第四章注射机选型

第四章注射机的选择22第四章注射机的选型4.1注塑机的简介注射机（又名注塑机）是将热塑性塑料或热固性塑料在加热机筒中经过加热、剪切、压缩、混合和运输作用，熔融塑化并使之均匀化；然后借助于螺杆向塑化好的物料施加压力，迫使高温熔体充入到闭合模具的模腔中，然后经过冷却和固化利用塑料成型模具制成各种形状和尺寸精度的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注塑机和模具来实现的。注射成型机类型和规格很多，分类方法各异，按驱动方式可分为液压和机械驱动两大类；按工作方式分为全自动，半自动和手动；按螺杆类型划分有柱塞式注射机、螺杆式注射机和排气式注射机等；按结构型式可分为立式，卧式和角式类：4.1.1立式注射机成型机立式注射机的优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，在动模（下模）上安装嵌件时，嵌件不易倾斜或坠落；缺点是制品自模具中推出后不能靠重力下落，需人工取出，这就有碍于全自动操作。4.1.2卧式注射机成型机卧式注射机的优点是机体较低，容易操纵和加料，制件顶出后可自动坠落，机床重心较低安装稳定，一般大中型注射机采用这种形式；其缺点是模具安装比较麻烦，嵌件放入模具有倾斜或下落可能，机床占地面积较大。4.1.3直角式注射成型机角式注射机优点是结构简单，便于自制，适于单件生产中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件；缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力，模具受冲击振动较大。但是无论那种注塑机，其基本功能有两个：1）加热塑料，使其达到熔化状态；2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。4.2注塑机的结构组成及作用注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。南京工业大学本科生毕业设计23图4-1注射机的组成4.2.1注塑系统注射系统的作用：组成注塑机最主要的部分之一是注射系统，一般有3种主要形式即柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式。目前螺杆式是应用最广泛的。其作用是，在注塑机的一个循环中，将一定数量的塑料在规定的时间内加热塑化和均化，在一定的压力和速度下，将熔融塑料通过螺杆注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。注射系统主要由加料计量装置、塑化部件（包括料筒、柱塞和分流梭、螺杆和喷嘴）、加压和动力传递装置组成、注射和移动油缸等组成。螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射嘴等部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。4.2.2合模系统合模系统是保证模具闭合、开启及顶出制品的作用。同时供给模具足够的锁模力，在模具闭合后，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝、胀开，造成制品的不良现状。合模系统主要由合模装置、前后固定模板、移动模板、拉杆、合模油缸、移模油缸、连杆机构、调模机构、安全保护机构以及制品顶出机构等组成。4.2.3液压系统第四章注射机的选择24液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作（合模、注射、保压、预塑、冷却、模、顶出制件）提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。4.2.4电气控制系统电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机准确无误地实现预定的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作提供动力。主要由各种电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。一般有四种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。4.2.5加热/冷却系统加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电阻加热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。冷却系统是一个封闭的循环系统，其作用是将冷却水分配到几个独立的回路上并以其流量进行调节；较先进的注塑机冷却系统通过检测温度，对冷却水的流量实行闭环控制和调节。4.2.6润滑系统润滑系统是为注塑机有相对运动的部位的动模板、调模装置、连杆铰链等处提供润滑条件的回路，这样做的目的是以减少能耗和提高零件寿命。润滑可以手动润滑定期的实施，也可以用连续的自动电动润滑。4.2.7安全保护和监测系统注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、行程阀、液压阀、限位开关、光电检测元件和机械保护杆等组成，实现电气——机械——液压的联锁保护。监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警[20]。4.3注射机的工作原理注塑成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动南京工业大学本科生毕业设计25作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。注塑机的工作原理：与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品。注塑成型的基本要求是塑化、注射和成型。实现和保证成型制品质量是塑化的前提，而为满足成型的要求，必须保证注射有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，在模腔中相应地产生很高的压力，因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件[9]。注射过程是利用螺杆的推力，将已塑化好的融料注入到闭合的模具中，经过一段时间的硬化定型，最终得到制品，工艺流程见下图4—2。4.4注射机型号的选择注射成型车间设计的核心设备就是注射机，注射机的选择是注塑成型车间设计中的一项重要的工作，注射机选择的不适合导致的不仅是公司的经济的损失，还是人力物力的浪费和社会资源的浪费，比如注射机选择的小，公司的原料将造成大量的囤积，进而公司的效益得不到保障；注射机选择的过大将导致每天的原料供给不足，从而导致生产设备的能量损失等。总之合理的选择注射机的型号是注射成型车间设计中关键的步骤。当我们为注塑件设计好模具时，每副模具只有安装在与其相适应的注塑机上生产，才闭模冷却/预塑保压注射辅助作业开模取制品注射座前移注射座后移图4-2注射工艺流程示意图第四章注射机的选择26能稳定地生产出合格的制品，那么根据我们现阶段设计好的模具来选择机台时，应详细地了解注塑机的技术要求和规范，使之相配。注塑模具与注塑机校核三方面：一、工艺参数的校核，包括：1、最大注塑量的校核；2、最大注塑压力的校核；3、最大锁模力的校核；4、最大成型面积的校核；5、塑化能力的校核。二、模具安装部分尺寸的校核，包括：1、喷嘴尺寸的校核；2、定位孔的校核；3、模具厚度三、开模行程的校核。对于塑料托盘注射成型设计，采用卧式注射机。模具在注射机上横卧安装，其注射于合模方向同在一水平线上。注射方式为螺杆式，机体低，便于操作，塑件顶出后可自行落下，生产效率高，并可实现自动化。此类注射机型多样，注射容量范围大，适用于各种塑件的注射成型[7]。4.4.1注射机的规格型号注射机产品型号表示方法各国不尽相同，国内也没有完全统一，目前国内常用的型号编制方法有机械部标准（jb2485-78）,是由基本型号和辅助型号两部分组成，如图4-3所示：型号中的第一项代表塑料机械类，以大写汉语拼音字母“s”（塑）表示；第二项代基本型号辅助型号设计序号主参数类型代号组型代号类别代号图4-3国产注射机型号表示方法南京工业大学本科生毕业设计27表注射成型组，以大写汉语拼音字母“z”（注）表示；第三项代表区别于通用型或是专用型组，通用型者省略，专用型也用相应的大写汉语拼音字母表示。如多模注射机以“m”（模）表示，多色注射机以“s”（色）表示，混合多色注射机以“h”（混）表示。热固性塑料注射机以“g”（固）表示；第四项代表注射容量主参数，以阿拉伯数字表示，单位为cm3。卧式基本型主参数前不加注代号，立式的注“l”（立），角式注“j”（角）。如果是不带预塑的柱塞式注射机时在代号之前加注“z”（柱）。如sz—zl30表示注射容量为30cm3的立式柱塞式塑料注射成型机。国际上比较通用的是注射容积与合模力共同表示法，注射容积与合模力是从成型塑件重量与合模力两个主要方面表示设备的加工能力，因此比较全面合理。如sz—63/400，即表示塑料注射机（sz），理论注射容积为63cm3，合模力为400kn。此外，还有用xs—zy表示注射机型号的，如xs—zy—125a，xs—zy指预塑式（y）塑料（s）注射（z）成型（x）机，125为设备的注射容积为125cm3，a为设备设计序号第一次改型。也有塑料机械生产厂家为了加强宣传作用，用厂家名称缩写加上注射容积或合模力数值来表示注射机的规格。如hd188为宁波市海达塑料机械有限公司生产的注射机，188指注射机的合模力为1880kn。表4-1根据计算数据初选的设备参数型号项目xs-z60/50xs-zy250/180xs-zy250/160xs-zy350/250螺杆直径/mm40505055注射容量/cm360250250350注射重量/g55228228320注射压力/mpa120147127107注射速率/(g.s-1)60114134145塑化能力/(kg.h-1)20555570注射方式柱塞式螺杆式螺杆式螺杆式第四章注射机的选择28锁模力/kn500180016002500移模行程／mm180500350260拉杆间距／mm190×300295×373370×370290×368最大模厚／mm200350400400最小模厚/mm70200200170合模方式肘杆液压肘杆肘杆顶出行程/mm16090220240顶出力/kn15283035定位孔径/mm55100100125喷嘴移出量/mm10202020喷嘴球半径/mm10181818系统压力/mpa666.86电动机功率/kw11243924加热功率/kw2.79.86.710外形尺寸(l×w×h)/(m×m×m)3.5×0.9×1.64.7×1×4.55×1.3×1.94.7×4×1.8重量/t24.567根据第三章计算结果，再根据查到的注射机型号选择了表中四种注射机，再进一步计算。根据第二章查到的数据我们取注射时间为3s，保压时间为1s,则再根据每台注射机的注射参数可计算出：注射机型号xs-z60/50xs-zy250/180xs-zy250/160xs-zy350/250所需台数5332再根据注射机的外形尺寸，加热功率，我们选择型号为xs-zy250/180的注射机。因为加工同种量的PBS基料，柱塞式注射机的机器投入量太多，其加热功率也不大，既浪费成本又增加了很多人力方面的支出。而xs-zy250/180和xs-zy250/160两台注射机，在选择相同数量的基础上，型号为xs-zy250/180的注射机占地面积较小，且其加热功率也比另一台机器大的多。最后一种螺杆式注射机其所需的台数较少，但是其占地面积比其他机南京工业大学本科生毕业设计29器要大的多，且其加热功率跟所选的机器也一样大。根据以上理由我们选择使用型号为xs-zy250/180的螺杆式注射机。另外考虑以后的生产过程中注射机的维护和整修，我们另外多加一台作为辅助待用设备，即此台设备在正常加工的三台机器中若有故障，便将此台辅助设备开机来代替故障机器，从而