第七章新型、專用注射機(jī)

第七章新型、專用注射機(jī)

7.1雙（多）色注射機(jī)

7.2全電動注射機(jī)

7.3反應(yīng)注射機(jī)

7.4高速、精密注射機(jī)

7.5熱固性塑料注射機(jī)

7.6排氣式注射機(jī)

7.7發(fā)泡注射機(jī)7.1雙（多）色注射機(jī)雙（多）色注射成型特點(diǎn)：在一個生產(chǎn)周期內(nèi)可完成雙（多）色或不同種塑料復(fù)合制品的生產(chǎn)；可縮短制品生產(chǎn)周期；減少裝配工序和簡化制品結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。應(yīng)用：常見制品有鍵碼、汽車車燈、便攜式電子產(chǎn)品、手機(jī)殼、各種把手、日用品等。分類：有“混色”注射、“清色”注射和夾芯注射三種。7.1.1雙（多）色注射機(jī)分類與主要技術(shù)參數(shù)分類：按塑料注射裝置（塑化料筒）的排布方式不同分為V型、L型、P型、R型等。7.1.1雙（多）色注射機(jī)分類與主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)（見表7-1）7.1.2雙（多）色注射機(jī)結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成：其基本結(jié)構(gòu)與臥式注射機(jī)相似，區(qū)別在于增設(shè)了副注射裝置，且副注射裝置安放的位置依不同類型結(jié)構(gòu)有所不同。7.1.2雙（多）色注射機(jī)結(jié)構(gòu)組成7.1.2雙（多）色注射機(jī)結(jié)構(gòu)組成7.1.2雙（多）色注射機(jī)結(jié)構(gòu)組成模具換位裝置：它是將制品或半成品轉(zhuǎn)移到下一工位的機(jī)構(gòu)；換位裝置類型：托芯轉(zhuǎn)盤或平面轉(zhuǎn)盤（參見圖7-5）；未配置模具換位裝置的雙色注射機(jī)可以在模具上設(shè)置換位機(jī)構(gòu)，或者另配移位機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)第一次注料后塑件的移位。7.1.3雙（多）色注射成型工藝輔助裝置1.公用噴嘴對于混色和夾芯塑料制品注射成型均需要使用一個公用注射噴嘴，注料控制由公用噴嘴的分配閥加以控制。結(jié)構(gòu)如圖7-32.分流閥裝置雙清色制品注射成型方法：分流閥技術(shù)：動模無需轉(zhuǎn)換位置，模腔分為第一色模腔和第二色模腔兩部分，兩部分模腔分別與兩個注射裝置的流道系統(tǒng)相連，兩模腔之間由分流閥相隔。采用先后注射的方式成型，該工藝適宜成型雙色料以截面為分界，不宜成型雙色料沿壁厚方向分層的制品。（圖7-4）移模技術(shù)：3.移模裝置圖7-5a）為托芯轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖。模具可轉(zhuǎn)位型芯的回轉(zhuǎn)方向首次為順時針旋轉(zhuǎn)，第二次為逆時針旋轉(zhuǎn)，如此反復(fù)進(jìn)行。圖7-6為托芯轉(zhuǎn)盤移模裝置工作原理圖，其注射成型過程為合?！⑸洹骸鋮s—開?！托荆ㄟB同塑件）移出動?！托拘D(zhuǎn)180°—塑件（已成型件）脫模—型芯復(fù)位—合模，進(jìn)入下一循環(huán)。3.移模裝置圖7-5b）為平面轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，采用的是齒輪傳動機(jī)構(gòu)，雙色注射模動模換位時，由換位液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動換位，換位過程由平面轉(zhuǎn)盤上的位置檢測裝置監(jiān)控。圖7-7為注射機(jī)配有平面轉(zhuǎn)盤時雙色注射的原理圖。其注射成型過程為合?！獌缮贤瑫r注射—保壓—冷卻—開?！獡Q位（動模旋轉(zhuǎn)180°）—頂出—合模，如此循環(huán)。塑件若要求先頂出再進(jìn)行模具換位，則注射機(jī)頂出機(jī)構(gòu)的頂桿位置應(yīng)與圖7-7所示位置對調(diào)才行。3.移模裝置三色和四色注射機(jī)：塑化注射裝置數(shù)量增多，設(shè)備結(jié)構(gòu)較為龐大和復(fù)雜，控制系統(tǒng)功能也要增強(qiáng)。模具換位裝置每次旋轉(zhuǎn)的角度不再是180°，且旋轉(zhuǎn)方式不再是順、逆時針往復(fù)轉(zhuǎn)動，而是沿同一個方向旋轉(zhuǎn)。模具的冷卻系統(tǒng)進(jìn)水方式需要隨之改變。7.2全電動注射機(jī)7.2.1全電動注射機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用定義：指使用伺服電動機(jī)為動力源，配以滾珠絲杠，齒形帶以及齒輪等元器件來驅(qū)動設(shè)備的各個機(jī)構(gòu)，完成塑料注射成型各種動作要求的注射機(jī)。特點(diǎn)：節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保、高效、精密、高速（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的注射速度為300mm/s，高速達(dá)到700~750mm/s）等，最為突出是控制系統(tǒng)采用了全閉環(huán)控制，可實(shí)現(xiàn)塑件的精密注射成型。7.2.1全電動注射機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用與液壓系統(tǒng)驅(qū)動的注射機(jī)相比，具有以下特點(diǎn)：高精度：運(yùn)動精度不受液壓油粘度變化影響，工藝參數(shù)穩(wěn)定性好，設(shè)備整體精度和制品成型精度均比液壓驅(qū)動注射機(jī)高得多。伺服電機(jī)本身可保證提供高精度的位置、速度控制，滾珠絲桿的精度能達(dá)到微米級（0.01mm。低能耗：可節(jié)省能源50~70%高重復(fù)定位精度：伺服電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠，再加上數(shù)字化全閉環(huán)回路控制系統(tǒng)，使運(yùn)動部件的運(yùn)動精度得到補(bǔ)償修正，從而提高了重復(fù)定位精度，它的重復(fù)精度誤差約為0.01%。低噪音：其運(yùn)行噪音值低于70分貝，約為液壓驅(qū)動注塑機(jī)噪音值的2/3。7.2.1全電動注射機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用與液壓系統(tǒng)驅(qū)動的注射機(jī)相比，具有以下特點(diǎn)：精密的注射控制：塑化螺桿位置由數(shù)字精密控制，原料的注入量與制品非常接近。生產(chǎn)周期短：日本ES200全電動注塑機(jī)，產(chǎn)品生產(chǎn)周期可縮短至0.63秒，合模時間0.1秒，開模0.13秒，注射0.05秒，塑化時間0.25秒，整個生產(chǎn)周期全自動連續(xù)進(jìn)行。但全電動伺服電機(jī)及其驅(qū)動器每個生產(chǎn)廠家都不盡相同，設(shè)備的自我維修困難，維修費(fèi)用高。應(yīng)用：微型件、精密件、光學(xué)部件、記錄數(shù)據(jù)的介質(zhì)等產(chǎn)品生產(chǎn)，它在醫(yī)療器械、信息、電子、精密儀器、計算機(jī)與汽車等產(chǎn)品制造領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用。7.2.2全電動注射機(jī)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成：注射裝置、鎖模裝置、床身、伺服電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)字式閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。鎖模、注射、預(yù)塑和頂出四個動作，分別由四個伺服電機(jī)驅(qū)動；注射座的前移和后退由交流電機(jī)驅(qū)動。傳動方式：伺服電機(jī)通過齒形帶傳動或直接傳動來驅(qū)動滾珠絲杠的螺母轉(zhuǎn)動，再由滾珠絲杠傳動副轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，以替代液壓缸工作。預(yù)塑則由伺服電機(jī)直接驅(qū)動，所需的螺桿轉(zhuǎn)速及塑化量均由伺服控制系統(tǒng)輸出給預(yù)塑伺服電機(jī)的指令來控制，實(shí)現(xiàn)精確計量。1.伺服電機(jī)伺服系統(tǒng)：是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服任務(wù)：是按控制命令的要求、對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置進(jìn)行靈活方便的控制。伺服電機(jī)：是自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它將控制系統(tǒng)的電信號轉(zhuǎn)換成伺服電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。工作特點(diǎn)：信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩增加勻速下降，具有大扭力、控制簡單、裝配靈活等優(yōu)點(diǎn)。1.伺服電機(jī)伺服電機(jī)組成：內(nèi)部包含一個直流電機(jī)、一組變速齒輪組、一個反饋可調(diào)電位器及一塊電子控制線路板。工作原理：是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，電機(jī)輸出端帶動一個線性比例電位器作位置檢測，反饋電壓與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動伺服電機(jī)的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于零，從而達(dá)到精確定位的目的。2.智能數(shù)字伺服控制系統(tǒng)圖7-8為全電動注射機(jī)的伺服控制系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)組成：由伺服電機(jī)、數(shù)字伺服驅(qū)動器、工業(yè)控制計算機(jī)（簡稱工控機(jī)）、帶有串行實(shí)時通訊系統(tǒng)（SERCOS）接口的I/O模塊及信號輸入輸出器件等組成。2.智能數(shù)字伺服控制系統(tǒng)工控機(jī)：是伺服控制系統(tǒng)的核心，它由硬件和軟件兩部分組成。硬件：包含處理器（PLC）、顯示單元、輸入單元（觸摸屏）、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元、變頻器、直流調(diào)速器等。軟件：一般分為兩部分，即運(yùn)行于人機(jī)界面（HMI）硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件?？刂葡到y(tǒng)功能：完成設(shè)定控制參數(shù)和目標(biāo)、顯示控制結(jié)果、協(xié)調(diào)機(jī)器各環(huán)節(jié)的動作順序三大功能。2.智能數(shù)字伺服控制系統(tǒng)串行實(shí)時通訊系統(tǒng)接口SERCOS：是目前世界上唯一一個用于控制系統(tǒng)與驅(qū)動器之間通訊的標(biāo)準(zhǔn)化的（IEC61491和EN61491）數(shù)字接口，它使用一個環(huán)型光纖網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)。它使用了最新SERCON816ASIC芯片的接口，其最大傳輸速率可達(dá)2、4、8或16MB/s，具體數(shù)值取決于設(shè)備的設(shè)計。通過這個接口可實(shí)現(xiàn)額定位置、額定速度和額定轉(zhuǎn)矩的傳輸，它允許所有的驅(qū)動器內(nèi)部數(shù)據(jù)、參數(shù)和診斷數(shù)據(jù)通過一個SERCOS兼容的CNC來顯示和輸入。SERCOS接口被廣泛用于CNC和數(shù)字驅(qū)動器控制單元之間的通訊。7.3反應(yīng)注射機(jī)背景：通常熱塑性塑料制品成型主要是物理變化過程，但熱固性塑料和彈性體樹脂的成型卻伴隨著化學(xué)反應(yīng)，針對這類制品開發(fā)了反應(yīng)塑料注射機(jī)，目前反應(yīng)注射主要應(yīng)用于聚胺脂結(jié)構(gòu)泡沫塑料制品生產(chǎn)。圖7-9所示為反應(yīng)注射過程原理圖7.3反應(yīng)注射機(jī)與普通注射機(jī)相比，存在差異：反應(yīng)注射裝置與鎖模裝置為分體式結(jié)構(gòu)，二者由輸送管道連接。它不使用螺桿，而用柱塞將混合后的原料從混合注射器注入模具型腔。反應(yīng)注射裝置：由兩個獨(dú)立工作的原料供給系統(tǒng)和混合注射器組成。每個原料供給系統(tǒng)由原料罐、攪拌器、計量泵、溫度調(diào)節(jié)機(jī)及液壓元器件組成。反應(yīng)注射機(jī)重要部件：混合注射器和鎖模裝置。7.3反應(yīng)注射機(jī)1.混合注射器作用：用沖擊方法使反應(yīng)物相互混合；產(chǎn)生所需壓力，以保證反應(yīng)料能充分進(jìn)行混合；在反復(fù)循環(huán)反應(yīng)物之間噴射；利用活塞的移動從混合注射器腔中自動清除反應(yīng)物。1.混合注射器混合注射器工作原理：圖7-10a：反應(yīng)物反復(fù)循環(huán)位置，此時反應(yīng)物互不接觸，只在自己的循環(huán)系統(tǒng)中流動，避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；圖7-10b：反應(yīng)物噴射、澆注位置，此時反應(yīng)互相沖擊混合，用柱塞將反應(yīng)物注入模腔。2.鎖模裝置肯儂PH系列鎖模裝置：為反應(yīng)注射成型專用的長行程液壓控制開合模裝置。兩只液壓缸驅(qū)動上、下座板可同時移動。整個框架可繞中心軸線360°旋轉(zhuǎn)，沿水平軸可作90°翻轉(zhuǎn)。也適用于成型形狀較深的高密度硬性聚氨酯發(fā)泡塑件。7.4高速、精密注射機(jī)精密注射機(jī)主要結(jié)構(gòu)與普通注射機(jī)相似，但精密注射成型工藝要求注射壓力高（約180~250MPa，最高達(dá)415MPa），注射速度快（達(dá)0.3~0.5m/s），溫度控制嚴(yán)格等，為此要求精密注射機(jī)應(yīng)具備大注射功率、控制精度高、液壓系統(tǒng)反應(yīng)速度快、合模裝置剛度大等特點(diǎn)。1.注射裝置注射裝置具有相當(dāng)高的注射壓力和注射速度。使用高壓高速注射成型，塑料的收縮極小，有利于控制制品精度，保證熔料快速充模，增加熔料流程，但制品易產(chǎn)和內(nèi)應(yīng)力。與普通注射機(jī)的區(qū)別：加大了螺桿的長徑比；提高了螺桿轉(zhuǎn)速、背壓的控制；采用帶混煉效果的螺桿，提高塑化效率和塑化質(zhì)量；螺桿頭部設(shè)有止逆結(jié)構(gòu)，防止高壓下熔料的回泄，實(shí)現(xiàn)精確計量。2.合模裝置精密注射機(jī)一般采用全液壓合模裝置，動、定模板及拉桿結(jié)構(gòu)需耐高壓、耐沖擊，并且具有較高精度和剛性。設(shè)計合模裝置時應(yīng)使模板具有若干自由度，在施加合模力的狀態(tài)下，其平行度可隨模具的情況變化。動、定模板的平行度在0.05~0.08mm之間。合模裝置還安裝了低壓試合模保護(hù)裝置，保護(hù)高精度模具。3.液壓系統(tǒng)精密注射機(jī)為提高必要的重復(fù)精度和增大從高速到低速的調(diào)整幅度，通常采用復(fù)式泵和大容量儲能器作動力源。注射和合模油路分別控制，有利于減少油路之間的相互干擾，提高液壓系統(tǒng)剛性，保證油流動的速度和壓力穩(wěn)定。液壓元件普遍使用帶有比例壓力閥、比例流量閥，伺服變量泵的比例系統(tǒng)，節(jié)省能源和提高控制精度與靈敏度。為了使工作油溫變化適應(yīng)粘度變化，工作油設(shè)有專門的油溫控制器，避免因油溫的變化引起液壓系統(tǒng)的壓力與流量變化，影響工作的穩(wěn)定性。4.控制系統(tǒng)采用計算機(jī)系統(tǒng)或微處理器的閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證工藝參數(shù)穩(wěn)定的再現(xiàn)性，實(shí)現(xiàn)對工藝參數(shù)多級反饋控制與調(diào)節(jié)。對料筒、噴嘴的溫度采用PID控制，使溫控精度保持在±0.5℃。7.5熱固性塑料注射機(jī)熱固性塑料優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)異的耐熱性、耐蝕性、抗熱變形以及絕緣等電性能。傳統(tǒng)成型方法：采用壓縮模塑成型，該法生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣，制品質(zhì)量也不易穩(wěn)定等。熱固性注射成型工藝和專用注射機(jī)的出現(xiàn)，為熱固性塑料制品的生產(chǎn)開辟了一個新途徑。熱固性塑料制品成型過程：將粉狀樹脂在料筒中進(jìn)行預(yù)熱塑化（溫度在90℃左右），使之呈稠膠狀，然后用螺桿（或柱塞）在較高的注射壓力下將其注入到熱模腔內(nèi)（模具溫度170~180℃），經(jīng)過一定時間的固化即可開模取出制品。7.5熱固性塑料注射機(jī)螺桿：長徑比和壓縮比較?。↙/D=14~16；ε=0.8~1.2），螺槽深度相對較深，以減小剪切作用。螺桿結(jié)構(gòu)形式：分為壓縮型、無壓縮型和變深型。無壓縮型：剪切塑化和輸送能力良好，用于一般情況；變深型：輸送能力較強(qiáng)，用于加工易于交聯(lián)或玻璃纖維增強(qiáng)塑料。7.5熱固性塑料注射機(jī)為防止注射時塑料的倒流，宜采用帶止逆結(jié)構(gòu)的螺桿（見圖7-13）。熱塑性塑料使用的各種止逆結(jié)構(gòu)在此禁忌使用。螺桿的驅(qū)動通常用液壓馬達(dá)，若物料在料筒內(nèi)固化，不致扭斷螺桿。7.5熱固性塑料注射機(jī)噴嘴采用直通式噴嘴，孔徑較小；在保壓階段，因模溫較高，噴嘴必須離開模具，以免熔料在噴嘴口固化堵塞。料筒的加熱控制料筒加熱一般采用恒溫控制的介質(zhì)（水或油）加熱系統(tǒng)。電加熱器不直接加熱料筒，而是加熱介質(zhì)（水或油），再由夾套內(nèi)的介質(zhì)加熱料筒，可使料筒加熱均勻、穩(wěn)定，且易于控制。介質(zhì)由單獨(dú)的熱水（油）循環(huán)系統(tǒng)供給料筒外的夾套，當(dāng)介質(zhì)溫度偏高時，恒溫控制系統(tǒng)能自動排出部分高溫介質(zhì)，吸入定量的低溫介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)溫度的恒溫控制。7.5熱固性塑料注射機(jī)合模裝置熱固性塑料在固化時有氣體排出，其合模裝置必須有排氣動作，一般采用增壓式液壓合模裝置易于實(shí)現(xiàn)。熱固性塑料注射成型與壓縮成型相比：生產(chǎn)能力可提高10~20倍，制品質(zhì)量和勞動強(qiáng)度得到改善，但設(shè)備和模具的成本較高，宜于大批量的制品生產(chǎn)。7.6排氣式注射機(jī)應(yīng)用場合：充填塑料的注射成型：塑料中因有較多的CaCO3和木粉等而帶入大量氣體，成型時需將料筒內(nèi)的氣體排出；注射成型對水分及揮發(fā)物含量要求高的塑料：如聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸纖維素、ABS、AS等