引言：
現(xiàn)代注射成型技術(shù)向著高速、高效方向發(fā)展，對注塑機(jī)的合模平穩(wěn)性要求越來越高，不僅要求注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)開、合模速度快，定位精度高，而且模板需受力均勻，運(yùn)行平穩(wěn)。然而，合模機(jī)構(gòu)工作過程中有較多的振源，如動模與定模的沖擊、基礎(chǔ)的振動、起高壓和泄壓過程產(chǎn)生的振動等，對合模機(jī)構(gòu)的動態(tài)性能產(chǎn)生較大影響，嚴(yán)重時會加速合模關(guān)鍵部件的疲勞失效，影響產(chǎn)品質(zhì)量一致性和注塑機(jī)使用壽命。
鑒于目前國內(nèi)的大多數(shù)注塑機(jī)企業(yè)尚未對注塑機(jī)合模過程振動水平開展準(zhǔn)確的技術(shù)評估，本文著手對某型號注塑機(jī)的合模、開模周期進(jìn)行振動加速度測試嘗試，通過信號處理和分析，對影響合模過程的振動水平進(jìn)行評定，為合模機(jī)構(gòu)的減振措施、優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)基礎(chǔ)依據(jù)。
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1.測試原理
振動測試對象是國內(nèi)自主設(shè)計(jì)的全液壓驅(qū)動的大型二板式注塑機(jī)，其結(jié)構(gòu)由注射機(jī)構(gòu)合模機(jī)構(gòu)，液壓部分和電氣控制部分組成，其示意圖如圖1所示。試驗(yàn)中振動加速度傳感器布置在動模板和定模板的四個頂角處，由磁座固定，如圖2、3所示，同時用攝錄機(jī)對注塑機(jī)合模動作進(jìn)行拍攝;采用億恒7008信號分析儀對四個相同型號的振動加速度傳感器進(jìn)行振動信號同步采集，采集時間長達(dá)4個合模、開模工作周期。對記錄振動數(shù)據(jù)進(jìn)行離線信號處理。
圖1、注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
圖2、動模板
圖3、定模板
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2.注塑過程振動特點(diǎn)
在整個合模機(jī)構(gòu)中，直接影響合模位置精度的是動模板，所以動模板運(yùn)動的平穩(wěn)性是關(guān)注的重點(diǎn)。注塑機(jī)的動模板由四個液壓系統(tǒng)驅(qū)動，由于控制的精度問題，導(dǎo)致動模板運(yùn)動除了完成規(guī)定的往返直線運(yùn)動以外，還在驅(qū)動過程中疊加了干擾，使動模板產(chǎn)生了振動。由于動模板的巨大質(zhì)量和液壓系統(tǒng)耦合，干擾產(chǎn)生的是一個低頻振動，它使注塑機(jī)整體振動。動模板工作瞬時振動信息能很好地反映系統(tǒng)的注塑機(jī)動力性能狀態(tài)和控制品質(zhì)，因此，可以通過動模板工作瞬時振動特性，來深入探討整個合模機(jī)構(gòu)的振動及穩(wěn)定性問題。
在動模板運(yùn)動過程中，除了含大量的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中其它運(yùn)動部件和結(jié)構(gòu)的信息，也包含了嚴(yán)重的噪聲干擾，如抱閘、加壓、泄壓等敲擊和沖擊動模板運(yùn)動系統(tǒng)，產(chǎn)生高頻振動。在振動測試記錄中，高頻振動波疊加在動模板產(chǎn)生的振動中。
在動模板上拾取的一個振動加速度的時間歷程，它有低頻和高頻振動兩部分疊加，如圖4所示。利用低通濾波和高通濾波分離這兩部分信號，動模板的振動時間歷程，如圖5所示;沖擊響應(yīng)歷程，如圖6所示。
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圖4、動模板振動加速度記錄時間歷程
圖5、動模板的振動
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3.動、定模板振動加速度級水平評定
為了描述運(yùn)動狀態(tài)下的動模板的振動，在圖5的振動加速度時間歷程中，選擇最大振動值為動模板的振動特征。由于動模板尺寸大，用四個振動最大值的平均值評定注塑機(jī)的振動級水平。在所測得注塑機(jī)中，振動加速度水平是0.25g。
圖6、動模板的沖擊與敲擊振動響應(yīng)
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振動加速度級水平反映了動模板沿軸向運(yùn)動的平穩(wěn)性，振動過大，會增大合模位置誤差，引起動模板和定模板之間的沖擊，振動沖擊嚴(yán)重時，甚至?xí)p壞注塑模具。
動模板除了直線運(yùn)動外，還存在俯仰擺動和左右擺動。利用測點(diǎn)之間的距離和數(shù)值積分技術(shù)，可以給出最大俯仰擺動角度和左右擺動角度。在所測得注塑機(jī)中，經(jīng)過數(shù)值積分后的1、2測點(diǎn)的振動位移明顯大于3、4測點(diǎn)的振動位移，最大位移差為60mm，說明在注塑機(jī)中存在俯仰擺動。擺動的表達(dá)為:
（1）
式中:θ(t)為擺動角度;ai和aj分別是測點(diǎn)i和測點(diǎn)j處的振動加速度。
在本試驗(yàn)中，最大擺動角度為60/2040Ｒad=1.685degree。
動模板的擺動說明動模板在運(yùn)動過程中的受力不均，會加劇動模板軸套和拉桿之間的摩擦和磨損，同時能反映了液壓控制系統(tǒng)的缺陷。
圖7定模板振動加速度時間歷程
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在合模過程中，定模板的振動主要來源于動模板運(yùn)動和沖壓引起的振動，以及合模中其它動作傳遞的高頻沖擊，如圖7所示為單個合模周期的振動時間歷程，圖8和圖9為通過濾波后得到的低頻和高頻振動加速度信號。經(jīng)測試，該注塑機(jī)的振動加速度水平是0.17g，同時存在俯仰擺動。
由于定模板與注塑機(jī)基體固連，定模板的振動加速度級反映注塑機(jī)基體的振動水平，長期較大的基體振動會引起注塑機(jī)部件的疲勞失效、安全問題，影響注射成型質(zhì)量。
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圖8、定模板的振動
圖9、定模的沖擊與敲擊振動響應(yīng)
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4.結(jié)論
在注塑機(jī)合模過程中，通過動模板和定模板的四個頂角處的振動加速度信號的采集和分析，得到以下結(jié)果:
(1)合模過程中的振動主要來源于其中的低頻振動信號，經(jīng)過信號的數(shù)字濾波和數(shù)值積分技術(shù)，可以評定出動模板和定模板的軸向振動和最大擺動角度。軸向振動用四個測點(diǎn)處振動加速度最大值的平均值來評定，最大擺動角度可由各測點(diǎn)間的位移差和其測點(diǎn)間距離的比值得到。
(2)對合模周期內(nèi)的振動加速度信號與合模動作中進(jìn)行對比分析，得到振動的低頻信號由開模和合模產(chǎn)生，高頻信號由抱閘、開閘、加壓、泄壓等產(chǎn)生，可以通過對合模機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、尺寸進(jìn)行優(yōu)化，降低由系統(tǒng)帶來的低頻振動影響。
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