1、关键部件的选购
压铸模温机中最关键的外购件是高温导热油泵,对油泵的基本要求是在高温导热油的作用下,油泵仍能正常工作且具有良好的密封性。此外,应根据设计的要求,由模具的热平衡核算模具冷却时需由导热油带走的热量值,计算出所需的导热油流量,根据导热油流量的大小,选择相应的高温油泵。
压铸专用模温机的设计主要是考虑满足对模具预热的要求。加热器的外部必须包上一层足够厚的绝热材料,以减少热损失。在不考虑温控机本身循环通路的散热情况下,可根据模具的大小、升温的时间以及模具自身的散热对加热功率进行相应的计算。根据计算结果,选用相应功率的棒状加热器。在加工时,可将加热棒与多根细油管通过铸铝形成一个整体,这样可以保证加热均匀、快速,同时避免过热造成导热油的碳化。
压铸模温机冷却器的设计主要是满足模具散热的要求。对模具进行热平衡核算,得到需由导热油带走的热量,这些热量通过冷却器进行热交换,由冷却水带走。冷却器设计成套管式换热器,冷却水在内管内流过,导热油在内管和外壳之间的夹层中流过。套管式换热器加工制造简单,但是套管式换热器的换热面较小,传热量不大,因此在使用中可以根据需要将两个或更多的套管式换热器串联起来,形成多管程和多壳程的换热器,满足设计和使用要求。
另外压铸专用模温机都必须保证在高温导热油的作用下处处严格密封,否则,会在机件表面产生较大的烟雾,对车间的工作环境产生不利影响。
2、控制系统开发
压铸模温机的控制系统由PLC、人机界面显示器、传感器以及相应的执行元件组成。系统采用西门子PLC作为核心控制器,完成各种类型的开关量输入信号检测、传感器信号检测以及控制信号输出等。在生产过程中,人机界面显示器通过与PLC通讯,将PLC采集到的数据送到人机界面显示器中,实时显示系统工作状态,并将用户设置的参数(如温度)发送到PLC中实现用户参数设定。
压铸专用模温机采用电阻式加热器,加热时采用固态继电器过零触发的调功控制方式;系统冷却时采用接通电磁阀通冷却水降温的控制方式。在控制算法上,采用模糊控制进行温度控制。由于生产中压铸模具和压铸件大小不一、尺寸各异,且不时要更换模具,温度控制中经常采用的PID算法有较大的局限性,必须根据不同的模具整定不同的控制参数,这很不方便。因此在算法设计上,模具的控温采用模糊控制。在模具升温过程初期,采用全功率输出,以使模具迅速升温,当模具温度达到设定温度的80%左右时,系统对输出变量(即输出功率)采用模糊控制方式,避免系统产生较大的超调;在连续压铸进行降温控制时,系统同样采用模糊控制算法对冷却水控制电磁阀的通断进行控制,维持模具的温度在某一预先设定的温度。
由于固态继电器的调功和冷却水控制电磁阀的通断都是开关的方式,系统将模糊运算的结果进行转化,使其输出为周期固定,占空比可调的方波,形成所需的控制信号。这种控制方法对不同尺寸大小的模具具有良好的适应性,在设定的模具温度上保持较高的稳定性和精确性。采用高温压铸模温机对镁合金压铸模具进行温度控制,可以同时解决模具的预热和冷却问题。