小型多色立式精密注射成型機設計

成亞萍，焦 鈺

深圳技師學院（廣東深圳 518116）

1 引言

目前，現有的多色注塑機大多為臥式射出成型機，一般包括兩個水平的注射料筒，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的結構限制），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存在體積龐大，價格昂貴且操作不便的問題。中國專利文獻中發現一款類似的立式多工位注塑機，它包括一個注射料筒，兩個相同的注射工位，但只能注射成型一種相同的塑件，不適合于注射多色產品需求。為了解決上述問題，作者與開發團隊研發了一款結構簡單，整機體積小，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。該成型機采用電、液驅動注射成型三色產品的成型生產技術，解決了二色以上射出成型機設備貴、成本高、大而笨、對場地及操作人員要求高的缺點，填補了微電子產品、通訊、家電、儀器儀表、自動化器件、鐘表、玩具及個性塑件的多品種、多色、批量的自動化生產的空白，豐富了產品的多樣性、美觀性及實用性。

2 多色注塑機結構設計

小型多色立式精密射出成型機由動模旋轉機構，開合模機構、注塑機構和控制單元等4個模塊組成。

動模旋轉機構包括水平支撐板和設置在支撐板上底面上的轉盤，轉盤圓周上設有齒，在支撐板的上底面上設有由液壓馬達驅動的驅動齒輪，驅動齒輪與轉盤圓周上的齒嚙合，液壓馬達通過驅動齒輪驅動轉盤以中心軸為中心旋轉；在轉盤的上底面上設有N個動模，N≥3，其中，N-1個動模為注射工位模，剩余的一個動模為成品工位模；所有動模均勻徑向分布在轉盤上，且相鄰兩個動模的中線與轉盤的中點連線的夾角為360/N度。本設計產品N=4，其中3個動模為注射工位模，一個動模為成品工位模。

開合模機構包括開合模油缸、上下支架、至少3根立柱。下支架固定設在立柱的下端；立柱的上端穿過支撐板與上支架固定連接，開合模油缸設在支撐板與下支架之間，用于驅動下支架升降；在上支架的下底面上設有與注射工位模數量相等的定模，定模與轉盤上的注射工位模一一對應，當定模和注射工位模合模后，每組定模與注射工位模構成一個型腔，且每個型腔對應最終產品的一個部位。

注塑機構包括射臺、至少3根立柱（本設計塑件為四根立柱），以及N-1個與定模對應的塑化注射組件，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，塑化注射組件設置在射臺的上底面上。

由控制單元來控制動模旋轉機構、開合模機構和注塑機構協調動作。

多色注塑機結構如圖1所示，工作狀態：料斗4里放入原料，件3熔融塑化攪拌，件10帶動件7合模，件6料筒臺進，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帶動件7開模，件14頂出，件12精定位油缸退，件16驅動件15使件13轉盤轉動，件12精定位油缸進，件10帶動件7合模。

通過上述設計，尤其是各部分之間采用立式設計，可達到結構簡單，整機體積小，可注射多種不同顏色的優點，使生產出來的產品具有不同的顏色，同時滿足學校教學要求和企業客戶需求。

圖1 多色注塑機a——注塑機左視圖 b——注塑機主視圖 c——注塑機右視圖1.控制面板 2.液壓站 3.塑化馬達 4.料斗 5.注射油缸 6.料筒復位油缸 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.轉盤精定位油缸 13.轉盤 14.頂出油缸 15.齒輪 16.轉盤旋轉油缸

3 工作原理

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

（2）熔融塑化完畢，開合模油缸驅動上支架下行，實現動模和定模第一次合模。

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

（4）注射完畢，開合模油缸驅動上支架上行，將動模和定模開模。

（5）開模完畢，液壓馬達驅動驅動齒輪轉動，驅動齒輪帶動轉盤旋轉360/N度。通過感應開關對轉盤的旋轉角度進行初定位。

（6）判斷是否是第一感應開關的信號，如果是，通過位于轉盤下的轉盤定位油缸將錐形桿伸入位于轉盤的下底面上的盲孔內，進行精確定位。如果否，系統報警，停止工作，也就是說，若第一個感應開關失效，第二個感應開關收到信號后，系統報警，停止所有程序。

（7）通過頂出機構將成品工位模內的成品頂出模外。

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

在本設計中，塑化步驟與合模步驟也可倒過來動作，即先合模再塑化，還可以塑化與合模動作同時動作。控制單元工作程序如圖2所示。

圖2 控制單元工作程序

4 多色注塑機特色

本項目由校企合作共同開發，開發團隊開展了大量的市場調研工作，通過收集、分析、整理相關資料，反復研討，形成本設計產品的技術方案和產品主要技術指標。在合作企業的幫助下，完成了對樣機的生產、調試和試樣，并根據試樣的結果進行了反復改進，形成了性能穩定，技術指標達到預期效果的成品注塑機，解決了以下關鍵技術問題：

（1）主要機構模塊化設計，便于互換。

（2）注塑機精度高：精密圓形轉向滑軌，定位精確度±0.02mm；動定模板平行度0.05～0.08mm；產品重復性誤差±0.5%。

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

（4）能實現自動化生產的自動注射成型功能，可自行調整間隔時間來自動潤滑各運動部件。

（5）高精密全閉環高速射出系統，螺桿轉速從0～300mm/min實現無極變速。

（6）具備自動清料功能，可任意設定清洗次數、距離及速度。

（7）采用多級背壓技術，改善熔料的均勻性，穩定性。

（8）采用高效節能控制技術，通過電腦自動調整參數，實現節能30%以上。

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

（10）支持U盤或CF卡上傳編譯調機，優化操作界面，定制個性化菜單，可通過網絡連接外部打印機，自動打印錯誤日志、警報、信息和參數更改報告。

5 結束語

開發成果緊貼企業發展需要，得到了深圳市機械行業協會、深圳市模具技術學會及企業專家好評，受到職業院校和相關企業的青睞。該多色注塑機已投入實際生產中，效果良好，具有廣闊的市場前景。