太原理工大学机械工程学院 山西省 太原市 030024
摘要：分析我国注塑机发展现状，比较两板式注塑机和全电动注塑机与传统设备相比所具有的性能优势，先进设计方式的应用和技术创新
关键词：注塑机、两板式注塑机、全电动注塑机、计算机辅助设计
自上世纪五十年代美国研制出世界第一台螺杆式注塑机已有60多年的历史，塑料成为各领域中广泛使用的一种新型结构材料。从对塑料制品的需求上看，目前我国人均塑料消费水平与世界发达国家相比仍然存在比较大的差距。未来随着我国科学进步、技术创新、产业结构调整和消费水平升级，我国的塑料制品需求量预计将可以保持10%以上的年增长速度，中国注塑加工业的发展潜力巨大，而塑料制品几乎都是通过塑料机械注塑、成型制造生产的，这样的生产方式也为注塑机的发展提供了一个广阔的发展空间。
注塑机通常由（1）床身装置；（2）锁模装置；（3）注射装置；（4）电控系统；（5）液压系统；（6）机门装置；（7）水冷、润滑装置；（8）注射成型机总成等部分组成。
1、我国注塑机制造行业的发展现状
注塑机是中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距比较小的塑机品种之一。但这里仅仅是表现在普通型注塑机方面，在特大型注塑机、各种特殊型注塑机、专用注塑机和精密注塑机等方面与工业发达国家仍然存在着比较大的差距，某些机型方面甚至依然是空白。上世纪80年代前，我国注塑机生产厂家以生产锁模力在1000kN～5000kN的中小型注塑设备为主。经过长期努力，目前国内注塑机的生产能力分为三类：第一类是可以生产30000kN～50000kN甚至更大的注塑设备；第二类是可以生10000kN～28000kN的注塑设备；第三类是可以生产8000kN以下的注塑设备。
锁模装置是保证成型模具可靠的闭紧和实现模具启闭动作及顶出制品的部件，是注塑机的关键部件。国内传统注塑机的结构形式是由肘杆式合模机构加上由注射油缸和液压马达组成的注射机构。传统注塑机制造工艺简单成熟，价格低廉，在低端市场使用广泛，随着技术创新产品升级，这一类型的注塑设备正在逐步退出市场。我国注塑机生产厂家紧跟国际发展趋势，研制生产具有高速、节能、节材、大型、精密等特点的两板式注塑机[1]。与传统注塑机相比两板式注塑机，模板受力均匀，模具变形极其微小、制品精度高，设备和模具的损耗极低，工作效率高。[2]
随着国家有关节能法规、强制性标准及重大政策出台，绿色环保生产理念的普及，节能降耗成为工业企业重中之重。全电动注塑机正是顺应这一发展潮流，全电动注塑机是使用交流伺服电动机，通过滚珠丝杆、齿轮、齿形带等部件来驱动机构工作的注塑机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆传统的注塑机全部动作通过油路采用油压传动的方式，因而流动损失必然存在，如油压控制损失（ΔP）、阀阻、管损等，摩擦损失也比较大，液压式注塑机由于高压节油所造成的能量损耗可以达到40%-70%。与传统液压式注塑机相比，全电动式注塑机具有以下优点：
（1）降低能耗，节约能源。由于采用滚珠丝杠，将伺服电动机的旋转运动变成直线运动，滚珠丝杠的摩擦阻力远小于液压缸的摩擦阻力且不需要冷却装置；伺服电动机运行时无流动损失，因此效率明显提高。[3]（2）采用伺服电动机，噪音小，无液压系统中的泄压声、气泡等问题，无漏油、漏气的问题，极大地提高了设备的洁净性。（3）速动控制性好，范围大，高低速度可以相差100倍；由伺服电动机控制的注射力、注射速度变化响应快速且平稳。（4）伺服电动机转速稳定性高，因而产品塑化稳定性提高；滚珠丝杠位置精度可达0.003mm，注射精度也可以达到0.003mm，保证产品质量稳定。[4]
2、我国注塑设备的设计方式
过去企业在设计生产的过程中采用传统设计方法，参照已经定型生产的注塑设备机构，根据设计人员在长期工作中积累的设计经验进行设计，为了满足设计要求而使产品“笨”、“大”，但是产品结构往往还是存在缺陷，产品性能达不到预定设计要求。近年来，国内注塑机械制造业广泛采用CAD/CAE/CAPP/CAM等计算机辅助设计与制造技术，高新技术的应用促进了我国注塑机研发和制造水平的高速发展。引进SolidWorks 、Pro/E、UG、Catia等软件用于计算机辅助设计，实现了三维参数化特征造型建模，虚拟装配，机构的运动仿真，进行运动学或者动力学运动分析验证所设计机构的合理性，从而进行运动机构的优化设计。运用ANSYS、ADIND、ABAQUS、ALGOR等有限元分析软件，作为结构分析的工具，得到应力、变形分布合理及经济性好的机构设计方案，实现注塑机零部件的优化设计；用于分析结构破坏的原因，通过有限元计算研究结构破坏的原因，明确危险区域和部位，提出改进设计的方案。
3、我国注塑机制造行业技术装备的创新研发
近年来国内市场上注塑机一般都是采用弹性联轴器来连接电动机与泵，目前有技术实力的生产厂家通过技术创新，使用空心轴花键直连结构连接注塑机上的交流永磁伺服电机。采用永磁同步伺服电机取代异步伺服电机减小体积和转子转动惯量，并且动态响应快，极大地缩短了转速变化所耗费的机械时间，达到缩小注塑周期的目的。同步伺服电机在低速时，传动效率也保持很高，远远高于异步电机，拥有宽广的高效范围。国内注塑机生产厂家在关键技术领域创新的同时，自主创新研发技术装备。采用扳金件表面喷塑的生产工艺，生产框架式机门、射胶防护罩、强电箱等，已形成规模生产能力。
结语
两板式注塑机与全电动式注塑机都极具发展潜力，注塑机生产厂家必须持续技术创新，满足用户需求，推动我国的塑料加工业不断进步。
参考文献
[1]尹辉，陆国栋，王进，王松华.注塑机合模机构分析及其发展趋势.《中国塑料》, 2009(11):1-6
[2]尹辉，陆国栋，王进，王松华.注塑机合模机构分析及其发展趋势.《中国塑料》, 2009(11):1-6
[3]黄步明，许忠斌.高速超精密注塑机的技术进展及发展动向.《工程塑料应用》, 2002, 30(12):47-49
[4]张友根.电动注塑机与液压注塑机共创注塑机新发展.《工程塑料应用》,2006, 34(6):56-58
论文作者:韩军,轧刚
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/23
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