成亞萍，焦 鈺

深圳技師學(xué)院（廣東深圳 518116）

1 引言

目前，現(xiàn)有的多色注塑機(jī)大多為臥式射出成型機(jī)，一般包括兩個(gè)水平的注射料筒，可以注射兩種不同的顏色塑料，如果想注射成型三色或以上的不同顏色的塑件（由于受到臥式射出成型機(jī)的結(jié)構(gòu)限制），就需要另外增加垂直于原有注射料筒的新料筒來注射其它不同顏色的塑料。這類多色臥式射出成型機(jī)存在體積龐大，價(jià)格昂貴且操作不便的問題。中國專利文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)一款類似的立式多工位注塑機(jī)，它包括一個(gè)注射料筒，兩個(gè)相同的注射工位，但只能注射成型一種相同的塑件，不適合于注射多色產(chǎn)品需求。為了解決上述問題，作者與開發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一款結(jié)構(gòu)簡單，整機(jī)體積小，可注射成型多種顏色塑件的小型多色立式精密射出成型機(jī)。該成型機(jī)采用電、液驅(qū)動(dòng)注射成型三色產(chǎn)品的成型生產(chǎn)技術(shù)，解決了二色以上射出成型機(jī)設(shè)備貴、成本高、大而笨、對場地及操作人員要求高的缺點(diǎn)，填補(bǔ)了微電子產(chǎn)品、通訊、家電、儀器儀表、自動(dòng)化器件、鐘表、玩具及個(gè)性塑件的多品種、多色、批量的自動(dòng)化生產(chǎn)的空白，豐富了產(chǎn)品的多樣性、美觀性及實(shí)用性。

2 多色注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

小型多色立式精密射出成型機(jī)由動(dòng)模旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，開合模機(jī)構(gòu)、注塑機(jī)構(gòu)和控制單元等4個(gè)模塊組成。

動(dòng)模旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括水平支撐板和設(shè)置在支撐板上底面上的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤圓周上設(shè)有齒，在支撐板的上底面上設(shè)有由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)盤圓周上的齒嚙合，液壓馬達(dá)通過驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤以中心軸為中心旋轉(zhuǎn)；在轉(zhuǎn)盤的上底面上設(shè)有N個(gè)動(dòng)模，N≥3，其中，N-1個(gè)動(dòng)模為注射工位模，剩余的一個(gè)動(dòng)模為成品工位模；所有動(dòng)模均勻徑向分布在轉(zhuǎn)盤上，且相鄰兩個(gè)動(dòng)模的中線與轉(zhuǎn)盤的中點(diǎn)連線的夾角為360/N度。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品N=4，其中3個(gè)動(dòng)模為注射工位模，一個(gè)動(dòng)模為成品工位模。

開合模機(jī)構(gòu)包括開合模油缸、上下支架、至少3根立柱。下支架固定設(shè)在立柱的下端；立柱的上端穿過支撐板與上支架固定連接，開合模油缸設(shè)在支撐板與下支架之間，用于驅(qū)動(dòng)下支架升降；在上支架的下底面上設(shè)有與注射工位模數(shù)量相等的定模，定模與轉(zhuǎn)盤上的注射工位模一一對應(yīng)，當(dāng)定模和注射工位模合模后，每組定模與注射工位模構(gòu)成一個(gè)型腔，且每個(gè)型腔對應(yīng)最終產(chǎn)品的一個(gè)部位。

注塑機(jī)構(gòu)包括射臺、至少3根立柱（本設(shè)計(jì)塑件為四根立柱），以及N-1個(gè)與定模對應(yīng)的塑化注射組件，立柱的下端固定在上支架的上底面上，射臺通過射臺穿孔套在立柱上，并隨位于射臺的下底面與支架的上底面的射臺油缸上下移動(dòng)，塑化注射組件設(shè)置在射臺的上底面上。

由控制單元來控制動(dòng)模旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、開合模機(jī)構(gòu)和注塑機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作。

多色注塑機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作狀態(tài)：料斗4里放入原料，件3熔融塑化攪拌，件10帶動(dòng)件7合模，件6料筒臺進(jìn)，件5射出；件3熔融塑化，件5射退，件6料筒臺退（可選擇不退），件10帶動(dòng)件7開模，件14頂出，件12精定位油缸退，件16驅(qū)動(dòng)件15使件13轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，件12精定位油缸進(jìn)，件10帶動(dòng)件7合模。

通過上述設(shè)計(jì)，尤其是各部分之間采用立式設(shè)計(jì)，可達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單，整機(jī)體積小，可注射多種不同顏色的優(yōu)點(diǎn)，使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有不同的顏色，同時(shí)滿足學(xué)校教學(xué)要求和企業(yè)客戶需求。

圖1 多色注塑機(jī)a——注塑機(jī)左視圖 b——注塑機(jī)主視圖 c——注塑機(jī)右視圖1.控制面板 2.液壓站 3.塑化馬達(dá) 4.料斗 5.注射油缸 6.料筒復(fù)位油缸 7.上支架 8.固定板 9.開合模油缸固定板10.開合模油缸 11.下支架 12.轉(zhuǎn)盤精定位油缸 13.轉(zhuǎn)盤 14.頂出油缸 15.齒輪 16.轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)油缸

3 工作原理

（1）熔融塑化過程：塑化液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，其螺桿將料斗內(nèi)的塑料顆粒導(dǎo)入料筒內(nèi)，被料筒熔化，完成熔融塑化過程。

（2）熔融塑化完畢，開合模油缸驅(qū)動(dòng)上支架下行，實(shí)現(xiàn)動(dòng)模和定模第一次合模。

（3）依次驅(qū)動(dòng)1、2、3…N-1個(gè)注射油缸，并分別通過其螺桿將不同顏色的塑料分別注入對應(yīng)的模具型腔內(nèi)，依次注射。

（4）注射完畢，開合模油缸驅(qū)動(dòng)上支架上行，將動(dòng)模和定模開模。

（5）開模完畢，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)360/N度。通過感應(yīng)開關(guān)對轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行初定位。

（6）判斷是否是第一感應(yīng)開關(guān)的信號，如果是，通過位于轉(zhuǎn)盤下的轉(zhuǎn)盤定位油缸將錐形桿伸入位于轉(zhuǎn)盤的下底面上的盲孔內(nèi)，進(jìn)行精確定位。如果否，系統(tǒng)報(bào)警，停止工作，也就是說，若第一個(gè)感應(yīng)開關(guān)失效，第二個(gè)感應(yīng)開關(guān)收到信號后，系統(tǒng)報(bào)警，停止所有程序。

（7）通過頂出機(jī)構(gòu)將成品工位模內(nèi)的成品頂出模外。

（8）檢測注塑是否完畢，如果是，產(chǎn)品注射成型完成，停機(jī)。如果否，返回至第1步。

在本設(shè)計(jì)中，塑化步驟與合模步驟也可倒過來動(dòng)作，即先合模再塑化，還可以塑化與合模動(dòng)作同時(shí)動(dòng)作。控制單元工作程序如圖2所示。

圖2 控制單元工作程序

4 多色注塑機(jī)特色

本項(xiàng)目由校企合作共同開發(fā)，開發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了大量的市場調(diào)研工作，通過收集、分析、整理相關(guān)資料，反復(fù)研討，形成本設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技術(shù)方案和產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)。在合作企業(yè)的幫助下，完成了對樣機(jī)的生產(chǎn)、調(diào)試和試樣，并根據(jù)試樣的結(jié)果進(jìn)行了反復(fù)改進(jìn)，形成了性能穩(wěn)定，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期效果的成品注塑機(jī)，解決了以下關(guān)鍵技術(shù)問題：

（1）主要機(jī)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)，便于互換。

（2）注塑機(jī)精度高：精密圓形轉(zhuǎn)向滑軌，定位精確度±0.02mm；動(dòng)定模板平行度0.05～0.08mm；產(chǎn)品重復(fù)性誤差±0.5%。

（3）配置有模具工位自動(dòng)交換裝置，可以進(jìn)行模具自動(dòng)交換，重復(fù)定位精度可達(dá)0.005mm。

（4）能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的自動(dòng)注射成型功能，可自行調(diào)整間隔時(shí)間來自動(dòng)潤滑各運(yùn)動(dòng)部件。

（5）高精密全閉環(huán)高速射出系統(tǒng)，螺桿轉(zhuǎn)速從0～300mm/min實(shí)現(xiàn)無極變速。

（6）具備自動(dòng)清料功能，可任意設(shè)定清洗次數(shù)、距離及速度。

（7）采用多級背壓技術(shù)，改善熔料的均勻性，穩(wěn)定性。

（8）采用高效節(jié)能控制技術(shù)，通過電腦自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能30%以上。

（9）配置語音導(dǎo)航系統(tǒng)，具有操作引導(dǎo)、提示、報(bào)警及操作糾正等語音提示功能，降低對工人技術(shù)要求。

（10）支持U盤或CF卡上傳編譯調(diào)機(jī)，優(yōu)化操作界面，定制個(gè)性化菜單，可通過網(wǎng)絡(luò)連接外部打印機(jī)，自動(dòng)打印錯(cuò)誤日志、警報(bào)、信息和參數(shù)更改報(bào)告。

5 結(jié)束語

開發(fā)成果緊貼企業(yè)發(fā)展需要，得到了深圳市機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)、深圳市模具技術(shù)學(xué)會(huì)及企業(yè)專家好評，受到職業(yè)院校和相關(guān)企業(yè)的青睞。該多色注塑機(jī)已投入實(shí)際生產(chǎn)中，效果良好，具有廣闊的市場前景。