液压缸是液压传动系统中的执行元件,随着科技发展,液压元件在不断创新和完善,液压技术也在各行业领域不断深入发展。注塑成型行业中,注塑机具有不可取代的地位,在中大型注塑成型行业领域,二板式注塑机具有巨大的优势。合模机构作为二板式注塑机的核心,对其机构的优化和油缸功能的优化成为主要研究方向。本课题基于全液压内循环二板式注塑机,对合模机构的结构进行深入研究,设计了一种用于合模机构的悬浮活塞式差动组合油缸,对组合油缸的液压循环系统及电气控制系统进行了设计和仿真研究。在二板式注塑机合模机构的研究背景下,分析两板式注塑机合模机构研究现状及存在的问题,以二板式注塑机合模机构为主要研究对象,设计了一种组合式内循环差动快速移模合模机构,主要包括:确定了合模机构的结构方案,对合模机构的拉杆、油缸进行研究,设计了一种变径油缸,分析了变径油缸机械结构原理及工作原理,并利用仿真软件Fluent确定了油缸最佳效用活塞尺寸。开发了一种机械结构简单的变径组合油缸,组合油缸在快速开合模阶段,利用变径油缸大缸筒使活塞悬浮,结合不等径活塞杆设计,可高效完成内循环差动移模动作,解决了目前两板式注塑机合模机构油缸结构复杂、成本高、效率低、可维修性差等问题。研究组合油缸完成开合模动作过程特点及工作特性,以伺服电机控制定量泵作为动力源系统实现对压力和流量的控制要求;以插装阀的液压回路来满足开合模动作的速度要求及差动移模动作的流量要求,搭建了完整的液压系统回路,制定了组合油缸工作过程的液压控制功能顺序表。运用液压仿真软件AMESim建立了合模机构组合油缸主要仿真模型,建立了插装阀的仿真模型,根据液压系统原理搭建了液压系统整体仿真模型,仿真验证了合模机构系统运行可行性与工作稳定性,对比分析移锁分离方案验证了差动组合油缸在移模阶段运动特性,合模机构满足节能、高效的设计要求。为实现对液压系统回路阀的动作控制和系统所需压力、流量的精确控制,设计了一套以PLC为主控制器,以伺服电机系统作为油泵驱动力的电气控制系统,搭配人机操作界面与PLC通信。编写了机构初始化、模拟量采集转化程序,列举了主要工况的控制程序。最后对回路使用模糊PID控制,通过Simulink和AMESim联合仿真对回路控制系统进行了优化,使合模机构具有更优的稳定性与抗干扰能力。