在目前立式注塑機生產(chǎn)廠中普通反映所生產(chǎn)之10T至20T鎖模力小型機存在如下故障：

　　◆ 在關(guān)模過程中，當機器從快速關(guān)模切換至慢速關(guān)模時出現(xiàn)較大的沖擊和噪聲，無論如何調(diào)節(jié)快速及慢速的壓力值，均不能*此故障。

　　◆ 在開模過程中，會出現(xiàn)非常沉悶的噪聲，通常開模動作的壓力值要達到7MPa以上，動作速度慢且無論如何變化壓力設(shè)定值的大小，動作速度均無明顯變化。

　　在用戶現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)各生產(chǎn)廠所使用的油路原理均是一樣的，全部采用單作用油缸加差動閥，油泵采用定量單泵加單比例溢流閥（如圖1所示）：　　　

　　理論分析

　　立式機之關(guān)模動作流程為：

　　快速關(guān)模—>慢速關(guān)模—>高壓鎖模—>鎖模停止。開模動作流程為快速開模—>慢速開模?？焖訇P(guān)模時圖1中V2閥之YV1線圈通電、V3閥之YV3線圈通電，比例閥V1之設(shè)定值為快速關(guān)模之壓力值。此時G1之有桿腔的油液經(jīng)過V3閥之P-B與V2閥P-A所供壓力油一起經(jīng)V4閥之A-B進入開關(guān)模油缸G1之無桿腔，這樣即構(gòu)成油壓中所稱的“差動回路”，當油缸G1之活塞桿直徑越小時，如A2=（9/10）*A1，在同樣供油流量時差動之速度可達到10倍非差動速度，但活塞桿越小則有桿腔面積A2越大，在供油壓力相同情況下，差動關(guān)模時油缸產(chǎn)生的作用力只有非差動時的1/10，并且開模時開模速度也只有差動時的1/9，開模速度與差動關(guān)模速相差太大，兩者相差越大在工作時越不合理，同時活塞桿太細油缸也難以設(shè)計加工并無法滿足受力的需要。

　　實際設(shè)計中考慮具體使用環(huán)境等因素，A2/A1一般取在0.2-0.8之間，現(xiàn)對A2/A1分別為0.2、0.5及0.8時不采用差動合模及采用差動合模各種情況下之關(guān)模及開模時間計算如下：

　　設(shè)油缸直徑D=120mm，油缸行程L=200mm，油泵流量Qp=28L/min，假定關(guān)模全過程全采用差動或全過程均不采用差動。

　　1、當A2/A1=0.2時，A1=113.04cm2，取活塞桿直徑d=95mm，則A2=42.19cm2；

　　A、不差動時，關(guān)模時間T1=L*A1/Qp=4.85S，開模時間T2=L*A2/Qp=1.81S；

　　B、用差動時，關(guān)模時間T3=L*（A1-A2）/Qp=3.04S，開模T2=L*A2/Qp=1.81S；

　　C、不差動時開關(guān)?？倳r間T12=T1+T2=6.66S，用差動時開關(guān)?？倳r間T32=4.85S；

　　D、用差動時節(jié)省時間為TT=T12-T32=1.81S。

　　2、當A2/A1=0.5時，A1=113.04cm2，取活塞桿直徑d=85mm，則A2=56.32cm2；

　　A、不差動時，關(guān)模時間T1=L*A1/Qp=4.85S，開模時間T2=L*A2/Qp=2.42S；

　　B、用差動時，關(guān)模時間T3=L*（A1-A2）/Qp=2.43S，開模時間T2=L*A2/Qp=2.42S；

　　C、不差動時開關(guān)模總時間T12=T1+T2=7.26S，用差動時開關(guān)?？倳r間T32=4.85S；

　　D、用差動時節(jié)省時間為TT=T12-T32=2.41S。

　　3、當A2/A1=0.8時，A1=113.04cm2，取活塞桿直徑d=55mm，則A2=89.30cm2；

　　A、不差動時，關(guān)模時間T1=L*A1/Qp=4.85S，開模時間T2=L*A2/Qp=3.83S；

　　B、用差動時，關(guān)模時間T3=L*（A1-A2）/Qp=1.02S，開模時間T2=L*A2/Qp=3.83S；

　　C、不差動時開關(guān)模總時間T12=T1+T2=8.68S，用差動時開關(guān)?？倳r間T32=4.85S；

　　D、用差動時節(jié)省時間為TT=T12-T32=3.83S。

　　通過以上對比計算可以發(fā)現(xiàn)：

　　◆ 使用差動時，當關(guān)模行程與開模行程相同時，無論A2與A1的比值多少，開關(guān)模總時間均相同，在上述例子中T32均為4.85秒。

　　◆ 開模時間則是A2越小，開模時間T2越短；

　　◆ 當A2/A1=0.5時，差動關(guān)模時間T3與開模時間T2相同，|A2/A1-0.5|越大，則T3與T2之差值也越大。

　　因此在設(shè)計差動油路時，如希望關(guān)模及開模速度基本相同，則應將油缸G1有桿腔的面積A2設(shè)計成等于無桿腔面積A1之1/2，即A2/A1=0.5，此時油缸的差動速度會達到無差動時的一倍，而開模速度也將等于差動之速度，控制油閥之選擇只需選可以控制2倍油泵流量的閥門即可。

　　在實際的使用中，因為關(guān)模不可能是在全部行程范圍內(nèi)均為差動方式工作，而是在部分行程內(nèi)執(zhí)行非差動方式（即為了保護模具而進行的慢速關(guān)模過程）。為了使關(guān)模加開模之總時間zui短，則應采取A2/A1較小的設(shè)計方案，在保證有足夠的開模力的情況下，A2/A1越小越好，因為此種設(shè)計可保證使開模時間T2zui短，同時也保證了開關(guān)?？倳r間達至zui短。在目前各立式機生產(chǎn)廠也正是按此種方案設(shè)計的。但是此種設(shè)計又會帶來油路設(shè)計上的其它問題，如果未引起重視就會產(chǎn)生前面所提到的故障現(xiàn)象。下面以某廠之15T機為例對此進行詳細分析：

　　

實例參數(shù)分析

　　◆ 機器參數(shù)：合模力15噸，關(guān)模缸缸徑為Φ120mm，活塞桿直徑為Φ100mm，油泵流量為Qp=28L/min（排量19cc/rev，電機轉(zhuǎn)速1480RPM）。則A1=113.04cm2，A2=34.54cm2。

　　如圖1所示各油閥型號：V1閥為10通徑單比例溢流閥 ；V2閥為G02-C2（6通徑，額定流量40L/min） ；V3閥為G02-B2（6通徑,額定流量40L/min） ；V4閥為CPDG-03（10通徑，額定流量40L/min）。

　　◆ 差動關(guān)模時油從V2閥之P→A，有桿腔之油液經(jīng)差動閥V3之P→B，合并后油液經(jīng)過V4之A→B，進入油缸G1之無桿腔，執(zhí)行快速關(guān)模動作：

　　則V2之P→A流量Q21=Qp=28L/min

　　V3之P→B流量Q31=12.32L/min（可以計算得到）

　　V4之A→B流量Q41=Q11+Q12=40.32L/min

　　◆ 慢速關(guān)模時壓力油經(jīng)V2閥之P→A，再經(jīng)Ｖ4之A→B至G1無桿腔，有桿腔之油液經(jīng)V3閥之P→A，再經(jīng)V2閥之B→T回至油箱：

　　則V2之P→A流量Q22=Qp=28L/min

　　V3之P→A流量Q32=8.56L/min（可以計算得到）

　　V4之A→B流量Q42=Qp=28L/min

　　V2之B→T流量Q24=Q32=8.56L/min

　　◆ 開模時壓力油從V2閥之P→B，經(jīng)V3閥之A→P至G1有桿腔，無桿腔之油液經(jīng)V4閥之B→A，再經(jīng)V2閥之A→T回至油箱:

　　則V2之P→B流量Q23=Qp=28L/min

　　V3之A →P流量Q33=Qp=28L/min

　　V4之B→A流量Q43=A1*Qp/A2=113.04*28/34.54=91.64L/min

　　V2之A→T流量Q25=Q43=91.64L/min

　　◆ 差動關(guān)模時假設(shè)油壓力為P1=50Kg/cm2，則油缸G1在差動工作時產(chǎn)生之作用力為：F1=（A1-A2）*P1=（113.04-34.54）*50=3925Kg；

　　◆ 慢速關(guān)模時假設(shè)油壓力也為P2=50 Kg/cm2，則油缸G1在慢關(guān)時產(chǎn)生之作用力為：

　　F2=A1*P2=113.04X50=5652Kg；

　　◆ 慢速關(guān)模時如須產(chǎn)生與差動關(guān)模時相同的作用力，則慢速關(guān)模的壓力值應設(shè)為

　　P2=F1/A1=3925/113.04=34.72kg/cm2；與差動關(guān)模之壓力比為0.7。

　　故障原因分析

　　通過以上的計算可以發(fā)現(xiàn)，在關(guān)模過程中油液流過V4閥之流量zui大，為40.32L/min，而V2及V3閥之流量均小于40L/min，用6通徑換向閥及10通徑液控單向閥可以滿足使用要求。但是在開模過程中V2及V4之流量均達到91.64L/min，遠遠超過6通徑換向閥及10通徑液控單向閥的額定通流能力，因此在做開模動作時必然會在G1缸的無桿腔產(chǎn)生具大的背壓，在活塞上須產(chǎn)生較大的作用力才可克服此背壓，這就是為什么要有7MPa以上的油壓力才可開模的原因。同時因為在設(shè)計時從G1無桿腔至V2閥之A口及V2閥之回油T口油管直徑一般均只有Φ6MMzui大至Φ10MM，91.64L/min流量經(jīng)如此小的管道及帶節(jié)流作用的閥控口必須產(chǎn)生沉悶的噪聲，這也解釋了為什么在開模過程中，會出現(xiàn)非常沉悶如開老式拖拉機似的噪聲。

　　當慢速關(guān)模的壓力設(shè)定值與關(guān)模慢速時的壓力設(shè)定值之比如等于0.7，此時兩種工作方式下產(chǎn)生的作用力是相等的，那么機器從差動關(guān)模切換至慢速關(guān)模時作用在活塞上的力并未變化，為什么會產(chǎn)生噪聲及沖擊呢？
　　　　　　　　
　　從圖1中可以知道，此種系統(tǒng)所采用的是單比例溢流閥，即該系統(tǒng)只有壓力是可以任意調(diào)節(jié)的，但是正因為只采用了單壓力可調(diào)的比例閥（部分廠家也有用兩臺手調(diào)壓力閥分別控制差動關(guān)模及慢速關(guān)模壓力的方式），而流量卻是固定的為油泵供油量，因此對兩種工況下油缸G1的速度計算如下：

　　A、差動關(guān)模時G1速度

V11=Q41/A1=40.32*1000/60/113.04=5.95cm/s　

　　B、慢速關(guān)模時G1速度

V12=Q42/A1=28*1000/60/113.04=4.13cm/s　
　　
　　可以發(fā)現(xiàn)，兩種工況下之速度V11及V12是不同的，從差動關(guān)模方式切換至慢速關(guān)模時，即使通過設(shè)定壓力使機器在G1上作用力相同的情況下進行切換，由于G1的速度從高速瞬時切換至低速，即G1之速度在差動切換至慢速時產(chǎn)生了跳變，同時因為在動作時序上使壓力跳變與差動閥V3通電至斷電切換同時進行，則必然使機器產(chǎn)生噪聲及沖擊！

　　結(jié)論

　　對使用差動油路的系統(tǒng)，必須在設(shè)計時對有桿腔進油無桿腔回油工況下之流量放大情況進行校驗。所選擇的控制油閥應能保證回油通路的通暢，而且還必須根據(jù)zui大通流流量設(shè)計油缸無桿腔通油口直徑、從閥塊至油缸油管通徑、閥塊上油道通徑等，減少回油阻力，才能使動作輕快平穩(wěn)，同時節(jié)省能量減少系統(tǒng)發(fā)熱，提高油壓元件及密封件的使用壽命。在以上例子中我們?yōu)橛脩舾牧嗽O(shè)計，開關(guān)模換向V2閥選擇使用G03-3C2，V3閥仍使用G02-2B2，而液控單向閥則選用了CPDG—06，并且加大相關(guān)通油管路。經(jīng)在實際機臺上使用，開模時壓力降至30 Kg/cm2以下，而且動作平穩(wěn)無任何異聲。

　　差動關(guān)模切換至慢速關(guān)模時產(chǎn)生噪聲及沖擊，從上面分析中可知是因為速度產(chǎn)生了躍變引起的。為了消除這種躍變，有三個條件必須滿足 ：一是兩階段的壓力速度設(shè)定值任意可調(diào)，二是當動作切換時，壓力及速度均不能瞬間躍變，而應該是從一級壓力速度按一定斜率漸變到另一級壓力速度；三是壓力流量的變化應與差動閥V3之切換分開進行。因此在實際使用中我們采用了如圖2所示的油路，即V1用電液比例壓力流量復合閥KEBG-02-40-C-30代替原單比例壓力閥，并且使用立式機控制器KS3600，兩者配合則*了上述三個條件，基本消除了這種動作切換所產(chǎn)生的噪聲及沖擊。

　　具體使用方法如：A、在控制器中可按用戶要求設(shè)定差動關(guān)模及慢速關(guān)模之壓力及流量，且在設(shè)定時使慢速之壓力P2=（差動關(guān)模壓力P1）*0.7，差動時流量為Q1，慢速時流量為Q2 ；B、差動關(guān)模到慢速關(guān)模時之壓力流量可按設(shè)定的斜率變化 ；C、當機器工作時壓合轉(zhuǎn)換微動開關(guān)時，先將比例壓力流量按斜率從P1、Q1漸變至P2、Q2，當轉(zhuǎn)變完成后，延時20MS-50MS，延時完成后再斷開YV3閥，即真正使油路從差動切換至慢速。其變化過程如圖3。

　　按照圖2之原理，V2使用10通徑閥（額定流量80L/min），V4使用20通徑閥（額定流量125L/min），電腦控制器配合如圖3所示動作時序操作。*消除了本文開頭所提出的機器故障，在多家立式機生產(chǎn)廠中使用均取得良好效果。