【正文】 ct trip switch and stop the rotation and back, ready for the next stage of injection. Injection molding is a cycle, each cycle includes: quantitative feeding pressure melting and plasticizing injection mold filling cooling opening mould and parts. Remove plastic parts later again closed die, for the next cycle. Injection molding machine power consumption is mainly manifested in the following sections:Hydraulic system oil pump of the electric energy consumption of electric energy consumption of the heater and the cooling water circulating pump power consumption ( in injection molding workshop, the general number of injection molding machines to share one cooling water pump ), in which the hydraulic oil pump motor power consumption accounts for the injection molding machine with capacity of more than 80%, so reducing its power consumption is injection molding machine key.Key word: Miniature horizontal injection molding machine screw Electric energy consumption 第一章 前 言 微型注塑機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)當(dāng)今我國(guó)大部分還是利用大型注塑機(jī)。從最古老的人力手動(dòng)注塑機(jī)，到液壓手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)，到油電復(fù)合，再到今天的全電動(dòng)注塑機(jī)，中國(guó)注塑機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。中國(guó)大型骨干注塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)大多是合資企業(yè)，引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和管理模式。其中海天開發(fā)出了中國(guó)最大鎖模力的注塑機(jī)，用于汽車配件的生產(chǎn)；震雄開發(fā)出了全電動(dòng)用于光盤生產(chǎn)的專用機(jī)和用于 PET瓶坯注塑的專用機(jī)型。全電式注塑機(jī)目前在全世界的發(fā)展情況：西元1966年，德國(guó)巴頓公司推出以電氣馬達(dá)進(jìn)料的注塑機(jī)，開啟電氣結(jié)構(gòu)運(yùn)用於注塑機(jī)重要單元的濫觴。在2001年德國(guó)杜塞道夫展（K展）上，為數(shù)不少的歐洲廠商也展出了全電式注塑機(jī)。以全球歐美日幾個(gè)主要大廠的發(fā)展來(lái)看，將全電式注塑機(jī)納入產(chǎn)品線中是必然的趨勢(shì)。 根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，依靠科技進(jìn)步，不斷調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 高精度、高頻響電液、電氣伺服比例系統(tǒng)和元件，液粘調(diào)速器速度控制技術(shù)。3. 液壓系統(tǒng)及污染控制技術(shù)。5. 水壓傳動(dòng)與控制技術(shù)。7. 高速鐵路軸承設(shè)計(jì)制造技術(shù)。9. 各種傳動(dòng)系統(tǒng)降噪和增壽技術(shù)。11. 先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，仿真技術(shù)。13. 現(xiàn)代制造技術(shù)的應(yīng)用研究，如表面處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)。 本課題研究目的及意義 研究目的 注塑成型機(jī)械及模具在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位日顯突出。注射成型工藝對(duì)各種塑料的加工具有良好的適應(yīng)性，生產(chǎn)能力較高，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。第一，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分。用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動(dòng)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！　〉谌?，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分模具作為基礎(chǔ)工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。第四，模具工業(yè)地位之重要，還在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。伴隨著對(duì)注塑成型機(jī)械及模具的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)方面的專業(yè)人才的需求也就更加迫切。模具設(shè)計(jì)人才緊缺具有深層次的原因。另一方面：中國(guó)的教育體制不注重職業(yè)技能教育，高等教育又缺乏相關(guān)的職業(yè)技能訓(xùn)練，導(dǎo)致理論與實(shí)踐脫節(jié)。針對(duì)地區(qū)性差異機(jī)械英才網(wǎng)專家認(rèn)為加快人才培訓(xùn)是解決問題的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 研究意義 在目前四大類傳動(dòng)方式(機(jī)械、電氣、液壓和氣壓)中，沒有一種動(dòng)力傳動(dòng)是十全十美的，而液壓傳動(dòng)具有下述極其明顯的優(yōu)點(diǎn)：(1)從結(jié)構(gòu)上看，其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率在四類傳動(dòng)方式中是力壓群芳的，有很大的力矩慣量比，在傳遞相同功率的情況下，液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活。(3)從使用維護(hù)上看，元件的自潤(rùn)滑性好，易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)與保壓，安全可靠；元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。（5）經(jīng)濟(jì)：液壓技術(shù)的可塑性和可變性很強(qiáng)，可以增加柔性生產(chǎn)的柔度，和容易對(duì)生產(chǎn)程序進(jìn)行改變和調(diào)整，液壓元件相對(duì)說(shuō)來(lái)制造成本也不高，適應(yīng)性比較強(qiáng)。 第2章 注塑機(jī)的概況塑料注射成型機(jī)是將熱塑性塑料或熱固性塑料利用塑料成型模具制成塑料制件的主要成型設(shè)備。所以塑料注射成型機(jī)是目前塑料成型設(shè)備中增長(zhǎng)最快，產(chǎn)量最多，應(yīng)用最廣的塑料成型設(shè)備。如圖21所示： 圖21 塑料注射機(jī)的基本組成 1合模系統(tǒng) 2注射系統(tǒng) 3電器控制系統(tǒng) 4液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 注射系統(tǒng)注射系統(tǒng)是注塑機(jī)最主要的組成部分之一，一般有柱塞式、往復(fù)螺桿式、螺桿預(yù)塑式三種主要形式。其作用是，在一個(gè)循環(huán)中，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將一定數(shù)量的塑料加熱塑化后，在一定的壓力和速度下將熔融塑料注入模具型腔中。同時(shí)，在模具閉合后，供給予模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進(jìn)入模腔產(chǎn)生的模腔壓力，防止模具開縫，造成制品的不良現(xiàn)狀。 液壓系統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)注塑機(jī)按工藝過程所要求的各種動(dòng)作提供動(dòng)力，并滿足注塑機(jī)各部分所需壓力、速度、溫度等的要求。各種閥控制油液壓力和流量，從而滿足注射成型工藝各項(xiàng)要求。主要由電器、電子元件、儀表、加熱器、傳感器等組成。盡管所用的注射機(jī)，模具和工藝參數(shù)不同，但從所要實(shí)現(xiàn)的工藝內(nèi)容即基本工序來(lái)看，其工作過程大致表示成如下： 合模和鎖緊 合模裝置推動(dòng)移動(dòng)模板及安裝在移動(dòng)模板上的模具動(dòng)模部分向前移動(dòng)，與固定模板上的模具定模部分合模并鎖緊，以保證成型時(shí)提供足夠的夾緊力使模具鎖緊。 注射、保壓 在注射機(jī)噴嘴完全貼合模具主流道口后，注射液壓缸進(jìn)入高壓油，推動(dòng)螺桿相對(duì)料筒前移，將積聚在料筒頭部的熔體以足夠的壓力經(jīng)澆注系統(tǒng)注入模具型腔。 制件冷卻與預(yù)塑化 當(dāng)保壓進(jìn)行到模腔內(nèi)熔料失去從澆口回流的可能性時(shí)（即澆口封閉），注射液壓缸內(nèi)的保壓壓力即可卸去（此時(shí)合模液壓缸內(nèi)的高壓也可撤處），使制件在模具內(nèi)冷卻定型。 注射裝置后退 注射裝置是否后退可根據(jù)加工塑料的工藝而定。注射裝置退回的目的主要是避免使噴嘴與冷模長(zhǎng)時(shí)間接觸使噴嘴內(nèi)料溫過低，影響下次注射和制品質(zhì)量。 開模、頂出塑件 模具內(nèi)的制件冷卻定型后，合模機(jī)構(gòu)就開啟模具。 注射機(jī)的分類近10多年來(lái)注射成型機(jī)發(fā)展很快，類型不斷的增加，注射機(jī)的分類方法較多。 臥式注塑機(jī)： 機(jī)身低，對(duì)于安置的廠房無(wú)高度限制?！? 　 由于機(jī)身低，供料方便，檢修容易。 多臺(tái)并列排列下，成型品容易由輸送帶收集包裝 立式注塑機(jī)： 注射裝置和鎖模裝置処于同一垂直中心線上，且模具是沿上下方向開閉?！? 容易實(shí)現(xiàn)嵌件成型。采用下模板固定、 上模板可動(dòng)的機(jī)種，拉帶輸送裝置與機(jī)械手相組合的話，可容易地實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)嵌件成型。有利于持久性保持機(jī)械和模具的精度。　　 一般鎖模裝置周圍為開開放式，容易配置各類自動(dòng)化裝置，適應(yīng)于復(fù)雜、精巧產(chǎn)品的自動(dòng)成型?！　?容易保證模具內(nèi)樹脂流動(dòng)性及模具溫度分布的一致性。 小批量試生產(chǎn)時(shí)，模具構(gòu)造簡(jiǎn)單成本低，且便于卸裝。 角式注塑機(jī)： 其注射注射螺桿的軸線與合模機(jī)構(gòu)模板的運(yùn)動(dòng)軸線相互垂直排列，其優(yōu)缺點(diǎn)介于立式與臥式之間。本次課題選用的是臥式注塑機(jī)。目前應(yīng)用最廣泛的是螺桿式。注射結(jié)束后，對(duì)注射到模腔中的熔料保持定型。 　　螺桿式注塑機(jī)塑化裝置主要由加料裝置、料筒、螺桿、過膠組件、射嘴部分組成。 柱塞式注射機(jī) 是靠柱塞進(jìn)行塑化的，塑料原料在機(jī)筒內(nèi)受到筒壁和分流梭兩方面?zhèn)鱽?lái)的熱量而熔融，再由柱塞的推動(dòng)而塑化，并通過噴嘴注入型腔。 柱塞式注射裝置由定量加料裝置（料筒）、塑化部件（柱塞、分流梭）、注射液壓缸、注射座移動(dòng)液壓缸等組成。都是靠螺桿進(jìn)行塑化的，主要工作部件是螺桿，它除作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還要作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。螺桿式注塑機(jī)由于塑化效果好，塑件質(zhì)量高，其應(yīng)用比柱塞式廣泛得多。塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的連續(xù)推進(jìn)過程中，實(shí)現(xiàn)物理狀態(tài)的變化，最后呈熔融狀態(tài)而被注如模腔。 柱塞式與螺桿式注射裝置對(duì)比：外加熱器加熱塑化，熱傳導(dǎo)，塑化效率和塑化質(zhì)量較差； 螺桿式：外加熱器和剪切塑化，塑化效率和塑化質(zhì)量較差。 柱塞式機(jī)筒溫度比螺桿式高，且易出現(xiàn)過熱分解、冷卻時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低。不易出現(xiàn)滯料和分解，可可用于熱敏性材料。 漸變型螺桿：指螺槽深度由加料段深的螺槽逐漸過度。突變型螺桿：指螺槽深度由深變淺的過程是在一個(gè)較短的軸向距離內(nèi)完成的。通用性螺桿：壓縮段長(zhǎng)度介于突變型螺桿與漸變型螺桿之間，但塑化質(zhì)量和能耗比專用差，以適應(yīng)結(jié)晶性與非結(jié)晶塑料熔融塑料化的要求。等距變深螺桿制造容易，攪拌混合作用大，所以一般采用這種結(jié)構(gòu)。用通用螺桿并通過調(diào)節(jié)工藝條件來(lái)滿足不同塑料的成型加工是可行的。 螺桿設(shè)計(jì)計(jì)算 圖1 通用型螺桿的幾何形狀及各部尺寸代號(hào)L—螺紋部分長(zhǎng)；L1—加料段長(zhǎng)；L2—塑化段長(zhǎng)；L3—計(jì)量段長(zhǎng)；S—螺距； D—螺桿直徑；h1—加料段螺紋深；h3—計(jì)量段螺紋深；e—螺棱寬； R1，R2—螺紋根部圓角半徑 螺桿直徑與注射行程的關(guān)系 螺桿直徑和注射行程距離的大小是決定注塑制品形狀和質(zhì)量保證的關(guān)鍵。如果這個(gè)比值大，說(shuō)明螺桿行程大，這樣，螺桿的工作部分長(zhǎng)度就會(huì)縮小，這將影響原料的塑化質(zhì)量；如果這個(gè)比值小，說(shuō)明螺桿行程小，這時(shí)，為了保證一次注射量，就要把螺桿直徑加大，這會(huì)加大注射功率的消耗。螺紋棱寬，通常e==22=(D為螺桿直徑）。如果這個(gè)值大，則原料的塑化能力和塑化質(zhì)量下降，注射時(shí)熔料的回流量增加，這將影響一次注射量的準(zhǔn)確性，直接影響注塑件的成型質(zhì)量。正常工作條件下，一般取螺桿與機(jī)筒的裝配間隙在（～) D=（～)22=～（D為螺桿直徑）。這個(gè)比值大，可提高塑化原料質(zhì)量，溫度也比較好控制；為了提高塑化能力，螺桿的工作轉(zhuǎn)速也可提高些。此處螺桿長(zhǎng)徑比L/D=15 螺桿上各段螺紋長(zhǎng)度的選擇 為了保證塑化原料工作的穩(wěn)定進(jìn)行，要求螺桿上的加料段、塑化段和計(jì)量段長(zhǎng)度應(yīng)有固定的比例分配關(guān)系。 螺桿的各段長(zhǎng)度/% 螺桿類型加料段塑化段計(jì)量段漸變螺桿3～505020～35突變螺桿65～70(3～4)D20～25通用型螺桿45～5020～ 3020～30 由于此次選用的是通用型螺桿，故此螺桿加料段長(zhǎng)度選165mm。h3值的選擇，要考慮被塑化原料的比熱容、導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性、黏度及塑化時(shí)的壓力等因素影響，一般取h3=(～)D=22=(D為螺桿直徑，當(dāng)直徑小時(shí)取大些值）。h1=(～)D=22=。壓縮比的大小對(duì)原料的塑化質(zhì)量有較大影響，在注塑機(jī)中原料的塑化質(zhì)量還可以通過調(diào)整螺桿的背壓來(lái)得到改善。擠出螺桿頭多為圓頭或錐頭，而注射螺桿頭多為尖頭。這是為了減少注射時(shí)物料流動(dòng)的阻力．特別當(dāng)加工PVC等熱敏性、高粘度的物料時(shí)，經(jīng)常發(fā)生螺桿頭處排料不干凈而造成的滯料分解現(xiàn)象，因此注射螺桿用的螺桿頭多為尖頭。此次設(shè)計(jì)選用止回螺桿頭。其錐角一般為20—300，一種為光滑圓錐頭，另一種在錐形處加工出螺紋。 止回螺桿頭：對(duì)于中等粘度和低粘度的塑料，為了傷止注射時(shí)熔料沿螺紋槽回流，提高注射效率，通常需要帶有止回環(huán)的螺桿頭。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)塑化時(shí)，沿螺槽前進(jìn)的熔體將止回環(huán)推向前方，熔料通過環(huán)與螺桿頭之間的間隙進(jìn)入螺桿頭的前面。 止回環(huán)與料筒之間應(yīng)選取適當(dāng)?shù)呐浜?，如果為了提高密封性而使環(huán)與料筒的間隙過小，料筒將產(chǎn)生過度磨損，增大螺桿退回的阻力；如果間隙過大；不僅漏流嚴(yán)重，還對(duì)物料產(chǎn)生高剪切作用，使塑料過熱分解。止回環(huán)的寬度一般為環(huán)徑的60—80%。在注射螺桿上采用的混煉剪切元件，常見的有屏障型、銷釘型等。 第四章 注射系統(tǒng)設(shè)計(jì) 料筒設(shè)計(jì) 料筒材料 注射機(jī)的料筒是塑化部件的另一個(gè)重要零件。由于要求其耐溫、耐壓、耐磨及耐腐蝕，因此常采用含鉻、鉬、鋁的特殊合金鋼制造，經(jīng)氮化處理（），表面硬度較高。 注射機(jī)料筒也可以不用氮化鋼，而用碳鋼，內(nèi)層澆鑄Xaloy合金襯里。 料筒加料口的斷面形狀 注射機(jī)大多采用自重加料。加料口的形式有對(duì)稱和偏置兩種（國(guó)產(chǎn)注射機(jī)常用偏置加料口）。 料筒的加熱 目前加工熱塑性塑料的注射機(jī)料筒多采用電阻加熱。為了提高加熱效率和升溫速度，有的在電熱圈上涂上遠(yuǎn)紅外加熱劑和增加保溫層。一般為2—6段。