注射成型机毕业设计说明书.doc

第一章注射成型机现状及发展1.概述 1.1注射成型机简介 注射成型是热塑性塑料和橡胶的主要成型方法，用这种方法可以制成的产品之多是其它成型方法望尘莫及的。几年来也推广用来成型热固性塑料。注射成型过程是借助螺杆或柱塞的推力，将已塑化好的熔体射入闭合的膜腔内，经冷却固化成型后开模得制品。 注射成型机简称注压机是根据金属压铸原理在十九世纪五十年代发展起来的。由于注压机能一次成型压出外形复杂、尺寸精确、或带有金属嵌件的制品，并对各种塑料橡胶制品具有很好的适应性。又由于石油化工工业在本世纪四十年代以后有了迅猛的发展，这样大大促进了橡胶和塑料工业的发展。所以，近二十年来，特别是近十年来注压机得到了迅猛的发展。1.2注射成型机用途注射成型机是将热塑性塑料（PE、PS、PP、PVC、PA、ABS等）在料筒内经外加热和螺杆旋转剪切热作用塑化后，以一定的注射压力注入具有冷却装置的模具内，快速冷却后获得各类塑料制品的专用加工设备。它从加工日用塑料橡胶制品（脸盆、杯子、肥皂盒等）开始，逐步进入加工工业用品（电视机壳、洗衣机筒体、周转箱、电话机壳等），目前开始加工物运托盘、环保垃圾箱、汽车保险杠、汽车面板等大型制品。随着制品质量的提高和制品的大型化，推动了注射成型机向高档次、大规格方向发展.1.3注射成型机分类注射成型机分为柱塞式注压机、柱塞-柱塞式注压机、螺杆-柱塞式注压机、往复螺杆式注压机。（1）柱塞式注压机 采用活塞将物料向前推，通过分流梭经喷嘴进入模具，热量有电阻加热器供给，物料的塑化和熔融是靠导热和对流传热。图1.1柱塞式注压机注射装置示意图（2）柱塞-柱塞式注压机 图1.2柱塞-柱塞式注压机注射装置示意图物料加入后首先在第一只预塑料筒内塑化熔融，再注入第二只注射料筒内，然后再将熔融物料注入模腔内。（3）螺杆-柱塞式注压机 物料由机筒加入后，首先通过螺杆的旋转将物料塑化熔融，在塑化的过程中物料不断的向前输送。螺杆头部熔融的物料经过换向阀进入注射缸中，当达到注射量的时候通过换向阀使得注射缸与模腔相通，在注射缸的作用下将物料注入模腔内。图1.3螺杆-柱塞式注压机注射装置示意图（4）往复螺杆式注压机采用旋转螺杆来塑化物料，当螺杆旋转时，熔融物料向前推进，促使螺杆后退，当塑化完了，螺杆停止转动；但注射时，螺杆先前位移，此时螺杆起柱塞作用。熔融物料所需的热量靠外界导入以及塑化自身产生的剪切热。柱塞式注压机由于塑化能力低、物料塑化不均匀、注射压力损耗大、注射速度低并且不均等缺点，近年来很少发展。它的第二代即柱塞-柱塞式注压机和螺杆-柱塞式注压机由于机械结构庞大，塑料熔融流经路径长，而且增加熔体流动时的转弯及突然缩小和扩大，造成增加阻力、停滞和分解的可能性。因此这类注射机我国很少生产。往复螺杆式注压机也称螺杆-线式注压机，是目前应用最为广泛的一种型式。我国生产的注压机自125克乃至32000克注压机都是这种类型【1】。图1.4往复螺杆式注射机注射装置示意图闭模高压低速锁模注射座前移注塑塑保压冷却退回塑化塑化退回固定塑化开模制品顶出图1.5注射机工艺流程图1.4 注射机的生产品种（本设计主要介绍橡胶产品）橡胶注射机分立式和卧式两大类，使用比例大致为6：4。按合模压力，橡胶注射机又分成微型机(400 kN以下)、小型机(400750 kN),中型机(7502 000 kN)、大型机(2 0004 000kN)和巨型机(4 000 kN以上)5种。微型和小型的使用比率大约占50%一60%，中型机为30%-40%，大型和巨型机各在4%-5%还有少量的角型、多工位等特种机和专用机。橡胶注射机厂为适应市场的不同需要，常以一种机型为主，开展大范围的多品种生产，从小自150-250 kN大到8 000一 10 000 kN,甚至更大到15 000-20 000 kN,形成了几十种系列。表1为典型橡胶注射机的规格性能。表1.1为典型橡胶注射机的规格性能项目微型机小型机 中型机 大型机巨型机合模力kN 32063010001660250040006300 注射容积cm30-250140-710230-990710-15001320-31102290-27203110-14960压力MPa 150速率cm/s25-7575-10075-180 100-250 170-430 260-660 432-1260螺杆 直径cm22-4532-55 45-65 55-80 76-165 90-135 105-165长径比 14配置形式 立 式立式横卧式 卧 式橡胶注射机在价格上大小之间相差悬殊，1台大型机可相当于7-8台小型机，1台中型机也相当于2-3台小型机。通常，立式小型机价格比同类卧式机要低20%-30%，中型机两者相差不多，而大型机则立式比卧式要高15%-25%。因此，在没有特殊要求时，小型机选择立式，中大型机则大多使用卧式。另外在运行中，节能、易保养、噪声低、合模快、注射精度和生产效率高，操作性好，模具装卸、更换方便，便于群控、无人管理且使用寿命长，特别是既适于少品种大批量又可多品种小批量生产等等，也都是选择橡胶注射机必不可少的条件。近年来，橡胶精密注射机、真空注射机、无人注射机等新机种日益得到推广和普及，并且仍在不断地进行着改进。最近又新开发出有别于电动注射机的电动液压高流胶型橡胶注射机，即注射部分用电机，合模部分用液压驱动，既保持了电动机高注射精度的优点，又稳定了注射温度的控制条件，现己成功地用在合模1 500 kN、注射量1 000 cm;的机型上，今后发展前景很好。另外，还有新研制的在橡胶注射机上可随意装用平板硫化机模具的注射平板机等改良品种，也颇引人注目2。1.4注射成型机构成注射成型机主要由注射、合模、机身、液压、电器、冷却、润滑等部件组成。注射部件其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔体注射到模具的型腔之中。合模部件其作用实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。液压和电气其作用保证注射成型机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间）和动作程序准确有效地工作。冷却和润滑是保证机器正常运转和取得合格制品必不可少的部分。往复螺杆式注压机主要由三部分构成：注射部分、合模装置、液压传动和电器控制系统。（1）注射部分 它的功能就是是无聊均匀地塑化成熔体，并以足够的压力和速度将熔体注入模腔。为此，注射装置一般由塑化注射部件（机筒、螺杆、喷嘴等）、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射和移动油缸、机筒和喷嘴的加热装置等构成。（2）合模装置 它的功能是是熔融物料完整的成型，并保证模具可靠的闭合和实现模具启闭动作以及取出制品等。合模装置主要由固定模板、移动模板、连接模板用的拉杆、合模油缸、制品顶出装置等构成。（3）液压传动和电气控制系统 液压传动和电器控制系统是为了保证注压机完成塑化、注射和成型各工艺过程预定的要求和动作程序有效的进行工作而设置的动力和控制系统。它主要包括：电动机、油泵、管道、各类阀体（方向阀、压力阀、流量阀）和其它液压件；还包括电气控制箱等。1.5 配置模具注射模具是橡胶注射机的核心，最终决定着橡胶制品的生产效率和质量性能。注射模具是通过注射机喷嘴在进入模型流道口时的瞬间生热，提高进入模控温度，使胶料顺利流动进到腔的各部，从而使之均匀加热和缩短硫化时间。然而，对多腔模具来说，也很容易由此产生焦烧、混入异物、欠硫以及过硫等现象。因此，注射模具的结构设计又是核心的核心。 冷料槽模具是冷流道模具改进的一种方式，它既适用于型腔，同时又使胶料损失减少，己广泛用于过氧化物交联的橡胶制品。使用这种模具生产时，应保证先注射的橡胶与后注射的橡胶完全一致，否则会在中间出现问题，难以保证制品质量。现今的注射模具，从结构上大体分为热流道和冷流道模具两大类型。热流道虽然结构简单，但流失胶较多，从经济上来说井不理想。近年来，为了减少流胶损失和达到ISO 14000的环保要求，开发了一种中间夹有隔热板的冷流道模具。不过这种模具结构复杂，且在缝隙和拐角处容易夹胶、滞胶，喷嘴尖头也易焦烧。为此，目前又出现若干改进的产品。另外，许多橡胶厂希望使用不出边的模具和无毛边模具。对于不出边模具来说，必须保持不出边与空气逸出和填充量之间的平衡。为此，对胶料中所含水分、低温挥发分、油气、湿气等要用注射机进行脱气，注射筒也要真空。模具也应脱气注射。例如可采用分次注射方式，每次1/3，最后以降低压力来控制出边。无毛边模具卞要是对合模面要精细研磨，同时设法做到使空气逸出而料不外流【2】。1.6 旧型注射机的特点 注塑机主要有五大部分组成:注射装置、合模装置、液压传动、电气控制系统和上料系统。80年代国产往复螺杆式注射成型机(以下简称注塑机)目前己相继进入老龄化状态。这些注塑机部分己被报废，部分还在高能耗、高噪音、低效率下运行。金陵石化公司塑料厂于1993年购进无锡第二轻工机械厂生产的XS一ZY一SOOC型注塑机一台和XS一ZY一3000A型注塑机一台。由于设计不先进，设备老化，电器故障平凡，机器噪音大，效率低，生产成本高。1997年对设备进行了大修，改造了XS一ZY- 3000A型注塑机注射装置和电气控制系统，取得了良好的效果。旧型注塑机的主要缺点体现在注射装置和电气控制系统设计不合理。1.6.1 注射装置 80年代国产注塑机的螺杆是由电动机经电离合器和齿轮变速箱来驱动的。为了使注射油缸的活塞不随螺杆一起转动，在油缸活塞和螺杆之间，使用了止推轴承联接;而螺杆与变速箱传动部分采用了花键联接，以保证传动部分不随螺杆一起发生轴向位移。当塑化的塑料达到要求的注射量时，计量挡块便压合行程开关，使电磁离合器失电卸压分离，从而切断了螺杆的动力源(电动机)，螺杆便停转【3】。这种注射装置设计繁琐，主要缺点有:电磁离合器需定期检修或更换，否则其得电后片不住变速箱输入轴，影响传动效率，使预塑速度下降或预塑动作不停止;变速箱里轴端固定的轴承长期在高速运转下磨损影响齿轮的啮合，从而加剧齿轮的磨损甚至齿轮打坏，提高了变速箱的噪音。无论是电磁离合器还是轴承或齿轮维修或更换，都必须将整个预塑系统吊下解体，维修土作量很大，还影响正常的生产计划。表2为XS一ZY一3000A型注塑机改造前1997 - 1998年注射装置故障率及维修时间统计表。表1.2改造前1997 - 1998年注射装置故障率及维修时间统计表年故障次数平均维修时间次/h平均维修费用次/元平均日保养时间h62440021.6.2 电器控制系统旧型注塑机电气控制系统全部采用了220 V电压控制。注塑机含有大量时间继电器、中间继电器及电磁阀，而这些电器均由220 V电压控制，经常出现继电器触点烧死及电磁阀线圈烧坏现象。由十注塑机动作频繁【4】 。控制这些动作的电器(触点)自然很多。注塑机一旦出现某动作失误，常常要分析图纸和找实物大半天;若出现几个动作同时失误，需要查找故障的时一间则更长。由十继电器布局紧凑，触点很多，电磁阀布局分散，对一个新手来说，维修更加困难。因此旧型注塑机电器控制系统故障率高，维修难度大，严格制约了生产。表3为xs一ZY一3000A型注塑机改造前1996-1997年电器控制系统故障率及维修时间的统计表。表1.3改造前1996-1997年电器控制系统故障率及维修时间的统计表。周故障次数 平均维修时间次/h 平均维修费用元/次 12 2 101.7对旧型注塑机的改造 为克服旧型注塑机的缺点，参照新型注塑机的设计，对旧型注塑机的注射装置和电气控制系统进行了改造。1.7.1注射装置的改造由于液压技术的发展，低速大扭矩液压电机已得到了普遍使用。目前绝大部分注塑机均采用这种电机直接驱动螺杆达到预塑的目的。这种装置，液压电机与注塑油缸处于同一高度，液压电机需同螺杆一起作轴向位移。为尽可能地减少对旧型注塑机的破坏和充分利用其优点，图6对旧型注塑机注射装置进行了改造。采用这种最简单的结构改造就可使旧型注塑机注射装置达到新型注塑机注射装置的性能。1.螺杆、料筒 2.料斗 3.变速箱（仅配一个齿轮） 4.预塑电机 5.注射座6.基座 7.注射油缸 8.计量装置图1.6旧型往复螺杆注射机注射装置结构改造示意为了控制电机转动，需对液压油路作某些调整，即需增加一只二位四通电磁阀，图7为改造后的液压油路图【5】。电路控制也需作相应调整。去除原预塑电机电路和变速箱齿轮润滑泵电机电路，将原电磁离合器线圈接到新增的电磁阀线圈上，并对控制预塑动作的中间继电器的有关触点接线作相应调整。M一新增电机;DI一沌滋阀(型号:34D YWM一B32 H一T) ; D2-电磁阀(型号:34D YN一B32 H一T) ; D3-电磁阀(型号:34DH一BIOH一T)D4一新增电磁阀(型号:4WE6D51/AG24NZ4);YF-溢流阀(型号:YF一B32B一YI);YI , Y2-压力表图1.7为改造后的液压油路图1.7.2 电器控制系统的改造目前新型注塑机电气控制系统大多采用24 V电压控制，可克服用220 V电压控制带来的弊端。围绕将220 V电压控制改为24 V电压控制，需对旧型注塑机电气控制系统做如下改造:（1）电柜中增加一台变压器及相配套的直流整流电路，以提供24 V直流电源(旧型注塑机电气控制系统控制柜中可能有这套装置)，电路如图8【6】.TC一变压器:c-容:R-阻;D1 ,D2 ,D3 ,D4 ,D5 ,D6-二极管图1.8（2）将所有中间继电器、时间继电器更换为24 V线圈的继电器，换向电磁阀也更换为24 V线圈的电磁阀。（3）按原电路图连接各继电器、电磁阀线圈，各继电器触点接线不变。1.8改造后旧型注塑机的使用效果以下均以XS一ZY一3000A型注塑机为例。1.8.1改造费用1997年底对该机进行了大修，大修费用10万元（其中电气控制系统改造7万元，液压系统更换油泵、部分液压阀、密封部件等3万元) ;1998年初对预塑装置进行了改造，费用4万元，共计14万元。1.8.2改造效果 旧型注塑机经过改造后已与新型注塑机的使用性能相差无几，可从两方面进行效果验证:（1）与以前使用状况相比经改造后，工作环境大大改善，能耗大幅度下降，故障率几乎为零，维修量很少，为设备满负荷正常生产打下了坚实的基础。具体效果见表4。由表4可见，仅就电耗一项，每2吨加工费就可节省200元以年产量SOOt、电价0.55元/kWh计，每年可节约电费200X500 X0.55=55000元，加上维修费用，2年内可收回改造费用。表1.4使用效果对照表项目机器噪音/分贝 电耗kW/h预塑装置故障率 年/次电器系统故障率 次/月 改造前 95 1200 6 50 改造后 60 1000 0 2（2）与购新设备相比 购一台新注塑机，费用约需90万元，加上旧机拆除及新机的运输、安装、调试等，总费用在95万元左右(旧设备只能当废铁处理);而旧机改造只需14万元，经济效益十分明显。1.8.3 结论（1） 旧型往复螺杆式注塑机的注射装置经改造后，可克服原装置的不足，并能达到新型往复螺杆式注塑机注射装置的水平。（2）旧型往复螺杆式注塑机的电气控制系统改造后，可克服原220V电压控制带来的弊端，大大降低电气维修土作量。（3）经改造后的旧型往复螺杆式注塑机的性能、能耗均达到新型往复螺杆式注塑机的水平，并可大幅度地节省投资。2国内外塑料注射成型机的主要差距上个世纪80年代初期通过引进技术，加强与国外合作和交流，使国内塑料注射成型机的总体水平有了较大提高，缩短了差距。但从近几年的国际橡胶塑料机械展览会展出的塑料注射成型机结构和性能指标看，两者间的差距如今又拉大了。2.1 结构上的差距2.1.1 模板的型式目前国外内翻正后角机械合模塑料注射成型机使用最为普遍。该类机型前模板（头板）和动模板（二板）受力较为恶劣，因而提高其强度，特别是刚度十分必要。在此前提下，出现了以球面内空式模板和箱式结构的动模板，在其总重量不增加的情况下增加模板空间厚度，使其惯性矩获得3次方的增加，挠度值明显下降，刚性上升，塑料制品的质量得到进一步的保证；另外后模板与撑板铸成一体，提高了装配精度。国内不少制造厂（公司）正按此方案作改进，但必须配以相应的加工设备。2.1.2 缩短管路长度减少压力损失为了减少管路压力损失，国外机普遍将阀板直接安装在相应的传动部件上。如合模阀板安装在合模油缸上；注射阀板安装在注射座上，缩短了管路，减少了液压损失。从国内大型机检测情况看，液压损失还是比较大的，如某规格大型机，按系统泵的理论流量计算其转速为70r/min，通过检测空转时预塑转速为49r/min，加料后预塑转速为39r/min，从中可以看出系统液压损失还是比较大的。2.1.3 合理地加长导向部分的长度合理地加长导向部分的长度，可以改善受力情况，提高整机精度，保证制品的质量。国外机动模板的导向部分（含导套、导板）普遍比较长。长的导套使模板受力产生的挠度明显下降，其制品在厚度方向上的精度获得提高。2.2 配套件上的差距2.2.1 国外机普遍配有机械手适应自动化、省力化、一模多腔和保证制品质量的需要，国外机在10年前已开始配置机械手，到目前已极为普遍。但国内由于精密制品比较少，复合制品基本没有（如模内贴标），因而配置机械手的很少，反映了国内整体要求相比较低，对制品的质量要求还未提高到相应水平。2.2.2 国外机普遍使用变量泵为了节能国内塑料注射成型机经历了从单泵向双泵再向比例控制这一节能较果不断提升的过程。前段时间不少单位研究变频控制以减少损失，但效果并不理想。而国外普遍采用变量泵，其节能较果好，产品又成熟。目前国内采用变量泵逐渐增多，这是发展的必然趋势2.2.3 高质量的电脑控制注射成型机的控制从五十年代的接触器到今天的电脑控制，其发展速度应 该说是比较快的，尽管如此，国内自己开发研制的塑料注射成型机专用电脑，在可靠性、稳定性、响应灵敏度和抗干扰能力方面与国外著名公司还有一定差距。目前国内常用电脑有弘讯、盟立、珊星等。2.3 主要性能指标的差距 2.3.1 国外机注射速度在不断提高国内塑料注射成型机的注射速度通常80mm/sec，大型机在6570mm/sec。而国外机注射速度普遍大于100mm/sec，最高可达450mm/sec。 2.3.2 国外机塑化能力在不断提高国内机塑化能力与国外机相比普遍显得低，如锁模力为1000KN的注射成型机，其塑化能力通常不超过16g/sec，而国外机相同合模力其塑化能力在28g/sec以上，且随预塑马达转速提升和螺杆长径比和螺槽深度的改变，其塑化能力还在不断提升。2.3.3 启闭模速度明显提高 除了上述的指标有明显提高外，国外机的螺杆转速高（比国内机普遍高25%），开模行程大、拉杆间距长（比国内机高15%左右），模板移动速度快（从过去2030m/min提高到5060m/min）。3. 注射成型机的发展由于注射成型对塑料品种和橡胶的适应性强，几乎可以加工所有的热塑性塑料和橡胶，近年来又发展用于加工热固性塑料和橡胶；且注射成型可用于生产形状复杂精度高的制品，生产过程易于实现自动化，因而发展成塑料和橡胶加工中不可缺少的主要成型方法之一。而注压机也发展成为塑料橡胶成型机械中生产数量最多的品种之一。但是，机器的重量和加工能力不对称，机器的结构复杂是它的缺点。例如：XS-ZY-32000型大型注射成型机设备总重240吨，而公称注射容量只有32公斤。3.1 发展专用注压机为了解决一般和特殊之间的矛盾。近年来出现了许多新形势专用注射机。如排气式注压机、多色注压机、纤维增强塑料注压机、低发泡注压机、注射吹膜成型机、热固性塑料注压机、弹性体注压机等。3.2 高速化 提高注压机的生产能力注压机的高速化主要体现在：加快模板移动速度，有原来的10-15米/分提高到25-35米/分，甚至高达60米/分；增大塑化能力，提高注射速率；缩短注射周期；在结构上注射装置采用可连续注射的装置合模装置采用回转式的多模注射；注射周期现在最短的可达2秒，即每分钟可注射30次。3.3 向高度自动化方向发展近年来由于电子技术的高速发展，在注压机的自控系统中都在逐步格掉那些笨重的电器元件及庞大的电气线路，而采用晶体管和集成电路，采用电子计算机已穿孔卡或磁带预先设计好的程序进行全自动程序控制，实现多机台集中控制的生产自动线，大大提高了注射成型的自动化程度，同时还注意到加强注压有关的工序的自动化，如配备高效率的模具、进料、着色、干燥、修剪、回料、运输等。上海塑料机械厂设计和制造的XS-ZY-32000型大型注压机的自控系统就是采用集成电路。3.4 在大力发展中型注压机的同时，还注意满足两端需要的大型和小型注压机的生产上海塑料机械厂与1977年就造出了XS-ZY-32000型具有国际水平的注压机，一次最大注射量可达42000cm。日本名机制作所于1975年制造出注射量达96攻击的注压机。美国恩科公司生产的专用注压机注射量可达100公斤，注射压力仅为140公斤/厘米。西德有2克小型精密注压机，其注射压力可达5000公斤/厘米，制品重0.5克，精度可达2.5微米；西德最近报道：采用卫星注压机做手表100万只，仅耗用聚甲醛6.4克，平均一只手表重6.4克。3.5 上面已经谈到一台数百吨重的只能生产几十公斤重的塑料制品，这个矛盾一直受到人们的重视。因此，人们住了对机器本身进行变革外，更重要的是企图变革工艺，来一个彻底的变革，这方面虽然还没有显著的成效，但也出现了可喜的成果。例如目前正在使用的流动模塑、注射压缩成型、以及反应注射等新工艺。3.6 二扳手的开发上个世纪60年代，国外某些公司着手于二板机的研究，到80年代国外已有多家公司的二板机在生产中获得了应用。到90年代，国际性的展览会上，大型二板机全面亮相。国内大型塑料制品专业生产厂先后从奥地利、意大利、日本、德国引进了大规格的二板机。国内第一台二板机在1994年的北京国际橡塑机展览会上展出，但存在稳定性不佳等问题，未能获得推广，经过多年努力，国内已多家公司推出二板机，使用情况还可以。3.7 二扳手的特点 （1）占地面积小，重量轻。汇总了国内外多家公司的二板机，其主机的长度约减少20%（与相同规格三板机相比），重量减轻1020%。 （2）开模行程长。由于开模行程长，特别适合型腔大、型腔深的塑料制品。从国产二板机与肘杆式三板机相比（相同规格），其开模行程增加20%左右，若以国外二板机与国产同规格三板机相比，其开模行程增幅普遍在30%以上，有的甚至达到50%。（3） 调模速度快循环时间短，生产效率高，节能较果明显。如国内某公司的二板机（与同规格三板机相比）速度快20%，节能达15%。（4）用拉杆油缸进行增压锁模的二板机，由于油缸受力均匀，力线短（可缩短40%），拉杆不易折断，寿命长。但密封防漏很关键。（5）由于起压行程短，不易磨损，所以锁模油缸油封寿命长。 除此之外不同公司在个性方面还有一些特色：如国内某公司的合模部件是开放式的，对模具的吊装十分方便；相反有些公司为封闭式的，虽然模具更控显得麻烦，但稳定性比较好；又如某公司合模系统采用全液复合油缸结构，其合模精度好，但缸的制造比较麻烦些；在液压系统方面为了节能，有的公司采用多泵智能组合，也有采用蓄能器，能获得高的注射速率，同时节省了能耗；在螺杆品质方面，国外公司除提高硬化层深度（15mm）外，不少公司还采用双金属螺杆。 相比之下，我们的差距还是比较大的。对有条件的大型塑料注射成型机制造厂（公司），应投入一定的力量从事研究、开发工作，尽快地向市场投放高质量、高性能、高可靠性的二板机，以满足型大、型深制品加工和求得客户和市场的认可。2005年宁波海天集团股份有限公司成功地开发了HTK2000L合模力为20000KN的拥有自主知识产权、符合中国国情的二板式注射成型机，各项性能指标均比较理想，并获得了用户认可。在研发过程中解决了抱合螺母抱合的准确和可靠性；二板运动的导向可靠性；油缸结构及密封的可靠性；大型铸件油缸的可行性、可靠性等一系列关键性技术。其市场前景相当乐观。3.8 全电动精密机的开发全电动精密机的开始于上个世纪的80年代末期，由于它具有如下一些特点：（1）符合节能、环保，最佳状态节能可达60%；（2）高性能锁模结构保证制品精密、稳定、可靠；（3）通过工艺的有效叠加，实现无时间隔的高循环成型，如制品模内贴标；（4）性能指标远比普遍注射成型机高，以螺杆为70的注射成型机为例：普遍型 全电动注射速度 80mm/sec 160mm/sec注射速率 61cm3/sec 350cm3/sec塑化能力 60g/sec 73g/sec 因而发展比较快，特别是日本，小型机多半是全电动的。由于伺服马达成本比较高，传动丝杆加工有一定难度，在国内该类产品的开发还刚刚起步，获得市场认可还需一个过程。3.9 经济型机种的开发前面介绍了全电动注射成型机具有节能、环保、精密等特点，但价格偏高。而从实际出发，提高塑化能力和注射速率，有利于制品产量的提高和质量的保证。为了达到这一目标，可以用伺服马达预塑，从而提高其塑化能力；用蓄能器增速注射，从而提高其注射速率，这种整机成本略有上升，但性能指标明显提高，工艺范围扩大，制品成本下降，是适合国情的高性能经济型机种，开发容易，前景乐观。4.重点关注的技术问题从六十年代开始，塑料注射成型机关注的重点在较长一段时间里是液压控制系统和电气控制系统。近几年重点转移到主机上来了。通过几年努力，合模机构基本上已规范化（北化杨兆福老师的专利）。随着整个塑料工业（包括泵料、制品、设备）的发展，又有一些共性的问题有待解决。4.1 模板结构合理化早期的模板设计，大多用类比的办法，由于当初制品相对比较简单（以日用塑料制品为主），在制品尺寸、重量达到要求的情况下，所需合模力相对偏小，因而模板断裂的情况基本没有。但随着制品质量的提高，薄壁复杂制品的增多，且多年又处于满负荷状态，因而时有模板（指前模板和动模板）断裂的情况。为此对模板作了加强，同时按推荐的公式进行估算，但不够理想。当前利用有限元方法来计算是比较合理，且最终确定的尺寸、结构型式和模板的重量均比较理想。但方法比较复杂，对不同模板按不同边界条件，感到麻烦，为此能否找出其共性的地方，采用一种相对比较简捷、通用、比较规范化的办法以求得其合理的形状和相关尺寸，眼下北京化工大学正着手这方面的研究工作，这也是当前急需解决的共性技术问题。4.2 螺杆的结构形式过去我们使用通用型的螺杆（其分段长度按：加料段占总长的4550%，压缩段占总长的3520%，均化段占总长的2030%）比较多。但随着塑料品种的增加和改性料的不断出现，用传统的螺杆加工往往会出现塑化没有到位，充填不满，制品性能达不到要求。因而视塑料的性能不同，出现了不同型式的螺杆。如在通用螺杆上加屏障，加混炼头，也有在渐变型螺杆（其加料段占全长2530%，压缩段占全长的50%，均化段占全长的2530%）、突变型螺杆（其加料段占全长6570%，压缩段占全长155%，均化段占全长2025%）中加屏障和混炼头。如PA、PET料用的螺杆通常用突变型螺杆再加一个混炼头。又如PVC普通塑料制品常用渐变型螺杆（带回泄型螺杆头）就可以了，若对制品要求高，如接头之类则另加屏障段和混炼头，保证塑化质量。为此根据不同性能塑料提供一套较为完整的、相互匹配的螺杆系列，无论对设备制造厂和用户厂均十分重要。目前浙江大学、北京化工大学等相关部门正着手做这方面的工作，由于它涉及到螺杆结构、塑料原料、工艺参数，因而工作量很大。解决这一问题比较现实的办法是调查统计与研究试验相结合。建议对口专业的高等院校与相关厂（公司）结合起来，把它列入一定级别的攻关项目，一旦研究获得成功，并达到工业化，它必将对塑料注射成型机、塑料制品行业的发展是个巨大的推动1。第二章 方案设计简介1.设计题目本设计题目为200cc橡胶注射机注射系统。2.部件简介 该注射机为直角式螺杆-柱塞式注压机，其注射系统有两部分组成：塑化部分和注射部分。该装置与往复螺杆式只涉及的不同。往复式螺杆注射机的工作过程为：采用旋转螺杆来塑化物料，当螺杆旋转时，熔融物料向前推进，促使螺杆后退，当塑化完了，螺杆停止转动；但注射时，螺杆先前位移，此时螺杆起柱塞作用。熔融物料所需的热量靠外界导入以及塑化自身产生的剪切热。螺杆-柱塞式注射机的工作过程为：物料由机筒加入后，首先通过螺杆的旋转将物料塑化熔融，在塑化的过程中物料不断的向前输送。螺杆头部熔融的物料经过换向阀进入注射缸中，当达到注射量的时候通过换向阀使得注射缸与模腔相通，在注射缸的作用下将物料注入模腔内。2.1 塑化装置 该部分的工作原理：将橡胶条由加料斗加入，胶条进入机筒后受到螺杆的强烈剪切，在螺杆的剪切下物料一边被向前输送一边熔融，当物料到达螺杆头部时成完全熔融状态，此时通过一个换向阀使得机筒只与柱塞缸相同，在螺杆尾部物料的推力下，螺杆头部熔融物料进入柱塞缸，从而完成塑化。2.1.1 加料部位设计图2.1 加料部位设计 1.加料筒 该部件由于外形结构复杂且内部有冷却水道所以应为铸件。选择材料为ZG2352.套筒 该套筒与以往的套筒不同，套筒内部要有一个偏心槽，此偏心槽与加料筒的偏心料口相通。选择材料为38CrMoAlA加料筒和套筒均有偏心槽的目的是：便于物料更好的进入机筒防止弹性橡胶加入后溢出。2.1.2 联轴器设计图2.2 联轴器示意图 由于螺杆尾部直径为22cm，而液压马达的输出轴直径为32cm。所以在螺杆与马达之间需要联轴器进行连接。联轴器A-A断面图为6-18225的花键连接。联轴器B-B断面视图为108的普通平键连接。联轴器的材料为ZG35.2.1.3 马达技术参数所选马达为BM3-315摆线型液压马达，该型号马达的排量为314.9ml/r 额定扭矩为441N.m 额定压力为10MPa 输出轴的轴径d=32cm 输出轴为普通平键连接。2.1.4 螺杆设计图2.3螺杆示意图螺杆尾部为花键连接，由于螺杆在剪切物料的时候会与物料发生强烈的剪切作用，而且螺杆还会受到物料的腐蚀。所以螺杆材料应选择为耐磨耐腐蚀的材料，本设计中选用材料为38CrMoAlA。螺杆加料段螺槽深4.5mm根径23mm 均化段螺槽深3mm根径26mm 螺距32mm 螺棱宽3.2mm由于螺杆在剪切物料的时候会受到巨大的轴向力作用，所以在螺杆的末端应安装止推轴承所以可以选择国标代号GB/T301-1995 轴承代号51405的单向推力滚子轴承轴承参数：内径d=25mm 外径D=60mm 宽B=24mm 额定静载荷C=55.5kN 额定动载荷C=89.2kN 润滑方式：油润滑 极限转速：3400r/min为防止没有物料时螺杆向前移动，在螺杆上安装轴承部位要有沟槽用来安装挡环从而防止螺杆前移。2.2 注射装置该部件的工作原理：当熔融的物料由塑化装置进入注射装置后，由于注射缸壁之间有加热水道从而可以保证熔融的橡胶物料始终为熔融状态，当熔融的橡胶量达到200cc时。塑化停止，此时通过换向阀的转动使得注射缸与模具相通，油缸注入高压油，在高压油的作用下推动活塞杆将熔融的橡胶物料注入模具中，从而完成注射。2.2.1 柱塞杆设计图2.4 柱塞杆示意图由于柱塞杆在注射时要与高温物料接触，不但要受到高压而且还会受到熔融橡胶物料的腐蚀，同时在注射时还会与注射缸内壁摩擦，所以应该选择耐磨耐腐蚀的材料。本设计选择38CrMoAlA活塞杆头部设计有两个沟槽是为防止在注射时物料溢流。活塞尾端要连接油缸活塞所以连接油缸活塞的表面要有配合，且端面要有垂直度要求。活塞末端的螺纹是为了安装固定油缸活塞的防松螺母。2.2.2 油缸活塞设计 图2.5 油缸活塞示意图活塞要隔开油缸两端的油，所以活塞和油缸内壁的接触面上要有配合要求，且活塞表面要进行渗氮处理以提高耐磨性，并且要用到密封圈。此处用的是Y型密封圈，且还要有挡环来确保密封圈不从活塞上脱落。活塞中间有通孔是为了和柱塞杆连接，此处也要有密封要求以防止油液流过，所以表面要有配合要求，并且还要安装密封圈，选择的是O型橡胶密封圈。2.2.3 油缸法兰设计图2.6 油缸法兰示意图 法兰盖右端的子口起定位和密封的作用，由于要起密封作用所以子口端面要有配合，并且要安装密封圈，此处选择的密封圈是O型橡胶密封圈。活塞中部是油孔，左端的螺纹用于安装管接头与泵相连，从而对油缸进行供油。螺栓孔的右端面由于要在连接时与油缸端面紧密接触，所以要对基准有垂直度要求。材料选择为20钢。 第三章 方案对比第四章 设计计算1.