【正文】 型機(jī)、多組分注射成型機(jī)、鞋用注射成型機(jī)等。本課題就是在這樣的背景下提出的，通過對(duì)前人技術(shù)的吸收、繼承和發(fā)展，并實(shí)地考察了我國注塑機(jī)的技術(shù)情況，旨在開發(fā)一套既符合我國國情又具有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的可編程控制的精密注塑機(jī)。國內(nèi)注塑機(jī)的發(fā)展速度異?？?，但控制水平較低，檔次不高，絕大多數(shù)仍基于繼電器控制，自動(dòng)化程度較低，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)。目前高速瓶坯機(jī)、電動(dòng)光盤注塑機(jī)、薄壁精密產(chǎn)品注塑和大型汽車用塑料件注塑等，是高檔注塑機(jī)的主要市場(chǎng)。據(jù)了解，Milacron公司在中國生產(chǎn)的機(jī)械可能主要銷往東南亞和南美。雖然出自海天歐洲公司的機(jī)器的價(jià)格將比海天標(biāo)準(zhǔn)機(jī)高25%左右，但是與同類歐洲機(jī)相比還是要便宜30%40%。為了提高研發(fā)能力，中國注塑機(jī)企業(yè)也開始走出國門，把研發(fā)機(jī)構(gòu)建到海外，同時(shí)也為產(chǎn)品更便捷地打入海外市場(chǎng)創(chuàng)造條件。浙江的寧波和廣東的東莞等地，已成為中國乃至全球重要的注塑機(jī)生產(chǎn)基地。通過與發(fā)達(dá)國家注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的合作，中國注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在較短的時(shí)間里提高了設(shè)計(jì)和制造能力，部分產(chǎn)品開始從通用型設(shè)備向?qū)Ｓ迷O(shè)備過渡；從低端市場(chǎng)和中端市場(chǎng)進(jìn)入。中國注塑機(jī)的生產(chǎn)與世界水平的差距在縮小，某些方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。注塑機(jī)是塑料加工業(yè)中使用量最大的加工機(jī)械，不僅有大量的產(chǎn)品可用注塑機(jī)直接生產(chǎn)，而且它還是組成注拉吹工藝的關(guān)鍵設(shè)備。但是進(jìn)入90年代以來,隨著世界各國在環(huán)境保護(hù),如能耗、噪聲、泄漏等控制方面日益嚴(yán)格的要求,節(jié)能已成為注塑機(jī)電液系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。這是注射成型工藝技術(shù)方面的重大突破，從而使更多的塑料通過比較經(jīng)濟(jì)的注射成型方法加工成各種塑料制件成為可能。布勞恩((FRANZ BRAUN)廠生產(chǎn)出全自動(dòng)柱塞式臥式注射成型機(jī)，并向各國推廣使用，這也是目前所用的柱塞式注射成型機(jī)的基本形式。隨著現(xiàn)代工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塑料制件被越來越廣泛地應(yīng)用到國防、機(jī)械、電氣、航空、交通運(yùn)輸、建筑、農(nóng)業(yè)、文教、衛(wèi)生及人民生活等各個(gè)領(lǐng)域。注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制畢業(yè)論文第1章 緒論塑料注射成型機(jī)(簡(jiǎn)稱注塑機(jī))是將熱塑性塑料或熱固性塑料制成各種塑料制件的主要成型設(shè)備。注射成型機(jī)是在19世紀(jì)中葉出現(xiàn)的金屬壓鑄機(jī)(1849年STURGRSS )的基礎(chǔ)上逐漸形成的。之后，由于石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了塑料工業(yè)的發(fā)展。 在我國塑料機(jī)械工業(yè)80年代以后才獲得了蓬勃發(fā)展,特別是塑料注塑機(jī)年生產(chǎn)能力已達(dá)萬臺(tái)以上,不僅滿足了國內(nèi)生產(chǎn)的需要,還大量出口創(chuàng)匯,為滿足這種機(jī)器高輸出力、快速響應(yīng)、高速、壓力控制精度和重復(fù)精度的技術(shù)要求,國產(chǎn)注塑機(jī)幾乎全部采用了液壓傳動(dòng)和電液比例控制技術(shù)。為降低能耗,德、日等國已開發(fā)了全電氣傳動(dòng)控制的注塑機(jī),并投放市場(chǎng)。目前中國已成為世界塑機(jī)臺(tái)件生產(chǎn)的第一大國，寧波海天也成為全球產(chǎn)量最大的注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。這些機(jī)械已經(jīng)基本上可以滿足國內(nèi)市場(chǎng)上的需要，并且相當(dāng)數(shù)量的產(chǎn)品出口到包括歐美等國家的海外市場(chǎng)。如海天推出的超大鎖模力的注塑機(jī)和高速、高精密注塑機(jī)系列產(chǎn)品，已經(jīng)可以滿足大型汽車配件和小型精密電子產(chǎn)品的生產(chǎn)。如寧波市的北侖港，匯集了25家注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，30多家配件企業(yè)，其中外資企業(yè)15家，注塑機(jī)產(chǎn)值年均增速高達(dá)20%。如海天2003年8月在意大利的Brescia成立了海天歐洲公司，并于今年開業(yè)。在中國注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)走出去的同時(shí)，歐美大型注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)紛紛走進(jìn)來。事實(shí)上，歐美廠商在中國生產(chǎn)的注塑機(jī)基本上都是中檔產(chǎn)品，并且隨著中國本土注塑機(jī)制造水平的提高，進(jìn)口的中檔注塑機(jī)正面臨較大的競(jìng)爭(zhēng)危脅。這一部分市場(chǎng)進(jìn)口品牌機(jī)的地位仍無法動(dòng)搖。近年來，隨著注塑機(jī)在行業(yè)中的比重不斷加大，其出口量已超過造紙機(jī)，成為我國輕工業(yè)系統(tǒng)最大宗的出口設(shè)備。第2章 注塑機(jī)概論 注塑成型機(jī)的分類根據(jù)注射裝置對(duì)塑料的塑化方式的不同可分為柱塞式和螺桿式兩大類，尤其以螺桿式注塑機(jī)最為常見。 注塑機(jī)的基本組成及工作過程 注塑機(jī)的基本組成一臺(tái)通用型注塑機(jī)主要包括以下部件：合模裝置、注射裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)和電器控制系統(tǒng)：注射成型是由塑料塑化、模具閉合、塑料注射入模腔、壓力保持、制品固化成型、開模取出制品等工序組成的連續(xù)過程。（2）注射裝置前移和注射 在確認(rèn)模具達(dá)到所要求的合緊程度后，注射裝置前移，使噴嘴與模具貼合，便可以向注射油缸通入壓力油，則與油缸活塞桿相接的螺桿以高壓、高速將頭部的熔料注入模腔，此時(shí)螺桿頭部作用于熔料上的壓力為注射壓力。制品冷卻和預(yù)塑當(dāng)保壓進(jìn)行到模腔注入的熔料失去從澆口回流的可能性時(shí)，保壓壓力即可卸去，使制品冷卻定型，此時(shí)螺桿在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，來自料斗的粒狀塑料借助旋轉(zhuǎn)螺桿的輸送作用，不斷沿螺槽向前運(yùn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的課題是注射量為60g，合模力為500KN的可編程控制注塑機(jī)，為普通型注射成型機(jī)。電器部分采用PLC控制方案實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)和全自動(dòng)控制。因此，在設(shè)計(jì)此裝置時(shí)，應(yīng)能滿足下列基本要求：（1）在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，提供一定數(shù)量的，組分和溫度均勻的熔料；（2）根據(jù)塑料性能和制品結(jié)構(gòu)情況，應(yīng)有合適的速度和壓力，將一定量的熔料注入模腔。對(duì)塑料的塑化和熔料注射分開進(jìn)行的注射裝置，統(tǒng)稱預(yù)塑式注射裝置。（2）塑料是依靠螺桿的剪切熱和外加熱的共同作用下，塑化成均勻的熔體。這為發(fā)展高速和大型注射成型機(jī)提供了可能；（2）塑化速率快、均化好。因此，在工藝上可以用較低的塑化溫度和注射壓力。例如要增加螺桿傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓馬達(dá)放置在注射油缸后面，螺桿、注射油缸、液壓馬達(dá)三者呈一線排列的形式。 螺桿式塑化部件螺桿式塑化部件如圖32所示，主要由螺桿、機(jī)筒（又稱料筒）、噴嘴等組成。 螺桿結(jié)構(gòu)如下所述：（1）螺桿型式注射成型機(jī)在使用過程中，由于經(jīng)常需要更換塑料品種，所拆換螺桿也就比較頻繁。通用型螺桿的分段如圖33所示。它的工作原理：當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)塑化時(shí)，自螺槽出來的熔料，具有一定的壓力，則將止逆環(huán)頂升。一個(gè)良好的止逆型螺桿頭結(jié)構(gòu)，應(yīng)該是啟閉靈活、注射時(shí)熔料回泄量及其在止逆環(huán)動(dòng)作區(qū)域內(nèi)發(fā)熱量保持在最低程度。～，～ 倍； （b）螺桿頭處的通流截面要適當(dāng)。因它容易更換，故硬度選擇要低于料筒。 Ds== （31）式中 V機(jī)器注射量(厘米3) 注射系數(shù)，根據(jù)加工樹脂的類型和螺桿結(jié)構(gòu)而定，～ s注射行程（厘米），s=kDs k螺桿行程與直徑的比值，常取3左右，最大可到5左右，視螺桿性能而定已知機(jī)器注射量為60g，通用型螺桿的塑化能力為25公斤/時(shí)（PS）。因此，L/直接影響到物料的熔化效果和熔體質(zhì)量。為提高輸送能力，螺槽表面一定要光潔。長度有助于穩(wěn)定熔體在螺槽中的波動(dòng)，有穩(wěn)定壓力的作用，使物料以均勻的料量從螺桿頭部擠出，所以又稱計(jì)量段。但過小會(huì)導(dǎo)致剪切速率過高，以及剪切熱過大，引起大分子鏈的降解，影響熔體質(zhì)量?！驹O(shè)計(jì)取=。長度會(huì)影響從固態(tài)到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)化歷程，太短會(huì)來不及轉(zhuǎn)化，固料堵塞在段的末段，形成很高的壓力、扭矩或軸向力、太長也會(huì)增加螺桿的扭矩和不必要的能耗，一般=（6～8）。 （i）螺棱寬度（e） 螺棱寬度影響螺槽的容料量、容體的漏流以及螺棱耐磨損程度，一般為（～）。注射螺桿的磨損是相當(dāng)嚴(yán)重的（特別是加工玻璃纖維增強(qiáng)材料），小直徑螺桿疲勞斷裂破壞也常有發(fā)生。螺桿表面硬度65～70，㎜，螺桿工作表面光潔度不低于。 目前我國常用的螺桿材料有45號(hào)鋼、40Cr、氨化鋼、等。最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，就是在螺桿前端加裝一個(gè)比螺桿根徑大的螺桿頭，由于在螺桿頭及料管之間的間隙相當(dāng)?shù)男?，使得壓力升高且避免材料回流；而螺桿的角度在６０～９０度之間。材料選用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)HB220—270熱處理。止逆閥是裝配在螺桿最前端的組件，它最主要的功用在于射出及保持壓力階段時(shí)，防止塑料之回流。一般止逆閥的設(shè)計(jì)，都會(huì)將通道截面積設(shè)計(jì)成螺桿尾端的環(huán)狀通道面積的８０％以上。圖28環(huán)狀止逆閥 噴嘴設(shè)計(jì)噴嘴是連接塑化裝置與模具流道的重要部件，注射時(shí)，料筒內(nèi)的熔料在螺桿的推動(dòng)下，以高壓和快速流經(jīng)噴嘴嘴注入模具。這種噴嘴必須添設(shè)加熱設(shè)置。熔膠時(shí)，閥芯在彈簧作用下復(fù)位而自鎖。而對(duì)于充模困難的薄壁精密制品，則宜用射程較遠(yuǎn)的噴嘴，對(duì)于厚壁制品則需要補(bǔ)塑作用好的噴嘴。這次設(shè)計(jì)的料筒基本結(jié)構(gòu)如圖211所示。因此，為了使機(jī)筒具有足夠的熱容量和合適的熱慣性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取機(jī)筒外徑（）和內(nèi)徑（）之比（K）為2～。 (4) 加料口加料口的結(jié)構(gòu)形式直接影響進(jìn)料效果和塑化部件的吃料能力，注塑機(jī)大多數(shù)靠料斗中物料的自重加料，所以這次采用最常用的對(duì)稱形料口，如下圖212所示。加熱器由熱電阻加熱線圈構(gòu)成, 給加熱器通電則熱電阻釋放熱量。注塑制品質(zhì)量與料筒內(nèi)熔體的質(zhì)量有直接關(guān)系,為了保證熔體質(zhì)量, 要合理設(shè)置各區(qū)間的料筒溫度設(shè)定值, 并且將該區(qū)間的溫度控制在一定的精度范圍之內(nèi)。在料筒溫度控制系統(tǒng)中, 控制變量為加熱器提供的熱量, 被控變量為被加熱塑料的溫度。隨著溫度的升高, 塑料的比熱容、熱擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、密度等參數(shù)也都會(huì)發(fā)生變化, 因此, 注塑機(jī)的料筒溫度對(duì)象具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變等特點(diǎn)。這次設(shè)計(jì)采用的錐度為50176。座移油缸：當(dāng)座移油缸進(jìn)油時(shí)，實(shí)現(xiàn)注射座的前進(jìn)或后退動(dòng)作，并保證注塑噴嘴與模具主澆套圓弧面緊密地接觸，產(chǎn)生封閉熔體的注射座壓力。第4章 合模裝置 合模裝置簡(jiǎn)介合模部分位于機(jī)器床身的左側(cè)，它由后模板、動(dòng)模板、前模板、拉桿、頂出油缸等組成。模間距調(diào)節(jié)完畢后，根據(jù)不同的工藝要求調(diào)節(jié)鎖模力。（1）設(shè)計(jì)中對(duì)合模裝置的要求合模裝置是保證成型模具可靠的閉緊和實(shí)現(xiàn)啟閉動(dòng)作及頂出制品的部件，因此，合模裝置性能的好壞，直接關(guān)系到成型制品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，合模裝置在很大程度上決定著機(jī)器的總能耗。 .1 肘桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)《注塑機(jī)成型與設(shè)備維修技術(shù)問答》可知，我國國產(chǎn)中小型注塑機(jī)一般采用五節(jié)點(diǎn)雙曲軸式合模裝置。31 五節(jié)點(diǎn)肘桿式合模機(jī)構(gòu) （1）肘桿機(jī)構(gòu)的特性雙曲軸機(jī)構(gòu)一般要比單曲軸的里放大倍數(shù)大（在變形角以內(nèi)），可是雙曲肘的移模力在移模行程某區(qū)域內(nèi)會(huì)急劇下降。他取決月和墨系統(tǒng)變形量的大小。按拉桿的工作環(huán)境，其形狀應(yīng)設(shè)計(jì)成圓柱體，用優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造。參照SXZY60型注塑機(jī)，合模力=500kN,開模力為合模力的25%=125kN，(《注射成型手冊(cè)》P182)F:每根拉桿的預(yù)載荷，F(xiàn)=45918kN，取F=4600kND：拉桿直徑；由公式：T=KDF/12 (《注射成型手冊(cè)》P183) K：（～） D=12T/KF =12*120/*46000 = =50mm 考慮到拉桿軸向前后移動(dòng)，成熟鎖緊模具時(shí)的巨大拉伸力和支撐模板和模具作用的彎曲力，這里將拉桿直徑D取50mm。為避免損壞制品，要求多個(gè)頂出點(diǎn)力要均勻，頂出桿的出入頻率和移動(dòng)速度要與模板開閉速度協(xié)調(diào)匹配。圖中頂出桿的頂出力來自于液壓系統(tǒng)的頂出油缸活塞。注射后，注射機(jī)構(gòu)應(yīng)保持注射壓力，使塑料充滿型腔； （3）預(yù)塑進(jìn)料時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，料被推到螺桿前端，這時(shí)，螺桿同注射機(jī)構(gòu)一起向后退，為使螺桿前端的塑料有一定的密度，注射機(jī)構(gòu)必需有一定的后退阻力； （4）為保證安全生產(chǎn)，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有安全聯(lián)鎖裝置。（2）注射座移動(dòng)缸的載荷力座移缸在推進(jìn)和退回注射座的過程中，同樣要克服摩擦阻力和慣性力，只有當(dāng)噴嘴接觸模具時(shí)，才須滿足注射座最大推力。各液壓缸的外載荷力計(jì)算結(jié)果列于表l。活塞直徑 此時(shí)p1是由增壓缸提供的增壓后的進(jìn)油壓力，初定增壓比為5，則p1＝5＝，鎖模工況時(shí)，回油流量極小，故p2≈0，求得合模缸的活塞直徑為 ，取Dh＝。⑵注射座移動(dòng)缸的活塞和活塞桿直徑座移動(dòng)缸最大載荷為其頂緊之時(shí)，此時(shí)缸的回油流量雖經(jīng)節(jié)流閥，但流量極小，故背壓視為零，則其活塞直徑為，取Dy＝ 由給定的設(shè)計(jì)參數(shù)知，／＝，查表2—6得d/D＝，則活塞桿直徑為： dy＝＝⑶確定注射缸的活塞及活塞桿直徑當(dāng)液態(tài)塑料充滿模具型