2020年10月27日

數控伺服系統設計


  真空成型機包括四個工位,即上料、包裝公司預加熱、加熱、成型。每一工位片材或成品的移動是靠橫貫於這四個工位的兩條鏈條帶動來實現的,當需要片材往前移動時,由鏈條的鏈齒夾住片材向前運動。在生產中,鏈條的移動需要滿足一定的控制要求,如鏈條的控制設備起動及低速運行時要具有較大轉矩,過載能力強,具有較寬的調速範圍,而且要響應速度快,能急起急停,准確定位等。一般通用型的變頻器,即使加編碼器構成閉環控制,也不能完全滿足上述要求。在這種情況下,采用伺服控制是最佳的選擇,由於伺服電機的材料、結構和加工工藝要遠遠高於一般的交流異步電機,伺服控制系統輸出轉矩大,過載能力強,穩定性好,控制精度高,響應快,伺服系統能較好地滿足系統控制要求。在本系統中選擇的伺服系統是FANUCPowerMate-A-20S,其中,PowerMate-A指的是伺服控制器型號,20S指的是伺服電機型號,即FANUCS系列交流伺服電機中的20S子系列。

  嚴格意義上來說,在本系統中,鏈條的控制是靠數控系統來完成的,伺服系統只是數控系統的一部分,它負責將數控系統與機床(指鏈條)連接起來,並准確地執行CNC系統發來的運動命令,按照要求驅動機床(鏈條)。因此,如果說CNC系統是數控系統的“大腦”,那麼,伺服驅動部分便是數控系統的“四肢”,執行機構。下面我將結合實際系統簡要介紹數控和伺服方面的知識。

  數控技術,簡稱數控(NumericalControl—NC),是利用數字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法,由於現代數控都采用了計算機進行控制,因此,也可稱為計算機數控(ComputerizedNumericalControl—CNC),而用來實現數字化信息控制的硬件和軟件的整體成為數控系統(NumericalControlSystem),數控系統是數控機床的核心部分,數控機床在數控系統的控制下,自動地按給定的程序進行機械零件的加工,在本系統中,表現為鏈條在數控系統的控制下,按照要求在合適的時間,以一定的速度前進或後退。

  數控系統由用戶程序、輸入輸出設備、計算機數控裝置(CNC)、可編程控制器(PMC)、主軸驅動裝置和進給驅動裝置、位置檢測裝置等組成,其中,數控裝置(CNC)是數控系統的核心。

  數控裝置CNC

  從自動控制的角度來看,數控系統是一種位置(軌跡)控制系統,其本質上是以多執行部件(各運動軸)的位移量為控制對像並使其協調運動的自動控制系統,而CNC則是數控系統的中央控制器,對於我們的數控系統來說,FANUCPowerMate-A便是系統的CNC,只不過PowerMate-A除了包含狹義上的數控裝置(CNC)外,還將伺服放大器、PMC等集成在了一起。

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微孔注塑成型技術


  定義:利用注塑成型生產有氣孔注塑件的成型工藝折盒;真空成型它分為化學發泡和物理發泡注塑。化學發泡注塑是將化學發泡劑加入到塑料粒子中;物理發泡注塑是將液氮、液態二氧化碳溶入熔融Tray盤塑料中

  常用化學發泡劑:AC,短時間能分解完畢,分解放熱,放出氮氣,發氣量190~260ML/G,使熔體粘度波動,為了適用多種注塑塑料一般需要添加:熱穩定劑、發泡促進劑、發泡調節劑。

  物理發泡注塑:將溶有氮氣或二氧化碳的均相塑料熔體通過專門的注塑裝置注射入模具中。

  如何得到溶有氮氣或二氧化碳的均相塑料熔體?是將超臨界狀態的氮氣或二氧化碳注入塑料熔體中;超臨界流體(SCF)—就是溫度和壓力都在臨界溫度和臨界壓力之上的流體。

  物理發泡注塑與普通注塑設備方面的不同點:截流式噴嘴、專門的螺杆/料筒、專門的微孔成型控制系統、SCF輸送系統。

  為什麼溶有氮氣或二氧化碳的熔體注塑後能得到有微孔結構的產品? 注塑機料筒內聚合物熔體壓力很高,進入模腔時壓力突然降低很多,這時發生熱力學不穩定變化,溶入塑料熔體的氮氣或二氧化碳開始和塑料分離產生氣核,一旦成核作用完成,泡孔就開始長大。當熔體已建立起足夠的剛性承受泡孔中的氣體壓力,泡孔不再持續長大。於是在注塑件中形成微孔結構。

  物理發泡注塑優化措施:

  最大程度減重、減少注射量,增加SCF用量;提高螺杆轉泡殼速;提高注射速度;提高模溫、熔體溫度優化表面質量 降低SCF用量;注射速度由慢變快;提高模具溫度和熔體溫度。

  微孔注塑工藝中存在的問題及解決辦法:

  1)內泡:將氣泡切開如果氣泡中表面光滑、壁厚,就是內泡。原因是SCF沒有溶於單相熔體而被注入注塑件;另一個原因是SCF用量低,發泡孔大。

  針對前一個原因需要降低SCF用量、提高背壓MPP、提高熔體溫度。

  2)表面氣泡:原因是物料通過澆口時剪切過高,需要降低注射速度。

  3)爆裂:爆裂從外表看與內泡一樣,但是延長冷卻時間,爆裂會減少,而內泡則不會發生什麼變化。產生爆裂是注塑件局部物料不夠硬,不能承受泡孔內殘存的氣體壓力。

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微孔發泡注塑成型技術


  微孔發泡塑料(Microcellula泡殼r Plastics)是指泡孔直徑為0。1~10μm,密度在109~1015個/cm3之間的一種新型塑料,1979年由美國麻省理工學院(MIT)首次研制成功。成型微孔塑料的一般要求包括:形成聚合物材料和真空成型物理發泡劑的單相溶液,並使溶液經歷一個熱力學不穩定狀態以產生大量的成核點。微孔泡沫塑料具有由於傳統塑Tray盤料的力學性能。由於微孔的尺寸比塑料中原有的缺陷或微細裂縫小,因此微孔的存在不會降低塑料的強度,相反它能使原來存在的裂縫間斷鈍化,從而改善塑料的力學性能。微孔發泡塑料其泡孔尺寸極小,可以制成薄壁制品,其重量大大減輕。因此一問世便受到人們的普遍關注,制備微孔發泡塑料的方法很多,其中注塑成型技術是一種非常重要的方法。

  微發泡注塑成型制品在基本保持其原有力學性能的基礎上實現重量減輕,同時由於制品內部幾乎沒有任何殘余應力,因此制品的翹曲和變形得到很好的抑制。此外,由於能夠有效地防止收縮痕,對於制品壁厚均勻度的要求有很大降低,從而為制品設計提供了更大的空間。與常規的模塑制品相比,微發泡注塑制品的平均成本可降低16~20%,而這主要通過以下四個方面來實現:

  ① 發泡注塑循環周期可減少50%,從而降低了加工成本。同時注塑制品的下腳料比例降低,設備的能耗也更低;

  ② 對於相同類型的制品,由於微發泡注塑工藝可以使用更小和更少的機器以及更低的模具成本,使得投資成本降低;

  ③ 由於微發泡注塑制品的密度降低,因此可以設計具有更薄壁結構的制品,使得制品的材料成本降低;

  ④ 由於減輕或消除了常規模塑在合模和保壓過程中產生的模內應力,因此微發泡注塑可以制備更平、更直和尺寸精度更高的制折盒品,從而為制品的品質和價格提升提供了更大空間。

  目前幾乎所有的非結構性塑料制品和一部分結構性塑料制品都可包裝公司以采用微發泡注塑成型工藝制備。現在發達國家所開發的微發泡注塑制品主要集中在以下幾個領域:汽車及內部裝飾材料;電子電器產品;醫用產品等,如汽車進氣歧管、保險盒、發動機罩、電器開關、電器控制模塊、薄壁容器、醫用注射器等。

  國內尚沒有微發泡注塑成型的產業化技術。 市場潛力巨大。以各種聚合物為原材料,主要設備是注塑機,經濟效益顯著。

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