故障树分析法在注塑机液压系统维修中的应用

史新民

(常州信息职业技术学院机电工程学院，江苏常州 213164)

注塑机是机械、电控、液压一体化的结晶，电气复杂，油压管路交叉林立，控制器五花八门，产品从20世纪80年代至今，故障现象也是千奇百怪，各不相同。注塑机维修工作涉及知识面广，复杂程度大，既要有机械设备维修经验，又要有电气维修知识，还必须熟悉液压维修常识［1］。所以要求维修人员必须具有一定深度的综合专业知识水平。针对注塑机的维修，困难之处在于查找和分析故障点，而故障树分析技术是一种能帮助维修人员快速查找设备故障的有效方法，可以尽量缩短注塑机排障时间和维修周期。

1 注塑机的液压控制原理

注塑机一般为液压控制，其基本原理是粒状塑料通过料斗进入螺旋推进器，通过螺杆外装的电加热器将塑料融化成黏液状态，并通过转动的螺杆将料高压快速注射到闭合的模具型腔中，经一定时间的保压冷却后，开模、顶出成型的塑料制品［2］。根据塑料注射成型工艺要求，注塑机的工作循环流程如图1所示。

图1 注塑机的工作循环流程

图2所示现为企业比较常用的某类250 g小型塑料注塑机的液压系统原理图，其动作循环见表1所示。

2 注塑机故障树的建立

2.1 故障树分析法的基本概念

故障树分析法是一种需要整体、综合、定量地考虑系统异常行为的系统方法［3］。故障树是围绕特定的系统故障，逐层分析，将系统可能出现故障的基本原因与故障之间的逻辑关系连成树状的逻辑图，从而有利于快速准确的查找系统的故障和薄弱环节，便于设备的故障诊断，也可用于分析和预测系统产生的故障原因以便于进行改进系统。

图2 注塑机液压系统原理图

表1 电磁铁动作表

2.2 故障树分析原理

如图3所示，在建立故障树之前，必须首先熟悉设备的系统工作原理，全面分析系统可能出现的故障形式。将采集到的常见故障类型作为顶事件建立故障树模型。随后进行故障树定性分析，根据故障出现路径逐步建立故障树的最小割集。

图3 故障树分析原理图

设备故障树建立后，还可帮助企业维护人员进行分析，对设备相应的薄弱环节增加关注度，起到预测、诊断故障和指导设备运行的作用，从而提高设备的可靠性。

2.3 注塑机故障树的建立

要建立注塑机的故障树，首先应系统了解注塑机系统的基本组成和工作原理，并熟悉整机的控制过程、各个元器件的作用和元件之间的连接情况，再结合平时积累的维修管理经验，对系统原理图、电气接线图、控制逻辑流程图等进行综合分析。

以注塑机合模注塑效果不理想作为顶事件，4种常见的故障模式为中间事件，循序渐进地找出每层事件所有可能出现的原因，逐步分解到基本事件为止。图4所示是注塑机合模注塑效果不理想的故 障树图。

图4 注塑机合模注塑不理想故障树图

3 注塑机故障分析与排除

根据注塑机合模注塑不理想故障树，故障的原因可能是机械系统、液压系统和电气系统故障以及工艺参数设置不当等情况造成的，一般按照“由简到繁”的原则，进行故障分析与排除［4］。

(1)机械部分的故障排查。主要排查合模连杆机构的运动过程是否合适、固定模具的模板是否存在安装不到位或者损坏、模具或者注塑材料内是否有异物导致注塑问题产生、注塑机的机械保险是否存在异常等现象。

(2)电气部分的故障排查。通过倾听电磁阀的吸合声音和用手触摸电磁阀来排查电磁铁是否损坏，排查行程开关能否吸合、附加继电器和其他电器是否存在故障。

(3)液压系统的故障排查。根据液压原理图，要分析合模注塑不理想是模锁增压无力还是塑料充不满模腔造成的，可以分别对照故障树图逐步检查各个液压元器件，排除故障所在。

(4)工艺参数设置不当。注塑不理想也极有可能是因为注塑工艺参数设置不当造成的，可以通过调整低压位置、压力、速度和时间等参数来改变注塑工艺。

注塑机的故障一般比较复杂，故障判断模糊，一时很难区分是机械故障、电气故障还是液压故障，所以在维修过程中，维修思路通常是逐步分析电路、油路、机械部件动作过程是否失灵。而调校工作则反过来进行，如机械动作和锁模压力出现故障，可首先排查油路和电路，如电路输出正常，则调校油路阀。若油路能正常工作则调校电路。最后进行统调，但三者关系相互依赖、相互控制。正确使用仪器仪表、调校检测电路，检修油路，调试机械部分的位置及动作，是判断故障的重要手段［5］。在维修过程中，要利用眼看、耳听、手摸、鼻闻和嘴问等方法充分收集注塑机的有关资料，对照故障树分析注塑机的运行动作及其表现状况，推断出与其相关的机械、电气和液压部分是否工作正常［6］。

4 结束语

注塑机的维修必须要有深厚的专业知识和一定的认识深度，维修不仅要能及时处理当前的故障，还要能对故障进行有效防范，进行预防性的保养与维护，让问题在萌芽状态还未出现故障停机时就解决掉。实践证明，故障树分析法是对复杂系统进行故障排除直至维修成功的一种好方法，用它来预测和诊断故障、甚至指导设备的正常运行同样能收到良好的效果。

［1］王宏颖，彭二宝.注塑机常见故障及维修方法［J］.液压与气动，2011(1):100－102.

［2］周士昌.液压系统设计［M］.北京:机械工业出版社，2004:18－22.

［3］贾雪峰.故障树分析法在门式起重机维修中的应用［J］.机电工程技术，2012(1):72 －74.

［4］魏广华，张玉峰.利用故障树排除摊铺机料斗不能合拢故障［J］.建筑机械，2009(9):107－108.

［5］马希望.浅谈注塑机的维修［J］.致富时代，2010(9):291.

［6］陈德亿.注塑机故障维修［J］.机械工人，2003(12):39－40.