80年代国产立式注射成型机(以下简称注塑机)目前已相继进入老龄化状态。这些注塑机部分已被报废,部分还在高能耗、高噪音、低效率下运行。金陵石化公司塑料厂于1993年购进无锡第二轻工机械厂生产的XS-ZY-500C型注塑机一台和XS-ZY-3000A型注塑机一台。由于设计不先进,设备老化,电器故障频出,机器噪音大,效率低,生产成本高。1997年对设备进行了大修,改造了XS-ZY-3000A型注塑机注射装置和电气控制系统,,取得了良好的效果。

1    旧型注塑机的缺点

注塑机主要有五大部分组成:注射装置、合模装置、液压传动、电气控制系统和上料系统。旧型注塑机的主要缺点体现在注射装置和电气控制系统设计不合理。

1.1    注射装置

80年代国产注塑机的螺杆是由电动机经电磁离合器和齿轮变速箱来驱动的。为了使注射油缸的活塞不随螺杆一起转动,在油缸活塞和螺杆之间,使用了止推轴承联接;而螺杆与变速箱传动部分采用了花键联接,以保证传动部分不随螺杆一起发生轴向位移。当塑化的塑料达到要求的注射量时,计量挡块便压合行程开关,使电磁离合器失电卸压分离,从而切断了螺杆的动力源(电动机),螺杆便停转。

这种注射装置设计繁琐,主要缺点有:电磁离合器需定期检修或更换,否则其得电后卡不住变速箱输入轴,影响传动效率,使预塑速度下降或预塑动作不停止;变速箱里轴端固定的轴承长期在高速运转下磨损影响齿轮的啮合,从而加剧齿轮的磨损甚至齿轮打坏,提高了变速箱的噪音。无论是电磁离合器还是轴承或齿轮维修或更换,都必须将整个预塑系统吊下解体,维修工作量很大,还影响正常的生产计划。表1为XS-ZY-3000A型注塑机改造前1997～1998年注射装置故障率及维修时间统计表。

1.2    电气控制系统

旧型注塑机电气控制系统全部采用了220V电压控制。注塑机含有大量时间继电器、中间继电器及电磁阀,而这些电器均由220V电压控制,经常出现继电器触点烧死及电磁阀线圈烧坏现象。由于注塑机动作频繁(见图1[2]),控制这些动作的电器(触点)自然很多。注塑机一旦出现某动作失误,常常要分析图纸和寻找实物大半天;若出现几个动作同时失误,需要查找故障的时间则更长。由于继电器布局紧凑,触点很多,电磁阀布局分散,对一个新手来说,维修更加困难。因此旧型注塑机电器控制系统故障率高,维修难度大,严重制约了生产。表2为XS-ZY-3000A型注塑机改造前1996～1997年电器控制系统故障率及维修时间的统计表。

为了控制电机转动,需对液压油路作某些调整,即需增加一只二位四通电磁阀,图3为改造后的液压油路图[3]。

电路控制也需作相应调整。去除原预塑电机电路和变速箱齿轮润滑泵电机电路,将原电磁离合器线圈接到新增的电磁阀线圈上,并对控制预塑动作的中间继电器的有关触点接线作相应调整。

2    对旧型注塑机的改造

为克服旧型注塑机的缺点,参照新型注塑机的设计,对旧型注塑机的注射装置和电气控制系统进行了改造。

2.1    注射装置的改造

由于液压技术的发展,低速大扭矩液压电机已得到了普遍使用。目前绝大部分注塑机均采用这种电机直接驱动螺杆达到预塑的目的。这种装置,液压电机与注塑油缸处于同一高度,液压电机需同螺杆一起作轴向位移。为尽可能地减少对旧型注塑机的破坏和充分利用其优点,对旧型注塑机注射装置进行了改造(见图2)。采用这种最简单的结构改造就可使旧型注塑机注射装置达到新型注塑机注射装置的性能。

2.2    电气控制系统改造

目前新型注塑机电气控制系统大多采用24V电压控制,可克服用220V电压控制带来的弊端。围绕将220V电压控制改为24V电压控制,需对旧型注塑机电气控制系统做如下改造:

(1)电柜中增加一台变压器及相配套的直流整流电路,以提供24V直流电源(旧型注塑机电气控制系统控制柜中可能有这套装置)。

(2)将所有中间继电器、时间继电器更换为24V线圈的继电器,换向电磁阀也更换为24V线圈的电磁阀。

(3)按原电路图连接各继电器、电磁阀线圈,各继电器触点接线不变。

3    改造后旧型注塑机的使用效果

以下均以XS-ZY-3000A型注塑机为例。

3.1    改造费用

1997年底对该机进行了大修,大修费用10万元(其中电气控制系统改造7万元,液压系统更换油泵、部分液压阀、密封部件等3万元);1998年初对预塑装置进行了改造,费用4万元,共计14万元。

3.2    改造效果

旧型注塑机经过改造后已与新型注塑机的使用性能相差无几,可从两方面进行效果验证：

(1)与以前使用状况相比

经改造后,工作环境大大改善,能耗大幅度下降,故障率几乎为零,维修量很少,为设备满负荷正常生产打下了坚实的基础。具体效果见表3。由表3可见,仅就电耗一项,每吨加工费就可节省200元,以年产量500t、电价0.55元/kWh计,每年可节约电费200×500×0.55=55000元,加上维修费用,2年内可收回改造费用。

(2)与购新设备相比

购一台新注塑机,费用约需90万元,加上旧机拆除及新机的运输、安装、调试等,总费用在95万元左右(旧设备只能当废铁处理);而旧机改造只需14万元,经济效益十分明显。

4    结语

a.旧型立式注塑机的注射装置经改造后,可克服原装置的不足,并能达到新型立式注塑机注射装置的水平。

b.旧型立式注塑机的电气控制系统改造后,可克服原220V电压控制带来的弊端,大大降低电气维修工作量。

c.经改造后的旧型立式注塑机的性能、能耗均达到新型立式注塑机的水平,并可大幅度地节省投资。