

Система переноса штампа и система открытия/закрытия штампа — это две из самых важных подсистем в машине для экструзионного и литьевого формирования.

Различные методы управления имеют свои собственные преимущества и ограничения:

гидравлические системы;

Преимущества:

Очень высокая мощность излучения;
Высокие ударопрочность;
Высокая надежность;
Меньшие затраты на оборудование;

Недостатки:

Повышенное энергопотребление;
Пониженная точность позиционирования;
Больших требований по обслуживанию.

Электро서воприводных систем

Преимущества:

Превосходная точность;
Быстрое реагирование;
Высокая энергоэффективность;
Чистые условия работы.

Недостатки:

Более высокие первоначальные инвестиции;
Ограниченная сила зажима для очень крупных машин.

Сервоприводные системы

Преимущества:

Сочетает в себе гидравлическую мощность с сервоприводной точностью;
Уменьшенный энергопотребление;
Улучшенная динамическая реакция

Недостатки:

Более сложная система;
Более высокая стоимость оборудования.

Окончательное техническое заключение

Для современного проектирования машин литьевого формования:

Малогибкие машинки должны сосредоточиваться на скорости и точности путем электрификации;
Средние и крупные машины должны акцентировать внимание на сочетании гидравлической мощности и служебного управления;
Очень крупные машины должны продолжать использовать гидравлические системы для максимальной надежности и силы.

Будь то плодотворный подход к проектированию машин в будущем — просто заменять гидравлические системы полностью электрическими системами. Заместо этого оптимальный инженерный подход заключается в том, чтобы добиться наилучшего баланса между:

Сила зажима;
Скорость движения;
Точность позиционирования;
Потребление энергии;
Стоимость оборудования.
Длительная надежность.

The most advanced blow molding machines will increasingly adopt Сервоприводные, интеллектуальные и гибридные технологии управления to achieve higher efficiency and better product quality.