注塑机液压系统应用技术的科学发展原则的研究及自主创新（二）
科学认识注塑机各种液压传动系统的动态响应性能，才能有的放矢科学地应用于注塑工程，同时对液压传动系统的设计有一个科学的指导。
注塑机液压传动系统由传统的开关系统演变为比例系统，走向伺服系统。液压传动系统的性能成为应用技术的重点关注对象，液压传动系统与执行机构两者的性能匹配成为应用技术的研究重点。
本节对主要研究注塑机液压传动系统的性能及其应用技术科学发展原则重点研发方向，论述了注塑机液压传动系统设计的常见缺陷及科学发展方向。
3.1 液压传动系统动态性能分析及应用技术的科学发展原则的研究
反映系统动态特性的主要是系统的固有频率与阻尼系数。注塑机液压传动系统具有多种形式，首先要明确动态特性的研究对何种液压系统具有理论和实际意义，才能取得事半功倍的效果。
泵控传动系统指泵源与传动系统为伺服控制系统。节2中的V4比例泵的液压动力驱动系统、电液比例恒压变量柱塞泵的液压动力驱动系统、交流伺服电机驱动双排量变量柱塞泵的液压传动系统为流量及压力闭环的泵控传动系统。伺服电机驱动系统驱动定量泵系统为压力闭环的泵控传动系统。这些泵控传动系统的共同特点是传动系统中压力管路容积大、系统阻尼比大，因此是一个固有频率很低的低响应传动系统。高响应的动力驱动系统与低响应传动系统组合，整个液压系统是一个低响应的泵控系统。
交流伺服电机驱动系统驱动定量泵系统为应用最为广泛的泵控系统。运行伺服电机的动态性能对整个系统的动态响应性能的影响极其有限，对成型周期基本没有影响，实际设计中，选用的伺服电机不必在动态响应性能方面做过高的苛求，普通的伺服电机即可满足要求；选用油泵主要考虑其容积效率以提高系统的功效；伺服电机是高价位的电机，联轴节直接影响伺服电机的使用寿命，所以伺服电机与泵的联结型式是寿命设计的主要对象，日本油研公司推出了伺服电机与泵直接联结的复合系统，即省却了联结的泵架、联轴节，又提高了传动的可靠性和效率，达到了节约资源、节能、降低制造成本的可持续发展的目的，同比国内，还停留在通用的弹性联轴节的结构上。
伺服电机驱动液压泵的传动系统可以很好地和负载匹配，具有较高的效率，有利于降低噪声。变排量控制方式只能控制执行机构的单腔，同时受限于泵的变量响应特性导致其系统刚度较低、快速性较差，主要用于大功率和性能要求不是很高的场合。
伺服电机驱动定量泵的传动系统普遍存在压力超调的性能缺陷。从两个方面进行改进：
电气控制技术。普通的PID控制的鲁棒性能差，难以有效压抑超调压力。运用变结构等新型算法于控制系统，达到有效抑制超调压力，但相对延长了稳态时间。
液压控制技术。系统中设置小型蓄能器，吸收超调压力及脉动压力，缩短稳态时间。蓄能器储存的能量可释放给再利用，提高能效。
阀控伺服系统由电液伺服阀和执行机构构成闭环控制系统，具有高频响应性能。
阀控伺服系统运用于瞬时高速注射，在注射启动瞬时发挥作用。瞬时高速注射时间不大于1s，甚至在0.5s时间内完成，注射速度大于
阀控伺服注射系统在注射油缸启动瞬时，影响系统固有频率的主要因数为密封阻尼及控制容积，为达到系统的固有频率最高，采取两种措施：为达到最小控制容积，伺服阀压力口直接与油缸进油口联接，达到最小控制容积；低阻尼密封件，达到最小阻尼比。图1为注射量为6克的LED底板的阀控伺服单缸注射系统，伺服集成块直接安装于注射缸盖的无管路联接，单缸同比双缸的阀压力出口至缸接口的控制容积更小，提高系统的固有频率，达到最佳的伺服动态响应性能。
图1 阀控伺服单缸注射系统
注射开始，控制容积迅速增加，系统固有频率迅速下降，阀控伺服系统等同于普通开关阀控制的系统。
阀控伺服注射系统，为保证电液伺服阀稳定工作，压差一般为负载的二分之一。注射启动瞬间，系统为低压工况，阀前压力不会超过系统的额定压力，因此电液伺服阀主要实现流量高频响应，瞬时达到高速，存在较大的能量损失。
根据阀控理论，泵源提供的压力应大于负载需求的压力，因此无法实现负载敏感的高能效运行，存在较大大的节流和溢流损失，导致系统效率较低，由此而产生节流热及节流噪声。
传统的注塑机阀控液压传动系统的电液伺服阀组成的阀控系统，虽然电液伺服阀具有体积小、功率放大率高、直线性好、响应速度快、 运动平稳可靠、能适应模拟量和数字量调节等优点，但存在抗污染能力差、功率损失大、价格昂贵、系统制造成本及维护使用成本较高等缺点，从而影响了系统运行的可靠性、性价比及应用性。普通的比例阀仅是将比例电磁铁代替普通液压阀的开关型电磁铁，工作频宽小( 一般仅达到1~20Hz，稳态滞环在4%~7%之间，零位死区大，不能很好地用于常运行于零位附近的位置、力控制闭环系统，即使在放大器中设置了零位阶跃信号发生器，在性能上总不及无零位死区的伺服阀，一般只适用于开环系统。
为适应科学性价比的工业级阀控系统的需求，国际上相继出现了比例阀吸收伺服阀的优点、带有多种内反馈式及电校正等手段的高频响的比例阀或电液伺服比例阀。电液伺服比例阀的稳态精度、动态响应和稳定性都有了极大地提高，滞环接近伺服阀，阀口零遮盖， 无零位死区，频响接近于伺服阀，具有良好的抗污染能力及使用的可靠性，替代对动态响应频率和控制精度要求不高的阀控伺服系统的 “喷嘴—挡板式”电液伺服阀。
国际上具有代表性的电液伺服比例阀为阿托斯公司的DLHZ0系列、派克公司的DIFP系列、穆格公司的D633系列，表1为三家公司的电液伺服比例阀的性能比较，用户根据实际所需选择，达到科学的性价比。
表 1 三种伺服比例阀性能比较
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类 别 |
阿托斯公司 DLHZ0系列 |
派克公司 DIFP系列 |
穆格公司 D633系列 |
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最高工作压力[MPa] |
35 |
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响应时间(0%~100% 行程)[ms] |
≤10 |
<3.5 |
≤12 |
|
滞环[%] |
<0.1 |
<0.05 |
<0.2 |
|
幅频：-3d B±5% [Hz] |
140 |
350 |
70 |
|
相频：-900±5% [Hz] |
130 |
340 |
85 |
|
油液清洁度 ISO 4406 |
18/15 |
16/13 |
15/12 |
|
能效性能 |
良 |
优 |
良 |
上面分析表征，阀控系统的固有频率高，应用于高响应，并且能够将电机和泵的特性排除在控制性能之外，具有较好的控制性能。泵控系统的固有频率降低，应用于低响应，并且基本上都是电机、泵和执行机构之间功率流直接传递，由此导致泵和电机各自的特性直接传递，进而将泵和电机各自的缺点都直接表征在系统的输出特性上。
泵源变量（变转速/变排量）系统的泵阀复合控制液压系统，把泵控系统和阀控系统组合起来，发挥各自的性能优势，拓展注塑工程的科学发展。控制体系由两个闭环组成：由变量泵源和蓄能器构成闭环的泵控的压力控制体系，为伺服阀提供充足稳定的压力油供应；电液伺服阀和执行机构构成最终的闭环，实现最终的控制输出。系统的输出特性由电液伺服阀决定，能效特性由泵控的动力输出决定。系统与纯阀控液压伺服系统比较，可降低系统功率损耗；与纯泵控伺服系统比较，提高实时控制性能；泵源变量（变转速/变排量）系统具有灵活组合性。多变量的输入，带来了参数的耦合、相乘非线性等问题，对控制策略等方面提出了较高的要求。蓄能器的容积设计是实现伺服控制压力稳态的关键。
泵阀复合控制液压系统根据动力驱动形式分为二种型式：
三相异步电机驱动电液变量泵和电液伺服阀组成泵阀复合控制液压系统。
交流伺服电机驱动定量泵和电液伺服阀组成泵阀复合控制液压系统。
泵阀复合控制液压系统根据泵和阀的组合可分为并联和串联的两种方案，根据注塑工艺要求，进行科学的搭配。注塑工艺具有高响应和低响应的两者工况，对整个系统采用泵阀并联方案。低响应状态，主要通过泵控进行，伺服阀在必要时辅以精确的控制；在高响应状态，动态时，主要由电液伺服阀瞬时控制输出流量，保证动态调节性能，达到稳态过程后，电液伺服阀关闭，泵控动力驱动，因而这种结构在保证快速性的同时也有较高的传动效率。对于蓄能器驱动的瞬时高速注射的高响应工况，系统动态响应完全处于阀控状态。
表2为泵阀复合控制方案。整个系统为泵阀复合控制，合模为泵阀并联控制，高速注射为泵阀串联控制，蓄能器注射为工作是储存的能量瞬时释放，不需要动力源供应液压能，所以为独立阀控，整个系统中需在注射和合模的两个回路中设计阀控伺服系统。
表2 泵阀复合控制方案
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类别 |
高速注射 |
蓄能器注射 |
塑化 |
整体运动 |
顶针 |
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泵控 |
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√ |
√ |
√ |
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阀控 |
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独立阀控 |
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复合控制 |
串联控制 |
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闭环调模 |
移模（精密成型） |
移模（普通成型） |
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√ |
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√ |
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串联控制 |
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伺服液压系统的应用技术的开发是注塑机液压系统可持续发展的新课题。高端注塑工程的核心控制技术就是伺服液压系统应用技术的开发，应用技术的核心是是系统达到最佳的动态响应性能。电液伺服比例阀的动态性能与价格的差别很大，选用上应与设计的标的相匹配。
伺服液压系统的理论研究在注塑机行业相当欠缺，阻碍了高速注射工程的发展。注塑机应用电液伺服比例阀的主要目的是提高液压传动系统的高响应性能。电液伺服比例阀为实现液压系统高响应性能提供了必不可少的基础，而要实现系统的高响应性能，必须是系统达到高响应性能，通过降低运动件的质量、提高系统的工作压力、减小活塞的工作面积及油缸工作容积等技术设计提高系统的固有频率和降低阻尼比。系统设计没有高固有频率的性能，电液伺服比例阀的动态响应性能再好也达不到高响应性能。例如，蓄能器辅佐注射系统，蓄能器开启采用了高动态响应的伺服阀，实现高动态响应的开启性能，但伺服阀与油缸的连接采用了固有频率极低的高压橡胶复合管，油缸活塞密封采用阻尼系数大的聚氨酯材料的密封圈，活塞及活塞杆仍采用密度大的钢件/铸铁件，体现不出伺服控制系统低阻尼、低质量提高系统固有频率的特性的系统设计特点，必然大幅降低了从伺服阀出口至油缸活塞的液压系统的系统固有频率，即大幅降低了整个系统的动态响应性能，失去了应用伺服阀达到系统高动态响应的意义，后果是不能实现高速的设计目标，蓄能器仅起到是减小液压装载功率、提高注射速度的功能，而不能实现瞬时高速注射。
伺服控制系统是一个多变量、强耦合、非线性、变参数的复杂对象，常规的PID控制，其抗干扰和抗参数摄动的鲁棒性不够理想，难以得到满意的调速和定位性能。超高速注射需要伺服控制系统的速度环具有良好的动态响应速度、宽广的调速范围、优异的抗干扰特性，才能达到快速准确的定位与跟踪。根据不同塑机的特定功能，针对系统给定与反馈之间的误差，开发提高系统动态响应速度和控制精度的各种专业控制算法的应用。将现代可拓、变结构等非线性控制方法引入伺服控制系统的定向控制算法，以消除磁阻的非线性影响，实现输出力矩的精确控制，使系统快速响应并且超调小；开发给定非线性信号校正算法，有效解决设备的低速控制特性问题。
3.2 插装阀液压传动系统的应用技术的科学发展原则的研究
插装阀具有无泄漏化、模块化、组合化、清洁化、节能化、高效化、可维修化、智能化、互换化、资源节约化等注塑机液压技术绿色化性能。
液压传动系统中应用插装阀表征了应用技术的先进性。插装阀及应用技术是中国处在国际液压技术行业领先水平，液压系统元件插装阀化是注塑机液压传动系统走向国际先进水平的发展方向，实现注塑设备制造商其设备具有高端液压控制技术的国际话语权。插装阀液压传动系统得到越来越多的应用。
上海人豪液压技术有限公司[7]依据“液阻理论”、“分解式液压回路设计和组合”、“最少液阻原则”等理论，适应液压元件绿色化的发展趋势，从全局上构建更为合理的整体一体化解决方案和产品平台的探索和实践，研发并实现工业化批量制造的“紧凑化”MINISO CV二通插装阀，比功率提高20~30%，重量及形体减小30~40%，动态反映性能提高20~30%，降低了同规格插装阀及集成块的制造成本，提高了性价比；并且开发了国际首创的10通径的插装阀，使插装阀规格覆盖了全流量，为注塑机液压传动系统全系列插装阀化创造了基础。图2为MINISO CV插装阀与传统插装阀外形比较。表2为NG16插装阀质量比较。
图2 MINISO CV插装阀与传统插装阀外形比较
表3 两类NG16插装阀的质量比较（kg）
|
阀类型 |
先导阀 |
盖板 |
插件 |
插装阀总成 |
质量比较（%） |
|
传统阀 |
1.45 |
1 |
0.2 |
2.65 |
1 |
|
MINISO CV |
0.82 |
0.7 |
0.14 |
1.66 |
-37 |
MINISO CV“紧凑型”二通插装阀具有无泄漏化、模块化、组合化、清洁化、节能化、高效化、可维修化、智能化、互换化、资源节约化等注塑机液压技术绿色化性能。
性价比。插装阀MINISO化的创新创造实现对传统插装阀的科学化、小型化、紧凑化的技术革命，座阀主级安装孔的轴向尺寸相对被紧凑化了，座阀主级形体明显减小，提高了座阀主级的压差—流量特性及开关特性，消除了长期来形体大、重量大、价格高的缺陷。插装阀MINISO化降低了同规格插装阀及集成块的制造成本，提高了性价比。
应用流量范围。插装阀MINISO化实现了10通径插装阀的开发和应用，实现了
互换性。插装阀MINISO化在结构设计上，座阀主级安装孔还可预留与ISO7368座阀主级可互换的技术空间。由于其装配过程的通用性、阀孔规格的通用性、互换性的特点，可以实现完善的设计配置。不同功能的阀可采用同一规格阀腔，例如：单向阀、锥阀、流量调节阀、节流阀、两位电磁阀等等。
节能化。系统由于必须安装的元件和连接的管路大大减少，减少了液阻能耗。插装阀MINISO化不但提高了插装阀自身的比功率优势（20~30%），而且提高了现代电—液链中控制模块级的比功率优势。
动态反映性能。先导控制阀小型化，受控容积科学化，提高了动态反映性能。传统插装阀的先导控制阀为6通径，公称流量为60~
可维修及再制造性。传统阀板安装结构的液压阀，没有维修功能，而且一旦阀芯磨损，造成整件阀报废，没有再制造的绿色化功能。传统的法兰控制盖板广泛采用基于螺纹连接孔口的分立式先导控制元件及螺塞，导致大量存在先导控制通道的偏斜孔口、孔道，不但制造性差、维修性差，而且影响密封质量。MINISO化组合式法兰控制盖板采用新型适应性更佳的安装孔和基于该安装孔的先导级元件和组合螺塞（专利号：200920174750.5），并在此基础上形成新的模块化、可配组合开放式的国内外首创的无斜孔或少斜孔的组合方案，解决了MINISO化的维修性及密封可靠性。控制系统的每个元件在组装成集成阀块前就可进行独立测试，集成块在发给用户之前就可进行整体测试，降低了维修成本。
可调性。插装阀系统不同于板式阀系统，调试是优化系统的关键，调试的主要工作量就是选用能达到优化系统性能的阻尼器。MINISO CV插装阀盖板优化了阻尼器的联接结构，提高了可调性能。
功能模块化。产品族及平台，基于产品族及平台的开发技术：建立关键的技术基础，即一组产品共享一组子系统，接口（如：二孔一面）和制造过程利用它们高效创建和产生一系列派生产品。用相当少的零部件和模块来组合派生产品。阀块模块可基于相同接口，通过变型设计、配置满足多样化需求。注塑机液压系统主要为动力、注射、合模三大功能化模块，插装阀本身灵活的功能配置可实现同样的模块达到不同的功能，功能化插装阀模块提高了模块的适应度，可降低液压系统的制造成本。
高性能化。插装阀突出的单个可控性，快速的开关和换向特性，优良的压差-流量特性和无内泄漏等性能优势；以及符合未来控制的模块化、可配组、开放式、集成化的关键性技术特征，它们可以进一步和比例控制、信息和智能化技术更加密切融合的现代化的控制优势从而必然会成为高能效电-液传动链中注塑机液压控制方式中的优先选择。
清洁节能环保化。MINISO CV紧凑型二通插装阀为注塑机液压系统可持续发展带来了历史性的根本变革，连接的管路大大减少，系统污染物的减少，泄漏点的减少，根本上可革除传统板式液压件的易渗漏、可靠性低、使用寿命短、耗电大等实现绿色化的性能缺陷。
功能可变性。基于MINISO CV二通插装阀的产品族对传统形式的插装阀产品族实施了创新开发和组合，建立一组产品共享一组系统，用相当少的零部件和模块实现创建和派生出一系列产品，模块可基于相同接口实现变型设计及配置满足功能多样化的需求。用户可在原模块上，化少量成本，更换具有互换性的零件，即可使原模块功能变化或更新功能。
注塑机应用MINISO CV紧凑型二通插装阀，不能仅理解为阀件的替代，更重要的是提高液压控制技术，取得注塑机液压控制技术在国际上的话语权，开拓注塑机由“中国制造”走向“中国创造”的液压控制技术创新创造之路。
单向功能插装阀。插件用作单向阀最典型的应用，就是大流量场合下设置在泵的出口保护泵不致反转。插装阀用作单向阀时有两个注意要点：选择合适的面积比，并根据所选择插装阀的面积比、系统流量参数选择相对更合理的单向盖板的阻尼器规格；控制口一般选择B口，以避免B/X 间泄漏。
压力功能插装阀。压力阀动态性能的主要参数是动态超调量、升压过渡时间、卸压过渡时间、压力稳定情况。而影响这些动态参数是先导阀和插件的质量。如果压力阀用于保压/安全阀，有电磁信号卸荷时，建议使用电磁球阀，以确保保压效果（因为普通的换向阀是滑阀结构存在不同程度的泄漏量）。科学地选择阻尼器的规格与合理安装才能优化系统。
插装阀系统应设置单独的外控制油源，以确保控制口压力的相对稳定及可靠性，避免动作紊乱或保压不良等现象的发生。
装配调试。设计是实现液压系统性能优化的基础，插装阀系统更强调装配调试是达到系统运转性能优化的必然工序，而且装配调试过程可弥补设计的缺陷，使系统更完善。
3.3 P/Q阀液压传动系统的应用技术的科学发展原则的研究
上世纪九十年代，PLC控制技术的发展，特别是日本研发出了注塑机专用的P/Q（流量/压力）双比例阀，简化了液压系统，提高了液压系统的控制性能，降低了液压能耗。
P/Q流量/压力的双比例阀采用比例溢流阀和比例方向阀为主导元件，有2通压力补偿型和3通压力补偿型两种。二位四通比例方向阀合并两腔可以获得双倍流量，在回路上插入一个压力补偿器，使系统得到更稳定的流量。可实现多点压力控制，又可进行多级流量控制，很方便地成为系统的主回路。目前大部分注塑机新品开发或传统产品升级均优选P/Q流量/压力双比例阀控制系统。
如何科学地达到P/Q阀液压传动系统既降低系统能耗及提高系统的性价比的科学发展原则，本节以作者创新的SZ-800大型注塑机的P/Q阀液压系统为例，说明这个问题。
大型注望机的P/Q液压比例技术与定量泵组成动力驱动系统的系统型式与运行能耗。通用型大型注望机对运动参数的精密性没有严格的要求，重点在降低液压驱动能耗。降低液压能耗的重点是最大限度减少溢流损失。大型注塑机的液压泵源由多个定量泵组成，以达到系统工作所需流量。对于多泵与比例阀的如何搭配，直接关系到系统的能耗的高低。多泵与比例阀搭配有两种形式：一种是采用中、小型注塑机的P／Q双比例阀与定量泵组成节能动力驱动系统的形式，总流量全部通过P／Q比例阀(或傍路P／Q比例阀)，不论那个泵的工作流量必须通过比例流量阀进入系统，这样，造成了流量压差能量损失，特别在大流量情况下，能量损失较大；另一种形式是仅对其中一个小流量泵进行比例调速，其于泵的流量根据工况与比例调速小泵的流量组合叠加，形成一条流量比例斜线，各个工况所需流量可在比例斜线上选取，这种比例流量调速，除比例调速的小泵外，其于泵的工作流量进入系统中，均没有第一种搭配形式的能量损失，提高了能量利用率。
SZ-800注塑机液压系统的动力驱动系统四个定量泵组成（图3），分别为：比例调速小泵的排量为76，其余一个为排量76／152的双泵，另一个排量为152的单泵。三个泵的流量根据工况与比例调速小泵组合叠加，形成一条流量比例斜线，各个工况所需流量可在比例斜线上选取，这种比例流量调速。除比例调速的小泵外，其于泵的工作流量进入系统中，基本上没有流量的能量损失，提高了能量利用率。系统还可根据需要，减少工作泵的数量，不影响系统的调速性能，能耗可降低30~40%，噪声可降低约5dBA。图3为SZ-800注塑机的小泵流量比例、系统压力比例的四泵动力驱动液压原理图。图4为常规的四泵组合共用P/Q阀的动力驱动液压原理图。表4为两种液压动力确定系统的科学发展原则水准比较，可见，图3系统的科学发展原则的水准优异，而且P/Q阀为最小规格的10通径，成本效益显著；如果采用变频调速，图3系统仅需对一个驱动小泵的电机变频调速，而图4的系统需对两个大功率的电机分别变频调速，这样，图3的应用技术的科学发展原则及成本效益更显著，更具有较高的推广价值。
图3 小泵流量比例、系统压力比例的四泵动力驱动液压原理图
图4 常规的四泵组合的共用大规格P/Q阀的动力驱动液压原理图
表4 两种液压动力驱动系统的科学发展原则的比较
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类 别 |
图1系统 |
图2系统 |
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环 境 原 则 |
节流噪声 |
小 |
较高 |
|
|
油污染点 |
少 |
较多 |
||
|
热污染 |
低 |
较高 |
||
|
先
进
原
则 |
资源原则 |
P/Q阀 规格 |
10通径成本低 |
25通径成本高 |
|
泵源模 块规格 |
最小规格 |
最大规格 |
||
|
维修成本（更换P/Q阀） |
最低 |
最高 |
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能 效 |
高 |
较高 |
||
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节流损失 |
小 |
大 |
||
|
系统发热量 |
小 |
大 |
||
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应用范围 |
不受泵源流量限制。 |
受P/Q阀规格限制，最大流量为 |
||
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泵源模块化及互换性 |
良 好 |
|||
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科学发展原则综合指数 |
高 |
较高 |
||
4 注塑机液压系统应用技术的科学发展原则的常见设计缺陷分析及科学发展方向
我国虽然注塑机产量为世界第一，由于长期来偏重于“价位”，液压系统的设计停留在“可用”理念，所以系统的功能简单、性能基本，造成机械机构运行性能较差而不能实现塑料制品减量化、精密化、复合化等绿色化成型；系统简单化的性能缺陷带来的安全故障也时有发生，严重的造成生命事故。
本节从液压系统应用技术的科学发展原则的角度，分析了一些常见的设计缺陷，并提出了技术措施及科学发展的方向。
4.1模具保护动态性能的设计
传统的合模的模具保护功能为低压低速护模，目的是防止模具型腔表面沾（粘）有异物而合紧时被损坏模具表面质量及成型制品的质量。模具型腔表面沾（粘）有的异物一般都为扯断的制品飞边。理想的低压低速护模区域为模具接触之前
国内简易的合模液压系统，基本上不采用伺服比例系统，系统的动态响应性能很差，与模具保护的高频特性不匹配，因此模具保护设计仅为摆饰。发达国家的注塑机在上世纪八十年代以应用阀控系统的合模液压回路，实现高响应的模具保护功能。
阀控伺服模具保护系统。高频率伺服比例阀直接安装于合模油缸上，形成模具保护的伺服闭环控制系统，同时采用低阻尼密封件，以提高系统的固有频率。
阀控技术与视觉检测系统相结合，实现智能模具保护。护模行程位置是随成型合模（锁模）力的大小而变动的动参数，给实际控制护模区域的位置点带来了较高的难度。视觉系统以其独特的非接触式检测方式，和高固有频率的液压系统结合为一体化控制，实现合模部件运行的安全保护。高固有频率液压系统与视觉技术结合实现模具保护。一般用行程（电子尺）来检测护模行程，即如模具型腔表面沾（粘）有的异物，合紧模具不能在设定的时间内达到设定的行程，检测元件发出信号给中央处理器，然后中央处理器发出指令给阀控系统，高响应换向，移动模板后退。厦门博视源科技有限公司自主研发的双镜头模具监视器能自动监视模具开关模状况，位置检测可精确到
4.2 液压缓冲性能的设计
注塑机液压传动系统运行性能设计的简单化，降低了液压元件的运行可靠性。多数注塑机液压系统的运行性能仅为开、关性能，根本没有考虑的液压阀开启及关闭的缓冲、延迟等性能设计。 国内较多注塑机在保压结束转塑化，液压阀的冲击声很大，这是由于系统在塑化高压下流量瞬时达到最大，电液阀的液动阀在没有缓冲作用下高速换向受到瞬时冲击，产生激烈的冲击声，而且对阀的弹簧造成极易破坏，大幅度降低疲劳强度及刚度，缩短了使用寿命。
液压系统中增加蓄能器等缓冲设计，消除液压冲击。
4.3 合模液压安全性能的设计
人的生命安全是第一位，偏离了这一人性化的最基本的人文环境原则，一切设计都是徒劳的。液压系统设计的首要就是确保操作人员的生命安全。注塑机的人的安全设计在容易产生人生命事故的合模部位。国际上液压驱动的合模机构，运行中，安全门打开，模板运行即停止，确保操作人员的生命安全。国内液压驱动的合模机构，在上世纪八十年代引进国外先进技术，也采用同样的安全模式，后来为了适应一些用户的要求，采用安全门打开，模板仍能开模运行，提高所谓的功效，而忽视了操作人员的生命安全，这一错误的设计，降低了液压系统的安全系数，严重的剥夺了人的生命的事故也有发生。国内塑机安全标准也未把这关系人的生命安全的运行制约列入标准，单纯强调电气安全控制。
国内外实际证明，电气控制达不到完满的安全系统，只有在可能产生运动不安全因数时，直接切断液压动力的输送，才能实现可靠的人性化的安全系统。
4.4 蓄能器应用技术的设计
国际上液压界著名W.Backc教授指出扩大使用蓄能器技术是流体技术实现节能、提高性能的发展方向。
蓄能器开关阀油路不能达到高响应动态反映性能，不能实现瞬时高速、超高速注射。油路中加蓄能器，仅起到降低系统装载功率的作用。有的把设置蓄能器油路作为实现瞬时高速、超高速注射的设计，这是一种错误的理解。
扩大蓄能器的应用范围，拓展注塑功能、性能及提高注塑机的性能。住友公司的SE350HY和SE450HY两种带有蓄能器的注塑机，大容量、皮囊式蓄能器能确保压力稳定控制，因而可消除对特制氮气灌的依赖，还可降低因外界气温变化所带来的影响。两台蓄能器和数控伺服阀相连在一起，数控伺服阀配备有精密监测控制及反馈装置，以达到精密注射控制。速度传感器和伺服阀可做出快速反应，对注塑过程进行控制。蓄能器储能用于操作置换注塑单元，保压、背压及防流延等工况。
4.5 液压油清洁化的设计
液压油的污染有内部和外部两个原因造成，外部原因包括：油从储藏运输过程中带来的，液压元件在加工、装配中存在于其内部的污物以及周围环境混入的。内部原因包括工作使用过程中，相对运动部件磨损的产物和油液因环境产生的物理和化学的性能变化的产物。
采用扩大油箱容量和通风自然冷却来缓解油温的升高，防止油的性能变化；控制水分与空气进入液压油，减少外来的污染；泵的吸油口应足够大，防止系统混入空气；采用符合FDA标准的无毒害液压油；液压油处理，残留废油易于清理干净。
国内注塑机油箱吸油装置设计为降低成本，绝大多数不采用自封式滤油器，造成维修油泵时极不方便，调换油泵，往往造成满底箱都是油，不但浪费宝贵的液压油，而且造成环境污染。滤油器成本毕竟占整机很小比例。这说明了这些注塑机制造企业的科学发展原则理念不强。
4.6 液压传动系统环境污染治理的设计
液压系统科学发展原则的环境污染可分为宏观污染和微观污染。科学发展原则的环境污染的治理与传统的环境污染的治理的不同之处，更重视对人文环境影响大、长期来不被重视的微观污染的治理。
宏观污染主要指液压油污染。
严格控制产品生产过程中的污染，发展封闭式系统，防止外部污染物侵入系统；改进元件和系统设计，使之具有更大的耐污染能力。同时开发耐污染能力强的高效滤材和过滤器。研究对污染的在线测量；开发油水分离净化装置和排湿元件，以及开发能清除油中的气体、水分、化学物质和微生物的过滤元件及检测装置。奈斐耐驰特公司的ELION应用于医疗领域注塑机，动力驱动的交流伺服电机使用了囊式水冷式，消除电机运行可能产生的热污染。宁波海雄塑料机械有限公司把油泵放置于液压油中，有利于控制油泵温度、降低噪音、减小对环境的污染度。
液压传动系统的微观污染主要指液压件的静电污染。静电放电（ESD）增加设备故障。静电吸引（ESA）会造成关键性产品和设备的表面污染增加，从而导致产品出现瑕疵并增加维护费用。静电产生的负离子的微观污染，使人生理活动发生障碍，出现恶心、狂躁、疲乏无力等症状。洁净室中，亚微米级的尘粒会影响到高科技产品的质量，它们一旦被吸附，产品表面就很难清除，很难将产品的质量和产量维持在一个较高的水平上。
液压件的静电消除。金属导电体的静电感应可通过设备的接地装置加以消除。注塑机液压传动系统使用的密封件、高压胶管的材料都是绝缘的，例如聚氨酯、特氟隆、橡胶，而绝缘体都很容易带电，例如，密封件高速摩擦会产生静电，高压胶管由于内部液压油摩擦发热会产生静电，并且会常时间地保持着带电状态，无法通过接地而将绝缘体中的静电荷移除。现在导电塑料、橡胶的材料已进入应用，如何应用到密封件上，还需应用研发。恒定液压油温度在
在洁净室里，应用空气净化离子发生器，以产生带有正负电荷的空气离子云，无论静电荷处在洁净室的什么环境下，都可以进行中和。
4.7 液压传动噪声“治本”的设计
噪声的“治本”的关键是理论研究，然后才能有的放矢实施，而理论研究在注塑机制造行业可以说是空白。三十多年来，在噪声“治本”上无明显进步，仅被动地停留在应用低噪声的液压元件，而对系统运行噪声，在运行前是一个未知数，被动地运行后“治标”，难以取得连续效果。
从流体微观分析人手，研究液压控制元件诱发噪声的机理，进而实现液压控制元件的低噪声优化设计。流道内部激振流场诱发的流体噪声占很大比重，这部分噪声主要源于气穴流动、喷流噪声、漩涡振动、液压冲击、以及流体的压力和流量脉动。在阀类中，噪声较大的是溢流阀、节流阀等压降较大的阀。流体噪声主要来自液压阀的阀内节流口，当油液通过阀口时，流速的急剧上升使压力能转换成动能，导致压力的骤然下降，油液中的气体分离出来，出现气穴现象并诱发噪声。气穴噪声是液压阀的主要噪声源。
仿真研究。利用流动显示技术直接观察元件内部的流动现象,研究流道结构对流量系数、液动力、气穴形态和漩涡运动等噪声诱发因素的影响目前已取得了较大的进展。利用计算流体动力学对阀的气穴流场进行数值模拟,将气相体积比方程、汽化质量方程引入湍流模型，实现阀内气穴的数值试验,是认识和控制气穴的有效方法。
4.8 液压缸活塞杆密封清洁化的设计
液压缸活塞杆密封设计是个很普通的技术，但在实际设计中往往被忽视，密封污染成为普遍存在的环境问题，用户意见很大。密封设计失效造成污染，即使在使用中采取补救技术措施也很难取得理想的效果。
液压缸活塞杆密封性能存在的普遍缺陷是没有根据注塑工况采用合理的密封设计。
“堵”：需要由两道密封，即高压密封和低压密封，一些油缸往往只设计高压密封，无低压密封，高压密封圈在高压油压卸载后，与活塞杆接触部位的密封功能基本消失，导致低压油从活塞杆处渗漏。
“疏”：密封也不可能做到“零”渗油，经过一段时期运行后，渗油由少积多，所以在活塞杆油缸盖的低压密封圈与防尘圈之间设计渗油盛油槽，防尘圈可把活塞杆通过低压密封圈带出的渗油进一步封住，这部分渗油被防尘圈刮入后流入盛油槽，然后通过软管引出至废油盛油容器。
5 KH-40000托盘注塑机液压系统应用技术的科学发展原则的创新
本节介绍液压系统应用技术的科学发展原则在作者设计的KH-40000（注塑容量
KH-4000托盘注塑机，塑化注射量