1、 1 毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 精密注塑机的结构优化 一、 塑料机械工业整体概况 塑料机械工业是为塑料原材料工业、塑料制品加工工业提供重要技术装备的机械制造工业 ， 随着中国 塑料工业的发展 ， 中国塑料机械工业 也呈现了快速增长的态势， 是中国机械行业中增长最快的产业之一 。我国塑料机械工业过去五十年的发展 ，是一个从默默无闻到举世瞩目的历程。 特别是 90 年代后，国家进一步改革开放，引进外资，企业重组，中国塑料机械工业得到了长足的发展 。 现在我国的主要塑机制造企业有近 400 家，大部分分布在东南沿海、珠江三角洲、长江三角 洲一带。现有大中型企业 200 余家，企业群体
2、规模不断扩大，技术开发创新、管理制度改革创新等一系列巨大变化已引起了国内外同行业的瞩目。 2003 年 9 月下旬 , 中国国际塑料机械高峰论坛在宁波举行，这是一次规格非常高的行业峰会，汇聚了国际塑料机械产业界众多巨头，比如世界上最大塑机生产企业加拿大赫斯基公司。目前宁波已成为国内最大的塑机生产基地，注塑机年产量占国内塑机年总产量的一半以上，世界塑机年总产量的三分之一。 。 欧美发达国家有人预言： 21 世纪的材料领域是塑料的天下，而中国是 21 世纪塑料工业 ( 包括塑机工业 )最大的市场。电子工业中的冰箱、电视机等产品的机壳、配件、传输线及插头插座等的生产，信息载体的各类光盘的生产都由塑料
3、机械业提供装备。电缆、光缆的绝缘材料和护套材料均已从橡胶、铅、纸等材料转为全塑材料，随着通讯事业的发展，用量还将增长。目前我国塑机业产值大约为 100 亿元 /年左右，而国内市场需求大约在 200 亿元 / 年，还有很大的市场空间。 近年来，中国塑料机械制造业在调整和优化结构中加大了科技投入力度，使生产适应市场需求的能力有了提高，产品更新速度明显加快，品种与规格不断增多，技术水平和品质也普遍提升。但 整个行业的发展很不平衡，内地与沿海地区、公有制企业与外资、合资乃至民营、非公有制企业之间在技术、规模和效益上存在差距较大。与工业发达国家如德国、意大利相比，我国塑机行业差距差距更大，目前中国塑料机
4、械产品主要集中在通用的中小型设备 上，技术含量低，有的品种特别是超精大型高档产品还是空白，仍需进口。严重依赖资源的投入，中低价位产品的产能过剩，缺乏对国外市场的经验，缺乏强有力的协调机制等问题已2 经非常突出。 二、塑机产品 注塑机的概况 注塑机又名注射 成型机 或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用 塑料成型模具 制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。分为立式、卧式、全电式。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满 模具 型腔 。 注塑机是目前中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距较小的塑机品种之一，是在 中国产量和 产值 最大的塑机品种， 分别占 22 % 30
5、%和 62 % 67 %， 1/3的塑料制品是由注塑机生产的。同时 在出口方面，注塑机在中国塑机出口巿场上占有重要地位，约占出口总量的 60， 4%，创汇更是占到了 74， 1%，是当之无愧的出口主力。 八十年代以后，中国注塑机行业发展很快，年增长率在 20%以上，并逐步形成了以浙江宁波、广东东莞、顺德等地为主的加工基地。其中宁波的注塑机产销量占全国总产销量的六成以上。 2002年的整机产销量已达到 30000台， 2003年预计可达到 35000台，约占到中国大陆年产量总数的 60%、世界总产量的 30%左右。仅宁波一个巿，就有大小注塑机整机生产企业 100多家，其中包括全球产销量第一的中国
6、海天机械有限公司和 10多家外资企业，涉及到的零部件配套企业更达数百家之多。 近年，中国在注塑机新技术、新机种方面已取得突出成绩，如：由东华机械有限公司应用华南理工大学瞿金平教授的发明专利研制的“电磁动态塑料注射成型机”，结构新颖，并可改善性能和品质，被认为是当今世界独创的技术领先新机种。 再比如 海天开发出了 中国最大锁模力的注塑机，用于汽车配件的生产；震雄开发出了全电动用于光盘生产的专用机和用于 PET 瓶坯注塑的专用机型。虽然从整体上看，中国生产的注塑机还主要是低端产品，但以海天和震雄为代表的注塑机生产企业正努力向中端巿场发展。 与此同时，中国注塑机生产还在适应宽范围使用 (精密注塑件、
7、工程件和普通件 ) 的不同要求上，进一步扩大了产品系列或另建制了新的产品系列，一批精密型和大型机已陆续面世。中国制造注塑机采用数字控制的比例进一步加大，已达到 60 %以上，比 3 年前增加 50 %。从整体上看：中国注塑机生产及其产品的技 术水平与港、台地区相比已无多大差别，某些产品已处于技术领先地位 ,但与西方 (包括日本 ) 相比较，则存在较大的差距，尤其在研发生产手段与产品多品种发展上，差距更大，许多高性能水平的功能专用和特殊使用新机型和新机种，目前都还是空白。 大型化和精密化是挤出设备的发展重点。如大型挤压造料机组是乙烯工程配套的三大关键设备之一，长期一直依靠进口。而精密化可以提高产
8、品的含金量，如多层共挤复合薄膜等3 均需要精密挤出机。减少挤出机上的专用配件，努力提高装备生产的模块化也是大势所趋。模块化生产不仅可缩短新产品的研发周期，而且方便对 成型装备的各个系统模块部件进行全球采购。这对保证整机质量、降低成本、加速资金周转十分有利。 三、 注塑机结构及工作原理简述 注塑机通常由注射系统、合模系统、 液压 传动系统、电气控制系统、 润滑系统 、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。 目前使用的注射机最具 代表性的是通用型注射机，它有螺杆式和柱塞式两种 , 但以螺杆式为主。 一台通用型注射机主要包括 3 个部分 , 即注射系统、合模系统、液压传动和电气控制系统。注塑系统在一个
9、循环系统中， 能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入 模具型腔 中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持 定型 。 合模系统能保证成型模具的闭锁、开启并取出制品，主要由固定模板 、活动模板、拉杆、油缸及模具调整机构 , 制品顶出机构等组成。液压传动和电器控制系统能保证注射机按工艺过程预定的要求压力、速度、温度、时间和程序准确无误地进行工作。 各种注射机完成注射成型的动作程序可能不完全一致，但所要完成的基本工序是相同的。 注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力将已塑化好的熔融状态 （即粘流态） 的塑料注射入闭合好的模腔
10、内，经固化定型后取得制品的工艺过程。 注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件。取出塑件后又再闭 模，进行下一个循环。 四、注塑机成型技术概述 塑料成型技术是指把粉、粒状或液状树脂及添加剂等原料加工成具有一定使用价值的制品的一种技术。注塑成型技术是塑料加工中重要的成型方法之一，已发展得相当成熟，且应用非常普遍。 注塑技术经历了移植、技术成熟、发展创新三个阶段， 1920 年以前，成型技术主要是移植改造 , 使粘弹性高的塑料熔体成型。 1920-1970 年，随着塑料成型设备设计和制造技术的不断进步，以及塑料成型加工理论研究的不断深人，塑料成型
11、加工已从改造、移植为主的时期过渡到了技术成熟时期。 1970 年以后，随着 科技的发展，控制技术、计算机技术的引人，促使塑料制品的生产过程从机械化、自动化进一步向连续化、程序化和自适应控制的方向发展，进入了发展创新阶段。 注射成型，包括塑料的塑化、注射、保压、冷却等几个基本的过程，而精密注射成型是指所得制品具有高精度的形状和尺寸，有良好转写性，翘曲或变形低，光学性能优异的注射4 成型。这需要具备以下几个必要条件（一）、充填于模具的塑料具有良好流动性，（二）、充填塑料的流动性与密度均匀且稳定，（三）、充填塑料量必须稳定，（四）、充填塑料内部的应力要小且稳定。 近年来，随着电子、电信、医疗 、汽车
12、等行业的迅速发展，对塑料制品的高精度、高性能的要求日益增强，促使精密注射成型技术不断进步，新的技术不断涌现。其中有适于成型光学透镜的注射压成成型技术；有提高塑料的流动性，降低制品内应力的超高速注射成型和无保压注射成型技术；有提高模具转写性，降低制品内应力的高模温注射成型技术；有用于成型超微小零件的超微小精密注射成型技术；有使用计算机智能控制的于十算机化的注射成型技术；还有对成型机械与工艺进行精确控制以提高制品精度的各种控制技术。 在传统注射成型技术基础上创新或揉合其它先进技术，利用“ 杂交优势” 出新 ，仍是注射成型技术发展的主流。新技术使制品用料更省，性能更高。“水辅助注射成型” 、“ 薄
13、壁注射成型” 、“ 金属粉末注射成型” 等这些似乎尚有些陌生的术语，已在企业得到应用。塑料成型加工技术的发展仍在继续，其近期发展趋势是（一）、由单一性技术向组合性技术发展，如注射 -拉伸吹塑成型技术和挤出 -模压 -热成型技术等；（二）、由常规条件下的成型技术向特殊条件下的成型技术发展，如超高压和高真空条件下的塑料成型加工技术；（三）、由基本上不改变原有性能的保质成型加工向赋予塑料型新性能的变质性成型加工技术发展，如发泡成 型、借助电子束与化学交联机使热塑性塑料在成型过程中进行交联反应的交联挤出等；（四）、为提高加工精度、缩短制造周期 , 在模具加工技术方面更广泛地应用仿形加工、数控加工等；（
14、五）、广泛应用模具新材料。模具材料的选用直接影响到模具的加工成本、使用寿命以及塑料制品的成型质量等；（六）、 CAE 技术将在注塑领域发挥越来越重要的作用，其本身也将随着注塑技术的发展要求而更加完善、实用、方便。 5 参考文献 1 胡志鹏 . 我国塑料机械市场发展 J. 塑料科技 , 2004,(03) 2 程远佳 ,杨柳 ,黄文生 ,郑汝金 . 中国塑料机械的发展现状与开拓市场的若干建议 J. 伺服控制 , 2006,(02) . 3 陈金南 ,许政仓 . 中国塑料机械的生产发展、技术现状及前景 J. 中国塑料 , 1999,(02) . 4 任鸿烈 . 国内外塑料机械工业的现状与展望 J.
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