注塑機結(jié)構(gòu)與原理

注塑機結(jié)構(gòu)與原理（一）注塑機結(jié)構(gòu)分析及其工作原理一、注塑機的工作原理注塑成型機簡稱注塑機。注塑成型是利用塑料的熱物理性質(zhì)，把物料從料斗加入料筒中，料筒外由加熱圈加熱，使物料熔融，在料筒內(nèi)裝有在外動力馬達作用下驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺桿，物料在螺桿的作用下，沿著螺槽向前輸送并壓實，物料在外加熱和螺桿剪切的雙重作用下逐漸地塑化，熔融和均化，當螺桿旋轉(zhuǎn)時，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺桿的頭部，與此同時，螺桿在物料的反作用下后退，使螺桿頭部形成儲料空間，完成塑化過程，然后，螺桿在注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高壓，將儲料室內(nèi)的熔融料通過噴嘴注射到模具的型腔中，型腔中的熔料經(jīng)過保壓、冷卻、固化定型后，模具在合模機構(gòu)的作用下，開啟模具，并通過頂出裝置把定型好的制品從模具頂出落下。注塑機作業(yè)循環(huán)流程如圖1所示。閉模閉模注射座前進注射保壓冷卻啟模制品頂出退回塑化塑化退回固定塑化圖1注塑機工作程序框圖二、注塑機的分類按合模部件與注射部件配置的型式有臥式、立式、角式三種（1）臥式注塑機：臥式注塑機是最常用的類型。其特點是注射總成的中心線與合?？偝傻闹行木€同心或一致，并平行于安裝地面。它的優(yōu)點是重心低、工作平穩(wěn)、模具安裝、操作及維修均較方便，模具開檔大，占用空間高度??；但占地面積大，大、中、小型機均有廣泛應(yīng)用。（2）立式注塑機：其特點是合模裝置與注射裝置的軸線呈一線排列而且與地面垂直。具有占地面積小，模具裝拆方便，嵌件安裝容易，自料斗落入物料能較均勻地進行塑化，易實現(xiàn)自動化及多臺機自動線管理等優(yōu)點。缺點是頂出制品不易自動脫落，常需人工或其它方法取出，不易實現(xiàn)全自動化操作和大型制品注射；機身高，加料、維修不便。（3）角式注塑機：注射裝置和合模裝置的軸線互成垂直排列。根據(jù)注射總成中心線與安裝基面的相對位置有臥立式、立臥式、平臥式之分：①臥立式，注射總成線與基面平行，而合?？偝芍行木€與基面垂直；②立臥式，注射總成中心線與基面垂直，而合模總成中心線與基面平行。角式注射機的優(yōu)點是兼?zhèn)溆信P式與立式注射機的優(yōu)點，特別適用于開設(shè)側(cè)澆口非對稱幾何形狀制品的模具。三、注塑機的組成結(jié)構(gòu)分析注塑機根據(jù)注射成型工藝要求是一個機電一體化很強的機種，主要由注射部件、合模部件、機身、液壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、加料裝置等組成。如圖2所示。和熔融，熔料推開止逆環(huán)，經(jīng)過螺桿頭的周圍通道流入螺桿的前端，并產(chǎn)生背壓，推動螺桿后移完成熔料的計量，在注射時，螺桿起柱塞的作用，在油缸作用下，迅速前移，將儲料室中的熔體通過噴嘴注入模具。螺桿式塑化部件一般具有如下特點：①螺桿具有塑化和注射兩種功能；②螺桿在塑化時，僅作預塑用；③塑料在塑化過程中，所經(jīng)過的熱歷程要比擠出長；④螺桿在塑化和注射時，均要發(fā)生軸向位移，同時螺桿又處于時轉(zhuǎn)時停的間歇式工作狀態(tài)，因此形成了螺桿塑化過程的非穩(wěn)定性。螺桿螺桿是塑化部件中的關(guān)鍵部件，和塑料直接接觸，塑料通過螺槽的有效長度，經(jīng)過很長的熱歷程，要經(jīng)過3態(tài)（玻璃態(tài)、黏彈態(tài)、黏流態(tài)）的轉(zhuǎn)變，螺桿各功能段的長度、幾何形狀、幾何參數(shù)將直接影響塑料的輸送效率和塑化質(zhì)量，將最終影響注射成型周期和制品質(zhì)量。與擠出螺桿相比，注塑螺桿具有以下特點：注射螺桿的長徑比和壓縮比比較?。蛔⑸渎輻U均化段的螺槽較深；注射螺桿的加料段較長，而均化段較短；注射螺桿的頭部結(jié)構(gòu)，具有特殊形式。注射螺桿工作時，塑化能力和熔體溫度將隨螺桿的軸向位移而改變。（?。?、螺桿的分類注塑螺桿按其對塑料的適應(yīng)性，可分為通用螺桿和特殊螺桿，通用螺桿又稱常規(guī)螺桿，可加工大部分具有低、中黏度的熱塑性塑料，結(jié)晶型和非結(jié)晶型的民用塑料和工程塑料，是螺桿最基本的形式，與其相應(yīng)的還有特殊螺桿，是用來加工用普通螺桿難以加工的塑料；按螺桿結(jié)構(gòu)及其幾何形狀特征，可分為常規(guī)螺桿和新型螺桿，常規(guī)螺桿又稱為三段式螺桿，是螺桿的基本形式，新型螺桿形式則有很多種，如分離型螺桿、分流型螺桿、波狀螺桿、無計量段螺桿等。常規(guī)螺桿其螺紋有效長度通常分為加料段（輸送段）、壓縮段（塑化段）、計量段（均化段），根據(jù)塑料性質(zhì)不同，可分為漸變型、突變型和通用型螺桿。漸變型螺桿：壓縮段較長，塑化時能量轉(zhuǎn)換緩和，多用于PVC等熱穩(wěn)定性差的塑料。突變型螺桿：壓縮段較短，塑化時能量轉(zhuǎn)換較劇烈，多用于聚烯烴、PA等結(jié)晶型塑料。通用型螺桿：適應(yīng)性比較強的通用型螺桿，可適應(yīng)多種塑料的加工，避免更換螺桿頻繁，有利于提高生產(chǎn)效率。常規(guī)螺桿名段的長度如下：螺桿類型加料段（L1）壓縮段（L2）均化段（L3）漸變型25~30%50%15~20%突變型65~70%15~5%20~25%通用型45~50%20~30%20~30%（ⅱ）、螺桿的基本參數(shù)螺桿的基本結(jié)構(gòu)如圖6所示，主要由有效螺紋長度L和尾部的連接部分組成。圖6螺桿的基本結(jié)構(gòu)ds—螺桿外徑，螺桿直徑直接影響塑化能力的大小，也就直接影響到理論注射容積的大小，因此，理論注射容積大的注塑機其螺桿直徑也大。L/ds—螺桿長徑比。L是螺桿螺紋部分的有效長度，螺桿長徑比越大，說明螺紋長度越長，直接影響到物料在螺桿中的熱歷程，影響吸收能量的能力，而能量來源有兩部分：一部分是料筒外部加熱圈傳給的，另一部分是螺桿轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的摩擦熱和剪切熱，由外部機械能轉(zhuǎn)化的，因此，L/ds直接影響到物料的熔化效果和熔體質(zhì)量，但是如果L/ds太大，則傳遞扭矩加大，能量消耗增加。L1—加料段長度。加料段又稱輸送段或進料段，為提高輸送能力，螺槽表面一定要光潔，L1的長度應(yīng)保證物料有足夠的輸送長度，因為過短的L1會導致物料過早的熔融，從而難以保證穩(wěn)定壓力的輸送條件，也就難以保證螺桿以后各段的塑化質(zhì)量和塑化能力。塑料在其自身重力作用下從料斗中滑進螺槽，螺桿旋轉(zhuǎn)時，在料筒與螺槽組成的各推力面摩擦力的作用下，物料被壓縮成密集的固體塞螺母，沿著螺紋方向做相對運動，在此段，塑料為固體狀態(tài)，即玻璃態(tài)。h1—加料段的螺槽深度。h1深，則容納物料多，提高了供料量和塑化能力，但會影響物料塑化效果及螺桿根部的剪切強度，一般h1≈（0.12～0.16）ds。L3—熔融段長度。熔融段又稱均化段或計量段，熔體在L3段的螺槽中得到進一步的均化，溫度均勻，組分均勻，形成較好的熔體質(zhì)量，L3長度有助于熔體在螺槽中的波動，有穩(wěn)定壓力的作用，使物料以均勻的料量從螺桿頭部擠出，所以又稱計量段。L3短時，有助于提高螺桿的塑化能力，一般L3=（4～5）ds。h3—熔融段螺槽深度，h3小，螺槽淺，提高了塑料熔體的塑化效果，有利于熔體的均化，但h3過小會導致剪切速率過高，以及剪切熱過大，引起分子鏈的降解，影響熔體質(zhì)量，；反之，如果h3過大，由于預塑時，螺桿背壓產(chǎn)生的回流作用增強，會降低塑化能力。L2—塑化段（壓縮段）螺紋長度。物料在此錐形空間內(nèi)不斷地受到壓縮、剪切和混煉作用，物料從L2段入點開始，熔池不斷地加大，到出點處熔池已占滿全螺槽，物料完成從玻璃態(tài)經(jīng)過黏彈態(tài)向黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變，即此段，塑料是處于顆粒與熔融體的共存狀態(tài)。L2的長度會影響物料從玻璃態(tài)到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)化歷程，太短會來不及轉(zhuǎn)化，固料堵在L2段的末端形成很高的壓力、扭矩或軸向力；太長則會增加螺桿的扭矩和不必要的消耗，一般L2=（6～8）ds。對于結(jié)晶型的塑料，物料熔點明顯，熔融范圍窄，L2可短些，一般為（3～4）ds，對于熱敏性塑料，此段可長些。S—螺距，其大小影響螺旋角，從而影響螺槽的輸送效率，一般S≈ds。ε—壓縮比。ε=h1/h3，即加料段螺槽深度h1與熔融段螺槽深度h3之比。ε大，會增強剪切效果，但會減弱塑化能力，一般來講，ε稍小一點為好，以有利于提高塑化能力和增加對物料的適應(yīng)性，對于結(jié)晶型塑料，壓縮比一般取2.6~3.0。對于低黏度熱穩(wěn)定性塑料，可選用高壓縮比；而高黏度熱敏性塑料，應(yīng)選用低壓縮比。（2）螺桿頭在注射螺桿中，螺桿頭的作用是：預塑時，能將塑化好的熔體放流到儲料室中，而在高壓注射時，又能有效地封閉螺桿頭前部的熔體，防止倒流。螺桿頭分為兩大類，帶止逆環(huán)的和不帶止逆環(huán)的，對于帶止逆環(huán)的，預塑時，螺桿均化段的熔體將止逆環(huán)推開，通過與螺桿頭形成的間隙，流入儲料室中，注射時，螺桿頭部的熔體壓力形成推力，將止逆環(huán)退回流道封堵，防止回流。表1注射螺桿頭形式與用途形式結(jié)構(gòu)圖特征與用途無止逆環(huán)型尖頭形螺桿頭錐角較小或有螺紋，主要用于高粘度或熱敏性塑料鈍頭形頭部為“山”字形曲面，主要用于成型透明度要求高的PC、AS、PMMA等塑料止逆型止逆型環(huán)形止逆環(huán)為一光環(huán)，與螺桿有相對轉(zhuǎn)動，適用于中、低黏度的塑料爪形止逆環(huán)內(nèi)有爪，與螺桿無相對轉(zhuǎn)動，可避免螺桿與環(huán)之間的熔料剪切過熱，適用于中、低粘度的塑料銷釘形螺桿頭頸部鉆有混煉銷，適用于中、低粘度的塑料分流形螺桿頭部開有斜槽，適用于中、低粘度的塑料對于有些高黏度物料如PMMA、PC、AC或者熱穩(wěn)定性差的物料PVC等，為減少剪切作用和物料的滯留時間，可不用止逆環(huán)，但這樣的注射時會產(chǎn)生反流，延長保壓時間。對螺桿頭的要求：螺桿頭要靈活、光潔；止逆環(huán)與料筒配合間隙要適宜，即要防止熔體回流，又要靈活；既有足夠的流通截面，又要保證止逆環(huán)端面有回程力，使在注射時快速封閉；結(jié)構(gòu)上應(yīng)拆裝方便，便于清洗；螺桿頭的螺紋與螺桿的螺紋方向相反，防止預塑時螺桿頭松脫。（3）料筒（ⅰ）、料筒的結(jié)構(gòu)料筒是塑化部件的重要零件，內(nèi)裝螺桿外裝加熱圈，承受復合應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用，結(jié)構(gòu)如圖7：圖7料筒結(jié)構(gòu)1-前料筒；2-電熱圈；3-螺孔；4-加料口螺孔3裝熱電偶，要與熱電偶緊密地接觸，防止虛浮，否則會影響溫度測量精度。（ⅱ）、加料口加料口的結(jié)構(gòu)形式直接影響進料效果和塑化部件的吃料能力，注塑機大多數(shù)靠料斗中物料的自重加料，常用的進料口截面形式如圖8所示：對稱形料口如圖8（a），制造簡單，但進料不利；現(xiàn)多用非對稱形式，如圖8（b）、8（c）所示，此種進料口由于物料與螺桿的接觸角大，接觸面積大，有利于提高進料效率，不易在料斗中開成架橋空穴。圖8加料口結(jié)構(gòu)形式圖（ⅲ）、料筒的壁厚料筒壁厚要求有足夠的強度和剛度，因為料筒內(nèi)要承受熔料和氣體壓力，且料筒長徑比很大，料筒要求有足夠的熱容量，所以料筒壁要有一定的厚度，否則難以保證溫度的穩(wěn)定性；但如果太厚，料筒笨重，浪費材料，熱慣性大，升溫慢，溫度調(diào)節(jié)有較大的滯后現(xiàn)象。（ⅳ）、料筒間隙料筒間隙指料筒內(nèi)壁與螺桿外徑的單面間隙，此間隙太大，塑化能力降低，注射回泄量增加，注射時間延長，在此過程中引起物料部分降解；如果太小，熱膨脹作用使螺桿與料筒摩擦加劇，能耗加大，甚至會卡死，此間隙Δ=（0.002~0.005）ds。（ⅴ）、料筒的加熱與冷卻注塑機料筒加熱方式有電阻電熱、陶瓷加熱、鑄鋁加熱，應(yīng)根據(jù)使用場合和加工物料合理設(shè)置，常用的有電阻加熱和陶瓷加熱，為符合注塑工藝要求，料筒要分段控制，小型機3段，大型機一般5段。冷卻是指對加料口處進行冷卻，因加料口處若溫度過高，固料會在加料口處“架橋”，堵塞料口，從而影響加料段的輸送效率，故在此處設(shè)置冷卻水套對其進行冷卻。我廠是通過冷卻循環(huán)水對加料口進行冷卻的。（4）噴嘴（?。﹪娮斓墓δ車娮焓沁B接塑化裝置與模具流道的重要部件，噴嘴有多種功能：預塑時，建立背壓，驅(qū)除氣體，防止熔體流涎，提高塑化能力和計量精度；注射時，與模具主澆套形成接觸壓力，保持噴嘴與澆套良好接觸，形成密閉流道，防止塑料熔體在高壓下外溢；注射時，建立熔體壓力，提高剪切應(yīng)力，并將壓力頭轉(zhuǎn)變成速度頭，提高剪切速度和溫升，加強混煉效果和均化作用；改變噴嘴結(jié)構(gòu)使之與模具和塑化裝置相匹配，組成新的流道型式或注塑系統(tǒng)；噴嘴還承擔著調(diào)溫、保溫和斷料的功能；減小熔體在進出口的粘彈效應(yīng)和渦流損失，以穩(wěn)定其流動；保壓時，便于向模具制品中補料，而冷卻定型時增加回流阻力，減小或防止模腔中熔體向回流。（ⅱ）、噴嘴的基本形式噴嘴可分為直通式噴嘴、鎖閉式噴嘴、熱流道噴嘴和多流道噴嘴，現(xiàn)階段我廠用的都是直通式噴嘴。直通式噴嘴是應(yīng)用較普遍的噴嘴，其特點是噴嘴球面直接與模具主澆套球面接觸，噴嘴的圓弧半徑和流道比模具要小，注射時，高壓熔體直接經(jīng)模具的澆道系統(tǒng)充入模腔，速度快、壓力損失小，制造和安裝均較方便。鎖閉式噴嘴主要是解決直通式噴嘴的流涎問題，適用于低黏度聚合物（如PA）的加工。在預塑時能關(guān)閉噴嘴流道，防止熔體流涎現(xiàn)象，而當注射時又能在注射壓力的作用下開啟，使熔體注入模腔。2．注射油缸其工作原理是：注射油缸進油時，活塞帶動活塞桿及其置于推力座內(nèi)的軸承，推動螺桿前進或后退。通過活塞桿頭部的螺母，可以對兩個平行活塞桿的軸向位置以及注射螺桿的軸向位置進行同步調(diào)整。3．推力座注射時，推力座通過推力軸推動螺桿進行注射；而預塑時，通過油馬達驅(qū)動推力軸帶動螺桿旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)預塑。4．座移油缸當座移油缸進油時，實現(xiàn)注射座的前進或后退動作，并保證注塑噴嘴與模具主澆套圓弧面緊密地接觸，產(chǎn)生能封閉熔體的注射座壓力。5．對注射部件精度要求裝配后，整體注射部件要置于機架上，必須保證噴嘴與模具主澆套緊密地接合，以防溢料，要求使注射部件的中心線與其合模部件的中心線同心；為了保證注射螺桿與料筒內(nèi)孔的配合精度，必須保證兩個注射油缸孔與料筒定位中心孔的平行度與中心線的對稱度；對臥式機來講，座移油缸兩個導向孔的平行度和對其中心的對稱度也必須保證，對立式機則必須保證兩個座移油缸孔與料筒定位中心孔的平行度與中心線的對稱度。影響上述位置精度的因素是相關(guān)聯(lián)部件孔與軸的尺寸精度、幾何精度、制造精度與裝配精度。（二）合模部件合模部件是注塑機的重要部件之一，其功能是實現(xiàn)啟閉運動，使模具閉合產(chǎn)生系統(tǒng)彈性變形達到鎖模力，將模具鎖緊。對合模部件的要求：動范本的啟閉模運動要高速、平穩(wěn)、靜音；合模機構(gòu)必須達到額定鎖模力要求，可靠地鎖緊模具；合模部件有足夠的裝?？臻g和范本行程；動范本運動要可靠安全，保護人身與模具安全，設(shè)置雙重保險；合模部件及其模具有足夠的強度和剛性。合模部件由合模架、合模機構(gòu)、調(diào)模裝置、保護裝置、頂出裝置等組成。1．合模機構(gòu)合模機構(gòu)有液壓式、機械式和機械-液壓復合式。下面對我廠注塑機的合模機構(gòu)做一下介紹。（1）．液壓曲肘連桿式屬機械-液壓復合式，其結(jié)構(gòu)特點是液壓缸通過曲柄連桿機構(gòu)驅(qū)動模板實現(xiàn)啟閉模運動，充分利用了曲柄連桿機構(gòu)的行程、速度、力的放大特性和自鎖特性，達到快速、高效和節(jié)能的效果。常用的液壓曲肘連桿式形式有：雙曲肘內(nèi)翻式、雙曲肘外翻式、撐肘式、單曲肘擺缸式和單曲肘掛缸式。我廠所用的是雙曲肘內(nèi)翻式，如圖9所示。這種形式的動作原理是：啟閉模時，合模缸1進油，活塞桿推動雙曲肘連桿機構(gòu)5帶動動范本6及其模具實現(xiàn)啟閉模運動；模具接觸時，曲肘連桿5處于未伸直狀態(tài)，在合模油缸1推力作用下曲肘連桿機構(gòu)5產(chǎn)生力的放大作用，使合模系統(tǒng)發(fā)生變形，直至曲肘連桿5伸直進入自鎖為止。模具接觸時連桿未伸直的程度是通過調(diào)模裝置與合模油缸相配合，按工藝所要求的鎖模力來調(diào)整的。圖9雙曲肘內(nèi)翻式結(jié)構(gòu)原理示意1-合模油缸；2-調(diào)模裝置；3-后范本；4-拉桿；5-曲肘連桿；6-動范本；7-定范本；8-頂出油缸；（2）直壓式合模此種結(jié)構(gòu)的特點是其開關(guān)模動作及鎖模動作都是通過油缸直接作用完成的。移模速度和合模力的大小分別由活塞桿的移動速度和活塞產(chǎn)生的最大軸向力確定。圖10直壓式合模裝置示意圖1-上范本；2-拉桿；3-下范本；4-鎖模油缸；5-移模油缸；6-電子尺；7-底板這種結(jié)構(gòu)的工作原理是：開關(guān)模時，移模油缸5進油，推動活塞桿，從而帶動拉桿及動范本運動，實現(xiàn)開關(guān)模動作；進入鎖模狀態(tài)后，鎖模油缸4進油，在油的推力作用下產(chǎn)生大的鎖模力，通過鎖模油缸活塞桿對底板7的力的作用而壓緊模具，實現(xiàn)鎖模。（3）直壓式與肘桿式的比較①直壓式合模力F=P油缸×S油缸，故調(diào)節(jié)合模力較容易，但壓力確定后，如PMAX=140Kg/cm2，故不允許超載。而肘桿式注塑機是通過連桿機構(gòu)的力擴大以后產(chǎn)生的，故通常情況下可以超載10%以上。②由于結(jié)構(gòu)關(guān)系，通常情況下直壓式的容模量大于肘桿式，特別適用于深容器產(chǎn)品。③肘桿式剛性比直壓機剛性好，因為高壓鎖模時，肘桿式是全部鑄鋼變形后產(chǎn)生的，合模力當剛要超載時，因為液壓油與鑄鋼的彈性模量差10倍左右，故同樣要產(chǎn)生飛邊情況下，肘桿式注塑機產(chǎn)生的飛邊要小得多。④肘桿式注塑機由于合模力是通過力的放大作用產(chǎn)生的，且高壓鎖模后，在注射、保壓過程中可卸壓，而直壓式在注射、保壓過程中始終高壓保持，且直壓式合模油缸直徑遠大于肘桿式，故肘桿式較省電。⑤肘桿式合模機構(gòu)都是通過連桿機構(gòu)產(chǎn)生合模力，故要有高的模板平行度及長的壽命，其所要求的加工精度較高，且零件較多，成本較高。而直壓式是通過合模大油缸產(chǎn)生合模力，幫其密封存要求較高，隨著時間的推移，較易磨損，產(chǎn)生泄漏后，合模力會下降。2．合模架的組成合模架是合模部件的基礎(chǔ)部分，主要由4根拉桿、后模板、動模板、定模板及拉桿螺母組成的具有一定剛度和強度要求的合?？蚣?。動模板在移模裝置的驅(qū)動下，以拉桿以導向，實現(xiàn)啟閉模運動。因此，4根拉桿與3塊模板的材料、結(jié)構(gòu)尺寸，拉桿之間的平行度與3塊模板垂直度都有較高的要求。1）范本后模板、動模板和定模板是合模部分的重要零件，后模板和頭板通過拉桿組成合模框架（立式機是底板和動范本形成合?？蚣埽?。鎖模后，動、定范本在鎖模力的作用下，將模具鎖緊并使其產(chǎn)生壓縮變形，與此同時，3塊范本將發(fā)生彎曲變形，范本中部將產(chǎn)生撓度。模板的結(jié)構(gòu)，尺寸，材料，彈性模量將直接影響合模系統(tǒng)的強度、剛性，最終影響到鎖模力。2）拉桿拉桿又叫格林柱，拉桿是合模裝置的又一主要零件，除與模板組成剛性框架外，還兼有導柱功能，使二板在上滑動，因此要求有較高的幾何精度、尺寸精度、4根拉桿的同步精度、光潔度及耐磨性能。而且合模系統(tǒng)作用時拉桿受到非對稱循環(huán)應(yīng)力的作用，將受疲勞極限的考驗。3．調(diào)模裝置如圖11所示，調(diào)模裝置主要由液壓馬達、齒圈、定位輪、調(diào)模螺母的外齒圈等組成，均固定在后模板上。圖11調(diào)模裝置示意圖1-后范本；2-液壓馬達；3-大齒圈；4-后螺母調(diào)模裝置設(shè)在后模板上，其動作原理是：當調(diào)模時，后范本1連同曲肘連桿機構(gòu)及動范本一起移，調(diào)模時4只帶有齒輪的后螺母在大齒輪3驅(qū)動下同步轉(zhuǎn)動，推動后范本及其整個合模機構(gòu)沿拉桿向前或向后移動，調(diào)節(jié)動模板與前模板的距離，根據(jù)允模厚度及工藝所要求的鎖模力實現(xiàn)調(diào)模功能。此種結(jié)構(gòu)緊湊，減少了軸向尺寸，提高了系統(tǒng)剛性。各齒輪與齒圈的嚙合精度，調(diào)整螺母與拉桿端螺紋的配合精度及運行的同步精度，將影響調(diào)模的靈活性、調(diào)模誤差、調(diào)模精度。對于直壓式合模機構(gòu)，動、定模板間的距離可以通過移模油缸活塞桿進行調(diào)整，沒有專門的調(diào)模裝置。4．頂出裝置頂出裝置要有足夠的頂出力，頂出速度，頂出次數(shù)和頂出精度，是在頂出油缸的作用下作頂出動作。在我廠用的臥式機中，頂出油缸是通過導桿固定在動模板上的。如圖12所示，其主要的由頂出油缸和頂出桿組成，油缸為雙作用活塞式油缸。圖12臥式機頂出裝置示意圖1-頂出油缸；2-活塞；3-活塞桿；4-導桿；5-頂出板；6-頂出桿；7-動范本；8-電子尺我廠用的而帶有滑板的立式合模機構(gòu)的頂出油缸是雙作用活塞桿式的，其示意圖如圖13：圖13立式機頂出裝置示意圖：1-滑板；2，5-活塞桿；3-頂出油缸；4-活塞；6-電子尺在圖13中，活塞桿2同時又起頂出桿的作用。評順注塑機的頂出油缸是置于鎖模油缸內(nèi)的一個雙活塞作用式油缸，其活塞桿同起到頂出桿的作用。5．合模部件的精度合模部件的精度要求從合模部件裝置分析可知：合模部件裝配后置于機架上，應(yīng)保證與注塑部件中心高度一致或垂直。鎖模后動模板與定模板鎖緊模具，因此，兩模板經(jīng)調(diào)整后應(yīng)高度平行。為保證鎖模力作用在中心在線，要求鎖模油缸、調(diào)模裝置與尾板、二板、頭板組成的合?？蚣艿闹行木€保持一致。3塊范本拉桿孔的平等度與其平面的垂直度，各孔的同心度，以及孔本身的尺寸精度及幾何精度，對裝配精度都將產(chǎn)生重要影響。曲肘連桿機構(gòu)頂角各孔之間的相對位置精度，孔的同心度，孔與其端面的垂直度，孔本身的尺寸精度，幾何精度，對曲肘連桿機構(gòu)的運動中心與油缸的同心度將產(chǎn)生重要影響。（三）液壓系統(tǒng)注塑機是機、電、液一體化、集成化和自動化程度都很高。無論是機械液壓式還全液壓式，液壓部分都占有相當?shù)谋戎?，對注塑機的技術(shù)性能、節(jié)能、環(huán)保以及成本占有重要部分。注塑機液壓系統(tǒng)由主回路、執(zhí)行回路及輔助回路系統(tǒng)組成，如圖所示。圖14油路系統(tǒng)組成圖1，2，3，4，5，6—分別為合模油缸、滑模油缸、頂出油缸、注射座油缸、注射油缸、液壓馬達；7，8，9，10，11，12—分別為油缸的控制模塊（CU）、指令模塊（CM）；13—系統(tǒng)壓力（P）、流量（Q）的控制和指令模塊；14—泵；15—電機（M）；16—進油過濾器；17—油冷卻器；18—油箱；P—進油管路（高壓）；T—回油管路。（低壓）油路總管線（P、T、P）的上部分是執(zhí)行回路系統(tǒng)，下部分是主回路系統(tǒng)及輔助回路系統(tǒng)。執(zhí)行回路系統(tǒng)：主要由各執(zhí)行機構(gòu)（油缸）和指令及控制裝置（電磁閥）組成。其功能是將進入管路P的高壓油按程序放到油缸的左腔或右腔中去，推動活塞桿執(zhí)行動作。高壓油進入的時間、順序和位置是通過電磁換向閥來實現(xiàn)的，工作指令通過電信號發(fā)給電磁閥的電磁鐵，控制其閥芯動作，將控制油路（P）的高壓油，進入換向閥推動閥芯動作，將高壓油接通到油缸中去；而各油缸中的回油經(jīng)回油管路T及輔助油路系統(tǒng)放回油箱。主回路系統(tǒng)：由動力源和控制模塊組成。動力源系統(tǒng)（電機、油泵）產(chǎn)生油壓（P）和流量（Q），與指令（CU）及控制（CM）模塊（壓力閥、流量閥等）組成回路。從泵來的高壓油，進入主管路的時間、順序、壓力及流量，是通過流量閥，壓力閥是電磁鐵獲得，指令的時間、順序和強弱，由控制其閥芯的推力和開度來確定的。執(zhí)行回路與主回路之間是通過進油管路P（高壓），回油管路T（低壓）以及控制回路P（高壓）形成“連接網(wǎng)絡(luò)”。1．主要液壓組件注塑機應(yīng)用液壓組件非常廣泛。⑴．動力組件由電機帶動泵實現(xiàn)電能—機械能—液壓能的轉(zhuǎn)換。有各種油泵和液壓馬達。油泵是靠封閉容腔使其容積發(fā)生變化來工作的。理想的泵是沒有的，因為結(jié)構(gòu)上總會有制品縫隙就會有泄漏，而且機械磨損也會產(chǎn)生間隙，所以就要考慮泵的效率。不同質(zhì)量的泵，其效率是不同的，直接影響了液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。此外，油的壓縮性也會對泵的效率產(chǎn)生影響。（2）．執(zhí)行組件執(zhí)行組件是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的組件，主要有油缸和油馬達。油缸油缸可分為單作用柱塞式、雙作用活塞式、雙作用活塞桿式和雙作用伸縮式油缸。圖15油缸的簡圖：（a）雙作用活寒式；（b）雙作用活塞桿式②液壓馬達液壓馬達是液壓能轉(zhuǎn)換成軸的扭矩和轉(zhuǎn)速的設(shè)備。通過油壓控制軸的輸出扭矩；通過輸入流量控制軸的輸出轉(zhuǎn)速。（3）控制組件控制組件主要是指各種控制閥，如壓力閥、流量閥、方向閥、比例閥、伺服閥等。我廠用注塑機中，除背壓是通過注意溢流閥控制的外，其余的壓力和流量的控制是通過比例壓力流量復合調(diào)節(jié)閥控制的，沒有流量閥。（?。┓较蜷y方向控制閥是控制系統(tǒng)油的流動方向，按程序來改變執(zhí)行機構(gòu)的運動方向的控制組件。方向閥有單向閥、電磁換向閥和電液換向閥。①．單向閥單向閥允許油沿一個方向流動，不能反向流動。單向閥要求：油流過時，阻力小，對反向流動密封性好；動作靈敏，無撞擊和噪聲。②．電磁換向閥電磁換向按程序由電磁換得失信號推動閥芯動作實現(xiàn)油路換向。有三位四通和二位四通閥之分。我們設(shè)備中控制注射、合模、移模、座移等用的都是電磁換向閥。（ⅱ）比例閥比例閥是以輸入電信號連續(xù)地按比例控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量、壓力、方向的控制閥。比例閥有比例壓力閥、比例流量閥、比例方向閥、比例壓力流量閥等。我們設(shè)備中用到的是比例壓力流量復合閥。比例壓力流量閥是一種溢流閥，其功能為執(zhí)行組件提供所需的壓力和流量，根據(jù)負載壓力，使壓差保持最小，控制泵的壓力，并控制流量穩(wěn)定不受溫度的影響。（ⅲ）溢流閥當系統(tǒng)或局部壓力超過彈簧調(diào)整值時，閥芯自動開啟，把壓力流接回油箱。（4）輔助組件輔助組件雖然只起輔助作用，但是輔助組件質(zhì)量會影響系統(tǒng)的功能。輔助組件有油箱、油管和接頭、冷卻器、濾油器、壓力表、潤滑注油器等。①油管和接頭用適當?shù)挠凸芎徒宇^將各液壓組件和輔件，以及測量儀表連接起來能組成完整的液壓系統(tǒng)。對于液壓裝置，要求管道和接頭有足夠的強度和耐壓儲備，使用可靠，裝拆方便，在輸送工作介質(zhì)時能量損失要小。油管有硬管和軟管之分。硬管適用于兩個相互固定組件的連接，在裝配時不能任意彎曲，能承受較高的壓力且牢固可靠，壓力損失小。軟管可以做兩個相對變位組件的管道連接，或常更換組件與液壓系統(tǒng)的連接。軟管裝配方便，不怕振動，并能部分地吸收液壓系統(tǒng)的沖擊，但沿程壓力損失比硬管大。為了減少輸油的壓力損失，管道和接頭的通油截面應(yīng)盡可能大些，內(nèi)壁要光滑，避免方向和截面的急劇變化，減少局部壓力損失。②濾油器濾油器的功能是將上游管路中存在的固體顆粒等異物，經(jīng)濾芯被阻留，使下游管路油降低污染程度，達到要求指標。我廠用注塑機中用到的是網(wǎng)式濾油器，如圖16所示，在骨架上包銅網(wǎng)，此類濾油器通油能力強。銅網(wǎng)的疏密程度用“目”來表示。目數(shù)越大表示銅網(wǎng)越密，即能通過銅網(wǎng)的顆粒尺寸越小，液壓油所含雜質(zhì)也就越少。③冷卻器液壓系統(tǒng)的功率損失，幾乎全部變成熱能使油溫升高，油黏度下降，泄漏加重，容積效率降低。減少油液溫升的措施，應(yīng)采用高效率液壓組件和合理設(shè)計系統(tǒng)，減少系統(tǒng)的功率損失，其次要使熱量盡量散發(fā)。常用水式冷卻器對液壓油進行冷卻。（5）液壓油液壓油是液壓傳動系統(tǒng)的工作介質(zhì)，液壓油的黏度將直接影響液壓系統(tǒng)中壓力和流量的準確性、液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和泄漏量。液壓油的黏度隨溫度升高而降低。所以，油溫高會影響油的黏度使系統(tǒng)產(chǎn)生氣泡，增加泄漏量，導致系統(tǒng)壓力和流量的波動，使進入各執(zhí)行機構(gòu)的流量和壓力發(fā)生波動，引起各種壓力和速度的不穩(wěn)定，造成生產(chǎn)過程的不穩(wěn)定性，最終影響制品的成型質(zhì)量。油的壓力也會影響油的黏度，當油的壓力增加時，分子間距減小，黏度隨壓力而升高，但是數(shù)值變化微小。所以，當環(huán)境溫度高時，應(yīng)采用高黏度油；反之，應(yīng)采用低黏度油。2．液壓系統(tǒng)分析在液壓系統(tǒng)執(zhí)行回路中，根據(jù)主油路和各執(zhí)行油缸的功能，液壓組件在液壓系統(tǒng)上可組成控制模塊，以提高系統(tǒng)的集成度。注塑機控制油路的模塊有：壓力/流量控制模塊（P/Q油路塊）、注射/預塑控制模塊、合?？刂颇K、頂出控制模塊。（1）壓力/流量控制模塊（P/Q油路塊）主要控制系統(tǒng)在整個工作周期中，各程序系統(tǒng)中油的壓力（P）和流量（Q），對各執(zhí)行機構(gòu)的速度和推力的大小及程序進行控制。我們設(shè)備中用的是定量泵+比例壓力流量閥控制回路，如圖17所示，由比例壓力流量閥V1、泵P、電動機MTR組成。D1、D2分別是控制流量和壓力的電磁鐵，當電動機啟動后，泵就輸出一定的流量，此時D1、D2無電信號輸入，泵輸出流量通過V1流回油箱，系統(tǒng)壓力為零；如D1、D2有電信號輸入，則V1開始工作，部分油通過比例閥所設(shè)定的開啟壓力，比例溢流閥打開，把多余的油放回油箱。只要改變D1、D2電信號的輸入值，就可實現(xiàn)對系統(tǒng)的壓力和速度調(diào)節(jié)。圖17壓力/流量控制回路圖圖18注射/預塑控制模塊（2）注射/預塑控制模塊該模塊主要是對注射/射退、預塑、射臺前進/后退、背壓的動作和程序進行控制。如圖18所示，由三位四通電磁換向閥V1控制座移油缸的前進/后退；三位四通換向閥V2控制注射/射退；二位四通換向閥V3控制預塑，溢流閥V4控制預塑背壓。P—壓力，T—回油。其工作原理是：當電磁鐵D1、D2無信號輸入時，油口封閉，注射座保持原位。當D1得電信號時，壓力油經(jīng)V1進入座移油缸的桿腔，從另腔排出的油經(jīng)V1至回油T推動活塞實現(xiàn)射臺后退動作。當電磁鐵D2得信號時，壓力油經(jīng)V1進入座移油缸的無桿腔，從另腔排出的油經(jīng)V1至回油推動活塞實現(xiàn)射臺前進動作。當電磁鐵D3、D4、D5無信號輸入時，油口封閉，螺桿保持原位。當D3得電信號時，壓力油經(jīng)V2進入注射油缸的無桿腔，從另腔排出的油經(jīng)V2到回油T，推動活塞實現(xiàn)射退動作。當D4得電信號時，壓力油經(jīng)V2進入注射油缸的桿腔，從另腔排出的油經(jīng)V2到回油T，推動活塞實現(xiàn)注射動作。當D5得電信號時，壓力油經(jīng)V3進入預塑馬達的壓力油腔，從回油腔排出的油直接到回油T，使馬達旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)預塑動作。同時，注射油缸的無桿腔油經(jīng)V2到回油T，另腔油經(jīng)V4至回油。調(diào)節(jié)V4可對螺桿后退速度實施調(diào)節(jié)。（3）合?？刂颇K該模塊主要是對合模、模具低壓保護、高壓鎖模、開模動作和程序進行控制。其工作原理類似于注射/預塑控制模塊。（4）頂出控制模塊該模塊主要對頂出、頂退、模具抽芯的動作和程序的控制。其工作原理類似于注射/預塑控制模塊。3．對液壓系統(tǒng)的要求（1）注塑機從關(guān)模開始到開模結(jié)束，中間經(jīng)過關(guān)模慢——快——慢——低壓保護——高壓鎖?！⑸渥斑M——多級注射——多級保壓——預塑——冷卻定型——開模慢——快——慢——頂出等多動作程序。每個程序中又都有對壓力和速度的不同要求，即：動作中的不同時刻或不同位置，流量和壓力是瞬時的、多級變化的，所以對注塑機液壓系統(tǒng)及其組成液壓組件的靈敏性、可靠性、靜音性和安全性都有很高的要求。（2）注塑充模質(zhì)量決定制品質(zhì)量，而充模質(zhì)量與液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，在充模時，螺桿前部所形成的聚合物黏流態(tài)系統(tǒng)與螺桿后面通過注射油缸與油路系統(tǒng)形成了一個封閉流體阻力系統(tǒng)。充模速率受到油路系統(tǒng)參量、介質(zhì)、黏度、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其液壓剛性等影響。所以，液壓系統(tǒng)水平與注塑質(zhì)量密切相關(guān)。（四）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是注塑機的“神經(jīng)中樞”系統(tǒng)，控制各種程序動作，實現(xiàn)對時間、位置、壓力、速度和轉(zhuǎn)速等的控制與調(diào)節(jié)，由各種繼電器組件、電子組件、檢測組件及自動作儀表所組成?？刂葡到y(tǒng)與液壓系統(tǒng)相結(jié)合，對注射機的工藝程序進行精確而穩(wěn)定的控制與調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)的質(zhì)量將直接影響產(chǎn)品的成型質(zhì)量，例如對合模速度、低壓模保、及模具鎖緊力的控制，將影響產(chǎn)品的成型周期、可靠的低壓模具保護、準確的開模定位等。另一個需要精確控制的是影響注射工藝條件的注射速度、保壓壓力、螺桿轉(zhuǎn)速及料筒的溫度等。1．開、閉環(huán)控制實現(xiàn)注塑機自動控制的方法分為兩大類：第一類順序控制，即：開環(huán)控制；第二類回饋控制系統(tǒng)，即死循環(huán)控制。我廠注塑機的對速度和壓力的控制采用的是開環(huán)控制方式；對位移和溫度的控制則是死循環(huán)控制方式。（1）開環(huán)控制如系統(tǒng)輸出量不與指定輸入相比較，系統(tǒng)的輸出與輸入量之間不存在回饋通道，此種稱開環(huán)控制，如圖19所示。此控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、組件少、成本低、系統(tǒng)容易穩(wěn)定。由于不對被控量進行檢測，當系統(tǒng)受干擾時，被控量一旦偏離原有的平衡狀態(tài)，再沒有消除這種偏關(guān)的功能，限制了系統(tǒng)的應(yīng)用。開環(huán)控制系統(tǒng)中，當被控制對像給以設(shè)定值之后，則系統(tǒng)就會使被控制量（壓力、速度、轉(zhuǎn)速、位移）得到實際值，并能經(jīng)儀表顯示出來。但是由于各種環(huán)境因素的干擾，會使系統(tǒng)的給定值與實際值之間產(chǎn)生偏差，但無須再重新修正這個偏差，即系統(tǒng)自身對此偏差無調(diào)節(jié)作用。圖19開環(huán)控制系統(tǒng)框圖（2）閉循環(huán)控制把系統(tǒng)被控制量回饋到輸入端，并與指定輸入相比較，此為死循環(huán)控制，由于存在被控制量經(jīng)回饋環(huán)節(jié)至比較點的回饋通道，又稱回饋控制，如圖20所示。死循環(huán)控制系統(tǒng)的特點是：連續(xù)地對被控量檢測，把測得的實際值提前回饋到始端與給定值進行比較，將所得到的偏差信號經(jīng)控制器的變換運算和放大器的放大，對控制對象發(fā)出新的控制信號，使被控量按照指定輸入的要求去變化。受內(nèi)部和外部信號干擾時，通過死循環(huán)控制，能自動地消除或削弱干擾信號對被控對象的影響，有抗擾動功能。圖20死循環(huán)控制系統(tǒng)框圖2．控制系統(tǒng)的組成（1）檢測系統(tǒng)電器我廠的注塑機具有檢測系統(tǒng)電器有行程開關(guān)、電子尺、熱電偶等。（?。┬谐涕_關(guān)行程開關(guān)（限位開關(guān)）是以機械動作發(fā)出控制指令的主令電器。用于控制運動方向、行程或位置保護。符號：SQ（LS）。行程開關(guān)由操作機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和外殼等組成。我們所用的舜展臥式機的位移控制就是此種行程開關(guān)。（ⅱ）接近開關(guān)接近開關(guān)（無觸點行程開關(guān)）代替有觸點行程控制和限位保護，也可用于高頻計數(shù)、液面控制等，具有穩(wěn)定、可靠、壽命長、定位重復、適應(yīng)較惡劣的工作條件等優(yōu)點。符號：PRS今機立式機利用接近開關(guān)控制滑范本的行程。（ⅲ）電子尺電子尺是一種電阻式的位移傳感器，有是也稱為電阻尺。符號：POS。其工作原理是：采用可變電阻分壓原理，將線位移轉(zhuǎn)換成傳感器的電阻變化，并變成電壓信號傳送。圖21電子尺工作原理圖除舜展臥式注射機外，其它機型都是用電子尺對螺桿位移、模板位移、及頂出桿位移進行檢測，從而對運動速度進行控制。（ⅳ）熱電偶熱電偶是溫度檢測組件，用來對各處溫度進行檢測。符號是：BTT/C。其工作原理：將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，當導體A和B的兩個執(zhí)著點之間存在溫差時，由于熱電效應(yīng)，兩者之間產(chǎn)生電動勢，在回路中形成電流。即將工作端置于溫度為t的被測介質(zhì)中，另一自由端在t0的恒定溫度下。當工作端的介質(zhì)溫度發(fā)生變化時，熱電勢隨之發(fā)生變化，將熱電勢輸入顯示儀表、記錄或關(guān)入微機進行處理，獲得溫度值。熱電勢值與熱電極本身的長度和直徑無關(guān)，只與熱電極材料的成分及兩端的溫度有關(guān)。注塑機的料筒溫度、噴嘴溫度和油溫的溫度控制，都需要經(jīng)熱電偶檢測后送入控制器中。（2）執(zhí)行系統(tǒng)電器注塑機用到的執(zhí)行機構(gòu)有：電磁閥線圈、加熱線圈、電動機、接觸器、報警燈、蜂鳴器等。（3）邏輯判斷及指令形成系統(tǒng)電器有各種控制器、顯示器、按鈕、撥碼開關(guān)、電源器等。（4）其它系統(tǒng)電器快速熔斷器、變壓器、導線、冷卻風扇、電流表等。3．注射速度與注射壓力的控制注塑機的注射速度控制包括兩種含意：一個是對螺桿推進物料的速度進行開環(huán)或死循環(huán)控制；一個是對螺桿推進速度同時進行位置和速度值的多級切換，稱多級注射