【正文】 （c）啟閉靈活?！?，～ 倍； （b）螺桿頭處的通流截面要適當(dāng)。過(guò)松易造成大的回泄，隨之而產(chǎn)生高剪切流動(dòng)和熱解現(xiàn)象。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。注射時(shí)，螺桿前移，當(dāng)螺桿短部的錐臺(tái)與止逆環(huán)右端錐面相遇時(shí)，便形成對(duì)熔料回泄的密封。它的工作原理：當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)塑化時(shí)，自螺槽出來(lái)的熔料，具有一定的壓力，則將止逆環(huán)頂升。這樣的分段，既考慮到一些非結(jié)晶型塑料，經(jīng)受不了突變螺桿在壓縮段高的剪切作用；同時(shí)有注意到一些結(jié)晶型塑料未經(jīng)足夠的預(yù)熱是不能軟化熔融和難以壓縮的特點(diǎn)。通用型螺桿的分段如圖33所示。因此，設(shè)計(jì)一種適應(yīng)性比較強(qiáng)的通用性螺桿既必要而且又是可能的。 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(guò)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。因此，塑化部件是完成均勻塑化、定量注射的核心部件[2]。 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(chēng)料筒）、噴嘴等組成。在這些問(wèn)題中，塑化部件（料筒和螺桿）和螺桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)是主要的。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(xiàn)排列的形式。這樣，使原結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。例如要增加螺桿傳動(dòng)系統(tǒng)。事物都是一分為二的。因此，在工藝上可以用較低的塑化溫度和注射壓力。目前絕大多數(shù)的熱塑性塑料（包括熱敏性塑料、填充塑料等）都可用來(lái)注射成型。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。可是，螺桿的塑化情況是可以方便地通過(guò)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速和背壓得到調(diào)整。（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。本次設(shè)計(jì)的注塑機(jī)采用往復(fù)螺桿式，亦稱(chēng)螺桿一線(xiàn)式，這種型式的主要特點(diǎn)如下：（1）結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)：由于螺桿是同時(shí)具有塑化和注射兩個(gè)功能，所以螺桿不僅要回轉(zhuǎn)塑化，同時(shí)還要往復(fù)注射。對(duì)塑料的塑化和熔料注射分開(kāi)進(jìn)行的注射裝置，統(tǒng)稱(chēng)預(yù)塑式注射裝置。其中以預(yù)塑式特別是往復(fù)螺桿式使用為最多。因此，在設(shè)計(jì)此裝置時(shí)，應(yīng)能滿(mǎn)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。床身部分為整體式床身，采用稀油潤(rùn)滑。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。往復(fù)螺桿式注射裝置，采用雙導(dǎo)軌支承、注射座移動(dòng)油缸為單缸、注射油缸為單缸；一線(xiàn)式液壓馬達(dá)預(yù)塑裝置。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)。由于螺桿頭部熔料壓力的作用，使螺桿后退，當(dāng)退至計(jì)量值時(shí)，螺桿即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)備下一次注射。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(lái)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)。（3）壓力保持 注入模腔的熔料，由于低溫模具的冷卻作用會(huì)產(chǎn)生收縮，壓力保持就是對(duì)熔料保持一定的壓力進(jìn)行補(bǔ)縮，使制品致密，此時(shí)螺桿作用于熔料上的壓力稱(chēng)為保壓壓力。（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。 注塑機(jī)工作過(guò)程（1）閉模與合緊 注塑機(jī)的成型周期一般從模具閉合開(kāi)始。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(kāi)模取出制品等工序組成的連續(xù)過(guò)程。合模裝置：主要作用是保證模具地閉合和實(shí)現(xiàn)啟模動(dòng)作，是成型制品的工作部分。 注塑機(jī)的基本組成及工作過(guò)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)。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(jiàn)。第2章 注塑機(jī)概論 注塑成型機(jī)的分類(lèi)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(lèi)，尤其以螺桿式注塑機(jī)最為常見(jiàn)。我國(guó)目前普通的技術(shù)含量低的塑料機(jī)械產(chǎn)品處于飽和過(guò)剩狀態(tài)，而高精度、高效率、高技術(shù)含量的塑料機(jī)械還需大量的投入和開(kāi)發(fā)，目前這部分產(chǎn)品基本依賴(lài)進(jìn)口。近年來(lái)，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(guò)造紙機(jī)，成為我國(guó)輕工業(yè)系統(tǒng)最大宗的出口設(shè)備。 課題的提出 注塑機(jī)自本世紀(jì)30年代問(wèn)世以來(lái)，主機(jī)結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理變化不大，但其控制卻在不斷更新和發(fā)展，國(guó)外以由手動(dòng)操作的第一代產(chǎn)品發(fā)展成為基于微機(jī)閉環(huán)控制的第五代產(chǎn)品，自動(dòng)化程度不斷提高，國(guó)內(nèi)直到50年代末才開(kāi)始生產(chǎn)注塑機(jī)，由于采用了引進(jìn)消化、吸收和逐步提高、國(guó)產(chǎn)化的方針，再加上鋼材價(jià)格上漲，石化工業(yè)能夠提供原料（包括工程塑料），便形成了“以塑代鋼”、“以注塑代壓延成型”的趨勢(shì)。這一部分市場(chǎng)進(jìn)口品牌機(jī)的地位仍無(wú)法動(dòng)搖。與此相對(duì)應(yīng)，將有越來(lái)越多的外國(guó)注塑機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家，把生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移到中國(guó)。事實(shí)上，歐美廠(chǎng)商在中國(guó)生產(chǎn)的注塑機(jī)基本上都是中檔產(chǎn)品，并且隨著中國(guó)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。在中國(guó)建生產(chǎn)基地的主要原因就是他們認(rèn)為在中國(guó)生產(chǎn)的機(jī)械部件會(huì)比西方發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的便宜20%30%。在中國(guó)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(lái)。與此同時(shí)，海天也通過(guò)自己的海外分公司銷(xiāo)售產(chǎn)品。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(kāi)業(yè)。2003年，該區(qū)共生產(chǎn)注塑機(jī)整機(jī)16000多臺(tái)，出口創(chuàng)匯8030萬(wàn)美元；產(chǎn)量約占全國(guó)總產(chǎn)量的1/3，銷(xiāo)售收入占全國(guó)的40%以上。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%。此外，中國(guó)注塑機(jī)的生產(chǎn)還表現(xiàn)出很強(qiáng)的區(qū)域特色。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(mǎn)足大型汽車(chē)配件和小型精密電子產(chǎn)品的生產(chǎn)。一是與國(guó)際著名企業(yè)進(jìn)行合資和技術(shù)合作，如海天和震雄；二是中國(guó)企業(yè)逐漸適應(yīng)了機(jī)械零部件的國(guó)際釆購(gòu)方式，掌握了釆購(gòu)渠道。這些機(jī)械已經(jīng)基本上可以滿(mǎn)足國(guó)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(guó)家的海外市場(chǎng)。其中肘桿式注塑機(jī)已實(shí)現(xiàn)了升級(jí)換代，全液壓式注塑機(jī)也已從傳統(tǒng)的單缸充液式完善到兩板直壓式。目前中國(guó)已成為世界塑機(jī)臺(tái)件生產(chǎn)的第一大國(guó)，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)。因此,電液控制系統(tǒng)必須在節(jié)能技術(shù)方面做出相應(yīng)發(fā)展,才可能避免被全電控技術(shù)取代。為降低能耗,德、日等國(guó)已開(kāi)發(fā)了全電氣傳動(dòng)控制的注塑機(jī),并投放市場(chǎng)。我國(guó)在這方面也作了相應(yīng)的研究。 在我國(guó)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(wàn)臺(tái)以上,不僅滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的需要,還大量出口創(chuàng)匯,為滿(mǎn)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(guó)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)。1948年在注射成型機(jī)上開(kāi)始使用螺桿塑化裝置，并于1965年在世界上出現(xiàn)了第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注射成型機(jī)。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。直至1932年，才由德國(guó)弗蘭茲注射成型機(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。注塑機(jī)是一種集成度很高的機(jī)電液一體化設(shè)備，其技術(shù)含量在很大程度上反映一個(gè)國(guó)家的機(jī)械、電子、液壓等基礎(chǔ)工業(yè)的水平。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(chēng)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。加工范圍從幾克甚至幾毫克的手表、儀表小齒輪、激光唱盤(pán)、微電子元件等，到幾千克的電視機(jī)、音響、空調(diào)及洗衣機(jī)外殼，再到上萬(wàn)克的浴缸、桌椅、賽艇船體。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(lái)越廣泛地應(yīng)用到國(guó)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。最初主要用來(lái)加工纖維素硝翻旨和醋酸纖維一類(lèi)的塑料。布勞恩((FRANZ BRAUN)廠(chǎng)生產(chǎn)出全自動(dòng)柱塞式臥式注射成型機(jī)，并向各國(guó)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。其中熱塑性塑料無(wú)論是在品種或是在數(shù)量方面，增長(zhǎng)都很迅速，這就要求發(fā)展與之相適應(yīng)的加工技術(shù)和機(jī)器設(shè)備。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(guò)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。為進(jìn)一步提高精度,國(guó)外還開(kāi)發(fā)了過(guò)程變量:模腔壓力、注射速度、螺桿轉(zhuǎn)速等閉環(huán)微機(jī)控制的電液系統(tǒng)。但是進(jìn)入90年代以來(lái),隨著世界各國(guó)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)。與電液控制相比,目前電氣傳動(dòng)還存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)集中控制,很難實(shí)現(xiàn)高精度的壓力控制,必須經(jīng)過(guò)中間轉(zhuǎn)換裝置才能實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)傳動(dòng)等不足,但已向電液控制提出了嚴(yán)厲的挑戰(zhàn)。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。除液電復(fù)合式注塑機(jī)外，中國(guó)已經(jīng)能制造肘桿式、全液壓和全電動(dòng)式注塑機(jī)。中國(guó)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。兩大因素促成了中國(guó)注塑機(jī)設(shè)備制造業(yè)的起飛。通過(guò)與發(fā)達(dá)國(guó)家注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的合作，中國(guó)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(kāi)始從通用型設(shè)備向?qū)Ｓ迷O(shè)備過(guò)渡；從低端市場(chǎng)和中端市場(chǎng)進(jìn)入。而震雄推出的PET瓶坯專(zhuān)用注塑機(jī)等，也成為了國(guó)產(chǎn)專(zhuān)用注塑機(jī)產(chǎn)品的代表。浙江的寧波和廣東的東莞等地，已成為中國(guó)乃至全球重要的注塑機(jī)生產(chǎn)基地。全球產(chǎn)量最大、產(chǎn)銷(xiāo)量第一的寧波海天股份有限公司也在該區(qū)。為了提高研發(fā)能力，中國(guó)注塑機(jī)企業(yè)也開(kāi)始走出國(guó)門(mén)，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。不久歐洲生產(chǎn)的部件便會(huì)出現(xiàn)在中國(guó)制造的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)中。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(lèi)歐洲機(jī)相比還是要便宜30%40%。如美國(guó)Milacron公司也計(jì)劃今年在中國(guó)投資生產(chǎn)注塑機(jī)和吹塑機(jī)，以及這些機(jī)械的基本部件。據(jù)了解，Milacron公司在中國(guó)生產(chǎn)的機(jī)械可能主要銷(xiāo)往東南亞和南美。不僅如此，預(yù)計(jì)未來(lái)數(shù)年，中國(guó)注塑機(jī)將繼續(xù)擴(kuò)大出口比例，在國(guó)際市場(chǎng)上占有越來(lái)越大的份額。目前高速瓶坯機(jī)、電動(dòng)光盤(pán)注塑機(jī)、薄壁精密產(chǎn)品注塑和大型汽車(chē)用塑料件注塑等，是高檔注塑機(jī)的主要市場(chǎng)。如中國(guó)手機(jī)機(jī)體90%以上的塑料件都是由國(guó)外塑機(jī)生產(chǎn)的。國(guó)內(nèi)注塑機(jī)的發(fā)展速度異?？欤刂扑捷^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)。但能源危機(jī)的出現(xiàn)，勞動(dòng)力缺乏，加之對(duì)制品的要求越來(lái)越高，注塑機(jī)的節(jié)能高效、自動(dòng)化程度高的性能已為用戶(hù)所追求；同時(shí)，對(duì)于大中規(guī)模注塑工廠(chǎng)，甚至量少、品種多的小規(guī)模注塑車(chē)間，在保證制品質(zhì)量的前提下，如何利用成熟的自動(dòng)化設(shè)備，提高產(chǎn)品精度，降低廢品、次品率，節(jié)約原材料和能源，來(lái)降低成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已引起人們的高度重視，采用先進(jìn)的控制技術(shù)和管理手段已成為必然的趨勢(shì)。本課題就是在這樣的背景下提出的，通過(guò)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(guó)注塑機(jī)的技術(shù)情況，旨在開(kāi)發(fā)一套既符合我國(guó)國(guó)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)。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。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。注射裝置：其主要作用是使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將一定量的熔料注射入模腔內(nèi)，因此，注射裝置應(yīng)具有塑化良好、計(jì)量準(zhǔn)確的性能。注射時(shí)要求合模裝置給模具以足夠的合模力，防止制品發(fā)生飛邊現(xiàn)象。液壓和電器系統(tǒng)則是為了保證注塑機(jī)按工藝過(guò)程預(yù)定的要求（壓力、速度、溫度、時(shí)間）和動(dòng)作順序，準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行工作而設(shè)置的傳動(dòng)和控制系統(tǒng)。模具首先低壓快速進(jìn)行閉合，當(dāng)動(dòng)模板與定模板快要接近時(shí)，合模的動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)切換成低壓、低速，在確認(rèn)模具內(nèi)無(wú)異物時(shí)，再切換成高壓將模具合緊。注射壓力和速度，以及熔料與模具的溫度，決定了塑料能否充滿(mǎn)模腔。保壓時(shí)，螺桿因補(bǔ)縮而有少量前移。塑料在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于外部加熱及螺桿剪切作用發(fā)生劇烈的內(nèi)摩擦，溫度均勻升高，最終逐步軟化成為熔融粘流狀態(tài)，并不斷地被輸送到料筒前端。（4）注射裝置后退和開(kāi)模頂出制品 制品冷卻后，合模裝置升模并自行頂落制品，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；③ 對(duì)成型過(guò)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