目 录
摘要 ...................................................................... Ⅰ Abstract ................................................................... Ⅱ 第1章 绪论 ................................................................. 1 1.1 国内外发展状况 .......................................................... 1 1.2 课题的提出 .............................................................. 3 第2章 注塑机概论 .......................................... 错误！未定义书签。 2.1 注塑成型机的分类 ........................................................ 4 2.2注塑机的基本组成及工作过程 .............................................. 4 2.2.1 注塑机的基本组成 ...................................................... 4 2.2.2注塑机的工作过程 ...................................................... 4 2.2.3注塑机的基本功能 ...................................................... 5 2.2.4本机介绍 .............................................................. 6 第3章 注射装置 ............................................................. 7 3.1注射装置简介 ............................................................ 7 3.2注射装置的型式 .......................................................... 7 3.3注射装置的设计 .......................................................... 8 3.3.1螺杆式塑化部件 ........................................................ 8 3.3.2螺杆头与止逆阀设计 ................................................... 14 3.3.3喷嘴设计 ............................................................. 16 3.3.4 料筒设计 ............................................................. 17 3.3.5螺杆驱动传动的连接件设计 ............................................. 20 3.3.6注射装置机架导向设计 ................................................. 21 第4章 合模装置 ............................................................ 22 4.1合模装置简介. .......................................................... 22 4.2合模机构主要部件的设计及计算 ........................................... 22 4.2.1调模装置的选择. ...................................................... 23 4.2.2肘杆机构的设计计算 ................................................... 15 4.2.3拉杆的设计计算 ....................................................... 25
注塑机结构设计与控制
4.2.4顶出装置的选择 ....................................................... 26 第5章 PLC控制程序设计 .................................................... 28 5.1 PLC的基本原理 ......................................................... 28 5.2 PLC的基本结构 ......................................................... 28 5.3 PLC的工作原理 ......................................................... 29 5.4 PLC机型的选择步骤与原则 ............................................... 30 5.4.1. ..................................................................... 30 5.4.2 ..................................................................... 32 5.4.3 ........................................................................ 5.4.4 ........................................................................ 5．5 ......................................................................... 5.6 .......................................................................... 5.7. ......................................................................... 结语 ......................................................................... 致 谢 ....................................................................... 参考文献 .....................................................................
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注塑机结构设计与控制
第1章 绪论
1.1注塑机的国内外发展状况
塑料注射成型机(简称注塑机)是将热塑性塑料或热固性塑料制成各种塑料制件的主要成型设备。加工范围从几克甚至几毫克的手表、仪表小齿轮、激光唱盘、微电子元件等，到几千克的电视机、音响、空调及洗衣机外壳，再到上万克的浴缸、桌椅、赛艇船体。注塑机是一种集成度很高的机电液一体化设备，其技术含量在很大程度上反映一个国家的机械、电子、液压等基础工业的水平。随着现代工业和尖端科学技术的发展，塑料制件被越来越广泛地应用到国防、机械、电气、航空、交通运输、建筑、农业、文教、卫生及人民生活等各个领域。注射成型机是在19世纪中叶出现的金属压铸机(1849年STURGRSS )的基础上逐渐形成的。最初主要用来加工纤维素硝翻旨和醋酸纤维一类的塑料。直至1932年，才由德国弗兰兹·布劳恩((FRANZ BRAUN)厂生产出全自动柱塞式卧式注射成型机，并向各国推广使用，这也是目前所用的柱塞式注射成型机的基本形式。之后，由于石油化学工业的发展，促进了塑料工业的发展。其中热塑性塑料无论是在品种或是在数量方面，增长都很迅速，这就要求发展与之相适应的加工技术和机器设备。1948年在注射成型机上开始使用螺杆塑化装置，并于1965年在世界上出现了第一台往复螺杆式注射成型机。这是注射成型工艺技术方面的重大突破，从而使更多的塑料通过比较经济的注射成型方法加工成各种塑料制件成为可能。
在我国塑料机械工业80年代以后才获得了蓬勃发展,特别是塑料注塑机年生产能力已达万台以上,不仅满足了国内生产的需要,还大量出口创汇,为满足这种机器高输出力、快速响应、高速、压力控制精度和重复精度的技术要求,国产注塑机几乎全部采用了液压传动和电液比例控制技术。为进一步提高精度,国外还开发了过程变量:模腔压力、注射速度、螺杆转速等闭环微机控制的电液系统。我国在这方面也作了相应的研究。但是进入90年代以来,随着世界各国在环境保护,如能耗、噪声、泄漏等控制方面日益严格的要求,节能已成为注塑机电液系统的研究重点。为降低能耗,德、日等国已开发了全电气传动控制的注塑机,并投放市场。与电液控制相比,目前电气传动还存在无法实现集中控制,很难实现高精度的压力控制,必须经过中间转换装置才能实现直线传动等不足,但已向电液控制提出了严厉的挑战。因此,电液控制系统必须在节能技术方面做出相应发展,才可能避免被全电控技术取代。注塑机是塑料加工业中使用量最大的加工机械，
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注塑机结构设计与控制 不仅有大量的产品可用注塑机直接生产，而且它还是组成注拉吹工艺的关键设备。
目前中国已成为世界塑机台件生产的第一大国，宁波海天也成为全球产量最大的注塑机生产企业。除液电复合式注塑机外，中国已经能制造肘杆式、全液压和全电动式注塑机。其中肘杆式注塑机已实现了升级换代，全液压式注塑机也已从传统的单缸充液式完善到两板直压式。中国注塑机的生产与世界水平的差距在缩小，某些方面已达到世界先进水平。这些机械已经基本上可以满足国内市场上的需要，并且相当数量的产品出口到包括欧美等国家的海外市场。
两大因素促成了中国注塑机设备制造业的起飞。一是与国际着名企业进行合资和技术合作，如海天和震雄；二是中国企业逐渐适应了机械零部件的国际釆购方式，掌握了釆购渠道。通过与发达国家注塑机生产企业的合作，中国注塑机生产企业在较短的时间里提高了设计和制造能力，部分产品开始从通用型设备向专用设备过渡；从低端市场和中端市场进入。如海天推出的超大锁模力的注塑机和高速、高精密注塑机系列产品，已经可以满足大型汽车配件和小型精密电子产品的生产。而震雄推出的PET瓶坯专用注塑机等，也成为了国产专用注塑机产品的代表。
此外，中国注塑机的生产还表现出很强的区域特色。浙江的宁波和广东的东莞等地，已成为中国乃至全球重要的注塑机生产基地。如宁波市的北仑港，汇集了25家注塑机生产企业，30多家配件企业，其中外资企业15家，注塑机产值年均增速高达20%。全球产量最大、产销量第一的宁波海天股份有限公司也在该区。2003年，该区共生产注塑机整机16000多台，实现销售收入36.22多亿元，利税7.61亿元，出口创汇8030万美元；产量约占全国总产量的1/3，销售收入占全国的40%以上。
为了提高研发能力，中国注塑机企业也开始走出国门，把研发机构建到海外，同时也为产品更便捷地打入海外市场创造条件。如海天2003年8月在意大利的Brescia成立了海天欧洲公司，并于今年开业。不久欧洲生产的部件便会出现在中国制造的标准机中。与此同时，海天也通过自己的海外分公司销售产品。虽然出自海天欧洲公司的机器的价格将比海天标准机高25%左右，但是与同类欧洲机相比还是要便宜30%-40%。 在中国注塑机生产企业走出去的同时，欧美大型注塑机生产企业纷纷走进来。如美国Milacron公司也计划今年在中国投资生产注塑机和吹塑机，以及这些机械的基本部件。在中国建生产基地的主要原因就是他们认为在中国生产的机械部件会比西方发达国家生产的便宜20%-30%。据了解，Milacron公司在中国生产的机械可能主要销往东南亚和
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注塑机结构设计与控制 南美。
事实上，欧美厂商在中国生产的注塑机基本上都是中档产品，并且随着中国本土注塑机制造水平的提高，进口的中档注塑机正面临较大的竞争危胁。不仅如此，预计未来数年，中国注塑机将继续扩大出口比例，在国际市场上占有越来越大的份额。与此相对应，将有越来越多的外国注塑机生产厂家，把生产基地转移到中国。目前高速瓶坯机、电动光盘注塑机、薄壁精密产品注塑和大型汽车用塑料件注塑等，是高档注塑机的主要市场。这一部分市场进口品牌机的地位仍无法动摇。如中国手机机体90%以上的塑料件都是由国外塑机生产的。
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控制，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可编程控制的精密注塑机。
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