XS-ZY-60塑料注射机结构设计毕业设计说明书

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1 绪 论

1.1 塑料工业及注塑机的发展

随着塑料工业的迅速发展，塑料由于具有轻巧、便于加工成型及抗腐蚀能力强、

优异的电气特性及化学稳定性、优良的吸震和消声隔离作用、能很好地与金属、玻璃、木材及其他材料相胶结等特点，从而成为继钢材、木材、水泥之后的四大支柱材料之一，塑料制品已经广泛应用于农业、建材、包装、机械电子、汽车、交通、家电、石油化工和国防等各个领域。1998年我国塑料制品的年产量约为1500万吨，仅次于美国，居世界第二位。根据中国塑料机械工业协会和机械工业塑料机械科技信息网连续十三年对塑机行业主要经济指标统计来看，我国塑料机械行业1987年总产值为2.1亿元，1998年为38亿元。十年多时间翻了近20倍，塑机工业的年增长率在7%以上，远远高于其他机械行业。塑料工业在我国有着非常广阔的发展前途。1995年我国塑料制品产品为999.4万吨，目前为1500万吨，人均消费量为10千克，远远低于世界人均22千克的水平，而目前一些发达国家和地区的塑料消费水平达50至100千克的水平，这说明我国塑料机械潜在市场很大。随着我国国民经济的持续发展、人民生活水平的不断提高和塑料应用领域的不断开拓，我国塑料工业有着非常广阔的发展前途。2000年我国塑料制品产量可达1600万吨，是1995年的1.61倍，年平均增长率约为10%。从塑料制品的市场分析来看，从2001年到2010年我国塑料制品产量以平均每年7%的速度增长。塑料材料的来源非常丰富，预计到2010年，以重量计算的塑料产量将超过钢的产量。

注塑机工业是一门新兴的行业，注塑机是对热塑性（或热固性）塑料进行加工熔融后，以高压、高速注射入模腔，进而固化成型，生产出塑料制品的机械设备。每年注塑机的产量占全部塑料加工机械的50%左右，全世界25~30%塑料制品出自于注射成型，成为塑料成型机械制造业中增长最快、产量最多的机种之一。

从50年代技术创新推出了螺杆式塑料注射成型机至今已有50多年的历史。目前在工程塑料业中，80％采用了注射成型。近年来由于汽车、建筑、家用电器、食品、医药等产业对注射制品日益增长的需要，推动了注射成型技术水平的发展和提高。我国塑料机械2000年销售额在70亿元人民币左右，以台数计约为8.5万台，其中40％左右是注射成型机。从美国、日本、德国、意大利、加拿大等主要生产国来看，注塑机的产量都在逐年增加，在塑料机械中占的比重最大。

80年代以来，CAD/CAE/CAPP/CAM计算机应用技术在注塑机制造业的广泛采用，促进了我国注塑机研发和制造水平的高速发展。以宁波海天公司为代表的一批国家级高新技术企业都相继引进美国UG.S和PTC公司的计算机辅助设计和分析等软件，实现了三维立体参数化建模，机构运动仿真，对主关原件分析，对高应力区的应力分布、应力峰值、危险区域等进行准确的分析计算，帮助设计人员迅速地了解、评估和修改设计方

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案，保证重要零件结构合理性的可靠性达到完美结合。为了保证高质量的设计输出到高质量的产品输出，旧的加工方式已经很难适应技术、质量竞争的要求。

国内公司进行了两项国际先进水平的重大技术装备研制，其一是注塑机的防护门、配电箱等扳金件表面喷塑流水线形成批量生产能力，其二是注塑机螺杆和机筒双金属喷涂工艺投入批量生产，使关键零部件已经形成了三个完整的系列，它们是以曲肘式锁模的HTW和HTFX系列，直压式锁模的HTK系列，伺服电机控制的HTD系列。基本参数由锁模力580kN到36000kN，注射重量由70g至51460g，处于国内的领先地位。

目前注塑机发展的另一个重要方面，是各种专用注塑机，如排气式注塑机、发泡注塑机、多色注塑机等等。以加拿大HUSKY公司为代表的瓶胚机、包装机，集中体现了高新技 术含量的特征。该公司推出的低压注塑成型技术，在锁模力只有传统技术三分之一时，仍可高质量的保证制品成型，使机器的体积和重量都大幅度降低，在节能和制品成本控制方面都具有重大意义。我们国内领先公司也积极研制了HTC系统的热固性材料的注塑机，HTP包装专用注塑机并出口到北美市场，HTE瓶胚专用注塑机，HTS双色成型注塑机，我们将会把这些研发进一步推向深入。

电动式注射成型机以其显著的节能特点将成为注塑机重要的发展方向。日本研制出世界上最快的注塑机：在2002年上海国际塑料机械展览会上，日本NISSEI公司展出一台ES200全电动注塑机，其速度快得使人难以置信，一个产品生产周期只须0.63s，合模时间0.1s，开模0.13s，注射0.05s，加料时间0.25s，整个周期全自动连续进行。这预示着注塑机将向电动、高速方向发展。

1.2 课题的提出

注塑机自本世纪30年代问世以来，主机结构及传动原理变化不大，但其控制却在不断更新和发展，国外以由手动操作的第一代产品发展成为基于微机闭环控制的第五代产品，自动化程度不断提高，国内直到50年代末才开始生产注塑机，由于采用了引进消化、吸收和逐步提高、国产化的方针，再加上钢材价格上涨，石化工业能够提供原料（包括工程塑料），便形成了“以塑代钢”、“以注塑代压延成型”的趋势。国内注塑机的发展速度异常快，但控制水平较低，档次不高，绝大多数仍基于继电器和可编程控制器，自动化程度较低，产品竞争能力不强。

近年来，随着注塑机在行业中的比重不断加大，其出口量已超过造纸机，成为我国轻工业系统最大宗的出口设备。但能源危机的出现，劳动力缺乏，加之对制品的要求越来越高，注塑机的节能高效、自动化程度高的性能已为用户所追求；同时，对于大中规模注塑工厂，甚至量少、品种多的小规模注塑车间，在保证制品质量的前提下，如何利用成熟的自动化设备，提高产品精度，降低废品、次品率，节约原材料和能源，来降低成本，增强市场竞争已引起人们的高度重视，采用先进的控制技术和管理手段已成为必

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然的趋势。

我国目前普通的技术含量低的塑料机械产品处于饱和过剩状态，而高精度、高效率、高技术含量的塑料机械还需大量的投入和开发，目前这部分产品基本依赖进口。

本课题就是在这样的背景下提出的，通过对前人技术的吸收、继承和发展，并实地考察了我国注塑机的技术情况，旨在开发一套既符合我国国情又具有一定市场竞争力的精密注塑机微机闭环多级控制系统。

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2 注塑机概论

2.1 注塑成型机的分类与应用

近十多年注塑成型机发展很快，类型不断增加，所以机器的分类也比较多。有的按塑化方式分为柱塞式和螺杆式；也有按机器的传动方式分为液压式、机器式；还有按操作方式分为自动、半自动、手动等。 2.1.1 按外形特征分类

这种分类方法，主要是根据注射和合模装置的排列方式进行分类。 （1）立式注塑成型机

立式机的注射装置与合模装置的轴线成一线排列。立式机的优点一般有：占地面积小，模具拆装方便，成型制品的嵌件易于安放。缺点有：制品顶出后需要用手或其它方法将制品取出；不易实现全自动化操作；因机身较高，机器的稳定性能较差，加料及机器维修不便。 （2）卧式注塑成型机

卧式机的注塑装置与合模装置的轴线成一线水平排列。同立式机相比，卧式机具有以下优点：机身低，利于操作和维修；机器因中心较低，故稳定；成型制品可利用其自重而自动落下，容易实现全自动化操作。所以卧式注射成型机应用广泛，是目前国内外注射成型机的最基本形式。 （3）角式注射成型机

角式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线互相垂直排列。其优缺点介于立、卧两种注射成型机之间，特别适合于成型中心不允许有浇口痕迹的制品。 （4）多模注射成型机

多模注射成型机是一种多任务操作的特殊注射成型机。根据注射量和机器的用途，多模注射成型机也可将注射与合模装置进行多种多样的排列。 2.1.2 按机器加工能力分类

经常用来表示注射机加工能力的参数，有机器的注射量和合模力。而多数是用合模力或用注射量与合模力同时表示，分类情况如下表：

表2-1 注塑机的类型

类 合模力（吨力） 别 注射量（cm3）

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超小型 小型 中型 大型 超大型 <20～40 40～300 300～600 800～2000 >2000 <30 60～500 50～2000 >2000 2.1.3 按机器用途分类

注塑成型机的运用范围很广,为满足各种注射工艺的要求,现将机器设计成热塑性塑料通用型(也称普通型)、热固性、发泡型、排气型、高速型、多色、精密、鞋用、螺纹制品等类型。其中以热塑通用型系列、热固系列、低发泡系列、排气系列和高速系列最为普遍。

2.1.4 注射成型机的规格表示法

用来表示机器规格的主参数，有注射量和合模力。

我国注射成型机规格使用机器注射容量表示，即用机器的标准螺杆（常用普通型螺杆的80%理论注射容量为机器注射容量）。这种表示方法，并不能从注射容量的数值大小直接判断出两台机器的规格大小。因此，目前用得比较普遍的主要有合模力与注射容量表示法（即国际规格表示法）。

合模力与注射量表示法，即用机器合模力为分母，机器注射容量做分子的表示法。对于注射容量，为了对不同机器都有一个比较基准，特规定注射压力为1000公斤力/立方厘米的理论注射容量。例如国产XS-ZY125注射成型机，用国际规格表示为XS-ZY190/190[1]。

2.2 注塑机的基本组成及工作过程

2.2.1 注塑机的基本组成

一台通用型注塑机主要包括以下部件：合模装置、注射装置、液压传动系统和电器控制系统。

注射装置：其主要作用是使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射入模腔内，因此，注射装置应具有塑化良好、计量准确的性能。

合模装置：主要作用是保证模具地闭合和实现启模动作，是成型制品的工作部分。注射时要求合模装置给模具以足够的合模力，防止制品发生飞边现象。

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