我国注塑机的特点及发展方向.doc

我国注塑机的特点及发展方向1 技术引进与消化吸收回顾我国注塑机发展的历程，我国注塑机行业的科技大踏步进步，主要始于改革开放后技术引进。国内注塑机的水平，总体上，落后于国际水平。二十世纪八十年代，各个厂家根据各自的情况，采用各种方法，吸收国外先进技术，开发技术先进注塑机，为我国注塑机的更新换代作出了巨大的贡献，使我国注塑机赶上了国际先进水平，当时有的厂家吸收国外先进技术开发出了至今还具有国内先进水平的注塑机。测绘消化是引进技术的捷径，很多厂家走了这一条路。采用中外合资方法，是吸收国外先进技术，提高注塑机水平的又一有效途径。直接从工业发达国家有关公司引进先进技术，有利于系统化吸收国外先进技术。技术引进，基本上走了上述三条路。纵观我国注塑机吸收国外先进技术的历程，有许多成功的经验，值得骄傲，但也有许多教训，值得思考与总结。11技术引进与消化吸收之间的关系技术引进是手段，消化吸收是目的。技术引进的主要目的，是要提高注塑机的整体水平，消化吸收后能够进行系列化的产品开发。对产品要进行系列化的开发，必须对引进的技术从根本上进行消化吸收，从理论上、从实践上进行研究分析，掌握他的设计原理和设计方法，了解他们对各个各种有关技术参数处理原理，分析他们为达到机构设计精度而采用的加工手段和加工设备，理解他们设备加工制品的对象，理解他们的设备为达到加工制品的需要而采用的机构的特点及控制系统的特点，这样，我们才能对引进技术进行充分的消化吸收，针对本国本厂的具体情况进行再开发，但在以上诸方面，我们还做得不够。比如，在直接从工业发达国家有关公司引进先进技术方面，只重视图纸引进，不重视对设计方法和原理的引进；只重视按图加工，不重视对机构和结构的理解，这无疑对消化吸收进行二次开发造成了不利因素，往往出现引进原板图纸制造的注塑机，性能良好，而根据引进原板图纸进行系列化开发的注塑机，其性能等方面达不到引进公司的同规格的注塑机。在消化吸收方面，还有一个重要问题值得我们注意，消化吸收的思维，我们对国外先进技术的消化吸收，应当敢于否定自己的老经验、老观点，接受新观念新经验新技术，从他们公司注塑机的特点及他们公司对这类注塑机的开发的目的角度出发考虑问题，但我们往往站在自己的角度出发消化吸收国外的先进技术，对引进技术进行不确当的修改，最后导致，没有真正掌握引进的国外先进技术，整机上仍旧明显显露出本厂旧机型的烙印，开发不出达到国外先进技术的系列化产品，达不到引进国外先进技术的真正目的。我们不难看到，引进的国外先进技术而消化吸收开发出系列化达到国际先进水平的注塑机，几乎没有。在吸收国外先进技术方面，还有一个问题值得我们思考，妄自尊大排斥国外先进技术，我们可以举一例证，以肘肝机构的后模板的结构形式为例，后模板的结构形式有多种多样，这主要根据各厂的加工设备和加工能力以及注塑机规格而定，每种结构都有自己的优点与缺点，能够达到精度和使用寿命，不管何种结构形式都可用，但是，行业中有的单位现在把后模板本体、导柱支架、销轴支架等三位一体的联体结构称之位新结构，而这种结构形式在国内有的注塑机厂家早在二十世纪八十年代初吸收国外先进技术广泛应用，但在二十世纪九十年代初，他们曾把这种联体结构的后模板还称之为落后的结构形式，而把自己的分体结构的后模板称之为先进的结构形式，直至二十世纪九十年代看到工业发达国家在中、小型注塑机已广泛应用联体结构的后模板，才把原有结构改掉，但为什么要改，改的优点在哪儿，是追求结构形式，还是追求性能，还是追求成本，可能他们至今还不太清楚，所以，我们对每一种结构形式不要轻易否定，多问一个为什么，才能吸收到先进技术。但是，我们也应辩证的看问题，每一家公司的技术，有他们自己的特点与优点，但不是完美无缺的，我们在消化吸收的基础上，在充分了解和掌握引进技术的基础上，根据国内、本企业的情况，对引进技术中的不足之处，以及对引进对象与他们现行的技术中的差别之处，进行提高。12 不断紧跟和吸收消化国外先进技术国外注塑机水平提高较快，整机结构和控制系统不断改进和更新，每一次国际性大型展览会，工业发达国家有关公司都有新的机型推出，相比之下，国内新推出的机型较少，特别是近几年，创新的新结构新机构的新产品微乎其微，国内展出的注塑机几乎都是同一种机型，特别在国际上最大型最具有权威的德国K塑料和橡胶工业展览会上，我们可以看到，国内参加展出的注塑机与工业发大国家展出的注塑机相比，无论从那一方面比较，差距较大，这从一个侧面说明了我们消化吸收国外先进技术投入创新开发的力量不够。我们对国外先进技术，必需要发一定的力量，组织一支有创新开发能力的队伍，研究国外先进技术发展的趋势，特别是要研究消化吸收对象的技术发展的趋势，研究他们为什么要这样做，这样才能把握先进技术发展的趋势，甚至可以走在消化吸收对象的前面，使我们的技术处于先进水平。我们在引进国外先进技术方面应当看到，引进的技术往往比引进对象的现行技术落后1至2个节拍，所以在引进技术的同时，要寻找各种途经了解引进对象现行技术。一个公司，一个厂家，应主要研究消化吸收国际上一个具有代表性的技术先进的公司的技术和发展趋势，就能使自己的技术水平不断进步。设计开发人员应从理论上总结出引进对象的一套设计方法，结合产品的应用实际完善产品的设计理论。我们决不能固步自封，满足于已有的消化吸收的技术，而不进行再学习再吸收再消化，如这样，势必使我们的技术落后于时代气息。1.3 消化吸收与创新开发在消化吸收国外先进技术过程中，我们既要尊重国外先进技术，但也不应被之所束缚，发挥自己的创新能力，敢于赶超国际先进水平，敢于创造发明。在这方面，一些单位也作出了成绩。例如，天津荣庆建材科技有限公司吸收消化了美国Universal Hettmga公司超大型结构微孔发泡注塑机的技术，创新开发了锁模力30000kN注射量50000g的超大型托盘注塑机，该机以新料与回料(回料可占40)混合、热流道多点注射成型，把结构微孔发泡注射成型改为实体注射成型。该机驱动油泵电机功率仅为45kW，整机装载功率仅为205 kW，仅为传统大型注塑机的50，重量仅为36吨，为其2096。该技术自有知识产权和拥有国家专利。2 注塑机的形式和品种我国从注塑机的生产数量上讲是国际上生产大国，但从注塑机的形式和品种上讲是国际上生产小国。纵观我国国产注塑机的发展，二个世纪八十年代初，各个有关厂家吸收国外先进技术，百家争鸣，开发出了各具特色的注塑机，有多种全液压合模机构的注塑机，有多种肘杆合模机构的注塑机，有双缸及单缸的注射塑化机构，有定量系统、比例系统、V4泵节能高性能系统等液压系统，有继电器控制、PLC控制等电气控制系统，进入二十世纪九十年代，电气液压控制系统有了很大的进步，专用PLC控制取代了继电器控制，PQ流量压力复合比例阀定量泵液压系统取代了定量定压定量泵液压系统，电子尺、接近开关取代了限位开关，但是，我们看到，注塑机的品种减少了，基本上处于同一种模式：肘杆合模机构，双缸注射塑化机构，PQ流量压力复合比例阀定量泵液压系统，专用PLC电气控制，甚至整机布局到零件结构及尺寸都相似，再也没 有百家争鸣的气象。有的厂家不重视对技术和知识产权的保护，图纸满天飞，甚至出现本单位图纸刚设计完成，其他单位已生产出了产品。一些单位和个人看到注塑机有利可图，没有产品开发能力也办起了注塑机生产厂，拿来现成的产品图纸加工，甚至拿来现成的加工好的零件进行组装，这样，同一地区的注塑机生产厂，大多数厂家生产的注塑机相似，没有各自的特色，这些企业大大降低了产品开发成本，用低价位开发市场，使注塑机市场进入了恶性的价格竞争，一些具有创新能力的企业在此种情况下也无力量投入对注塑机的创新开发，致使通用注塑机品种和形式在减少。从长远利益来看，这种情况不利于注塑机的发展，现在，加工高科技的精密塑料制品的注塑机，以及特种注塑机，越来越多进入我国，国内千篇一律的低价位的注塑机适应不了高科技的精密塑料制品的需求。可喜的是，宁波海天股份有限公司在研发通用注塑机同时，开发了磁性材料专用注塑机、瓶坯专用注塑机、双清色注塑机等特种注塑机，无锡格兰机械有限公司开发了27000kN锁模力注射量40000g的二板式注塑机，天津荣庆建材科技有限公司创新开发了 30000kN锁模力注射量50000g的托盘专用注塑机，为我国注塑机作出了贡献。对发展注塑机的形式和品种，作者提出一些看法，供参考。2.1.1 注射压缩成型注塑机的开发注射压缩成型，注射压力低，锁模力低，成型周期短，模具费用低，制品内应力减少，在国外得到了迅速发展。注射压缩成型不是依靠螺杆向型腔传递压力，而是通过压缩行为来压实制品，低压注射，使得制品表面具有均匀的压力分布，制品内部分子取向分布均匀，保证了成型制品的尺寸精度高且稳定。2.1.1.1。注射压缩成型大型注塑机的开发大型注塑机的开发，是我国的一个薄弱环节，现在开发的大型注塑机，基本上属于普通的注塑机，在注塑工艺方面没有突破。普通的大型注塑机，投资大，一般用户难以投资，间接地增加了大型制件的成本。为使大型注塑机有利于推广使用，必须降低大型注塑机的制造成本，单纯从制造加工方面降低成本是极其有限的，必须从机构、注塑工艺等方面进行突破，才能降低大型注塑机的制造成本，同是能获得良好的经济效益，注射压缩成型大型注塑机不乏是其中一种性能良好的经济型机型。注射压缩成型适应壁厚2mm至5mm的托盘之类大型制件的注塑成型，由于，注射压缩成型降低了模腔压力，从而降低了锁模力，例如，采用普通成型注射工艺需30000kN锁模力才能成型的制件，采用注射压缩成型工艺仅需10000kN锁模力就能成型，可见，注射压缩成型极大降低了用户对设备和模具的投资，一般可降低30，从制造方面来讲，10000kN的合模机构与30000kN的合模机构，两者的制造成本是无法比较的，制造单位也能取得良好的经济效益。2.1.1.2 注射压缩精密注射成型机的开发精密注射成型机，主要指注射成型的制品内部分子取向分布均匀、尺寸和形状精密，能使模具内腔的尺寸形态“转写”复制功能得以充分发挥。有一段时期对精密注射成型的理解是必须进行超高压超高速注射，在这种单一思想指导下，阻碍了精密注射成型机的发展。现在，把注射压缩成型应用于精密注射成型方面，取得了良好的效果，应用最典型的实例是成型CD、DVD、CD-R等光蝶、IC卡、光学透镜、笔记本电脑光导器等最新的塑料科技制品。2.1.2 微型精密注射成型机的开发微型精密注射成型机自八十年代末期至今发展速度非常快，特别是信息、电子、精密仪器等工业的发展，以往使用传统材料、传统加工方法不能生产或难以生产的零件，大多已转为使用注射成型来生产，现在已成型出直径lmm的齿轮，可以成型生命科学的生物芯片，生物医学领域将使微型塑料件需求量显著上升。微型精密注射成型，制品重量可在0.1g至0.00013g，制品尺寸精度达0.005mm。微型精密注射成型机，锁模力一般介于50kN至500kN之间，螺杆注射活塞直径在12mm至18mm之间。巴顿菲尔公司的Microsystem 50型微型精密注射成型机可生产重量只有几毫克的零件，在所有方向的定位精度为0.01mm,计量精度低于一毫克，注塞直径5mm，生产过程在100级的净化室中进行，以防止注塑件受污染,100的光学质量控制。目前，国际上厂商正在研制成型填充纤维的微型精密注射成型机。目前，微型精密注射成型机在我国是空白，如不急起直追，势必影响到我国生命科学、生物医学领域、信息技术等高科技领域的发展，所以我们应抓紧开发微型精密注射成型机。2.1.3 复合注射成型机的开发目前需开发的复合注射成型机为多色复合注射成型机和多材质复合注射成型机。国内研发的双清色注射成型机是最简单的多色复合注射成型机。多材质复合注射成型机能使成型的制品同时满足多种不同性能要求，例如制品同时要求化学稳定性、气体阻隔性、导电性、屏蔽电磁波等的某些组合，采用多层共注成型。2.1.4 专用注射成型机的开发专用注射成型机泛指为特定的原料或特定的具有大批量的塑料制品而开发的塑料注射成型机，成形PVC、BMC、热固性塑料的注射成型机称为特定原料成型的专用注射成型机，成型航空杯、医药瓶、托盘、瓶坯之类的注射成型机称为特定制品成型的专用注射成型机。为特定制品成型的专用注射成型机必须与专用模具组合，才能达到成型效果，所以，在一定程度上说，专用模具的技术水平决定了该种专用注射成型机的发展及技术水平，例如，成型航空杯，国外的专用注射成型机一模四件成型，制品成型后自动取件放在模具外侧径向位置定位冷却，周期仅3秒钟。2.1.5 全电子注塑机的开发在K2001塑料和橡胶工业展览会上，可以看到这一点，中、小型注塑机发展的一个主要趋势是全电子注塑机。多年来，日本一直是全电子注塑机的倡导者，是世界上最大的全电子注塑机制造国，许多制造商已能提供6000kN锁模力以上的设备，宇部和新泻等公司能提供10000kN锁模力以上的设备。以前，欧洲，大多数注塑机制造商对全电子注塑机比传统的注塑机更具优点无法信服，例如在K1998塑料和橡胶工业展览会上，作者与欧洲一些大公司的有关人员交流全电子注塑机的发展前途，不少人认为发展前途不大，公司展出的全电子注塑机仅仅说明本公司具有开发制造能力，而不想发展全电子注塑机。现在这种看法正在改变，原来抱观望态度的公司积极投入，急起直追，意大利MIR公司采用一种仅用四台电机驱动的新型的布置形式达到降低成本，推出了1400kN至4000kN锁模力的全电子注塑机。推广全电子注塑机的最主要的障碍是成本较高，可能比同类传统注塑机高20-40，难以达到规模经济。国内市场不同于日本市场，在近一段时期内，全电子注塑机还不会得到推广应用，但是发展到一定阶段，全电子注塑机会必然得到推广应用。全电子注塑机的结构有多种多样，我们应吸收国外先进技术，开发全电子注塑机，以适应市场发展的需要。3 注塑机总体技术水平历经二十多年的奋发图强，现在，我国注塑机年产台数亚洲第一，并有部分注塑机出口。但就注塑机的总体技术水平而言，在国际上还处于中游水平。本节就对国产注塑机的总体的有关部件技术水平及与国际先进水平的差距，作一分析，并提出一些提高和开发的粗浅建议。3.1 合(锁)模机构合(锁)模机构是注塑机最重要的机械部件，注塑机的合(锁)模机构形式很多，常用的总的讲主要可分三种：全液压式，液压机械式，电子机械式，每种合(锁)模机构又可分多种形式。回顾历史，二十世纪八十年代，各家争先，国产注塑机的合(锁)模机构形式很多，主要有全液压式和肘杆机械式两大类，全液压式合(锁)模机构以广西柳州塑料机械厂为代表，肘杆机械式合(锁)模机构以上海第一塑料机械厂、上海塑料机械厂为代表，经过十多年的历程，目前，国产注塑机的合(锁)模机构以内翻式肘杆合(锁)模机构为主，其它形式的合(锁)模机构只有少量生产。内翻式肘杆合(锁)模机构，在二十世纪八十年代初，以增大扩力比为主，扩力比为25左右，行程比为09左右，二个世纪九个年代后，以增大行程比为主，行程比为135左右，扩力比为16至20。从以上情况来看，内翻式肘杆合(锁)模机构在我国注塑机行业已处于非常成熟的技术，同时，我们也看到一种值得思考的现象，有的地区一些厂家的内翻式肘杆合(锁)模机构的形式至零件形式、技术参数等一模一样，从一个侧面说明了有相当一部分生产制造厂家对内翻式肘杆合(锁)模机构的原理及设计还不了解。另外，有一个问题也值得我们思考，合(锁)模机构形式减少，内翻式肘杆合(锁)模机构霸天下，说明了一个什么问题。每种合(锁)模机构在长期发展过程中，不断完善，不断改进提高，具有自己的优点，具有自己特定的用途，各种合(锁)模机构相互之间不能取代，因此，对其它类型的合(锁)模机构还应研究开发，特别是实力雄厚的企业，更应投入对其它类型的合(锁)模机构研究开发，为我国的注塑机事业作出贡献。有哪些合模机构需研究开发，作者提出一些建议，供参考。3.1.1 两模板合模机构两模板合模机构的形式有多种多样，按锁模机构形式分：有液压和机械机构(一般为连杆机构)联动锁模机构形式，也有全液压同步锁模机构形式；按运动形式分：有拉杆固定于前模板上不动而后模板在拉杆上移动，有后模板和拉杆一起移动；按锁模装置安装形式分：有把锁模装置安装设计前模板上，有把锁模装置安装设计后模板上。这种合模机构主要应用于大型注塑机上，现在中型注塑机上也得到应用。两模板合模机构应用于大型注塑机上具有肘杆合模机构所不能取代的优点，国际上几乎所有著名的注塑机制造商都已将两模板合模机构注塑机投放市场，合模力最大已超过40000kN，加拿大HYSKY公司制造出了80000kN合模力两模板合模机构的注塑机。国内也有厂家研究开发制造，但不能达到工业化水平。据本人了解，加拿大HYSKY公司的两模板合模机构很有特色，液压和连杆机构联动锁模形式，即具有肘杆合(锁)模机构的高速节能的特点，又具有全液压合(锁)模机构的优点，另一特点，结构简洁，零件数量比其它类型的两模板合模机构少30，特别是两块模板的结构，国际首创，在锁模注射过程中，锁模不影响模具的平行度，可在大型及超大型机上应用，降低模板的重量，这种合模机构很有参考价值。意大利MIR公司的两个小油缸快速移模、四个小油缸同步锁紧拉杆的两模板合模机构，结构简洁，运行平稳， 很有参考价值。3.1.2 无拉杆合模机构无拉杆合模机构，由于其结构简单、容模空间大、装拆模具方便、有利于机械手的作业，深受用户欢迎。国际上以ENGEL公司的无拉杆合模机构为代表，已于二十世纪九十年代中期进行批量生产。吉林华王塑料机械有限公司于己于1998年在国内第一家试制成功了合模力为500kN的无拉杆合模机构的注塑机，但到现在国内还没有其他有关厂家进行研究开发制造。3.1.3 电动机械合模机构电动机械合模机构基本有两种：全电动机械合模机构,以电动驱动为主液压驱动为次的电动机械合模机构。这是一种节能低噪音绿色环保合模机构。东华机械有限公司已于2002年试制成功了TTI-50U至200U的全电子注塑机。国内电动机械合模机构基本上是仿制，没有自己的特色，但愿从仿制开始研制出自己的特色。国际上，已于二十世纪九个年代中期已有多家公司试制成功，株式会社名机制作所首先成功研制出了注塑机专用伺服电机为发展全电子机械合模机构开辟了道路，并使用这种专用伺服电机制造出世界上独一无二的直压式直接驱动电动机械合模机构的注塑机。国内要进行推广，关键的问题第一是研制出专用伺服电机以降低制造成本，第二是在技术方面有所突破。3.1.4 节能型全液压合模机构全液压合模机构具有能长期保持模板平行度，移模行程长，容模量大，深孔型制件注射成型，精密注射一般选用全液压合模机构。工业精密注射塑料制品发展前途无量，如果，我们不加紧对新结构全液压合模机构的研制，势必把这一市场供手让给人家，日本东芝全液压直压式注塑机在国内占领了一定市场，说明了高性能节能的全液压合模机构还是适合用户需要的。在于二十世纪八十年代，闸板式的全液压合模机构的1000A注塑机曾经占领了同类规格注塑机的市场，但由于这种合模机构能耗大，速度慢，效率低，至二十世纪九十年代已经淘汰了，但同时，国内厂家对国外新型的全液压合模机构没有进行研究和开发，一些用户不得不从国外引进，现在，全液压合模机构的注塑机市场基本上被国外注塑机所占领。由此可见，全液压合模机构的特长是肘杆合模机构不能取代的，我们对全液压合模机构应花力量进行研制，重点对国外高效节能的全液压直压式合模机构进行吸收消化。当然，国内有的厂家结合国情，也研制出了高性能的全液压合模机构，例如，秦川恒利塑机有限公司研制出了四缸直压锁模机构，并形成从250kN到5000kN合模力的系列产品，并获得七国专利。3.1.5 立式合模机构立式合模机构特别适用于有嵌件的塑料制品成型，主要应用于中、小型注塑机上。以前国内主要生产15g、30g、45g小型立式合模机构注塑机，上海文教机械厂在这方面作出了很大贡献，是生产立式注塑机的大厂。在立式合模机构方面的研制，我们的研制很不够，相比对其它类型的合模机构的研制，力量更薄弱，十多年来，基本上没有新产品推出，技术水平及品种跟不上时代气息，所以时至今日，国产老产品的立式合模机的注塑机被挤出了曾经化了千辛万苦建立起来的市场，立式合模机构注塑机的市场已被外资企业的产品所占领。长期以来，我们对开发立式合模机构的重要性认识不足，不是在提高产品的技术含量，增加品种和功能上下功夫，而把精力放在偏面追求降低成本，相互之间进行价格竞争，自相残杀，严重阻碍了立式合模机构的研制和发展。现在，外资企业生产的一台立式合模机构的注塑机比同规格的肘杆合模机构的注塑机的价格高出一倍多。这对我们提出了一个值得思考的问题。电子电器工业的发展，立式合模机构是有发展前景的。3.1.6 直接锁紧模具的锁模机构直接锁紧模具的锁模机构的锁模原理不同与普通注塑机的锁模原理。普通注塑机的锁模原理是把锁模力通过模板传递给模具达到锁紧模具，为了达到这一效果，模板必需具有强大的刚性，特别是大型、超大型注塑机(例如托盘专用注塑机)合模机构的固定模板和移动模板的重量达到几十吨，以及拉杆等零部件的重量都很大，给制造带来了一定的难度，同时制造成本也很高。直接锁紧模具的机构，有立式和卧式两种，该装置把合模与锁紧的两种机构分开，合模机构的功能是移动模具与起到固定模具的作用，锁模机构的功能是液压油缸通过一套机械机构直接卡紧模具达到锁紧模具，所以，模板仅起到固定模具的作用，不需要强大的刚性，这样，大幅度降低了合模机构的重量，例如，天津荣庆建材科技有限公司创新开发制造的30000kN锁模力的立式直接锁紧模具合模机构的托盘专用注塑机，整机重量仅36吨。卧式直接锁紧模具的机构，合模机构有两种，一种是运用中孔成型机同步合模机构的原理为同步合模，另一种是普通的固定模板固定的合模机构，根据结构功能而定，德国Manaaing pamer Of Ettlmger Maschmen-VerttiebGmbHinEttlinger的托盘专用注塑机为卧式直接锁紧模具机构。3.2 注射塑化机构注射塑化机构的性能直接关系到制品的内在质量，关系到整机的能耗，关系到制品的成本。据作者接触到一些同行，有些人认为，注射塑化机构设计最简单，没有多大技术难点。正有了这 种思绪，多年来，注射塑化机构的技术水平提高缓慢，结构形式越来越少，基本上处于同一种模式。其实，注射塑化机构是一个很有研究的课题，精密注射、复合注射、微孔发泡注射等，重点研究是注射塑化机构。对普通注塑机来说从性能方面，如何提高塑化质量和计量重复精度，据了解，目前，国产注塑机的计量重复精度为2，如何把2提高到1，塑化位移采用了电子尺提高了位移精度但不等于塑化的计量精度达到电子尺精度，计量重复精度要达到l，这里面有许多问题值得我们去研究解决。从结构形式方面来讲，精密注射成形的注射塑化机构，高速注射高速塑化的注射塑化机构，大型、超大型注塑机的注射塑化机构(例如，100000g注射量)，等等，这些方面有待于我们去解决；从能耗方面来讲，如何对螺杆进行优化设计，在保证塑化质量前题下，降低能耗，提高产量。3.2.1 挤出注射复合注射塑化机构挤出注射复合注射塑化机构，主要原理是，挤出机不间断地挤出塑化，塑化熔融料进入贮料腔(注射缸)，推动注射注塞后退计量，计量到位，切断挤出塑化熔融料进入注射缸的通道，塑化熔融料进入贮料腔，同时，注射开始。由于塑化动作不影响注射时间，塑化能力不象普通注塑机那样受注射螺杆的影响，塑化能力由挤出能力决定，极利于应用于高速注射及超大容量注射。天津荣庆建材科技有限公司应用挤出注射复合注射塑化机构，研制出50000g注射量的注射塑化机构，成型一件重20kg的建筑模壳周期仅5分钟。日本日精公司一台200kN的注射机，挤出注射复合注射塑化机构，加工2g制品，注射塑化周期不到一秒钟。挤出注射复合注射塑化机构的又一优点是，充分利用挤出塑化的特点，可以用粉料直接塑化，可以将玻璃钎维直接加入机筒与原料混炼塑化，可以直接用回料塑化，这一点对成型托盘之类大型制品是极其有利的，可以大幅度降低制造成本，例如，remaplan公司开发的大型的挤出注射复合注射塑化机构，通过一道工序把废塑料变成托盘之类有用的制品。3.2.2 节能高性能塑化螺杆螺杆是注塑机塑化的最重要的零件，但是我们对此研究很薄弱，计量重复精度不准、塑化不良等现象较为普遍，塑化能耗与国际水平有较大差距。注塑机塑化的能耗占成型能耗的70，所以降低塑化能耗是降低成型能耗的重点。但是，我们对降低塑化能耗的研究很不够，降低塑化能耗的关键是对低能耗螺杆的研制，对这一问题，可以举一个挤出塑化的例子来说明，有一个挤出机的例子可以说明如何通过对螺杆进行优化设计达到降低能耗，在同一台挤出机上，分别使用两根长径比相同其它参数不同的螺杆，挤出同一种料，一根螺杆挤出时电流强度为90A，用另一根螺杆挤出时电流强度为60A。后一根螺杆挤出比前一根螺杆挤出，节能33.3。从这一例子说明料，螺杆的技术参数与塑化能耗有极大的关系。对螺杆的研究，北京化工大学走在前列，取得了可喜的成果，但是我们塑机制造厂对此应用很不够，凭老观念设计螺杆的技术参数，认为只要能塑化就可以了，人家长径比加大我也加大，致使我们的螺杆水平落后于国际水平。3.2.3 金属材料注射塑化机构随着各行各业的科技进步，注塑机的应用范围越来越大，由普通注塑机派生出许多特种注塑机，其中变化最大的是注射塑化机构，金属材料注射塑化机构是属于专用注射塑化机构的一种。注射塑化的金属材料并非是纯金属材料，而是一种金属材料与塑料原料经过混炼的混合物，塑料(一般为PP)作为粘合剂，金属粉末的大小为020至040微米，其金属的体积比一般为55至67，最高可达70。许多金属和金属合金都可注射成型，包括不锈钢、碳钢、钨合金、钛合金等，成型的制品用于汽车发动机的喷油嘴、磁盘驱动器、医疗产品、手表零件、微电子零件等，显示出了充分的加工优越性，促进了微型金属零件的发展，带动了有关行业的发展，例如，注射成型的粘结铁氧体因其重量轻，易成型，精度高等特点，正在遂步替代传统烧结铁氧体。金属材料注射成型的零件精度可达5微米，零件重量可小于50毫克，目前正在试验用纳米复合材料生产微型零件。金属材料注射成型主要加工设备是注射成型机、原料的配混、模具的设计、制品中金属和塑料的分离装置、制品的后加工(烧结)设备等，其中注射成型机是重要的设备，其与普通注射成型机的主要区别是注射塑化机构，其机构不但要具有金属材料注射塑化的特性，而且要具有精密注射成形的特性。研发金属材料塑化机构，我们要从注射成型制品的用途、成型制品材料的特性、塑化的特点、以及成型制品是否需要后加工及其后加工的方式及要求、成型制品模具的特点、成型制品的特殊工艺等诸方面要充分考虑，综合上述诸因素，对塑化机构的各零部件进行设计。金属材料混合物的塑化，主要是其材料融熔料的流动性差，所以对螺杆的螺棱升角、输送角、推力角等各项技术参数及耐磨性进行特殊设计；有的金属材料混合物本身的特殊性，不但要考虑螺杆的各项技术参数，而且要考虑到塑化机构各零件所用材料的特殊性，例如铁和钴混合物的磁性材料的注射成型，塑化机构各零件必须用抗磁化材料制造。原料的配混、塑料的分离、注射成型制品的烧结、模具的设计等与塑化机构一样是制品成败的关键，我们应该加强这些方面的研究。3.2.4振动型注射机构振动型注射机构是当今人们热点研究的课题之一。是把金属振动铸造工艺原理运用到塑料注射成型领域。振动注射使模腔内熔体产生振动剪切流动，从而增加剪切取向的作用和效果，达到提高其力学性能；振动注射产生周期性的压缩增压和释压膨胀的作用，有效地防止了缩孔、裂纹等缺陷，明显提高了熔接线的强度，降低了制品内应力，特别对大型的塑料注射制品(例如：汽车保险杠，周转箱)，效果更显著。可见，在普通注塑机上，采用振动型注射机构，明显提高了其附价值和塑料注射制品的附价值和质量。在普通注塑机上，振动型注射机构主要有三种：两点进料振动注射，双螺杆推拉振动注射，螺杆注射振动。3.2.4.1 两点进料振动型注射机构两点进料振动型注射机构。振动装置由两个油缸与其本体组成，本体进料为单一进料口，本体内部及出料(融熔料进入模具浇口)为双通道，每一个油缸活塞杆与一个出料通道联通。在喷嘴与模具之间安装振动装置。工作原理：融熔料在高压注射下经喷嘴进入振动装置进料口，融熔料在振动装置内部分两路进入模具型腔，在保压过程中，其两个油缸的活塞反复交替工作，把振动传入模腔内，引起模腔内的熔体产生振动剪切流动。3.2.4.2 双螺杆推拉振动型注射机构双螺杆推拉振动型注射机构。工作原理：双螺杆同时把融熔料分两个浇口进入模腔，在即将注满模腔时，AB螺杆继续向前注射，而BA螺杆在融熔料压力下相应后退，这样，两根螺杆相应交替反复工作(如同两点进料振动注射)，在模腔内产生振动剪切流动场。研究表明，此种振动注射玻璃纤维增强的LCP制品，与常规的注射成型相比，其拉伸强度和弯曲模量分别提高了420和270。3.2.4.3 螺杆注射振动机构螺杆注射振动机构。对普通注塑机的机械结构无须改动。工作原理：给注射油缸提供脉动油压，使注射螺杆产生往复移动而实现注入模腔融熔料产生周期性振动，一直至模具浇口封闭时为止。研究表明，螺杆振动注射的PP、HDPE、PS制品的拉伸强度分别提高了18.3、22、16。3.3 液压系统液压系统的技术水平直接关系到整机的技术水平和能耗，液压系统的技术水平是整机技术水平的重要标志。国内开发的注塑机的液压系统可能是世界上最简单的，所用的阀件最少，仅满足各个动作的基本要求，所以整机的技术水平提不高，例如，DEMAC公司注塑机的低压护模功能，在合模即将结束时，放入一张A4纸，系统进入低压扩模功能，动模板马上自动开模，国内开发的注塑机无一台能达到此性能。与工业发达国家的注塑机相比，相比于机械技术水平，我们的注塑机液压系统的技术水平的差距更大，主要表现为：性能差，能够大。本节提出作者的建议，供参考。3.3.1 节能液压系统V4负载敏感比例泵节能液压系统，这个问题提出了十多年，作者在1987年在中国塑料上著述过，但我们对节能液压系统的研制进程不快，对国外的液压系统节能的新技术吸收消化不够，推广应用做得很不够，例如，引进新技术的节能液压系统的注塑机，所谓国产化后，把心脏部分的节能液压系统全部改为普通的液压系统。其次，我们对能耗的理解不够，注塑机液压系统的能耗为油泵输出的压力与流量的积，压力与流量跟随负载而同步变化，其差值达到最小，能耗最小。有的设计者偏面认为，降低装载的电机功率就是节能，所以有的注塑机比同规格整机的装载电机功率小一档规格，注射塑率偏低，最后不得不提高装载的电机功率，达到用户对整机运行参数的要求。现在合模力2500kN以下普遍使用的单定量泵与PQ比例阀组合的系统，油泵在工作状态输出的流量是一个定量，所以，不是一个理想的节能液压系统。现在小型机上采用变频电机达到改变油泵转速来改变油泵输出的流量，但是，我们应看到注塑机的驱动不同于挤出机的驱动，注塑机上常用的叶片泵的最低转速为500rmin，所以，这也不是一个理想的节能液压系统。理想的节能液压系统泵源采用V4负载敏感比例泵，其压力与流量跟随负载而同步差变化，能耗达到最佳状态，国外已普遍使用，但国内还很少应用。上海第一塑料机械厂1985年出厂的V4负载敏感比例泵的注塑机，至今V4负载敏感比例泵仍在可靠运行，其液压系统基本上不用冷却水，说明了其泵的使用寿命和节能性，据统计，V4负载敏感比例泵系统与定量泵系统相比，能耗低40至60%,但为何得不到推广应用呢?其中重要的原因之一与我们主机厂不重视推广应用大有关系。现在，V4负载敏感比例泵的价格已下降，可以在注塑机上推广应用，与变频电机驱动定量泵相比，两者成本差不多。3.3.2 高性能液压驱动系统高性能液压驱动系统的标志是：低噪音，能满足机械执行机构的运行和其性能调节的要求，发应灵敏，能量损失小，密封性能优良。这方面，我们应吸收国外先进技术，站在他们对注塑机液压驱动系统设计的立场上吸收消化他们的技术，他们复杂的液压驱动系统带来了整机的良好的性能，这一点是不可否认的。插装阀应用于注塑机的液压驱动系统，极大提高了液压驱动系统的性能。工业发达国家制造的注塑机的液压驱动系统早已广泛使用高性能的插装阀，国内制造企业由于过于偏向于考虑成本，很少使用，液压系统长期处于低水平状态，现在有运见的企业也已采用插装阀来提高液压系统的水平，据作者使用经验，有两点须注意：阀板座孔的加工精度，插装阀的质量，这两点做不好，会重蹈以前渗漏油的覆辙。3.4 电气控制系统电气控制系统经历了三个阶段：机床电气控制，通用PLC控制，专用PLC控制(一般称之谓电脑控制)。注塑机的机电一体化组合，使注塑机具有自动控制、自动诊断、自动调节、自动补偿功能，先进的专家系统使注塑机向无人化、智能化的方向发展，信息网络系统使设备与管理部门、数据库等外界联系起来。上海第一塑料机械厂在全国同行业中，第一家采用通用PLC控制。宁波地区，金星塑料机械有限公司首先采用通用PLC控制。现在，注塑机一般都采用专用PLC控制，电子尺检测位移。从目前国产注塑机上使用的专用PLC控制技术水平来看，属于中档型，抗干扰性、可靠性、温度控制精度等三方面还不理想，专用PLC控制的生产厂家应从这三方面进行改进，主机厂在选用上应加强控制。今后，我们应重点研究专家系统和信息网络系统，以提升传统注塑机的技术含量。3.5 铸造技术注塑机零件中占很大比例的是铸件。铸件技术水平和铸件质量的高低，反映出注塑机制造的技术水平，关系到制造成本。我国铸件铸造是一个薄弱环节，铸件中砂空、缩空、夹砂、气孔等屡见不鲜，在一定程度上阻碍了注塑机的技术进步，增加了制造成本。发达工业国家注塑机的阀板和注射油缸体为QT铸造，而我国的这两件零件为钢件，特别是注射油缸，现在注射结构一般为双缸，注射油缸体与注射座为一体，由于铸件质量没有过关，注射油缸体不得不采用无缝钢管与注射座镶套而成。所以，铸件行业应采用新工艺、新技术，铸造出优质的铸件，以满足注塑机行业科技进步的需要。4 技术开发人员的创新能力科学技术是第一生产力。技术开发人员的创新能力的发挥及创新能力的高低，直接关系到产品的开发和产品的技术进步。提高技术开发人员的创新能力，必须重视对技术开发人员的培养和提高。技术开发人员也应对自己进行培养和提高，不断提高素质和业务能力，敢于创新，敢于发明创造，敢于向自己挑战。4.1 技术开发人员的培养和提高我国注塑机的发展有其自己的特色，很大一部分技术开发人员大多为非塑机专业毕业，对机械结构、液压电气控制系统比较了解，但由于对高分子理论没有进行系统的学习和研究，以及由于条件所限缺乏必要的试验装置和手段，知识具有局限性；近年来进入企业的塑机专业毕业生，据本人了解，由于他们所学的知识根不上注塑机的发展，以及所学专业知识的单一性，例如，对机械结构学得比较多，而对液压电气专业知识学得不够，特别对发展的新型注塑机了解不够，动手能力不强，照样画瓢可以，创新能力不强。一些单位的技术开发人员处于闭关自守闭门造车的工作环境，从来没有到国外去参观展览会，甚至连国内的展览会也难的参观，吸收到的新技术新知识很少。至今，还没有一套用于注塑机完整的工业化的设计理论和设计方法，例如，对肘杆合模机构设计来讲，许多人做了大量的优化设计工作发表了一定数量的研究成果，据作者看来，至今还没有解决设计的哪一种肘杆合模机构是属于优化至最佳机构，国际上，各家公司都有自己的肘杆合模机构的特色，也谈不上优化设计，有的取行程比18，有的取行程比25，哪一种属于优化设计?所以对某一台注塑机的肘杆合模机构说已达到优化设计，是不科学的。现在，技术开发人员流动性大，更造成了企业对技术开发人员注重于应用不予培养和提高。有的技术开发人员也不注重自己的提高，靠学历吃饭，而不是靠工作业绩吃饭，甚至个别技术开发人员“走捷径”窃取本企业的开发成果跑到外单位去。这样，对进一步提高注塑机的技术水平和创新开发新产品都是不利因素。由此可见，对塑机专业的改革，对技术开发人员素质和业务能力的培养和提高，是一项非常重要的工程。4.2 技术开发人员开发思维的更新。技术开发人员开发思维更新，才能有所发明，有所创造。我们必须明确产品开发的目的：产品是为满足塑料原料的发展和塑料制品的发展而开发的，所以在开发产品前，必须明确开发的产品适应哪些塑料原料的注射塑化，适应那些塑料制品的注射成型，为适应最终制品的成型，提高成型效率，降低制品的成本，设备的机构结构以及控制等方面应具有哪些特点，以此形成开发产品的思路。目前，大多数技术开发人员属于机械工程师，开发产品，往往从机械结构、机械力学、机械加工、机械传动、流体力学等角度去考虑问题，而不是从塑料原料及制品注射成型与机械、液压、电气等相关的角度去思考问题，所以开发出的产品往往与实际塑料成型有一段距离，不能得到理想的效果。技术开发人员必须系统的学习和研究高分子材料、高分子物理、聚合物流变学、高分子材料形态学、注塑模、塑料成型工艺学，了解塑料的新材料，了解塑料制品在新领 域中的应用，并把这些理论和了解掌握的新知识运用到实践中去，从这些方面去考虑开发产品机械结构、电气液压控制系统。以开发高速注塑机为例，从机械设计角度来说，就是提高驱动机构功率达到超高的注射速度，但是，超高的注射速度能否达到超高的注射速率，对于这个问题基本上没有考虑。但从高分子材料、聚合物流变学、高分子材料形态学与机械液压电气等结合的角度去考虑开发高速注塑机，必须研究超高的注射速度与超高的注射速率之间的关系，ENGEL公司的研究人员在实验中发现，即使耗费很大能量使螺杆获得1000mm/s以上的注射速度，而实际获得注射速率却只有螺杆注射速度的1/10，并且所消耗的大部份能量用于压缩螺杆前端计量室中的熔融体，螺杆注射到底后，被压缩的高压熔融体仍然继续流入型腔，直至建立压力平衡为止，说明了超高的注射速率与超高的注射速度之间关系不大，于是，发明了一种全新的高速注射成型法一“膨胀注射成型法”，该技术不是靠超高的注射速度而是利用储存在熔融体中的能量来实现超高的注射充模，机械设计基于这一点，设计了可承受高压的开关喷嘴，能耗仅需要一般高速注射成型的1/3至1/2，在控制方面，保证精确的再现性优良的螺杆预压缩位置，并保持在这一位置直到喷嘴的阀门被打开。这样，开发出的高速注塑机既达到了要求，又降低了设备的成本。4.3 技术开发人员要善于组合技术的运用技术开发人员不但要熟悉本专业，并且要了解本行业及相关行业的技术及发展趋势，既要知识面要宽，也要善于把本行业及相关行业的技术运用到本专业中去，善于把本专业中的相关技术与本行业的相关技术组合起来开发具有新功能的产品。国际上有不少新产品都是把相关的技术结合起来而开发的。例如，上海华王工业有限公司根据中空成型箱包的特点，改进了传统的挤吹中空成型箱包的原理，应用相关技术组合，把注塑机往复式螺杆塑化装置运用到中空成型机上，并改变其控制系统，去掉壁厚控制装置，把储料缸移到注射机筒的前端，开发出了注吹中空成型箱包机，这样，简化了机构，又达到了制品成型的效果，成型一件箱包仅需18S，是国内中空成型箱包机中成型周期最短的。4.4 技术开发人员要敢于开发设计理论技术开发人员要有所创新，必须要敢于开发设计理论，这对技术开发人员是一个较高的要求。开发设计理论没有创新，就没有注塑机的技术进步。技术开发人员不能创新开发设计理论，就不能作出突出贡献。要开发设计理论，必须要有渊博的知识，要善于在实践中总结提高。如何总结提高，这是一个值得研究的科学问题。作者认为，从理论与实践之间哲学关系的角度出发，处理总结与提高之间的关系，走理论到实践再到理论，不断往复循环，每一个往复循环就是一个飞跃，在总结的基础上进行提高，把提高的得益去粗取精运用到开发实践中去进行检验，不断修正和完善自己的开发理论，把传统的开发设计理论变为自己的有特色的工业化的开发设计理论，把通用开发设计理论中一些不确定的参数根据本单位的实际变为确定的参数值，对国际上先进的产品从设计理论上进行研究探讨总结变为自己的开发设计理论，对本行业传统的开发设计理论从现代开发设计理论角度并根据自己的开发实践提高为本行业的现代开发设计理论，在总结自己开发实践的基础上敢于突破常规的设计理论束缚创新出自己的开发设计理论。技术开发人员要重视收集用户信息、检测数据、机加工的装备、加工人员的素质、装配实际等，这些对于技术开发人员是非常重要的，没有这些资料，技术开发人员创新出自己的开发设计理论是不可能的。以锁模力设计为例，其中一个不确定参数是效率的取值，这个参数值与机加工的装备、加工精度、装配手段和精度等因素有关，只有在开发实践中不断总结才能获得，优秀的设计其锁模力理论设计值与实际检测值之间误差为2，而一般的设计其两者之间的误差在5至10。再以拉杆设计为例，传统设计以材料强度、安全系数作为设计的主要依据，而没有把拉杆工作的实质是受力产生弹性变形的弹性延伸量作为设计的主要依据。在零件设计中，运用可靠性的现代设计法微乎其微，这阻碍了对国际上先进设备的解剖分析，例如对DEMAC注射机拉杆头部螺纹与拉杆导向部分之间的一段细径的分析，运用传统的强度分析，该段的强度达不到安全系数的要求，但从可靠性设计来分析，该段的强度达到可靠性要求，说明了他们在拉杆的设计中运用了可靠性设计，据此，我们可以此设计方法进行拉杆设计。有限元法运用于模板受力分析，其中的一些假设是否符合实际，还需要在实践中总结，把假设变为符合实际情况，成为工业化的有限元法受力分析，使理论分析与实际相吻合，作为模板设计的参考。4.5 技术开发人员组成体的改革注塑机的开发是集机、电、液、光、高分子、塑料成型工艺、塑料成型模具、材料力学、弹性力学、工程数学、机构运动学等多学科为一体的综合性工程，随着注塑机的科技进步，除了要求技术开发人员具有更丰富的比较全面的知识面外，技术开发人员组成体必须要跟上注塑机发展和科技进步的需要。现在，企业基本上的技术开发人员都是由机、电、液设计人员组成，有的企业仅有机械设计人员，这样，企业在技术开发群体上处于一种知