注塑机的节能技术随注塑机的不断发展而进步，同时又推动了注塑机的科技进步。近年来，随着注塑机的发展，节能技术有了很大的进展，主要在中、小型注塑机的动力驱动系统上作节能开发，缺少对节能注射成型原理及节能执行机构的创新开发。要从根本上实现注塑机的节能注射成型，只有创新的节能注射成型技术、节能动力系统和节能执行机构，三者合为一体，才能达到完满的节能性能。高能耗的设备使制品高成本，难以实现高附加值塑料制品的注射成型，性价比较低。本文将陆续从注塑机执行机构、成型技术、动力系统详细介绍节能技术的应用，供大家参考。
注塑机节能特性
注塑机能耗的本质，就是动力系统输出的能量，加工一个同样的制品，输出的能量少即节能。注塑机的成型能耗性能主要反映在制品成型所需的注射能耗、塑化能耗及锁模能耗上，一台注塑机能够在低注射塑化及低锁模能耗成型出制品，显然这台注塑机节能。注塑机的能耗性能具体主要反映在动力驱动系统的结构形式及能量转换效率，以及驱动机构的结构形式上。注塑机的节能技术，实际上主要包涵三个方面：一是节能的执行机构；二是节能注射成型技术；三是节能的动力驱动系统。机构、电气控制及动力驱动系统是为注射成型技术服务的，节能技术围绕着注射成型展开。
节能执行机构是注塑机节能的一个重要方面，注塑机的执行机构主要是注射与合模两大部分。
1节能合模机构
1.1肘杆合模机构
肘杆机构的开发及推广应用是合模机构节能的一个重大进步，全液压单缸合模缸应用充油阀是全油压节能的科技进步。以肘杆机构的合模液压驱动系统为例，肘杆机构的节能是肯定的，其能耗的特征主要表现在合模油缸的能量消耗p（压力）q（流量）值上，这两个参数又体现在合模油缸的内径及活塞行程上，参数的确定与肘杆的系统刚度及有关参数直接关联，刚度由各零件的几何参数确定，这几者之间如何达到节能的最佳匹配，使合模缸的内径和活塞行程之积达到最小，还未见研究成果。
肘杆合模机构约占整机重量60%，在达到合模力要求条件下，降低肘杆合模机构的重量，减少移模能耗，减少制造钢材，达到节材节能效果。双曲肘斜排列合模机构的合模力是合模油缸活塞在高压油作用下产生推力（或使用其他的驱动形式）使整个系统产生的变形力，变形力由刚度产生。合模力的设计归根到底是对肘杆机构系统刚度设计，以及根据刚度值确定各零件的刚度，根据零件所必须具备的刚度设计零件的机械参数。系统刚度设计从本质上揭示了肘杆机构内部相互之间的联系、存在的规律。
1.2卡式节能合模机构
传统注塑机锁模原理是锁模动力执行机构把力通过模板作用于模具上，产生锁模力。这种设计思路必须考虑到模板刚度与合模力互相匹配，运用到超大型注塑机上，模板重量及尺寸必然会很大，在制造加工上难度很大，成本很高。本项目根据锁模本质，把锁模与移模两个功能分开，在满足安装模具的情况下，尽可能减小移模的移动模板尺寸，整个合模机构为立式。合模机构把移模与锁模分为两个部件，移模仅负责开模与合模，锁模仅负责对模具锁紧。在液压回路中设有蓄能器和大流量充油阀，起到了节能快速移模作用。下模具安装在模具车上，两锁模油缸活塞杆同步推动两锁模卡直接卡紧模具模脚，通过斜锲扩力机构产生锁模力，锁模力直接作用于模具上，而不是普通注塑机锁模油缸推力首先作用于模板上，然后通过模板作用于模具上产生锁模力，所以不需要普通注塑机刚度十分强大的定模板与动模板。两个锁模小油缸，大幅度降低了对系统能量的需求量。移模的推板仅起到固定上模具的功能，厚度大大减小。可见，这种合模机构，在达到成型所需锁模力的情况下，移模与锁模速度快、周期短。由于锁模原理从根本上作了创新，省去了超大型普通注塑机中占整机重量很大份额的模板，所以大幅度降低了合模部件的重量及能耗。
1.3节能无拉杆合模机构
国际上以engel公司的无拉杆合模机构为代表，已于20世纪90年代中期进行批量生产，最大规格已发展到6000kn锁模力。由于没有拉杆与导向套的摩擦副，消除了该摩擦能耗。
1.4节材节能两模板合模机构
两模板合模机构一般应用于大型注塑机上，比三模板的肘杆合模机构节材20%以上，降低了移模能耗，提高了系统效率，节能效果显著。两模板合模机构形式多种多样，按锁模机构形式分：有液压和机械机构（一般为连杆机构）联动锁模机构形式，也有全液压同步锁模机构形式；按运动形式分：有拉杆固定于前模板上不动而后模板在拉杆上移动，有后模板和拉杆一起移动；按锁模装置安装形式分：有把锁模装置安装设计在前模板上，有把锁模装置安装设计在后模板上，这种合模机构主要应用于大型注塑机上，现在中型注塑机上也得到应用。两模板合模机构应用于大型注塑机上具有肘杆合模机构所不能取代的优点，国际上几乎所有著名的注塑机制造商都已将两模板合模机构注塑机投放市场，加拿大hysky公司的两模板合模机构很有特色，为液压和连杆机构联动锁模形式，既具有肘杆合（锁）模机构的高速节能的特点，又具有全液压合（锁）模机构的优点，而且结构简洁，零件数量比其他类型的两模板合模机构少30%，特别是两块模板的结构，在锁模注射过程中，锁模不影响模具的平行度，可在大型及超大型机上应用，降低了模板的重量。意大利mir公司的两个小油缸快速移模、四个小油缸同步锁紧拉杆的两模板合模机构，结构简洁，运行平稳，也很有参考价值。
1.5模板强度的计算机辅助设计
模板强度的计算机辅助设计的方法开发了不少，基本上都采用有限元法。但由于对合模机构的受力特点缺少本质上的了解，计算的假设条件与实际的差距，目前模板强度的计算机辅助设计方法还不能从根本上通过计算出最佳的结构达到模板轻量化的设计。例如，合模力为1180kn的模板，通过模板强度的计算机辅助设计方法，移动模板（二板）和调节模板（尾板）的重量分别为403kg和471kg，保证合模机构的合模力、拉杆内间距、模板外形尺寸不变的情况下，同时把移模行程加大15mm，根据实践经验，开发出更合理的轻量化的模板结构，移动模板和调节模板的重量分别降低到302kg和360kg，即分别降低25%和23.56%，同比移模能耗降25%。从此例说明，模板强度的计算机辅助设计方法不能取代模板结构创新轻量化的设计，只能使已有结构更合理。 (待续)
作者：王权