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正文內(nèi)容

機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-sz500注塑機(jī)注射裝置設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-01-06 20:18 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 隨著塑膠制品多樣化市場需求越來越大 ,注塑機(jī)設(shè)備的升級(jí)換代也越來越快。早期的注塑機(jī)都是全液壓式,由于環(huán)保和節(jié)能的需要,以及伺服電機(jī)的成熟應(yīng)用和價(jià)格的大幅度下降,隨著塑膠制品多樣化市場需求越來越大 ,注塑機(jī)設(shè)備的升級(jí)換代也越來越快。早期的注塑機(jī)都是全液壓式,由于環(huán)保和節(jié)能的需要,以及伺服電機(jī)的成熟應(yīng)用和價(jià)格的大幅度下降,近年來全電動(dòng)式的精密注塑機(jī)越來越多,只有比較兩類不同動(dòng)力源注塑機(jī)的特點(diǎn),才有可能弄清注塑機(jī)的技術(shù)發(fā)展方向。 全液壓式注塑機(jī)在 成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面有許多獨(dú)特優(yōu)勢,它從傳統(tǒng)的單缸充液式、多缸充液式發(fā)展到現(xiàn)在的兩板直壓式,其中以兩板直壓式最具代表性,但其控制技術(shù)難度大,機(jī)械加工精度高,液壓技術(shù)也難掌握。 全電動(dòng)式注塑機(jī)有一系列優(yōu)點(diǎn),特別是在環(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢,由于使用伺服電機(jī)注射控制精度較高,轉(zhuǎn)速也較穩(wěn)定,還可以多級(jí)調(diào)節(jié)。但全電動(dòng)式注塑機(jī)在使用壽命上不如全液壓式注塑機(jī),而全液壓式注塑機(jī)要保證精度就必須使用帶閉環(huán)控制的伺服閥,而伺服閥價(jià)格昂貴,帶來成本上升。 電動(dòng) — 液壓式注塑機(jī)是集液壓和電驅(qū)動(dòng)于一體的新型注塑機(jī),它融合了全液壓 式注塑機(jī)的高性能和全電動(dòng)式的節(jié)能優(yōu)點(diǎn),這種電動(dòng) 液壓相結(jié)合的復(fù)合式注塑機(jī)已成為注塑機(jī)技術(shù)發(fā)展方向。注塑行業(yè)正面臨著一個(gè)飛速發(fā)展的機(jī)遇,然而在注塑產(chǎn)品的成本構(gòu)成中,電費(fèi)占了相當(dāng)?shù)谋壤?,依?jù)注塑機(jī)設(shè)備工藝的需求,注塑機(jī)油泵馬達(dá)耗電占整個(gè)設(shè)備耗電量的比例高達(dá) 50%65%,因而極具節(jié)能潛力,設(shè)計(jì)與制造新一代 “ 節(jié)能型 ” 注塑機(jī),就成為迫切需要關(guān)注和解決的問題。 隨著世界各國在環(huán)保,如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益嚴(yán)格的要求,節(jié)能已完成為注塑機(jī)電液系統(tǒng)的研究重點(diǎn),針對(duì)閥控電液系統(tǒng)有較大能量損失的不足,德、日等國發(fā)展了應(yīng) 用變量泵和電液比例閥結(jié)合的負(fù)載感應(yīng)型的注塑機(jī)電液控制系統(tǒng)。為進(jìn)一步降低能耗,減少噪音,最新一代的注塑機(jī)是用轉(zhuǎn)速可調(diào)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵為動(dòng)力源,在保壓、冷卻及空轉(zhuǎn)工況保持很低轉(zhuǎn)速,以達(dá)到節(jié)能、降噪的目的,其工作原理簡述如下: 利用注塑機(jī)同步信號(hào)及電氣控制系統(tǒng),根據(jù)注塑成型的工藝要求,將電液比例控制系統(tǒng),模擬成負(fù)載跟蹤控制系統(tǒng),使油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速與注塑機(jī)工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比,將傳統(tǒng)的定量泵改造成變頻變量泵,從而使溢流閥的回油流量降到最小,無高壓節(jié)流能量損失,進(jìn)而將傳統(tǒng)有高壓節(jié)流的 “ 耗能型 ” 注塑機(jī)升級(jí) 為無高壓節(jié)流的 “ 節(jié)能 7 型 ” 注塑機(jī),節(jié)能型注塑機(jī)除了節(jié)能功能之主要特性外,依據(jù)其節(jié)能原理,還具有附加系列的優(yōu)點(diǎn),包括:減輕開、鎖模沖擊,延長機(jī)械和模具使用壽命;延長油路系統(tǒng)(密封組件等)使用壽命,減少維修次數(shù)、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用;降低噪音、改善工作環(huán)境;系統(tǒng)油溫大幅降低,冷卻用水量可節(jié)省 30%以上;對(duì)電機(jī)具有過壓、過流、缺相等多種保護(hù);注塑機(jī)原有的控制方式及油路不變。將注塑機(jī)改造升級(jí)為 “ 節(jié)能型 ” 注塑機(jī),其投資(主要是變頻器)應(yīng)該在一年內(nèi)可通過節(jié)約的電費(fèi)或油費(fèi)收回。 總之,開發(fā) “ 節(jié)能型 ” 注塑機(jī)理論可行,投資小、效益明顯 ,或許在不久的將來,變頻節(jié)能型注塑機(jī)會(huì)成為注塑機(jī)制造業(yè)的新賣點(diǎn)。 我國注塑機(jī)工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向 中國加入世界經(jīng)貿(mào)組織 (WTO)后,國外的機(jī)械制造業(yè)加速對(duì)華轉(zhuǎn)移,世界一些知名的注塑機(jī)企業(yè),如德國德馬克、克虜伯、巴登菲爾,日本住友重工等公司先后 “ 進(jìn)駐 ” 中國,有的還進(jìn)一步設(shè)立了技術(shù)中心。國外注塑機(jī)制造商的進(jìn)入給中國注塑機(jī)行業(yè)帶來了發(fā)展活力,同時(shí)也使中國注塑機(jī)制造企業(yè)充滿了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。 從 50年代技術(shù)創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注塑成型機(jī)至今已有 50多年的歷史。目前在工程塑料業(yè)中, 80%采用了注塑成型 。近年來由于汽車、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)對(duì)注塑制品日益增長的需要,推動(dòng)了注塑成型技術(shù)水平的發(fā)展和提高。我國塑料機(jī)械 2021年銷售額在 70億元人民幣左右,以臺(tái)數(shù)記約為 ,其中 40%左右是注塑成型機(jī)。從美國、日本、德國、意大利、加拿大等主要生產(chǎn)國來看,注塑機(jī)的產(chǎn)量都在逐年增加,在塑料機(jī)械中占的比重最大。 從注塑機(jī)問世起,鎖模力在 1000- 5000kN,注塑量在 50- 2021g的中小型注塑機(jī)占絕大多數(shù)。到了 70年代后期,由于工程塑料的發(fā)展,特別是在汽車、船舶、宇航、機(jī)械以及大型家用電器方面的廣泛 應(yīng)用,使大型注塑機(jī)得到了迅速發(fā)展。美國最為明顯。在 1980年全美國約有 140臺(tái) 10000kN以上鎖模力的大型注塑機(jī)投入巾場,到 1985年增至 500多臺(tái)。日本名機(jī)公司已經(jīng)成功地制造了當(dāng)今世界最大的注塑機(jī),其鎖模力達(dá)到 120210kN,注塑量達(dá)到 92021g。 80年代以來, CAD/CAE/ CAPP/ CAM計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在塑機(jī)制造業(yè)的廣泛采用,促進(jìn)了我國注塑機(jī)研發(fā)和制造水平的高速發(fā)展。以寧波海天股份有限公司為代表的一批國家級(jí)高 8 新技術(shù)企業(yè)都相繼引進(jìn)美國 PTC公司的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析等軟件,實(shí)現(xiàn)了三維立體參數(shù)化建模,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真,對(duì)主關(guān)原件分析,對(duì)高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分布、應(yīng)力峰值、危險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算,幫助設(shè)計(jì)人員迅速地了解、評(píng)估和修改設(shè)計(jì)方案,保證重要零件結(jié)構(gòu)合理性的可靠性達(dá)到完美結(jié)合。為了保證高質(zhì)量的設(shè)計(jì)輸出到高質(zhì)量的產(chǎn)品輸出,舊的加工方式已經(jīng)很難適應(yīng)技術(shù)、質(zhì)量競爭的要求。海天公司在 “ 八五 ” 和 “ 九五 ”規(guī)劃中,按照滾動(dòng)發(fā)展的科學(xué)方法,累積投資 2億元人民幣組建了加工中心分廠。新建 5萬平方米的大型裝配分廠, 10萬平方米的扳金和結(jié)構(gòu)件加工分廠,新建了 1萬平方米的試驗(yàn)車間和實(shí)驗(yàn)室,新建了 5928個(gè)庫位的立 體自動(dòng)倉庫。購置了德國 OKUMA兩條柔性加工線,加入到 40多臺(tái)加工中心組成的機(jī)群中。實(shí)施了國家 863計(jì)劃 —— 浙江海天 CIMS工程,成功應(yīng)用 K3系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃、物料、成本等計(jì)算機(jī)集成管理。引進(jìn) IMAN系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建和跟蹤,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和版本,產(chǎn)品屬性和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的查詢以及向 K3系統(tǒng)的信息傳遞等計(jì)算機(jī)集成管理。 海天公司在 2021年實(shí)現(xiàn)今年銷售收入 ,出口創(chuàng)匯 1000萬美元,創(chuàng)利稅 2億元人民幣完成銷售具有國際 90年代水平的大型注塑機(jī) 100臺(tái),進(jìn)行了兩項(xiàng)國際先進(jìn)水平的重大技術(shù)裝備研制,其 一是注塑機(jī)的防護(hù)門、配電箱等扳金件表面噴塑流水線形成批量生產(chǎn)能力,其二是注塑機(jī)螺桿和機(jī)筒雙金屬噴涂工藝投入批量生產(chǎn),使關(guān)鍵零部件已經(jīng)形成了三個(gè)完整的系列,它們是以曲肘式鎖模的 HTW和 HTFX系列,直壓式鎖模的 HTK系列,伺服電機(jī)控制的 HTD系列?;緟?shù)由鎖模力 580kN到 36000kN,注塑重量由 70g至 51460g,處于國內(nèi)的領(lǐng)先地位。 海天公司十分注重研究國際注射機(jī)的發(fā)展動(dòng)態(tài),努力趕上先進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展的水平。國際上移模速度,已從過去的 20- 30m/min提高到 40- 50m/ min,最高的達(dá)到 70m/min。海天公司的中小型機(jī)已經(jīng)跨進(jìn) 40- 50m/ min水平,大型機(jī)處在 30- 35m/ min水平。注塑速度從過去的 100mm/s提高到現(xiàn)在的 250mm/ s,有的達(dá)到 450mm/ s。日本制鋼所研制的電動(dòng)型注塑機(jī)達(dá)到 900mm/s。海天牌注塑機(jī)一般都超過 130mm/s。用蓄能器加速達(dá)到 450mm/s。注塑壓力從過去的 120- 150MPa提高到目前的 180- 250MPa。日本的 SN120P機(jī)已達(dá)到 460MPa,它生產(chǎn)的制品收縮率幾乎為零,制品公差可保證在 - ,壁厚可保證 - 。節(jié)能方面從過 去的流量比例和壓力比例控制發(fā)展到變量控制或定量控制,變頻調(diào)速控制,伺服控制技術(shù)的注塑機(jī),能耗僅為傳統(tǒng)機(jī)器的 30%,海天公司采用變頻伺服技術(shù)的注塑機(jī), 9 能耗僅為傳統(tǒng)的 50%。注塑機(jī)的高效率主要體現(xiàn)在工作節(jié)拍快,制品周期短,普遍比過去提高 24%以上。高效注塑機(jī)的開模與預(yù)塑一般都是同步完成。開模中同時(shí)完成抽芯和頂出。日展會(huì)上最快注塑機(jī),工作周期只有 1秒鐘。注塑機(jī)的控制技術(shù)歷經(jīng)了繼電器、接觸器控制及可編程序控制器控制和專用計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展過程。自 60年代末美國費(fèi)洛斯公司首先應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù),經(jīng)過 80年代以來的高速發(fā) 展,已經(jīng)不是簡單的動(dòng)作控制,而是包括熔體溫度、注塑壓力、注塑速度、保壓時(shí)間、冷卻過程及液壓回路的各種參數(shù)的綜合控制。過去大多數(shù)采用開環(huán)控制,目前正在向閉環(huán)控制方向發(fā)展。德國克勞斯馬菲公司 PM控制系統(tǒng),通過合模力、模腔壓力和充模過程的控制,使制品質(zhì)量的誤差精確到 %。海天的控制技術(shù)與當(dāng)今的國際先進(jìn)水平的差距還比較大,我們自主研制的專用電腦在可靠和穩(wěn)定性、抗干擾能力及反饋響應(yīng)靈敏度、分辨率精度等方面與西門子、巴巴康門等有一定距離。另外硬件的運(yùn)動(dòng)精度、綜合誤差都需進(jìn)一步提高。 目前注塑機(jī)發(fā)展的另一個(gè)重要方面 ,是各種專用注塑機(jī),如排氣式注塑機(jī)、發(fā)泡注塑機(jī)、多色注塑機(jī)等等。以加拿大 HUSKY公司為代表的瓶胚機(jī)、包裝機(jī),集中體現(xiàn)了高新技 術(shù)含量的特征。該公司推出的低壓注塑成型技術(shù),在鎖模力只有傳統(tǒng)技術(shù)三分之一時(shí),仍可高質(zhì)量的保證制品成型,使機(jī)器的體積和重量都大幅度降低,在節(jié)能和制品成本控制方面都具有重大意義。我們海天公司也積極研制了 HTC系統(tǒng)的熱固性材料的注塑機(jī), HTP包裝專用注塑機(jī)并出口到北美市場, HTE瓶胚專用注塑機(jī), HTS雙色成型注塑機(jī),我們將會(huì)把這些研發(fā)進(jìn)一步推向深入。 5年前,中國在綠色能源投資上僅有 50多億美元,截止到 2021年,中國在綠色能源的投資上達(dá)到 300多億美元,超過美國成為世界上在綠色能源上投資最多的國家。另外,低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)毋庸置疑成為 2021年中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律,同樣,塑料機(jī)械的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在 09年已經(jīng)出臺(tái),綠色環(huán)保節(jié)能也將成為塑機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然方向。 我們應(yīng)該抓住機(jī)遇,迎接挑戰(zhàn),揚(yáng)長避短,找到本企業(yè)的發(fā)展空間。首先,應(yīng)該確立外向型發(fā)展戰(zhàn)略,大力擴(kuò)大出口,創(chuàng)造條件使自己的產(chǎn)品進(jìn)軍國際市場,特別是優(yōu)勢產(chǎn)品應(yīng)該加強(qiáng)出口工作力度,提高市場占有率。鼓勵(lì)更多的企業(yè)到境外設(shè)研究所,辦企業(yè),特別是東南亞、中 東、非洲、俄羅斯和東歐市場都具有很大的潛力。第二,積極擴(kuò)大國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作,大力引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),可以是合資合作,也可以是購買技術(shù)。選擇國際知名品牌的制造商,設(shè)立聯(lián)合的產(chǎn)品開發(fā)研究機(jī)構(gòu)。第三,積極推行專業(yè)化生產(chǎn),改變大而 10 全、缺乏高、精、尖的弱勢,提高關(guān)鍵零件部件的質(zhì)量水平,把創(chuàng)造世界名牌產(chǎn)品作為奮斗的目標(biāo)。確立優(yōu)質(zhì)高效 精益求精、至誠服務(wù)、譽(yù)滿全球的質(zhì)量方針。跟蹤世界先進(jìn)技術(shù),通過加大科技投人,加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的研究開發(fā),突出自主的技術(shù)創(chuàng)新加速科技成果的產(chǎn)業(yè)化,加快塑機(jī)產(chǎn)品的升級(jí)。 設(shè)計(jì)背景 注塑機(jī)的工作原理 注塑機(jī)的工作原理是利用塑料的熱物理性質(zhì),把物料從料斗加入料筒中,料筒外由加熱圈加熱,使物料熔融,在料筒內(nèi)裝有在外動(dòng)力馬達(dá)作用下驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺桿,物料在螺桿的作用下,沿著螺槽向前輸送并壓實(shí),物料在外加熱和螺桿剪切的雙重作用下逐漸地塑化,熔融和均化,當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí),物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下,把已熔融的物料推到螺桿的頭部,與此同時(shí),螺桿在物料的反作用下后退,使螺桿頭部形成儲(chǔ)料空間,完成塑化過程,然后,螺桿在注射油缸的活塞推力的作用下,以高速、高壓,將儲(chǔ)料室內(nèi)的熔融料通過噴嘴注射到模 具的型腔中,型腔中的熔料經(jīng)過保壓、冷卻、固化定型后,模具在合模機(jī)構(gòu)的作用下,開啟模具,并通過頂出裝置把定型好的制品從模具頂出落下。注塑機(jī)作業(yè)循環(huán)流程如圖 11 所示 圖 11 注塑機(jī)工作程序框圖 注塑成型機(jī)的基本功能 注射成型機(jī)必須具備以下基本功能: ① 對(duì)所加工的塑料物料能實(shí)現(xiàn)塑化、計(jì)量并把熔融物料壓入模具模腔的功能; ② 對(duì)成型模具能實(shí)現(xiàn)啟閉和鎖緊的功能; 11 ③ 對(duì)成型過程中所需的能量能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的功能; ④ 對(duì)成型過程及工藝條件可進(jìn)行設(shè)定與調(diào)整的功能。 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。根據(jù)合模裝置的不同可以分為機(jī)械式、液壓式和液壓機(jī)械式。根據(jù)注射裝置的排列方式的不同可分為臥式注射成型機(jī)、立式注射成型機(jī)、角式注射成型機(jī)和多工位注射成型機(jī),而其中臥式注射成型機(jī)較為常見。按機(jī)器的特殊結(jié)構(gòu)和用途還可以分為熱塑性通用型注射成型機(jī)、熱固性塑料注射成型機(jī)、排氣式注射成型機(jī)、發(fā)泡注射成型機(jī)、多組分注射成型機(jī)、鞋用注射成型機(jī)等。 研究內(nèi)容 本文將對(duì)注塑機(jī)注射裝置的幾個(gè)關(guān)鍵部件:注射部件、塑化部件、驅(qū)動(dòng)部 件進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。 注射裝置的工作原理 注射裝置必須實(shí)現(xiàn)以下功能:接受自由流動(dòng)的粒料、加熱和塑化粒料、把熔體注射到成型模腔中并使模腔里熔體處在一定的壓力下(保壓)。 注射裝置的典型部件 (一)注射部件 :常見的注塑裝置有單缸形式和雙缸形式。 工作原理是:預(yù)塑時(shí),在塑化部件中的螺桿通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),主軸一端與螺桿鍵連接,另一端與液壓馬達(dá)鍵連接,螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí),物料塑化并將塑化好的熔料推到料筒前端的儲(chǔ)料室中,與此同時(shí),螺桿在物料的反作用下后退,并通過推力軸承使推力座后退,通過螺母拉動(dòng)活 塞桿直線后退,完成計(jì)量,注射時(shí),注射油缸的桿腔進(jìn)油通過軸承推動(dòng)活塞桿完成動(dòng)作,活塞的桿腔進(jìn)油推動(dòng)活塞桿及螺桿完成注射動(dòng)作。 (二)塑化部件:塑化部件有柱塞式和螺桿式兩種。一般多采用螺桿式。我們這里主要介紹一下螺桿式。 螺桿式塑化部件如圖 12 所示 ,主要由螺桿、料筒、噴嘴等組成,塑料在旋轉(zhuǎn)螺桿的
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