1、第八章 锻压、冲压与塑压设备计算机控制技术,8.1通用压力机8.1.1通用压力机的工作原理和结构组成8.1.2通用压力机的技术参数8.2 液 压 机8.2.1液压机的工作原理8.2.2液压机的液压系统8.2.3液压机的特点8.2.4液压机的基本参数8.3塑料注射成型机8.3.1注射成型机的组成8.3.2注射成型机的分类8.3.3注射成型机型号规格的表示法8.3.4注射成型机的工作过程8.3.5注射成型机的技术参数8.3.6液压传动系统,8.4全自动螺杆式注射成型机8.4.1注射装置8.4.2合模装置8.4.3工艺参数的调整8.4.4模具注射参数的存储8.5塑料注射成型机计算机控制系统设计8.5
2、.1注射过程控制策略8.5.2智能控制器的设计8.5.3注射机过程控制简介,目录,第八章 锻压与塑压设备及其计算机控制技术,锻压设备和塑压设备分别是指材料锻压成形加工和塑料成形加工所用的设备。本章主要介绍其中最具有代表性的设备通用压力机、液压机、注射成形机、挤出机及与之相关的计算机控制技术。,8.1 通用压力机,通用压力机是曲柄压力机的一种类型，它通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转变为锻压生产所需要的直线往复运动，在锻压生产中广泛用于冲裁、弯曲、拉深、翻边及体积成型等工序。因此，通用压力机是冲压设备中最基本和应用最广泛的设备,8.1.1 通用压力机的工作原理和结构组成,通用压力机是采用曲柄滑
3、块机构的锻压机械。因此也称为通用曲柄压力机。下面以两种典型的通用压力机来说明它的工作原理和结构组成。 lJB23-63型通用压力机图8-l为JB23-63型通用压力机的外型图。图8-2为其运动原理图。,图8-1 JB23-63型压力机外型图,1电动机 2小带轮 3大带轮 4小齿轮 5大齿轮 6离合器 7曲轴 8制动器 9连杆 10滑块 11上模 12下模13垫板 14工作台 15机身,图8-2 JB23-63型压力机运动原理图,JB23-63型压力机的工作原理为：电动机1通过V带把运动传给大齿轮3，再经小齿轮4，大齿轮5传给曲轴7。连杆9上端装在曲轴上，下端与滑块10连接，把曲柄的旋转运动变为
4、滑块的直线往复运动，滑块运动的最高位置称为上止点位置，而最低位置称为下止点位置。冲压模具的上模11装在滑块上，下模12装在垫板13上。因此，当板料放在上下模之间时，即能进行冲压加工。曲轴7上装有离合器6和制动器8，只有当离合器6和大齿轮5啮合时，曲轴7才开始转动。曲轴停止转动可通过离合器与齿轮脱开和制动器制动。当制动器制动时，曲轴停止转动，但大齿轮仍在曲轴上自由旋转。压力机在一个工作周期内有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程时间。为了使电动机的负荷均匀，便于有效地利用能量，装有用来存储能量的飞轮。大带轮3即起着飞轮作用。,图8-3 J31-315型压力机外型图,2J31-315型曲柄
5、压力机图8-3是J31-315型压力机的外形图。图8-4是其运动原理图。 J31-315型压力机的工作原理与JB23-63型压力机相同。只是它的工作机构采用了偏心齿轮驱动的曲柄连杆机构，即在最末一级齿轮上铸有一个偏心轮，构成偏心齿轮。如图8-4所示，偏心齿轮9由小齿轮8带动，在心轴10上旋转，带动套在偏心齿轮上的连杆12摆动，连杆带动滑块13上下运动，实现冲压加工。此外，这种压力机上还装有液压气垫18，在拉深工序中起压边作用或冲裁卸料时顶出制件。 参看图8-1图8-4，通用压功机一般由以下部分组成：（1）工作机构，即曲柄滑块机构（或称曲柄连杆机构）。它由曲轴、连杆、滑块等零件组成，其作用是将曲
6、柄的旋转运动转变为滑块的直线往复运动，由滑块带动模具工作。（2）传动系统，包括齿轮传动、带传动等机构，起能量传递作用和速度转换作用。 （3）操纵系统，包括离合器、制动器等零部件，用以控制工作机构的工作和停止。 （4）能源系统，包括电动机、飞轮。 （5）支撑部分，主要指机身，它把压力机所有部分连接成一个整体。 除上述基本部分外，还有多种辅助系统和装置，如润滑系统、保护装置以及气垫等。,8.1.2 通用压力机的技术参数,压力机的技术参数反映一台压力机的工艺能力、所能加工制件的尺寸范围以及有关生产率指标，同时也是选择、使用压力机和设计模具的重要依据。通用压力机的主要技术参数如下所述。 1公称压力Fg
7、通用压力机的公称压力是指滑块至下止点前，某一特定距离S0或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度0时，滑块上所容许承受的最大作用力。此处的特定距离称为公称压力行程、额定压力行程或名义压力行程，此时的特定角度称为公称压力角、额定压力角或名义压力 角例如J31-15型压力机的公称压力为3150kN，是指滑块离下止点前10.5mm（相当于公称压力角为20）时滑块上所容许的最大作用力。 图8-5为压力机的滑块许用负荷曲线，该曲线是由压力机零件强度（主要是曲轴强度）确定的，曲线表明随着曲柄转角的变化，滑块上所允许的作用力也随之改变，因此选用压力机时，要严格注意工作角度，工件变形抗力必须位于图8-5的阴影线之内
8、。目前公称压力已经系列化。例如有100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 3150, 4000kN等例。,1电动机 2小带轮 3大带轮 4制动器 5离合器 6，8小齿轮 7大齿轮 9偏心齿轮 10心轴 11机身 12连杆 13滑块 14上模 15下模16垫板 17工作台 18液压气垫,图8-4 J31-315型压力机运动原理图,图8-5 压力机滑块许用负荷曲线,2滑块行程S滑块行程是指压力机滑块从上止点到下止点所经过的距离，它的大小随工艺用途和公称压力的不同而不同。它是曲柄半径的两倍，或是偏心齿轮、偏心轴销偏心距的两倍。例如，JB23-63型压力机的
9、滑块行程为100mm，J31-315型压力机的滑块行程为315mm。滑块行程应满足制件进人模具与退出模具以及操作方便的要求。有的压力机的滑块行程是设计成可调节的。 3滑块行程次数n它是指滑块每分钟从上止点到下止点、然后再回到上止点的往复次数。例如，J31-315型压力机的滑块行程次数为20次/min。滑块行程可以是单动或连续动作，在连续动作时，通常认为大于30次/min时，人工送料很难配合好，因此行程次数高的压力机只有安装自动送料装置才能充分发挥效能。,4压力机装模高度H和封闭高度压力机装模高度（GB8845-88称为闭合高度）是指压力机滑块处于下止点位置时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。
10、当装模高度调节装置将滑块调整到最上位置时（即当连杆调至最短时），装模高度达到最大值，称为最大装模高度。模具的闭合高度应小于压力机的最大装模高度。装模高度调节装置所能调节的距离称为装模高度调节量。例如，J31-315型压力机的最大装模高度为490mm，装模高度调节量为200mm。和装模高度并行的参数还有封闭高度（JB1395-74）。所谓封闭高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离，它和装模高度之差恰是垫板的厚度。 5压力机工作台面尺寸及滑块底面尺寸工作台面尺寸AB与滑块底面尺寸JK是与模架平面尺寸有关的尺寸。通常对于闭式压力机，这两者尺寸大体相同；而开式压力机则(JK)(AB)。
11、为了用压板对模座进行固定，这两者尺寸应比模座尺寸大出必要的加压板空间。对于小模力的模具，通常上模座只是用模柄固定到滑块上，可不考虑加压板空间。如直接用螺栓固定模座，虽不用留出加压板空间，但必须考虑工作台面及滑块底面上放螺栓的T形槽大小及分布。,6漏料孔尺寸当制件或废料漏料时，工作台或垫板孔（漏料孔）的尺寸应大于制件或废料尺寸。当模具需要装有弹性顶料装置时，弹性顶料装置的外型尺寸应小于漏料孔尺寸。模具下模板的外形尺寸应大于漏料孔尺寸，否则需增加附加垫板。 7模柄孔尺寸当模具需要用模柄与滑块相连时，滑块内模柄孔的直径和深度应与模具模柄尺寸相协调。 除上述技术参数外，喉口深度、滑块顶杆过孔、气垫尺寸
12、等也是设计模具所必需考虑的。图8-6是压力机与模具安装有关的结构参数图。 开式可倾压力机的主要技术参数见表8-1。,图8-6 压力机结构参数图,8.2 液压机,液压机与压力机相比，具有压力和速度可在较大范围内无级调节、动作灵活、各执行机构动作可很方便地达到所希望的配合关系等优点。同时液压元件的通用化和标准化，给设计、制造和使用带来了方便。自从1795年英国人布拉曼取得第一个手动液压机专利至今，液压机发展十分迅速，除在冶金、锻压、机器制造、交通运输，航空航天等方面应用外，还广泛应用于国民经济的各个部门，如板材成型，粉末冶金，管、线型材挤压，胶合板压制，打包，人造金刚石、耐火砖压制，电缆包覆，碳极
13、压制成形，零件压装、校直等。,8.2.1 液压机的工作原理,液压机是根据帕斯卡原理制成的，它利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。液压机的工作原理如图8-7所示。两个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道相连接。当小柱塞上作用的力为F1时，根据帕斯卡原理：在密闭的容器中，液体压力在各个方向上是相等的，则压力将传递到容腔的每一点。因此，在大柱塞2上将产生向上的作用力F2，迫使制件3变形，且F2 = F1A2/A1。A1, A2分别为小柱塞1和大柱塞2的工作面积。,1小柱塞 2大柱塞 3制件,图8-7 液压机工作原理,8.2.2 液压机的液压系统,液压机主要是靠液体压力来完成工作的
14、，大多数属于高压、大流量的范畴。下面以四柱式通用液压机的液压系统为例来介绍。图8-8为Y32-315型通用液压机的液压系统原理图，可完成空程快速下降、慢速下降、工作加压、保压、卸压回程、浮动压边及顶出等动作。（1）起动。液压泵电动机起动时，全部换向阀的电磁铁处于断电状态，泵输出的油经三位四通电液换向阀10（中位）流会油箱，泵空载起动。（2）活动横梁空程快速下降。电磁铁1YA及5YA通电，阀10及阀11换向至右位，控制油经阀11（右位），打开夜控单向阀12，主缸下腔油经阀12、阀10（右位）及阀4（中位）排回油箱。动梁在重力作用下快速下降，此时主缸上腔形成负压，上部油箱的低压油经充液阀14向主缸
15、上腔充液，同时泵输出的油也经阀10（右位）及单向阀16进入主缸上腔。,1控制泵组 2主电动机 3液压泵 4、10电液换向阀 5、7、8溢流阀 6节流阀 9远程调压阀11电磁换向阀 12液控单向阀 13支承阀 14充液阀 15液动滑阀 16单向阀 17压力继电器 18顺序阀,图8-8 Y32-315型通用液压机液压原理图（滑阀控制）,（3）活动横梁慢速下降及工作加压。活动横梁降至一定位置时，触动行程开关2S，使5YA断电，阀11复位，液控单向阀12关闭，主缸下腔油需经支撑阀13排回油箱，活动横梁不再靠重力作用下降，必须依靠泵输出的压力油对活塞加压，才能使活动横梁下降，活动横梁速度减慢。此时活动横
16、梁速度决定于泵的供油量，改变泵的流量即可调节活动横梁的运动速度。同时由于主缸上腔油压较高，液动滑阀15在油压作用下，恒处于上位的动作状态。（4）保压。电磁铁1YA断电，利用单向阀16及充液阀14的锥面，对主缸上腔油进行密封，依靠油及机架的弹性进行保压。当主缸上腔油压降至一定值时，压力继电器17发讯，使电磁铁1YA通电，泵向主缸上腔供油使油压升高，以保证保压压力；而当油压超过一定值时，压力继电器17又发讯，使1YA断电，液压泵停止向主缸上腔供油，油压不再升高。,（5）卸压回程。电磁铁2YA通电，阀10换至左位，压力油经阀10（左位）使充液阀14开启，主缸上腔油经阀14排回油箱，油压开始下降。但当
17、主缸上腔油压大于液动滑阀15的动作压力时，阀15始终处于上位。压力油经阀10（作为）及阀15（上位）使顺序阀18开启，压力油可经阀18排回油箱。顺序阀18的调整压力应稍大于充液阀14所需的控制压力，以保证阀14开启。但此时油压并不很高，不足以推动主缸活塞回程。当主缸上腔油压卸至一定值时，阀15复至下位。顺序阀18的控制油路被换至油箱，阀18关闭，压力油经阀12进入主缸下腔，推动活塞上行。同时主缸上腔油继续通过阀14排回上部油箱，活动横梁开始回升。（6）浮动压边。当需要利用顶出缸进行压边时，可先令电磁铁3YA通电，阀4换至左位，压力油经阀10（中位）及阀4（左位）进入顶出缸下腔。顶出缸上腔油经阀
18、4（左位）排回油箱，顶出缸活塞上行。当接触压边圈后，令3YA断电。坯料进行反拉深时，顶出缸活塞在活动横梁与压力作用下，随动梁一起下降。顶出缸下腔油经节流阀6及溢流阀5排回油箱，由于节流阀6有一定的节流阻力，因而产生一定的油压，相应使顶出缸活塞产生一定的压边力。调节溢流阀5即可改变浮动压边力。,（7）顶出缸顶出及退回。电磁铁3YA通电，阀4换至左位，顶出缸活塞上行、顶出。而电磁铁4YA通电，阀4换至右位，则顶出缸活塞下行、退回。 （8）停止。全部电磁铁处于断电状态，阀4和阀10处于中位，液压泵3输出的油经阀10（中位）及阀4（中位）排回油箱，泵卸荷。液控单向阀12将主缸下腔封闭，活动横梁悬空停止
19、不动。（9）其他。溢流阀8及远程调压阀9做系统安全调压用，溢流阀7则做顶出缸下腔安全限压用。,表8-2为3150KN通用液压机的电磁铁动作顺序表。,表8-2 电磁铁动作顺序表,8.2.3 液压机的特点,液压机与其他锻压设备相比具有以下特点：（1）基于液压传动的原理，执行元件（缸及柱塞或活塞）结构简单，结构上易于实现很大的工作压力、较大的工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型或较长较高的制件。（2）在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压，这对许多工艺来说都是十分需要的。（3）可以用简单的方法（各种阀）在一个工作循环中调压或限压，不易超载，模具容易得到
20、保护。（4）滑块的总行程可以在一定范围内任意改变，滑块行程的下转换点可以根据压力或行程位置来控制和改变。（5）滑块速度可以在一定范围内进行调节，从而可以适应各种工艺对滑块速度的不同要求。用泵直接传动时，滑块速度的调节可以与压力及行程无关。（6）工作平稳，撞击、振动和噪声较小，对工人健康、厂房基础、周围环境及设备本身都有很大好处。,8.2.4 液压机的基本参数,基本参数是液压机的基本技术数据，是根据液压机的用途及结构类型来确定的，它反映了液压机的工作能力及特点，也基本上确定了液压机的轮廓尺寸及本体总质量。现以三梁四柱式液压机为例，介绍液压机的基本参数：1公称压力（公称吨位）及其分级公称压力是指液
21、压机名义上能产生的最大力量，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总工作面积的乘积。它反映了液压机的主要工作能力。一般大中型液压机将公称压力分为两级或三级。泵直接传动的液压机不分级。2最大净空距（开口高度）H最大净空距H是指活动横梁停止在上限位置时，从工作台上表面到活动横梁下表面的距离，见图8-9。最大净空距反映了液压机高度方向上工作空间的大小。,图8-9 基本参数示意图,3最大行程S最大行程S指活动横梁能够移动的最大距离。 4工作台尺寸（长宽）工作台尺寸指工作台面上可以利用的有效尺寸。如图8-9中的B与T。 5回程力回程力由活塞缸下腔工作面积或单独设置的回程缸来实现。 6活动横梁运动速度（滑块速
22、度）可分为工作行程速度、空行程速度及回程速度。工作行程速度由工艺要求来确定。空行程速度及回程速度可以高一些，以提高生产率。 7允许最大偏心距允许最大偏心距是指工件变形阻力接近公称压力时，所能允许的最大偏心值。 8顶出器公称压力及行程有些液压机下横梁装有顶出器。其压力和行程可按工艺要求确定。,8.3 塑料注射成型机,塑料注射成型机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成塑料制件的主要成型设备。塑料注射成型机是目前塑料成型设备中增长最快、产量最多、应用最广的塑料成型设备。,8.3.1 注射成型机的组成,注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成，如图8-10所示。,
23、1合模装置 2注射装置 3液压传动系统 4电器控制系统,图8-10 往复螺杆式注射成型机组成,注射装置：使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的速度和压力将一定量的熔料注射进模具型腔的系统。合模装置：也称锁模装置。保证注射模具的可靠闭合，实现模具开、合动作以及顶出制件的系统。液压和电器控制系统：保证注射机按预定工艺过程的要求（如压力、温度、速度和时间）和动作程序准确有效工作的系统。,8.3.2 注射成型机的分类,这种分类法主要是根据注射和合模装置的排列方式进行分类。（1）立式注射成型机立式注射成型机如图8-11所示。它的注射装置与合模装置的轴线呈一线与水平方向垂直排列。立式机一般具有以下优点：占
24、地面积小、模具拆装方便，成型制件的嵌件易于安放。其缺点是：制件顶出后常需要用手或其他方法取出，不易实现全自动化操作；因机身较高，机器的稳定性差，加料及机器维修不便。目前这种形式主要用于注射量在60cm3以下的小型注射成型机上。 （2）卧式注射成型机卧式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线呈一线水平排列（图8-12）。同立式机相比，卧式机具有如下优点：机身低，利于操纵和维修；机器因重心较低，故较稳定；成型后的制件可利用其自重自动落下，容易实现全自动操作。所以卧式注射成型机应用广泛，对大、中、小型都适用，是目前国内外注射成型机中的最基本形式。,（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
25、的轴线相互垂直排列（图8-13），因此其优缺点介于立、卧两种注射成型机之间。它特别适合于成型中心不允许留有浇口痕迹的制件，因为使用卧式或立式机成型制件时，模具必须设计成多型腔或偏至一边的型腔。但是，这经常要受到机器模板尺寸的限制。使用角式机成型这类制件时，由于熔料是沿着模具的分型面进人型腔的，因此不存在上述问题。 （4）多模注射成型机多模注射成型机是一种多工位操作的特殊注射成型机，根据注射量和机器的用途不同，多模注射成型机也可将注射与合模装置进行多种形式的排列（图8-14）。,2按注射机的加工能力分类注射机的加工能力主要用注射量和合模力参数表示，国际上通用的表示方法是用注射量和合模力同时表示。
26、按其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、超大型（巨型）注射机，其相应的注射量和合模力见表8-3。,表8-3 按注射机加工能力的分类范围,1注射缸 2注射装置 3调模装置 4合模装置,图8-11 立式注射成型机,1合模装置 2注射装置 3机身,图8-12 卧式注射成型机,l合模装置 2注射装置 3机身,图8-13 角式注射成型机,1注射装置 2合模装置 3转盘轴,图8-14 多模注射成型机,3按注射机的用途分类随着塑料新产品的不断开发和应用，注射机的适应范围亦不断扩大，有通用型的，也有专用型的。目前主要有热塑性塑料通用型、热固性塑料型、发泡型、排气型、高速型、多色、精密、鞋用及螺纹制件等类型
27、。我国生产的注射机主要是热塑性塑料通用型和部分热固性塑料型。,8.3.3 注射成型机型号规格的表示法,注射机型号规格的表示法目前各国尚不统一，但主要有注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等三种。我国允许采用注射量、注射量与合模力同时表示两种方法。 1注射量表示法注射量表示法是用注射机的注射容量（cm3）表示注射机的规格。即注射机以标准螺杆（常用普通型螺杆）注射时的80%理论注射量表示。这种表示法比较直观，规定了注射机成型制件的体积范围。但注射容量与加工塑料性能和状态有着密切的关系，所以注射量表示法不能直接判断两台机器规格的大小。 例如XS-ZY-125，其中125是指注射机的注射容量为125
28、cm3，XS-ZY表示：X为成型、S为塑料、Z为注射、Y为预塑式。 2合模力表示法合模力表示法是用注射机最大合模力来表示注射机的规格。此表示法直观、简单。因为注射机合模力不会受到其他取值的影响而改变，可直接反映出注射机成型制件面积的大小。由图8-15可知，合模力与注射量之间也存在一个大致的比例关系。可是，合模力表示法并不直接反映注射制件体积的大小，所以此法不能表示出注射机在加工制件时的全部能力及规格大小，使用起来还是不够方便。,图8-15 注射机合模力与注射量之间的关系,3合模力与注射量表示法合模力（kN）与注射量（cm3）表示法是国际上通行的规格表示法。这种表示法是用注射机合模力作为分母，注
29、射量作为分子表示注射机的规格（注射量/合模力）。对于注射量，为了对不同的注射机都有一个共同的比较基础，特规定为注射压力在100MPa 时的理论注射量。这种表示法比较全面地反映了注射机的主要性能。如XZ-63/50，其中63表示注射容量为63cm3，合模力为 5010kN，S表示塑料机械，Z表示注射机。,8.3.4 注射成型机的工作过程,塑料注射成型是利用塑料的三种物理状态（玻璃、高弹和粘流），在一定的工艺条件下，借助于注射机和模具，成型出所需要的制件。尽管所用的注射机、模具和工艺参数不尽相同，但从所要实现的工艺内容即基本工序来看，其工作过程可大致表示成如图8-16所示的基本程序。,1模具 2喷
30、嘴 3加热圈 4料斗 5螺杆传动装置 6注射液压缸 7行程开关 8螺杆 9料筒（a）合模注射 （b）保压硬化 （c）开模顶出制件，顶塑加料,图8-16 注射成型机的基本程序,1合模与锁模注射成型机的成型周期一般从模具开始闭合时算起。模具首先以低压快速进行闭合，当动模与定模很接近时，合模的动力系统自动切换成低压（即试合模压力）、低速。在确认模内无异物存在时，再切换成高压低速而将模具锁紧。 2注射装置前移在确认模具达到所要求的合紧程度后，注射装置整体移动液压缸工作，使注射装置前移，保证喷嘴与模具主流道入口以一定的压力贴合，为注射阶段做好准备。 3注射与保压完成上述两个工作过程后，便可向注射液压缸接
31、入压力油。于是与液压缸活塞杆相接的螺杆，便以高压高速将头部的熔料注入模腔。此时螺杆头部作用于熔料上的压力为注射压力，又称一次压力。注入模腔的熔料由于低温模具的冷却作用而产生收缩，为生产出质量致密的制件，对熔料还需保持一定的压力以进行补缩。此时，螺杆作用于熔料上的压力称之为保压压力，又称二次压力。保压时，螺杆因补缩会有少量的前移。,4制件冷却与预塑化当保压进行到模腔内熔料失去从浇口回流的可能性时（即浇口封闭），注射液压缸内的保压压力即可卸去（此时合模液压缸内的高压也可撤除），使制件在模内冷却定型。 为了缩短成型周期，制件冷却的同时螺杆传动装置工作，带动螺杆转动，使料斗内的塑料经螺杆向前输送，在料
32、筒加热系统的外加热和螺杆的剪切、混炼作用下，使塑料逐渐依次熔化，由螺杆输送到料筒的端部，并产生一定的压力。这个压力是根据所加工的塑料，调节注射机液压系统的背压阀和克服螺杆后退的运动阻力建立的，统称为预塑背压，其目的是保证塑料的塑化质量。由于螺杆不停地转动，故熔料也不断地向料筒端部输送，螺杆端部产生的压力迫使螺杆连续向后移动。当后移一段距离，料筒端部的熔料足以满足下次注射量时，螺杆停止转动和后移，这就是常说的计量。由于制件冷却和预塑同时进行，故一般情况下，要求螺杆预塑时间要少于制件冷却时间，以免影响成型周期。 5注射装置后退注射装置是否后退可以根据所加工塑料的工艺而定。有的在预塑化后退回，有的在
33、预塑化前退回，有的注射装置根本不退回。如热流道模具，注射装置一般不退回。注射装置退回的目的主要是避免使喷嘴与冷模长时间接触产生喷嘴内料温过低，影响下次注射和制件质量。另一方面，有时为了便于清料，也常使注射装置退回。,6开模与顶出制件模具内的制件冷却定型后，合模机构就开启模具。在注射机的顶出系统和模具的推出机构的联合作用下，将制件自动推出，为下次成型做好准备。将上述动作按时间先后顺序可绘成如图8-17所示的注射机工作过程循环图。,图8-17 注射成型机工作过程循环图,8.3.5 注射成型机的技术参数,注射机的主要技术参数有注射量、注射压力、注射速度、注射时间、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸
34、、开合模速度及空循环问题等。 这些参数是设计、制造、购置和使用注射成型机的依据。1注射量注射量也称公称注射量。它是指对空注射条件下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。注射量在一定程度上反映了注射机的加工能力，标志着能成型的最大塑料制件，因而是经常被用来表征注射机规格的参数。ZBG95003-87规定注射量有两种表示方法，一种是以聚苯乙烯为标准，用注射出熔料的质量（单位为g）表示，另一种是用注射出熔料的容积（单位为cm3）表示。我国注射机系列采用后一种表示方法。对注射机注射量规定有30, 60, 125, 250, 350, 500, 1000, 2000, 30
35、00, 4000, 6000, 8000, 16000, 24000, 32000, 48000, 64000 cm3等十余种规格。近些年又增添了16, 25, 40, 100, 160, 400, 630, 1600, 2500, 63000 cm3等规格。,根据对注射机注射量的定义，公称注射量应为：（8-1） 式中，VC 公称注射量（cm3）；DS 螺杆或柱塞的直径（cm）；s 螺杆或柱塞的最大行程（cm）。上式说明，理论上直径为DS的螺杆移动s距离，应当射出VC的注射量，但是在注射时有少部分熔料在压力作用下回流，并且为了保证塑化质量和在注射完毕后保压时补缩的需要，故实际注射量要小于理论注
36、射量，为描述二者的差别，引人射出系数。（8-2） 式中，V 实际注射量（cm3）； 射出系数。影响射出系数的因素很多，如螺杆的结构和参数、注射压力和注射速度、背压的大小、模具的结构和制件的形状以及塑料的特性等。所以在实际使用中，射出系数并非是一个恒定的数值，而是通常在0.70.9之间变化。选择设备时，实际注射量适应为注射机理论注射量的25%70%为宜。,2注射压力注射时为了克服熔料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）对熔料必须施加足够的压力，此压力称之为注射压力。注射压力的大小与流动阻力、制件的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制件精度要求等因素有关。注射压力的选取
37、很重要。注射压力过高，制件可能产生毛边，脱模困难，影响制件的表面粗糙度，使制件产生较大的内应力，甚至成为废品，同时还会影响注射机的使用寿命。注射压力过低，则易出现物料充不满型腔，甚至根本不能成型等现象。目前国产注射机压力一般为105150MPa。由于注射制件大量用于工程结构零件，并且这类制件结构复杂、形状多样、精度要求较高，所选材料多为中、高粘度，所以注射压力有提高的趋势。,注射压力的理论计算式为：（8-3） 式中，p1注射压力；D0注射活塞内径；Ds注射螺杆直径；p0注射缸的油压。 根据塑料的性能，目前对注射压力的使用情况可大致分为以下几类： （1）注射压力小于70MPa，用于加工流动性好的
38、塑料，且制件形状简单、壁厚较大。 （2）注射压力为70100MPa，用于加工塑料粘度较低，形状、精度要求一般的制件。 （3）注射压力为100140MPa，用于加工中、高粘度的塑料，且制件的形状、精度要求一般。 （4）注射压力为140180MPa，用于加工较高粘度的塑料，且制件壁薄或不均匀、流程长、精度要求较高。对于一些精密塑料制件的注射成型，注射压力可达到230250MPa。选择设备时，要考虑所需的注射压力是否在注射机的理论注射压力范围以内。,3注射速度、注射速率与注射时间 注射时，为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速度。描述这一参数的量有注射速率、注射
39、时间或注射速度。 注射速度与注射时间的关系为（8-4） 式中， 注射速度（m/s）； s注射行程（m）； 注射时间（s）。 也可用注射速率q，即单位时间内所射出的最大体积表示：（8-5） 式中，q 注射速率（cm3/s）； VC 公称注射量（cm3）。,可见，注射速率是指将公称注射量的熔料在注射时间内注射出去，单位时间内所能达到的体积流率；注射速度是指螺杆或柱塞的移动速度；而注射时间则是指螺杆（或柱塞）射出一次注射量所需要的时间。注射速率、注射速度或注射时间的选定很重要，将直接影响到制件的质量和生产率，注射速率过低（即注射时间过长），制件易形成冷接缝，不易充满复杂的模腔。合理地提高注射速率，能
40、够缩短生产周期，降低制件的尺寸公差，能在较低的模温下顺利地获得优良的制件。因此目前有提高注射速率的趋势。1000 cm3以下的中小型螺杆式注射机的注射时间通常在35s之间，大型或超大型注射机也很少超过10s。表8-4列出了目前常用的注射速率和注射时间，仅供参考。但是，注射速率也不可能过高，否则塑料高速流经喷嘴时，易产生大量的摩擦热，使物料发生热解和变色。模腔中的空气由于被急剧压缩而产生热量，在排气口上有可能出现制件烧伤现象。一般说来，注射速率应根据工艺要求、塑料的性能、制件的形状及壁厚、浇口设计以及模具的冷却情况来选定。为了提高注射制件的质量，尤其对形状复杂制件的成型，近年来发展了变速注射，即
41、注射速度是变化的，其变化规律依据制件的结构形状和塑料的性能进行确定。,4塑化能力塑化能力是指在单位时间内所能塑化的物料量。显然，注射机的塑化装置应该在规定的时间内，保证能够提供足够量的、塑化均匀的熔料。塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间太长，则不能发挥塑化装置的能力；反之，则会加长成型周期。目前注射机的塑化能力已经有了较大的提高。,表8-4 目前常用注射速率和注射时间,5锁模力如前所述，注射时熔料进入模腔时仍有较大的压力，它促使模具从分型面处涨开。为了平衡熔料的压力，夹具模具，保证制件的精度，注射机合模机构必须有足够的锁模力。锁模力同注射量一样，也在一定程
42、度上反映出注射机所能塑制制件的大小，是一个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。 模腔压力由注射压力传递而来，它在模腔内不是均匀分布的。模腔压力约为注射压力的25%50%。对于塑料流动性差、形状复杂、精度要求高的制件，需要较高的模腔压力。但是过高的模腔压力将对锁模力和模具强度提出较高的要求，且使制件脱模困难，残余应力增大，故一般不用过高的模腔压力。对于一般熔料粘度的制件，模腔压力为2030MPa；对于熔料粘度较高、制件精度要求高的情况，模腔压力为3040MPa。,最大成型面积的确定是从实际需要出发的，对于一般制件，由于塑料的性能以及对制件的强度或刚度要求，其最大成型面积A可
43、用如下经验公式计算：（8-6） 式中，A最大成型面积（cm3）； V注射量（cm3） K经验系数，约为1215，注射量大取大值。 模腔压力和最大成型面积确定后，锁模力则可由下式计算：（8-7） 式中，F锁模力（N）； pm模腔平均压力（Pa）； A最大成型面积（m3）； c安全系数，一般为1.11.2。,6合模装置的基本尺寸合模装置的基本尺寸，主要包括模板尺寸、拉杆空间、模板最大开距、动模板行程、模具最大厚度和最小厚度等。这些参数规定了所用模具的尺寸范围、定位要求、相对运动速度及其安装条件。 （1）模板尺寸图8-18为模具与模板及拉杆间距的尺寸关系。模板尺寸为LH，拉杆间距为L0H0。这两个尺
44、寸参数表示了模具安装面积的大小，模具模板尺寸必须在模板尺寸及拉杆间距尺寸规定范围之内，模板面积大约为注射机最大成型面积的410倍。,图8-18 模具与模板及拉杆间距的尺寸关系,（2）模板最大开距模板最大开距是动模开启时，动模板与定模板之间的最大距离（包括调模行程在内），如图8-19所示。（8-8） 式中，Lk模板最大开距（mm）； s 动模板行程（mm）； Hmax模具最大厚度（mm）。 为了使成型制件便于取出，一般最大开距Lk为成型制件最大高度的34倍。,1动模板 2动模 3制件 4定模 5定模板 图8-19 模板间的尺寸示意图,（3）动模板行程动模板行程是指动模能够移动的最大值。对曲肘式合
45、模机构，其动模板行程是一定的；而直压式合模机构的动模板行程是可变的，它与所安装的模具厚度有关。当所安装的模具厚度为最小值时，动模板行程为最大值；反之为最小值。为便于取出制件，一般动模板行程要求大于制件高度的2倍。 （4）模具最大厚度Hmax和最小厚度Hmin模具最大厚度和最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时，动模板与定模板之间所达到的最大和最小距离，这两值之差就是调模机构的调模行程。这两个基本尺寸对模具安装尺寸的设计十分重要。若模具实际厚度小于注射机的模具最小厚度，则必须设置模厚调整块，使模具厚度尺寸大于Hmin，否则就不能实现正常合模。若实际模具厚度大于模具最大厚度，则模具也不能正常合模
46、，达不到规定的锁模力。这一点对曲肘式合模机构尤为突出。一般模具厚度设定在Hmax和Hmin之间。 7开合模速度为使模具闭合时平稳以及开模、顶出制件时不使塑料制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速运行，这样会降低生产率。因此，在每一个成型周期中，模板的运行速度是变化的，一般注射机动模板运行速度是按“慢快慢”的节奏设计的。 从注射机发展过程来看，开合模速度有提高的趋势。过去一般为1020m/min，而现在大部分注射机的快速移模速度为3035m/min，有的甚至达到70m/min。慢速移模速度一般在0.243m/min之间。,8.3.6 液压传动系统,液压传动系统的功用是为实现注射机按
47、工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注射机各部分所需力、位移和速度的要求。现以XS-ZY-125注射机为例，介绍它的液压传动系统。如图8-20所示，XS-ZY-125注射机的工作部件有四个，即合模机构、注射座移动机构、注射（包括预塑）机构和顶出（机械顶出）机构。它们是按照一定的时间和顺序作如下循环运动的。 图8-20中的符号说明如表8-5所述，电磁铁动作顺序如表8-6所述。,表8-5 XS-ZY-125注射机符号说明,图8-20 XS-ZY-125注射机的液压传动系统,电磁铁,表8-6 电磁铁动作顺序表,1XS-ZY-125注射机的液压系统特点（1）XS-ZY-125注射机的合模机构是液压
48、-机械式的，闭锁模具可靠，可以自锁。这种合模机构具有连杆机构运动的特点，即在闭模过程中其速度是由快变慢，而在开模过程中其速度是逐渐变快的。这一特点和液压系统速度控制回路配合起来，就能很好地满足成型工艺的要求。（2）液压动力部分采用大小泵同时或分别对主油路供油，可满足液压系统工作部件对速度的要求。（3）3为大泵溢流阀。保持系统压力恒定，保证大泵和油路安全。工作部件慢速运动时，大泵通过它卸荷。（4）6为小泵溢流阀。保持系统压力恒定，保证小泵和油路安全。机器不工作时，小泵通过它卸荷。（5）17为单向节流阀。用以调节开模速度，以满足不同制件对开模速度的不同要求。闭模速度是采用大小泵同时工作或小泵单独工作而变速的。（6）合模液压缸采用单杆双作用活塞式液压缸，它与连杆机构组成液压-曲肘合模机构。由于连杆有自锁作用，因而连杆承担了锁模力，而合模液压缸的油压只是满足连杆伸直时所需的力和开模时所需的开模力。（7）10为远程调压阀。在阀3、阀6的压力调定值以内，用以调节注射压力。14为调速阀，用以调节注射速度。16为转阀，用以控制螺杆后退。,
