注塑成型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目： 注塑成型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 教學(xué)院系 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2021級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 評(píng) 閱 人 2021年 12月11日設(shè)計(jì)要求塑料的注塑成型，是將樹(shù)脂在加熱熔融的同時(shí)，與其他添加劑均勻地混合在一起，以一定的速度和壓力使其注入模具中，經(jīng)冷卻、固化后得到所要求形狀的制品的操作過(guò)程。注塑機(jī)控制裝置采用可編程控制器PLC為根本控制單元。注塑機(jī)電控裝置由輸入，輸出裝置，PLC PLC選用西門(mén)子S7200、CPU222，開(kāi)關(guān)閥等驅(qū)動(dòng)電路組成。把編好的程序通過(guò)微機(jī)輸入PLC中，PLC把梯形圖或匯編語(yǔ)句表解讀為目標(biāo)代碼。中央處理單元以掃描的形

2、式將注塑機(jī)狀態(tài)信號(hào)采樣輸入到存儲(chǔ)器中，再按用戶程序變成內(nèi)部邏輯關(guān)系得到所需要的輸出狀態(tài)，通過(guò)輸出裝置控制注塑機(jī)動(dòng)作。注塑機(jī)的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1 注塑機(jī)的外形圖注塑機(jī)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品一般要經(jīng)過(guò)閉模合閘穩(wěn)壓、高壓注射、保壓、預(yù)塑、解壓、開(kāi)閘、啟模、復(fù)位等注塑成型工序，如圖2所示。這些動(dòng)作的完成均由電磁閥控制液壓回路來(lái)完成。從注塑機(jī)的注塑成型工藝流程圖可看出，注塑機(jī)的控制過(guò)程是順序控制，它的工作是從閉模開(kāi)始一步一步進(jìn)行的，每個(gè)工步執(zhí)行指令使電磁閥動(dòng)作，用行程開(kāi)關(guān)ST1ST8和工藝過(guò)程時(shí)間T37、T38、T39來(lái)判斷每一步是否完成，且只有當(dāng)前一個(gè)工步完成后才能進(jìn)入下有工步。圖2 注塑機(jī)的注塑成型工藝

3、流程圖其操作過(guò)程如下： 當(dāng)按下SB1時(shí)注塑機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，按下SB2時(shí)注塑機(jī)進(jìn)入停止工作狀態(tài)。 當(dāng)注塑機(jī)中的壓力油進(jìn)入鎖模控制閥H3和鎖模油缸中，使油缸動(dòng)作，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST1、ST2時(shí)，電磁閥YV1帶電，注塑機(jī)進(jìn)入閉模工作狀態(tài)。 當(dāng)注塑機(jī)中的壓力油進(jìn)入控制閥H4 、H5、H8和調(diào)模液壓馬達(dá)中，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST3時(shí)，電磁閥YV2、YV4、YV8帶電，注塑機(jī)進(jìn)入閘板閉合，閉模狀態(tài)停止。 當(dāng)壓力油進(jìn)入控制閥H6中，碰到行程開(kāi)關(guān)ST4時(shí)，電磁閥YV6帶電，注塑機(jī)進(jìn)入穩(wěn)壓工作狀態(tài)，閘板閉合工作狀態(tài)停止。 當(dāng)注塑機(jī)保持穩(wěn)壓后，液壓油壓力上升，使壓力繼電器KPSB3電磁線圈通電，通過(guò)壓力繼電器KPSB

4、3控制注塑機(jī)中射移控制閥H5和射移油缸，使電磁閥YV8帶電，從而控制注塑機(jī)注射座前進(jìn)。 當(dāng)壓力油進(jìn)入控制閥H3H6和射膠油缸中，碰到行程開(kāi)關(guān)ST5時(shí)，電磁閥YV1YV7帶電，注塑機(jī)進(jìn)入高壓注射工作狀態(tài)，使注塑機(jī)注射座前進(jìn)工作狀態(tài)停止。 當(dāng)注塑機(jī)高壓注射工作狀態(tài)停止時(shí)，定時(shí)器T37啟動(dòng)并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行延時(shí)保壓200S，使電磁閥YV7YV8帶電。 當(dāng)注塑機(jī)延時(shí)保壓時(shí)間到時(shí)，定時(shí)器T38啟動(dòng)并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行預(yù)塑，預(yù)塑時(shí)間為200S，使電磁閥YV1帶電。 當(dāng)注塑機(jī)預(yù)塑時(shí)間到時(shí)，注塑機(jī)中的壓力油進(jìn)入控制閥H7中，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST6時(shí)，使電磁閥YV2帶電，注塑機(jī)進(jìn)入解壓工作狀態(tài)，注塑機(jī)預(yù)塑工作狀態(tài)停止。 當(dāng)

5、注塑機(jī)解壓停止時(shí)，定時(shí)器T39啟動(dòng)并控制注塑機(jī)閘板開(kāi)啟200S，使電磁閥YV5帶電。 當(dāng)注塑機(jī)閘板開(kāi)啟時(shí)間到時(shí)，注塑機(jī)中壓力油進(jìn)入控制閥H3中，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST7時(shí)，使電磁閥YV1YV3帶電，注塑機(jī)進(jìn)入啟模工作狀態(tài)。 當(dāng)注塑機(jī)啟模停止時(shí)，注塑機(jī)碰到行程開(kāi)關(guān)ST1ST2ST8時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入復(fù)位工作狀態(tài)，為下一個(gè)工作循環(huán)做準(zhǔn)備。目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc202181140 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc202181140 h 2 HYPERLINK l _Toc202181141 目 錄 PAGEREF _Toc202181141 h 6 HYP

6、ERLINK l _Toc202181142 1 緒論 PAGEREF _Toc202181142 h 8 HYPERLINK l _Toc202181143 1.1 塑料制品的應(yīng)用67 PAGEREF _Toc202181143 h 8 HYPERLINK l _Toc202181144 1.2 注塑成型671012 PAGEREF _Toc202181144 h 8 HYPERLINK l _Toc202181145 1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 PAGEREF _Toc202181145 h 9 HYPERLINK l _Toc202181146 2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc2

7、02181146 h 10 HYPERLINK l _Toc202181147 2.1 塑料工業(yè)的歷史和未來(lái)開(kāi)展47 PAGEREF _Toc202181147 h 10 HYPERLINK l _Toc202181148 2.1.1 注塑機(jī)的技術(shù)水平及開(kāi)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc202181148 h 10 HYPERLINK l _Toc202181149 2.1.2 參加WTO以后的形勢(shì)和開(kāi)展策略14.15 PAGEREF _Toc202181149 h 11 HYPERLINK l _Toc202181150 3 注塑成型的根本參數(shù) PAGEREF _Toc202181150 h

8、 12 HYPERLINK l _Toc202181151 3.1 注塑成型6 PAGEREF _Toc202181151 h 12 HYPERLINK l _Toc202181152 3.2 注塑成型的根本參數(shù)4 PAGEREF _Toc202181152 h 12 HYPERLINK l _Toc202181153 3.2.1注射局部主要性能參數(shù) PAGEREF _Toc202181153 h 12 HYPERLINK l _Toc202181154 3.2.2 合模力性能參數(shù) PAGEREF _Toc202181154 h 14 HYPERLINK l _Toc202181155 4 注

9、塑機(jī)注塑成型控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc202181155 h 16 HYPERLINK l _Toc202181156 4.1 注塑機(jī)的組成7 PAGEREF _Toc202181156 h 16 HYPERLINK l _Toc202181157 4.2 注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng)67 PAGEREF _Toc202181157 h 16 HYPERLINK l _Toc202181158 4.3 合模系統(tǒng) PAGEREF _Toc202181158 h 19 HYPERLINK l _Toc202181159 4.4 注射系統(tǒng) PAGEREF _Toc202181159 h 19 HYPE

10、RLINK l _Toc202181160 4.5 電氣控制系統(tǒng)123457 PAGEREF _Toc202181160 h 19 HYPERLINK l _Toc202181161 4.5.1 注塑機(jī)控制裝置 PAGEREF _Toc202181161 h 19 HYPERLINK l _Toc202181162 4.5.2 注塑機(jī)的動(dòng)作時(shí)序表和I/O接線圖 PAGEREF _Toc202181162 h 20 HYPERLINK l _Toc202181163 4.5.3 注塑機(jī)PLC的輸入、輸出繼電器的屬性表 PAGEREF _Toc202181163 h 21 HYPERLINK l

11、_Toc202181164 4.5.4 注塑機(jī)動(dòng)作功能圖 PAGEREF _Toc202181164 h 22 HYPERLINK l _Toc202181165 4.5.5 注塑機(jī)的程序 PAGEREF _Toc202181165 h 23 HYPERLINK l _Toc202181166 4.5.6 操作說(shuō)明 PAGEREF _Toc202181166 h 27 HYPERLINK l _Toc202181167 結(jié) 論 PAGEREF _Toc202181167 h 29 HYPERLINK l _Toc202181168 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc202181168 h 31

12、 HYPERLINK l _Toc202181169 指導(dǎo)教師簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc202181169 h 32 HYPERLINK l _Toc202181170 致謝 PAGEREF _Toc202181170 h 331 緒論1.1 塑料制品的應(yīng)用67 塑料制品在日常生活中是常常見(jiàn)到的，如家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車(chē)工業(yè)、日用五金、通信器材、以及醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域。塑料制品的使用比例正迅猛增加，這主要是因?yàn)橐韵略颍?塑料與金屬材料相比有許多優(yōu)點(diǎn)：容易加工、生產(chǎn)效率高、節(jié)約能源、絕緣性能好、質(zhì)量輕相對(duì)密度約為1.01.4，比鋁輕一半，比鋼輕3/46、比強(qiáng)度高、具有突出的耐磨

13、、耐腐蝕等。 在日用和工業(yè)產(chǎn)品中，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑料制品往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時(shí)。 注塑成型是塑料加工中普遍采用的方法之一。該方法適用于全部熱塑性能和局部熱固性塑料，由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)的生產(chǎn)，并且具有穩(wěn)定的尺寸，容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和高速化，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，目前工業(yè)產(chǎn)品非金屬化，金屬制品塑料化的趨勢(shì)日益明顯。1.2 注塑成型671012塑料的注塑成型，是將樹(shù)脂在加熱熔融的同時(shí)，與其他添加劑均勻地混合在一起，以一定的速度和壓力注入模具中，經(jīng)冷卻、

14、固化后得到所要求形狀的制品的操作過(guò)程。 要想獲得合格的塑料制品，必須要有設(shè)計(jì)合理、制造精良的模具，還需要有和該模具配套的注塑機(jī)以及合理的加工工藝，因此，人們常將模具、注塑機(jī)、以及加工工藝稱(chēng)為注塑成型過(guò)程的三個(gè)根本要素。 注塑模具是注塑成型加工的主要工具之一，在質(zhì)量、精度、制造周期以及注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)效率等方面的水平上下，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、本錢(qián)及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并最終決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反響能力和速度。 注塑機(jī)是注塑成型必需的要素之一。一般來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)上供給各種形式和規(guī)格的注塑機(jī)，但是在實(shí)踐中，必須根據(jù)模具的實(shí)際情況來(lái)選擇。 成型加工工藝也是注塑成型加工的必需的要素之一，就是將壓力

15、、溫度、速度三大要素組成最合理的搭配，在成型過(guò)程中，要想確定一組最正確成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素很多，除制品的形狀、模具結(jié)構(gòu)、注塑設(shè)備、原材料等之外，電壓波動(dòng)和環(huán)境溫度的變化對(duì)成型都有影響，因此，操作人員必須根據(jù)塑料制品再成型過(guò)程中出現(xiàn)的具體問(wèn)題認(rèn)真調(diào)整，才能生產(chǎn)出合格的塑料制品。1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 注塑制品在人們生活中占有較大的比重，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防建設(shè)、文教衛(wèi)生和日常生活中得到廣泛使用。 注塑機(jī)通過(guò)塑料模具注射成型塑料制品，產(chǎn)品質(zhì)量與注塑機(jī)控制參數(shù)有直接關(guān)系，控制系統(tǒng)是注塑機(jī)的主要組成局部，目前，注塑機(jī)開(kāi)展的主要特點(diǎn)是向精密化、低噪聲、高效率節(jié)能和高度自動(dòng)化方向開(kāi)展。為了適

16、應(yīng)國(guó)內(nèi)外注塑機(jī)控制系統(tǒng)的不斷更新，將自動(dòng)控制理論結(jié)合注塑機(jī)工藝過(guò)程對(duì)注塑機(jī)提出一些新的控制方法，包括注塑機(jī)液壓異步電機(jī)節(jié)能變頻技術(shù)的改造、精密注塑機(jī)及電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)等7。力求理論結(jié)合實(shí)際，把握注塑機(jī)開(kāi)展方向，系統(tǒng)的把注塑機(jī)械與控制系統(tǒng)相結(jié)合。 全論文共有四章，第一章，緒論，介紹了塑料制品的應(yīng)用和成型；第二章，介紹注塑機(jī)控制系統(tǒng)概述；第三章，描述注塑成型根本參數(shù)；第四章，介紹注塑機(jī)注塑成型控制系統(tǒng)。內(nèi)容包括注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、注射系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)，可遍程控制器PLC在注塑機(jī)動(dòng)作順序的控制等。2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)概述2.1 塑料工業(yè)的歷史和未來(lái)開(kāi)展47從50年代技術(shù)創(chuàng)新推出了螺桿式塑料注

17、射成型機(jī)至今已有50多年的歷史。目前在工程塑料業(yè)中，80采用了注射成型。近年來(lái)由于汽車(chē)、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)對(duì)注射制品日益增長(zhǎng)的需要，推動(dòng)了注射成型技術(shù)水平的開(kāi)展和提高。我國(guó)塑料機(jī)械2000年銷(xiāo)售額在70億元人民幣左右，以臺(tái)數(shù)記約為8.5萬(wàn)臺(tái)，其中40左右是注射成型機(jī)。從美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利、加拿大等主要生產(chǎn)國(guó)來(lái)看，注塑機(jī)的產(chǎn)量都在逐年增加，在塑料機(jī)械中占的比重最大。2.1.1 注塑機(jī)的技術(shù)水平及開(kāi)展趨勢(shì)從注射機(jī)問(wèn)世起，鎖模力在10005000kN，注射量在502000g的中小型注射機(jī)占絕大多數(shù)。到了70年代后期，由于工程塑料的開(kāi)展，特別是在汽車(chē)、船舶、宇航、機(jī)械以及大型家用電

18、器方面的廣泛應(yīng)用，使大型注射機(jī)得到了迅速開(kāi)展。美國(guó)最為明顯。在1980年全美國(guó)約有140臺(tái)10000kN以上鎖模力的大型注塑機(jī)投入巾場(chǎng)，到1985年增至500多臺(tái)。日本名機(jī)公司已經(jīng)成功地制造了當(dāng)今世界最大的注塑機(jī)，其鎖模力到達(dá)120000kN，注射量到達(dá)92000g41415。 80年代以來(lái)，CAD/CAECAPPCAM計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在塑機(jī)制造業(yè)的廣泛采用，促進(jìn)了我國(guó)注塑機(jī)研發(fā)和制造水平的高速開(kāi)展。以寧波海天股份為代表的一批國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)都相繼引進(jìn)美國(guó)U.G.S和PTC公司的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析等軟件，實(shí)現(xiàn)了三維立體參數(shù)化建模，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)主關(guān)原件分析，對(duì)高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力分布、應(yīng)力峰值、

19、危險(xiǎn)區(qū)域等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，幫助設(shè)計(jì)人員迅速地了解、評(píng)估和修改設(shè)計(jì)方案，保證重要零件結(jié)構(gòu)合理性的可靠性到達(dá)完美。 高效注塑機(jī)的開(kāi)模與預(yù)塑一般都是同步完成。開(kāi)模過(guò)程中同時(shí)完成抽芯和頂出。日本展覽會(huì)上的最快注塑機(jī)，工作周期只有1秒鐘。注塑機(jī)的控制技術(shù)歷經(jīng)了繼電器、接觸器控制及可編程控制器控制和專(zhuān)用計(jì)算機(jī)控制的開(kāi)展過(guò)程。自20世紀(jì)60年代末美國(guó)費(fèi)洛斯公司首先應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)20世紀(jì)80年代以后的高速開(kāi)展，已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的動(dòng)作控制，而是包括熔體溫度、注射壓力、注射速度、保壓時(shí)間、冷卻過(guò)程及液壓回路等各種參數(shù)的綜合控制。注塑機(jī)過(guò)去大多數(shù)采用開(kāi)環(huán)控制，目前正在向閉環(huán)控制方向開(kāi)展。2.1.2 參

20、加WTO以后的形勢(shì)和開(kāi)展策略14.15參加WTO以后，將對(duì)我國(guó)注塑機(jī)行業(yè)的開(kāi)展產(chǎn)生重大影響，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，從我國(guó)注塑機(jī)械工業(yè)總體水平看，都與興旺國(guó)家存在較大差距。所以要加大我國(guó)注塑機(jī)行業(yè)的開(kāi)展和現(xiàn)代最新技術(shù)的應(yīng)用。 參加WTO以后，將對(duì)我國(guó)注塑機(jī)行業(yè)的開(kāi)展產(chǎn)生重大影響，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。 圍繞中國(guó)農(nóng)業(yè)，原材料，能源，交通，電子，建筑等方面的開(kāi)展，制定好塑料機(jī)械行業(yè)遠(yuǎn)景開(kāi)展規(guī)。 配合塑料加工行業(yè)，加速高新技術(shù)的應(yīng)用。如厚壁成型技術(shù)(TMC)、片狀成型技術(shù)SMC、反響注射成型技術(shù)RIM、廢棄塑料回收利用和再生等7。 為提高中國(guó)塑料機(jī)械的控制水平和技術(shù)性能，要加速應(yīng)用微電腦技術(shù)和

21、高精度元件。 提高塑料模具制造水平。3 注塑成型的根本參數(shù)3.1 注塑成型6 注塑成型：是將樹(shù)脂在加熱熔融的同時(shí)，與其他添加劑均勻地混合在一起，以一定的速度和壓力注入模具中，經(jīng)冷卻，固化后得到所要求形狀的制品的操作過(guò)程。注塑成型工藝過(guò)程包括三個(gè)過(guò)程： 成型前的準(zhǔn)備：包括原料的選擇，原料的預(yù)處理，料筒的清洗，脫模劑的選用等。 成型操作：從原料到塑件的過(guò)程。注塑機(jī)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品一般要經(jīng)過(guò)閉模合閘穩(wěn)壓、高壓注射、保壓、預(yù)塑、解壓、開(kāi)閘、啟模、復(fù)位等注塑成型工序等過(guò)程。 塑件的后處理：使塑件整形，通過(guò)熱處理、調(diào)濕處理，防止塑件變形，開(kāi)裂等。3.2 注塑成型的根本參數(shù)43.2.1注射局部主要性能參數(shù)注射裝

22、置主要作塑化粒狀塑料和注射熔料入模之用。因此，注射局部的參數(shù)即表示注塑機(jī)在注射，塑化性能方面的特征參數(shù)。 注射量是指注塑機(jī)在注射柱塞做一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能到達(dá)的最大注出量。它在一定程度上反映了注塑機(jī)生產(chǎn)制品能力的大小，標(biāo)志著注塑機(jī)所能生產(chǎn)的塑料制品的最大質(zhì)量。因此，注射量可表示注塑機(jī)規(guī)格的主要參數(shù)。 注射容積：注射時(shí)注射量以體積的計(jì)量。可分理論注射容積和當(dāng)量注射容積。理論注射容積：注射時(shí)所能排出的理論最大容積Vc。注射部件相關(guān)尺寸如圖3所示：即 Vc=0.8DsDsS 2-1 Vc ：理論注射容積，cm3； Ds：螺桿直徑，cm； S ：螺桿注射行程，cm圖3 注射部件相關(guān)尺寸結(jié)構(gòu)

23、當(dāng)量注射容積：注塑機(jī)在100Mpa注射壓力條件下的理論注射熔積Vb。 Vb=KpVc 2-2 Kp：壓力比值。 Vb：當(dāng)量注射容積，cm3。 注射質(zhì)量；注塑機(jī)在無(wú)模操作條件下，從噴嘴所能注出的樹(shù)脂最大質(zhì)量Wg。 W=Vc12p=Vcp 2-3 1 ：密度修正系數(shù)； 2 ：螺桿泄漏修正系數(shù)，一般為0.95； P ：常溫下塑料制件密度，g/cm3。在使用注塑機(jī)時(shí)，所加工的塑料制品的質(zhì)量一般在機(jī)器注射量的1/44/5，最低不應(yīng)小于1/10。因?yàn)檫^(guò)小的注射量不僅使機(jī)器的能力得不到充分發(fā)揮，而且還會(huì)因塑料在機(jī)筒內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而分解；反之，過(guò)大難以成型。 注射壓力：Pi (Mpa)注射時(shí)為了克服熔料流經(jīng)噴

24、嘴，澆道和模腔等處的流動(dòng)阻力，螺桿對(duì)塑料需施加壓力此壓力稱(chēng)為注射壓力。注射壓力不僅是熔料充模的必要條件，同時(shí)也是直接影響到成型制品的質(zhì)量。即： Pi=FoPo/Fs 2-4Fo：油缸注射腔總截面，cm2； Fs：機(jī)筒內(nèi)孔截面積cm2 ； P：工作油壓力，MPa 注射速率：表示?？炻奶卣鲄?shù)之一，是表示單位時(shí)間內(nèi)從噴嘴射出的熔料量。即： qi=QoFs/Fo 2-5Qo：工作油流量，cm3/s。 qi ：注射速率，g/s 塑化能力與回復(fù)率 塑化能力：是表示螺桿與機(jī)筒在單位時(shí)間內(nèi)可提供熔融樹(shù)脂的最大能力Q。螺桿塑化能力應(yīng)滿足下面條件，即 G3.6W/t 2-6 G ：螺桿塑化能力,Kg/h ；

25、W：機(jī)器注射量，g ； t ： 制件最短冷卻時(shí)間，s回復(fù)率：反映螺桿間斷工作時(shí)恢復(fù)原注射狀態(tài)能力的大小。 3.2.2 合模力性能參數(shù)合模力性能參數(shù)，主要用來(lái)表示該部件在工作時(shí)所能提供的力和模具安裝尺寸等特性。合模力：在注射時(shí)，要使模具不被模腔壓力所形成的脹模力頂開(kāi)，必須對(duì)模具施以足夠的夾緊力，即合模力Pcm。模腔壓力：螺桿作用于熔料的壓力，在熔料流經(jīng)澆注系統(tǒng)后，將要損失一局部，余下的為模腔內(nèi)的熔料壓力，即模腔壓力Pm。注射時(shí)動(dòng)模板的力平衡如圖所示：PcmPmF 2-7F：制品在分型面上的投影面積。圖4 注射時(shí)動(dòng)模板的力平衡合模力是保證質(zhì)量的重要條件。同時(shí)它又直接影響到機(jī)器的尺寸和質(zhì)量，它在一定

26、程度上反映了機(jī)器加工制品能力的大小。所以，經(jīng)常用來(lái)表示機(jī)器規(guī)格大小的主要參數(shù)。4 注塑機(jī)注塑成型控制系統(tǒng)4.1 注塑機(jī)的組成7注塑機(jī)結(jié)構(gòu)外形如圖1所示，它的具體組成局部有：液壓油路系統(tǒng)，合模系統(tǒng)，射臺(tái)移動(dòng)系統(tǒng)，加熱冷卻系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，平安保護(hù).監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及供料等輔助系統(tǒng)。4.2 注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng)67注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng)由油泵、油泵電機(jī)、油箱、油管、油溫冷卻器、比例壓力閥、比例流量閥、開(kāi)關(guān)閥、液壓馬達(dá)等各種液壓元件組成。 液壓系統(tǒng)它是為注塑機(jī)的各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作油缸提供壓力和速度控制的裝置。液壓油路一般由控制系統(tǒng)壓力與流量的主回路和去各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分回路組成。液壓油的走向：油箱里的油經(jīng)

27、過(guò)濾油器到油泵，在經(jīng)過(guò)比例流量閥到各個(gè)方向閥的進(jìn)油孔，各方向閥的電磁線圈按規(guī)定的程序帶電，使電磁閥運(yùn)動(dòng)，壓力油也就依次進(jìn)入相應(yīng)的油缸或液壓馬達(dá)?；赜偷蛪簜?cè)經(jīng)冷卻器流入油箱，液壓油的壓力和流量是由比例壓力閥和比例流量閥控制，根據(jù)參考文獻(xiàn)7，得液壓油路原理圖圖5，液壓油路元件表表1，注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng)工作順序表表2。注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng)原理圖，如圖射膠液壓馬達(dá) 射膠油缸射移油缸頂針油缸鎖模油缸調(diào)模液壓馬達(dá)圖5 液壓油路原理圖 調(diào)模液壓馬達(dá)頂針油缸鎖模油缸射移油缸圖5 液壓油路原理圖 根據(jù)注塑機(jī)液壓油路圖，可以知道注塑機(jī)液壓油路所需元件表，如表1所示：表1 注塑機(jī)液壓油路圖元件表符號(hào) 元件 功能 M

28、電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)油泵啟動(dòng) H11 油泵 供液壓油 H10 過(guò)濾器 凈化液壓油 H9 冷卻器 冷卻油 H12 調(diào)模液壓馬達(dá) 供調(diào)模用 H13 熔膠液壓馬達(dá) 供熔膠用 H1 比例壓力閥 控制壓力 H2 比例流量閥 控制速度 H3 三位四通電磁控制方向閥 三位.四通 供控制鎖模，開(kāi)模用 H4三位四通電磁控制方向閥 三位.四通 供控制閘板閉合，開(kāi)啟用 H5三位四通電磁控制方向閥 三位.四通 供控制注射座前進(jìn)，后退用 H6三位四通電磁控制方向閥 三位.四通供控制熔膠，射膠 H7二位四通電磁控制方向閥 二位.四通 供控制螺桿后退 H8 三位四通電磁控制方向閥 三位.四通 供頂針進(jìn)退 根據(jù)注塑機(jī)液壓油路圖5，注

29、塑機(jī)液壓油路所需元件表1，可以知道注塑機(jī)液壓油路系統(tǒng)工作順序表，如表2所示：表2 液壓油路系統(tǒng)工作順序表動(dòng)作 電磁閥H1H2YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8YV9YV10YV111鎖模+2閘板閉合+3穩(wěn)壓 +4注射座進(jìn)+5高壓注射 +6保壓 +7預(yù)塑+8御壓+9注射座退+10閘板開(kāi)啟+11啟模+ 12頂針前進(jìn)+13頂針后退+14復(fù)位+4.3 合模系統(tǒng)它是保證成型模具可靠地閉合和實(shí)現(xiàn)模具啟閉的動(dòng)作，并頂出制品的過(guò)程。鎖緊模具的力要大于注射壓力，保證塑料制品的精度，防止產(chǎn)生飛邊。合模裝置主要有模板，拉桿，合模機(jī)構(gòu)，制品頂出裝置和平安門(mén)，調(diào)模裝置等組成。合模動(dòng)作包括：關(guān)平安門(mén)、鎖模、

30、注射、保壓、熔膠、冷卻、抽膠、開(kāi)模、制品頂出等。4.4 注射系統(tǒng)注塑機(jī)注射系統(tǒng)的作用是使物料塑化和熔融，并在高壓和高速下將熔體注入模腔。注射系統(tǒng)主要由塑化裝置，螺桿驅(qū)動(dòng)裝置，計(jì)量裝置，注射動(dòng)作裝置，注射座以及整體移動(dòng)裝置，加料斗裝置等組成。4.5 電氣控制系統(tǒng)1234574.5.1 注塑機(jī)控制裝置注塑機(jī)控制裝置采用可編程控制器PLC為根本控制單元。注塑機(jī)電控裝置由輸入，輸出裝置，PLCPLC選用西門(mén)子S7200、CPU222，開(kāi)關(guān)閥等驅(qū)動(dòng)電路組成。把編好的程序通過(guò)微機(jī)輸入PLC中，PLC把梯形圖或匯編語(yǔ)句表解讀為目標(biāo)代碼。中央處理單元以掃描的形式將注塑機(jī)狀態(tài)信號(hào)采樣輸入到存儲(chǔ)器中，再按用戶程序

31、變成內(nèi)部邏輯關(guān)系得到所需要的輸出狀態(tài)，通過(guò)輸出裝置控制注塑機(jī)動(dòng)作。主塑機(jī)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品一般要經(jīng)過(guò)閉模合閘穩(wěn)壓、整進(jìn)注射、保壓、預(yù)塑、解壓、開(kāi)閘、起模、復(fù)位等注塑成型操作工序，注塑機(jī)注塑成型工藝流程，如圖2所示：4.5.2 注塑機(jī)的動(dòng)作時(shí)序表和I/O接線圖根據(jù)注塑機(jī)工藝流程圖編制PLC注塑機(jī)動(dòng)作時(shí)序表(表3)和PLC的I/O接線圖(圖7)：PLC注塑機(jī)動(dòng)作時(shí)序表，如表3所示：表3 注塑機(jī)動(dòng)作時(shí)序表動(dòng)作 電磁閥YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV81鎖模+2閘板閉合+3穩(wěn)壓 +4注射座進(jìn)+5高壓注射 +6保壓 +7預(yù)塑+8御壓+9注射座退10閘板開(kāi)啟+11啟模+12頂針前進(jìn)13頂針后退14

32、復(fù)位 注塑機(jī)PLC的IO接線圖，如圖7所示：圖6 注塑機(jī)I/O接線圖4.5.3 注塑機(jī)PLC的輸入、輸出繼電器的屬性表 根據(jù)注塑機(jī)PLC的I/O接線圖，可知道PLC的輸入，輸出繼電器的屬性，如表4所示：表4 PLC輸入，輸出繼電器屬性表序號(hào)輸入 ，輸出地址元件 功能1輸入 I0.1行程開(kāi)關(guān)ST1注塑機(jī)開(kāi)始閉模2 I0.2行程開(kāi)關(guān)ST2注塑機(jī)閉模止 3 I0.3行程開(kāi)關(guān)ST3閘板閉合4 I0.4行程開(kāi)關(guān)ST4穩(wěn)壓5 I0.5行程開(kāi)關(guān)ST5 高壓注射6 I0.6行程開(kāi)關(guān)ST6 御壓7 I1.0行程開(kāi)關(guān)ST7 啟模8 I1.1手動(dòng)按鈕SB1 電機(jī)啟動(dòng)9 I1.2手動(dòng)按鈕SB2 電機(jī)停止10 I1.3

33、行程開(kāi)關(guān)ST8復(fù)位11 I0.0壓力繼電器KPSB3注射座整進(jìn)12輸出Q0.0電磁閥 YV1YV1通電，注塑機(jī)閉模13Q0.1電磁閥 YV2YV2通電，御壓14Q0.2電磁閥 YV3YV3通電，注塑機(jī)啟模15Q0.3電磁閥 YV4YV4通電，閘板閉合16Q0.4電磁閥 YV5YV5通電，閘板開(kāi)啟17Q0.5電磁閥 YV6YV6通電，穩(wěn)壓18Q0.6電磁閥 YV7YV7通電，高壓注射19Q1.0電磁閥 YV8YV8通電，注射座前進(jìn) 注塑機(jī)PLC的內(nèi)部元件屬性表表5 PLC注塑機(jī)內(nèi)部元件屬性表序號(hào)元件 屬性1 T37 注射時(shí)保壓時(shí)間2 T38 預(yù)塑時(shí)間3 T39 閘板開(kāi)啟時(shí)間4.5.4 注塑機(jī)動(dòng)作

34、功能圖根據(jù)注塑機(jī)動(dòng)作流程圖、注塑機(jī)動(dòng)作時(shí)序表和注塑機(jī)PLC的I/O接線圖繪制注塑機(jī)動(dòng)作功能圖，如圖8所示: 圖7 注塑機(jī)動(dòng)作功能圖4.5.5 注塑機(jī)的程序根據(jù)注塑機(jī)動(dòng)作流程圖、注塑機(jī)動(dòng)作時(shí)序表、注塑機(jī)PLC的I/O接線圖和注塑機(jī)動(dòng)作功能圖編寫(xiě)程序。TITLE=程序注釋Network 1 LD I1.1O M12.0AN I1.2 / 按下SB1(I1.1)時(shí)注塑機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，按下SB2(I1.2)時(shí)= M12.0 注塑機(jī)進(jìn)入停止工作狀態(tài)。Network 2 LD SM0.1O M11.3O M12.0MOVW 0, MW11 / 當(dāng)注塑機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，將左移位指令MW11清零。Networ

35、k 3LDN M12.1AN M12.2AN M12.3AN M12.4AN M12.5AN M12.6AN M12.7AN M11.0AN M11.1AN M11.2 / 當(dāng)M12.1M11.2各工步(從注塑機(jī)鎖模啟模)均為零時(shí)，= M12.0 使M12.0置為1。Network 4 A I0.1A I0.2 / 當(dāng)注塑機(jī)中的壓力油進(jìn)入鎖模油缸中，碰到行程開(kāi)關(guān)ST1、LD M11.3 ST2(I0.1、I0.2)時(shí)注塑機(jī)進(jìn)入鎖模M12.1工作狀態(tài)。 A M1.0OLDLD M12.1 / 當(dāng)鎖模工作狀態(tài)停止時(shí)，壓力油進(jìn)入調(diào)模馬達(dá)，當(dāng)碰到行A I0.3 程開(kāi)關(guān)ST3(I0.3)時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入閘

36、板閉合M12.2工作狀態(tài)。 OLD LD M12.2 / 當(dāng)閘板閉合工作狀態(tài)停止時(shí)，壓力油進(jìn)入控制閥H6中，當(dāng)A I0.4 碰到行程開(kāi)關(guān)ST4(I0.4)時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入穩(wěn)壓M12.3工作狀態(tài)。 OLDLD M12.3 / 當(dāng)注塑機(jī)保持穩(wěn)壓時(shí)，壓力升高使壓力繼電器KP用A I0.0 SB3(I0.0)代替通電時(shí)，注塑機(jī)注射座前進(jìn)M12.4。 OLD LD M12.4 / 當(dāng)注塑機(jī)注射座前進(jìn)停止時(shí)，壓力油進(jìn)入射膠油缸中，當(dāng)碰A I0.5 到行程開(kāi)關(guān)ST5(I0.5)時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入高壓注射M12.5工作狀態(tài)。OLD LD M12.5 / 當(dāng)注塑機(jī)高壓注射停止時(shí)，定時(shí)器T37啟動(dòng)并對(duì)注塑機(jī)A T37

37、進(jìn)行延時(shí)保壓M12.6，保壓時(shí)間為200s。OLD / 當(dāng)注塑機(jī)保壓時(shí)間到時(shí)，定時(shí)器T38啟動(dòng)并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)LD M12.6 行預(yù)塑M12.7，預(yù)塑時(shí)間為200s。A T38OLDLD M12.7 / 當(dāng)注塑機(jī)預(yù)塑時(shí)間到時(shí)，壓力油進(jìn)入控制閥H7中，當(dāng)碰A I0.6 到行程開(kāi)關(guān)ST6(I0.6)時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入解壓M11.0工作狀態(tài)。OLDLD M11.0 / 當(dāng)注塑機(jī)解壓停止時(shí)，定時(shí)器T39啟動(dòng)并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行A T39 閘板開(kāi)啟M11.1，閘板開(kāi)啟時(shí)間為200s。OLDLD M11.1 / 當(dāng)注塑機(jī)閘板開(kāi)啟停止時(shí)，壓力油進(jìn)入鎖模油缸中，當(dāng)A I1.0 碰到行程開(kāi)關(guān)ST7(I1.0)時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入啟

38、模M11.2工作狀態(tài)。OLDLD M11.2 / 當(dāng)注塑機(jī)啟模停止時(shí)，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST1、ST2、ST8A I1.3 I0.1、I0.2、I1.3時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入復(fù)位M11.3工作狀態(tài)，為 A I0.1 下一個(gè)工作循環(huán)作準(zhǔn)備。A I0.2OLD / 當(dāng)注塑機(jī)復(fù)位M11.3為1時(shí)，將MW11再次清零。SLW MW11, 1Network 5 LD M12.5 TON T37, 20Network 6LD M12.6TON T38, 20Network 7LD M11.0TON T39, 20Network 8LD M12.1O M12.5O M12.7O M11.2= Q0.0Network 9

39、LD M12.2O M11.0= Q0.1Network 10LD M11.2= Q0.2Network 11LD M12.2= Q0.3Network 12LD M11.1= Q0.4Network 13LD M12.3O M12.5= Q0.5Network 14LD M12.6= Q0.6Network 15 / LD M12.2O M12.4O M12.6= Q1.04.5.6 操作說(shuō)明注塑機(jī)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品一般要經(jīng)過(guò)閉模合閘穩(wěn)壓、整進(jìn)注射、保壓、預(yù)塑、解壓、開(kāi)閘、起模、頂出產(chǎn)品等操作工序。這些動(dòng)作的完成均由電磁閥控制液壓回路來(lái)完成。從注塑機(jī)的注塑成型工藝流程圖可看出，注塑機(jī)的控制過(guò)程是順

40、序控制，它的工作是從閉模開(kāi)始一步一步進(jìn)行的，每個(gè)工步執(zhí)行指令使電磁閥動(dòng)作，用行程開(kāi)關(guān)ST1ST8和工藝過(guò)程時(shí)間T37、T38、T39來(lái)判斷每一步是否完成，且只有當(dāng)前一個(gè)工步完成后才能進(jìn)入下有工步。其操作過(guò)程如下： 當(dāng)按下SB1時(shí)注塑機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，按下SB2時(shí)注塑機(jī)進(jìn)入停止工作狀態(tài)。 當(dāng)注塑機(jī)中的壓力油進(jìn)入控制閥H3和鎖模油缸中，使油缸動(dòng)作，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST1、ST2，使電磁閥YV1電，注塑機(jī)進(jìn)入閉模工作狀態(tài)。 當(dāng)注塑機(jī)中的壓力油進(jìn)入控制閥H4 、H5、H8和調(diào)模液壓馬達(dá)中，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST3，使電磁閥YV2、YV4、YV8帶電，注塑機(jī)進(jìn)入閘板閉合工作狀態(tài)，閉模工作狀態(tài)關(guān)閉。 當(dāng)壓力油進(jìn)入

41、控制閥H6中，碰到行程開(kāi)關(guān)ST4，使電磁閥YV6帶電，注塑機(jī)進(jìn)入穩(wěn)壓工作狀態(tài)，閘板閉合工作狀態(tài)關(guān)閉。 當(dāng)注塑機(jī)保持穩(wěn)壓后，液壓油壓力上升，使壓力繼電器KP通電，通過(guò)壓力繼電器KPSB3控制注塑機(jī)中射移控制閥H5和射移油缸，使電磁閥YV8帶電，從而控制注塑機(jī)注射座前進(jìn)。 當(dāng)壓力油進(jìn)入控制閥H3H6和射膠油缸中，使射膠油缸動(dòng)作，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST5，使電磁閥YV1YV7帶電，注塑機(jī)進(jìn)入高壓注射工作狀態(tài)，注塑機(jī)注射座前進(jìn)工作狀態(tài)關(guān)閉。 當(dāng)注塑機(jī)高壓注射工作狀態(tài)停止時(shí)，定時(shí)器T37啟動(dòng)并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行延時(shí)保壓200S，使電磁閥YV7YV8帶電。 當(dāng)注塑機(jī)延時(shí)保壓時(shí)間到時(shí)，定時(shí)器T38啟動(dòng)并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行預(yù)

42、塑，預(yù)塑時(shí)間為200S，使電磁閥YV1帶電。 當(dāng)注塑機(jī)預(yù)塑時(shí)間到時(shí)，注塑機(jī)中的壓力油進(jìn)入控制閥H7中，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST6，使電磁閥YV2帶電，注塑機(jī)進(jìn)入解壓工作狀態(tài)。 當(dāng)注塑機(jī)解壓停止時(shí)，定時(shí)器T39啟動(dòng)并控制注塑機(jī)閘板開(kāi)啟200S，使電磁閥YV5帶電。 當(dāng)注塑機(jī)閘板開(kāi)啟時(shí)間到時(shí)，注塑機(jī)中壓力油進(jìn)入控制閥H3中，當(dāng)碰到行程開(kāi)關(guān)ST7時(shí)使電磁閥YV1YV3帶電，使注塑機(jī)進(jìn)入啟模工作狀態(tài)。 當(dāng)注塑機(jī)啟模停止時(shí)，注塑機(jī)碰到行程開(kāi)關(guān)ST1ST2ST8時(shí)，注塑機(jī)進(jìn)入復(fù)位工作狀態(tài)，為下一個(gè)工作循環(huán)做準(zhǔn)備。結(jié) 論塑料制品在日常生活中是常常見(jiàn)到的，如家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車(chē)工業(yè)、日用五金、通信器材、以及醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域。所以，我們現(xiàn)在研究塑料的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和塑料的成型方式越來(lái)越重要。注塑成型是塑料加工中普遍采用的方法之一。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬塑料成型的生