【終稿全套】注射機一次成型設計-注塑機資料【3張CAD圖紙+文檔】

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PIRSS：注塑成型機的發(fā)展 生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上生產(chǎn)的信息檢索代理結(jié)構(gòu) 摘要 生產(chǎn)信息檢索為制造產(chǎn)業(yè)的重要問題。數(shù)據(jù)保護傳輸有效數(shù)據(jù)檢索機制是一個亟待研究的課題。因此，對于注塑機的基礎上，信息檢索套接字信息檢索機制和代理服務，在這項研究中，提出并得到解決的生產(chǎn)信息檢索代理體系結(jié)構(gòu)（PIRAA）。所提出的代理適用于客戶端服務器連接的通信定制的數(shù)據(jù)包格式并派工藝參數(shù)恢復到生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)庫。使用的實驗結(jié)果，基于云的平臺是基于注塑機實施。結(jié)果表明盜版框架可以用于開發(fā)在穩(wěn)定和顯著的方式基于云的平臺。 關鍵詞 PIRAA；云平臺；云計算;基于云計算的注塑機生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng) 1. 簡介 近年來，3C產(chǎn)品外殼更換變得相對快，注塑機，可用于快速大規(guī)模套管生產(chǎn)。除了3C技術的商品，在日常生活中的必需品大部分來自注塑機。如此廣泛的應用使得生產(chǎn)信息與溝通，獲取機器信息通過使用PC的紅色熱門的研究課題的監(jiān)控。產(chǎn)業(yè)經(jīng)常適應TCP / IP協(xié)議，如注塑機巨頭日本和德國阿博格的FANUC與機器進行通信。在這項研究中，一臺機器信息檢索代理建，與控制器集成，和一個注模機的數(shù)據(jù)中心被構(gòu)造為提供對注射模塑機數(shù)據(jù)庫為其它監(jiān)控系統(tǒng)和在任何網(wǎng)絡檢查機器狀態(tài)的目的環(huán)境。用于注塑機的生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)可以由在通過代理服務的任何網(wǎng)絡環(huán)境中提出的代理服務，以構(gòu)建各種機器監(jiān)視和信息分析系統(tǒng)進行訪問。如果發(fā)生錯誤或異常時，遠程機器診斷可以一次被執(zhí)行。陳提出了基于代理的生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與注塑機的案例研究一種新的框架。該框架具有以下優(yōu)點[1-3]?？梢钥缙脚_傳輸中（1）得到。機信息。 （2）積極推動信息管理者沒有機器操作員。 （3）所需的信息，額外的信息過濾，和數(shù)據(jù)的啟發(fā)式的分類可根據(jù)用戶的需求來進行。以進一步實現(xiàn)先前幀工作的概念，在這項研究中，為生產(chǎn)信息檢索服務的試劑成立。在多植物結(jié)構(gòu)中，所有的注塑機控制器的信息將被編譯和通過代理，以減少與重復的，信息資源的浪費發(fā)送回注塑機生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。所提出的架構(gòu)相結(jié)合控制器和基于PC的架構(gòu)，從而實現(xiàn)不間斷運行，無失信息和高安全性數(shù)據(jù)中心服務。遠程連接的控制機制分為客戶（基于PC）和服務器（控制器），和TCP / IP協(xié)議被用于以下研究課題進行了研究，并提出了在客戶端和即成兩者數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議： 1.湖所提出的代理插座連接的分組機制。 2.自定義的傳輸數(shù)據(jù)包格式及其測試 3.設計機信息檢索代理系統(tǒng)架構(gòu)。 4.擬議的注塑機代理的信息檢索服務。 5.一種用于注射模制機的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫計劃。 6.注塑，機生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫代理服務的提供。 7.信息安全架構(gòu)的建設。 8.根據(jù)注塑機基于云平臺的開發(fā)與實驗結(jié)果一起 2.文獻綜述 有關智能機代理架構(gòu)，支持制造流程的目的，一些研究已經(jīng)在最近幾十年被提出。 IA（智能機器劑）體系結(jié)構(gòu)與多代理框架由多個自治代理（如代理服務，一個故障診斷劑，制造劑和企業(yè)存儲器劑）已經(jīng)討論過的。基于多代理架構(gòu)的動態(tài)調(diào)度基于內(nèi)容的網(wǎng)絡在虛擬車間環(huán)境的基于代理的方式對智能制造已經(jīng)制定?；诖淼闹圃煜到y(tǒng)的研究，以下列出并討論; 作者號 描述研究 1格蘭特 本文表明，在IA（智能機器劑）體系結(jié)構(gòu)的自主處理過程優(yōu)化的情況下，實驗的人的試驗和錯誤和不確定性很大，可避免作為過程優(yōu)化的結(jié)果，該過程加速斜坡上升和調(diào)節(jié)和減少相關的生產(chǎn)成本。 2庫馬爾 本文提出由許多自主代理，的多劑框架諸如服務代理，一個故障診斷成人，制造劑和企業(yè)存儲器代理。服務代理和故障診斷第一歸類返回的保修失效的產(chǎn)品，然后進行失敗的根本原因進行了分析。然后，該信息被傳遞給制造劑來克服相關失敗的問題。 3蕭炎章 本文提出了一種自主協(xié)同制造開發(fā)的框架。其中一套智能代理處理基于自主性主要交互任務。代理之間的通信過程提供，其中確定分布式參與者，并允許通過代理消息異構(gòu)數(shù)據(jù)的共享。 4莫澤 本文提出了一種基于模式的MAST-SAW（制造代理*裝配車間的仿真工具 - 模擬）多劑生產(chǎn)自動化模擬工具。其有用性是使用分層協(xié)調(diào)框架復雜的分布式生產(chǎn)過程的模擬。 5埃羅爾 提出一種多代理系統(tǒng)的AGV的動態(tài)調(diào)度同步（自動導航車）和機器制造系統(tǒng)。建議多代理系統(tǒng)由四機代理商（計劃與資源代理）和兩個AGV代理（計劃與資源代理）。 6阿布 本文的內(nèi)容基于網(wǎng)絡提出了動態(tài)調(diào)度的基于代理的方法，它考慮了系統(tǒng)的動態(tài)特性。如資源的增加或故障，和任務添加或刪除。 7郭慶林 本文在虛擬車間環(huán)境提出了智能制造的有效方法是基于多代理提出了一種基于多代理的智能制造體系結(jié)構(gòu)來解決沖突和突發(fā)事件應對制定。 8齊昊 本文提出了涵蓋三個層次的生產(chǎn)管理，即虛擬企業(yè)（企業(yè)間），企業(yè)（企業(yè)間）和車間多代理和網(wǎng)絡服務為主要技術采用和開發(fā)新的合作框架這個框架。 9高青林 本文提出的架構(gòu)，包含了能夠互相通信以及基于分布式人工智能（DAI）多智能體系統(tǒng)（MAS）的方法決定的各種自治劑?；诖淼闹圃煜到y(tǒng)建模和處理模型具有以下特點與一般伯多祿模型和處理實體代理的自主性，反應能力和活動相比。 10 N 本文提出了一種分層代理競價機制，是特別設計用于生產(chǎn)計劃和調(diào)度的定做制造系統(tǒng)基于代理的控制方法，是為了提高制造系統(tǒng)的操作靈活性，以便他們處理動態(tài)*對于商業(yè)環(huán)境中添加或移除的變化。 11魏江 本文提出了云劑的概念和模式?；谠拼碓浦圃旒煞漳Ｊ酱嬖?，它提供了一個網(wǎng)絡環(huán)境下制造資源的有效集成服務。 12張宏斌 在互聯(lián)網(wǎng)上，越來越多的網(wǎng)絡信息讓用戶迷失在信息的“海洋”，所以本文提出了一種基于通過利用多代理技術相結(jié)合的歷史智能化演示多代理的信息檢索系統(tǒng)查詢用戶信息與當前的檢索關鍵字，并通過挖掘用戶的潛在利益和特點。 13鋁薩菲 本文提出了一種新的方法來實現(xiàn)基于一個基于本體的重構(gòu)劑模塊化制造系統(tǒng)的快速重新配置。該代理使用到用于重新組態(tài)的，無需人工干預的目的制造環(huán)境的邏輯知識。 14張盈豐 本文提出并定義了智能對象的概念和設計在制造環(huán)境中的代理模式被稱為基于代理的智能對象（AS0）。繼面向服務的架構(gòu)，建立了一個智能對象管理系統(tǒng)（SOMS）的Web服務框架。 15路易斯·莫拉萊斯 本文基于多代理的硬件軟件單元通過開發(fā)一種新型的多代理分布式控制器（MADCON）系統(tǒng)提出了一個開放式架構(gòu)平臺。該MADCON系統(tǒng)的開發(fā)，以簡化在工業(yè)應用使系統(tǒng)定制簡單和花費上的開發(fā)和維護更少的時間之間的硬件和軟件功能的交互。 16焦建新 本文采用的多代理系統(tǒng)范式合作談判全球制造業(yè)供應鏈。多智能的計算環(huán)境是適合出國留學類涉及多個自主或半自主解決問題的代理協(xié)調(diào)與談判的問題。另據(jù)報道是手機全球制造業(yè)供應鏈協(xié)調(diào)的個案研究。 17高塔 本文提出了一種方法來支持虛擬機監(jiān)視器在執(zhí)行由一個效用函數(shù)表達了兩個目標，并優(yōu)化該功能采用模糊控制，可能成為一個數(shù)量增加工作云服務供應商的物理機上運行的虛擬機的資源分配虛擬機，多劑的模糊控制器被實現(xiàn)，其中每個代理優(yōu)化其自己的本地效用函數(shù)。 18李漫 本文構(gòu)建了多目標并行機根據(jù)機器的喜好安排一個基于代理的系統(tǒng)。該框架包括三種類型的代理人，即任務代理機代理和管理代理。代理可以有效地洽談的基礎上設計的協(xié)商協(xié)議。 19玲 本文采用的區(qū)域內(nèi)和跨漫游，空間運動所提出的算法和代理之間的協(xié)商協(xié)議來解決動態(tài)資源分配問題，被稱為機械降解提出了分散式多智能體系統(tǒng)（DMAS）（MD） 3. 生產(chǎn)信息檢索代理體系結(jié)構(gòu) 注塑機的數(shù)據(jù)檢索和設備制造商的信息的報告中，我們結(jié)合實注塑機控制器和信息檢索代理體系結(jié)構(gòu)來構(gòu)建的注塑成型機的數(shù)據(jù)庫。生產(chǎn)信息檢索代理體系結(jié)構(gòu)，在圖中所示。 1，被分成注塑機，代理，服務，和數(shù)據(jù)庫，它源于我們以前的研究[20-22]。所提出的架構(gòu)分為三個主要模塊，包括生產(chǎn)和處理模塊（PPM），生產(chǎn)信息檢索模塊（FIRM）和應用模塊（AM）。所述PPM負責生產(chǎn)和制造的，這意味著該注塑機和生產(chǎn)過程的方案。在PIRM提供關于數(shù)據(jù)中心和服務器生產(chǎn)信息檢索服務。防火墻，加密機制和信息檢索劑（IRA）被移植，這可以被表示為一個數(shù)據(jù)層。 AM代表最終用戶訪問的應用程序。在此模塊中，不同的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，制造企業(yè)系統(tǒng)或報告可以基于由生產(chǎn)信息檢索代理檢索的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來開發(fā)。提供各模塊的詳細說明如下： *全電動注塑機：全電動注塑機是用來作為我們發(fā)展生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)為例。由作為基礎上，提出PIRAA框架接收由注塑機上的控制器傳送來的分組，則數(shù)據(jù)可以被保存在安全的云數(shù)據(jù)庫并以穩(wěn)定的方式。 *生產(chǎn)信息檢索代理：信息檢索代理部署和安裝在服務器上。它通過發(fā)送插座/接收的數(shù)據(jù)包到/從控制器。它檢索生產(chǎn)信息和所獲得的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。連接機制和算法插座包在第4和第5，啟用該機制得到解決代理商以穩(wěn)定的方式接收的數(shù)據(jù)包。 *云機架即成：云機架式服務器是數(shù)據(jù)檢索服務，從而確保用戶有權限通過認證機制來訪問該服務。登錄后，各類監(jiān)控軟件可以通過這個服務進行機器狀態(tài)的檢查和數(shù)據(jù)分析和診斷。所有云機架式服務器聚集為虛擬機。資源握手機制是由虛擬機管理平臺來處理。 *生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫：機器，維護，用戶權限，機器參數(shù)，機器的溫度數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫只能通過身份驗證的用戶訪問。成型參數(shù),,如成型溫度及成型壓力保存在我們的數(shù)據(jù)庫中。該數(shù)據(jù)可以通過在AM提供云服務進行訪問。數(shù)據(jù)加密機制用于提高退休帳戶的數(shù)據(jù)的安全性。 *生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)：通過使用該平臺，成型機管理人員和工程師能夠創(chuàng)建或刪除個人退休賬戶。資源管理和數(shù)據(jù)采集功能進行了此模塊中實現(xiàn)。該系統(tǒng)界面建有內(nèi)部網(wǎng)關防火墻保護的Web服務器上。 表1.標題的數(shù)據(jù)格式和長度 格式 長度（字節(jié)） MSG類型 1 MSG標志 1 數(shù)據(jù)長度 2 指數(shù) 2 名稱座 2 數(shù)據(jù)類型 1 其他 11 表2. MSG類型分組格式 MSG類型 功能 錯誤 它將發(fā)送網(wǎng)絡錯誤信息 沒有 保留 機械狀態(tài) 它監(jiān)視機器狀態(tài) 對位閱讀 它監(jiān)控的參數(shù)（RIT，RM，.RD） SPC 它監(jiān)視SPC 報警記錄 它監(jiān)視報警記錄 歷史記錄 它監(jiān)視操作記錄 表3. 消息標志 分組菜單 消息標志 號碼 開始 0 繼續(xù) 1 結(jié)束 2 啟用 3 禁用 4 4. 代理接口信息包 為建設連接機制的目的，微軟.Net框架插座適用于本研究落實。信息檢索劑和注塑機控制器可經(jīng)由一個TCP / IP接口進行分組傳輸和通信，并且代理可以檢索機器狀態(tài)和生產(chǎn)信息。為了更快和更穩(wěn)定的傳輸，在此研究中的分組大小被指定為276個字節(jié)。插座包數(shù)據(jù)格式包含一個20字節(jié)報頭和256字節(jié)的數(shù)據(jù)。頭和數(shù)據(jù)的解釋如下：在包格式被分成兩個部分，包括頭格式和數(shù)據(jù)格式。頭的功能是格式類型和分組的功能，因此該程序可以使給它接收到的數(shù)據(jù)包的正確的反應。數(shù)據(jù)要被發(fā)送的內(nèi)容。標題的內(nèi)容包括MSGTYPE，msgFlag，DATALENGTH，索引，座名稱，和數(shù)據(jù)類型，以及數(shù)據(jù)格式和標題數(shù)據(jù)長度在如下描述上如表1。 包函數(shù)代表包函數(shù)，如表2中，標志表示標志地位，這也可以被描述為的詳細設置，即啟動，持續(xù)，停止，啟用，禁用和其他。它們作為命令，如表3所示，數(shù)據(jù)長度表示數(shù)據(jù)長度，索引表示存儲該參數(shù)的地址，存儲該參數(shù)的銀行表示存儲該參數(shù)的銀行，數(shù)據(jù)類型表示數(shù)據(jù)類型的類型分為字節(jié)，短，輸入 ，串和其他每個命令的變換的基礎上，如表4所示 表4.數(shù)據(jù)類型分組菜單 數(shù)據(jù)類型 號碼 字節(jié) 0 短 1 輸入 2 串 3 其他 4 表5.來自PC和控制器的報頭格式 算法：代理插槽分組鏈接機制 1. //連接到服務器，偵聽 2. IP地址IP = 地址解析（IP地址） 3. IP終端端點=新的IP終端（IP，端口）; 4. 客戶端插座=新的客戶端（家庭互聯(lián)網(wǎng)工作中，// 初始化客戶端插座; 5. 插座類型.流協(xié)議類型.Tcp） 6. 客戶端開始連接（終端）; //開始連接目標服務器 7. 初始化包的報頭信息，然后創(chuàng)建一個標題消息 8. 消息管理器 首信息=新的首信息 9. 首信息 設置消息頭（消息類型，消息旗，消息數(shù)據(jù)類型，BLK名稱， 10. 開始索引，數(shù)據(jù)長度）; 11. 字節(jié)[]的頭消息=消息管理器創(chuàng)建標題消息緩沖區(qū)（頭信息）; 12. //開始發(fā)送到目標服務器的數(shù)據(jù)包; 13. 如果客戶端套接字連接客戶端，然后客戶端發(fā)送（頭消息）; 16. 初始化數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)類型相同消息數(shù)據(jù)從服務器的 17. 字節(jié) []數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)=新的字節(jié)[20+1024]; 18. 從服務器的客戶端； 19. 接收的消息數(shù)據(jù)。開始接收（數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)偏移，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的長度。）; 20. 如果從服務器接收到的短信數(shù)據(jù)關閉套接字連接 21. 如果客戶端套接字隨后收到的客戶端套接字關閉連接（）; 表6.來自PC和控制數(shù)據(jù)包的頭格式 數(shù)據(jù)包分類 PC 控制器 類型 對讀 成型機 標志 啟用 啟用 數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)長度 數(shù)據(jù)長度 指數(shù) 星級指數(shù) 星級指數(shù) BLK名稱 BLK名稱 BLK名稱 數(shù)據(jù)類型 輸入 輸入 數(shù)據(jù) 沒有 對讀 5. 代理客戶端連接的分組算法 鏈接機制算法代理插座包在表5中示出的算法描述在服務器和客戶端連接?？蛻舳撕头掌魈捉幼质亲⑺軝C的數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接。數(shù)據(jù)事務是通過任一內(nèi)部網(wǎng)或因特網(wǎng)分為數(shù)據(jù)包。代理插座報文由頭部消息和數(shù)據(jù)緩沖。該類插座負責初始化解析消息頭和緩沖區(qū)的新方法。類消息管理器負責創(chuàng)建新的方法來初始化分組報頭信息來創(chuàng)建的頭信息。 表7.數(shù)據(jù)包類別標志PC從控制器接收 數(shù)據(jù)包類別 控制標志 Msg類型 4 Msg標志 3 數(shù)據(jù)長度 1 指數(shù) 247 Blk名稱 18 表8.數(shù)據(jù)包類別標志PC接收發(fā)送器 數(shù)據(jù)包類別 PC標志 Msg類型 4 Msg標志 3 數(shù)據(jù)長度 1 指數(shù) 247 表9.測試服務器仿真環(huán)境規(guī)格的信息檢索代理 測試項目 規(guī)格 窗口 2012 窗口 程序語言 MS視覺工作室2012C# 數(shù)據(jù)庫 SQL服務器 網(wǎng)絡服務 網(wǎng)絡信息服務（IIS）8.0 隨機存取存儲器 8G 中央處理器 因特爾至強處理器E5-2620/2.00赫茲（2核心） 采取注射模塑機參數(shù)作為一個實例。PC機發(fā)送的查詢注塑機狀態(tài)包。控制器接收該分組，并返回于表6中的PC和控制器兩者的數(shù)據(jù)包類別被映射為數(shù)據(jù)傳輸中示出分組從PC和控制器的數(shù)據(jù)包報頭格式的注塑機狀態(tài)。從PC向控制器發(fā)送的分組類別標志被示為表7.在PC從控制器接收示于表8分組類別標志。 6. 實驗結(jié)果 6.1實驗測試環(huán)境設置 當注射模制機開始處理，大規(guī)模的數(shù)據(jù)分組注入到數(shù)據(jù)庫中，是由我們的檢索代理檢索。信息檢索安裝在數(shù)據(jù)收集服務器上。為了不丟失數(shù)據(jù)和錯誤不斷獲取數(shù)據(jù)包，我們進一步設計了一個智能代理套接字連接數(shù)據(jù)包機制，在第5.2節(jié)的信息檢索代理的測試服務器仿真環(huán)境規(guī)格表9中列出。 系統(tǒng)與微軟的視覺工作室 2012中C＃編程語言的所有生產(chǎn)信息保存到MS SQL服務器2012實施。有8G內(nèi)存的因特爾中央處理器 E5_2620適應于模擬代理檢索環(huán)境。注塑機制造的監(jiān)控系統(tǒng)接口被顯示在圖2.每個代理都有自己的代理ID。注塑機生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)能夠通過調(diào)用“創(chuàng)建EXE”·刪除功能的特定按鍵發(fā)電機創(chuàng)造新的代理人來管理多代理還提供通過點擊按鈕“刪除EXE”清除創(chuàng)建代理。 6.2實驗結(jié)果與討論 圖3描繪了用于在以24小時的單次注射模制機的連續(xù)執(zhí)行的情況下，在注塑機的信息檢索代理的測試結(jié)果。以太網(wǎng)傳輸?shù)幕A設施是基于A10 / 100M bps的傳輸帶寬。如試驗結(jié)果所示，在沒有數(shù)據(jù)24小時的間隔中的數(shù)據(jù)傳輸是100％缺失。由此可以看出，通過該單個注塑機傳送的平均網(wǎng)絡流的流量為28千位/秒。總流量是29升，017 KB的在24小時內(nèi)，這表明實施生產(chǎn)信息檢索代理執(zhí)行好。如該圖所示，有在05 15傳輸流的峰，這說明的注塑機控制器的數(shù)據(jù)清除和倉儲。結(jié)果表明，最大傳輸流可以是37.2千位/秒大約23.0.千位 /秒。最后，該測試結(jié)果表明，所提出的注塑機的信息檢索代理可與所設計的數(shù)據(jù)加密機制，并且所傳輸?shù)纳a(chǎn)信息是穩(wěn)定的工作。 7. 結(jié)論 本研究的實驗結(jié)果證明，PIRAA是可行的用于注射模制機的制造監(jiān)測系統(tǒng)通過規(guī)定的插座連接機制和發(fā)達的信息檢索劑可成功地與機器控制器進行通信的發(fā)展。這項研究的結(jié)論如下： 1. 鏈接機制和信息檢索服務的代理插座數(shù)據(jù)包提出了建議。代理和機床控制器通過發(fā)送數(shù)據(jù)包通信。該代理定期接收機器的狀態(tài)和生產(chǎn)信息。 2. 信息檢索使用代理服務代理體系結(jié)構(gòu)提出了建議?？蛻舳耍ㄜ浖┛赏ㄟ^代理服務獲得相關的注塑機工藝參數(shù)。 3. TCP/ IP通信被用作客戶機/服務器傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議。此外，在添加數(shù)據(jù)包的重發(fā)機制，以確保安全。 4. 注塑成型機的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)庫計劃。它包含工廠的信息，機器信息，用戶數(shù)據(jù)，注塑機參數(shù)，模式信息，和SPC工藝參數(shù)。 5. 信息安全體系結(jié)構(gòu)提出。高安全性的隨機不對稱飼料散列加密算法設計，以改善用戶和廠家的信息安全。 鳴謝 作者感謝科學技術部贊助這項研究，并提供相關的技術支持（大多數(shù)-103-2221-E-006-085） 參考文獻： 1. 格蘭特，H.K.，阿爾貝，J.S.，丹尼爾，G.H.和西奧，I.N，“智能機代理架構(gòu)，制造過程的自適應控制優(yōu)化”，先進工程信息學，卷25，41號，頁碼783-796,2011。 2. 庫馬爾，米什拉，成龍，謝卡爾，B“，在服務供應鏈保修故障分析：一個多代理框架”。在供應鏈管理國際會議論文集與信息系統(tǒng)，頁1-6 2010。 3. 張和曲?！盎诖淼膮f(xié)同制造平臺研究”，物理學，卷 25，第1569頁至1575頁，2012。 4. 莫澤，馬德里比夫的“生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的多主體仿真基于模式的協(xié)調(diào)和測試框架”，在復雜化，智能化和軟件密集型系統(tǒng)，頁526-533 國際會議論文集，2010 5. 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Injection molding of various plastics processing has good adaptability, high production capacity and easy to automate. The rapid development of the plastics industry today, both in the injection molding machine or on the number of species occupies an important position, making it the fastest growing plastics machinery currently, one of the largest number of production models. In recent years, technological progress in China's press industry is very significant, particularly in the gap between technology and foreign brand-name injection molding machine greatly reduced, the level of control, product quality and internal appearance and other aspects have made significant change. Have good products, must have good equipment. Equipment wear and corrosion is a natural law, people master the rules, you can prevent or reduce equipment wear and corrosion, extend the life cycle of equipment, ensure the integrity rate of equipment. In order to strengthen the use of plastic machinery, maintenance and management, our departments have developed standards and implementation rules, requiring equipment management and equipment manufacturers to achieve the management and use "scientific management, proper use, reasonable lubrication, careful maintenance, regular maintenance, planned maintenance, improve equipment availability, the equipment always in good condition. Advantages of this design is used to power the hydraulic motor, while the overall structure with single-cylinder drive to reduce costs, create a simple, easy maintenance. Plastic injection molding technology is based on the principle of die casting from the turn of the century developed, is currently one of the methods most commonly used plastics processing of. This method is suitable for all thermoplastics and therm setting plastics portion (about 1/3 of the total plastic). Keywords: Injection molding machine; Injection molding; Injection device 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 注塑成型機的工作原理 1 1.2 注塑機的結(jié)構(gòu) 1 第2章 機構(gòu)說明 3 2.1 整體方案的確定 3 2.1.1 選擇注射機的類型 3 2.1.2 整體方案的選擇 4 2.2 塑化部件設計 5 2.2.1 螺桿 6 2.2.2 機筒 6 2.3 注射座的設計與油缸的布置 7 2.4 機筒固定與防流涎結(jié)構(gòu)設計 8 第3章 主要參數(shù)的選擇與計算 9 3.1 螺桿直徑與行程 9 3.2 最大注射量及注射部分的計算 9 3.3 螺桿的轉(zhuǎn)速和扭矩 10 3.4 塑化能力 11 第4章 主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算與確定 12 4.1 螺桿與機筒 12 4.1.1 螺桿 12 4.1.2 壓縮比 13 4.1.3 螺紋斷面形狀 13 4.1.4 螺紋寬度 14 4.2 噴嘴口徑與螺桿頭 15 4.3 輔助元件的選擇與確定 16 第5章 主要部件剛度及強度校核 20 5.1 注射部件的校核 20 5.1.1 螺桿的強度校核 20 5.1.2 校核強度 21 5.1.3 螺桿剛度校核 21 5.2 油缸部分的校核 23 5.3 機筒部分的計算及校核 30 5.4 軸承選擇 34 第6章 控制系統(tǒng) 36 6.1液壓系統(tǒng) 36 6.1.1控制系統(tǒng) 36 6.2注塑機控制系統(tǒng)原理 36 6.2.1注射座的整進與整退 37 6.2.2注料桿的射進 37 6.2.3預塑液壓馬達的動作 37 6.2.4頂杠的頂出與復位 38 6.2.5保模時間 38 6.2.6注塑料筒溫度 38 6.3 PLC選型的方法及原則 38 6.3.1確定I/O點及分配 39 6.3.2 注塑機控制系統(tǒng)的接線圖 41 6.3.3注塑機的溫度控制 41 6.3.4注塑機的步序控制 42 6.4 PLC注塑機控制系統(tǒng)的總體程序 46 結(jié)束語 49 參 考 文 獻 50 致謝 51 第1章 緒論 1.1 注塑成型機的工作原理 注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。 注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。 1.2 注塑機的結(jié)構(gòu) 按塑化方式：柱塞式注塑機和螺桿式注塑機； 按機器的傳動方式：液壓式、機械式和液壓—機械（連桿）式； 按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機。 臥式注塑機：合模部分和注射部分在同一水平中心線上，且模具是沿水平方向打開的。其特點是：機身矮，易于操作和維修；機器重心低，安裝較平穩(wěn)；制品頂出后可利用重力作用自動落下，易于實現(xiàn)全自動操作。目前，市場上的注塑機多采用此種型式。 立式注塑機：其合模部分和注射部分處于同一垂直中心線上，且模具是沿垂直方向打開的。因此，其占地面積較小，容易安放嵌件，裝卸模具較方便，自料斗落入的物料能較均勻地進行塑化。但制品頂出后不易自動落下，必須用手取下，不易實現(xiàn)自動操作。立式注塑機宜用于小型注塑機，一般是在60克以下的注塑機采用較多，大、中型機不宜采用。 角式注塑機：其注射方向和模具分界面在同一個面上，它特別適合于加工中心部分不允許留有澆口痕跡的平面制品。它占地面積比臥式注塑機小，但放入模具內(nèi)的嵌件容易傾斜落下。這種型式的注塑機宜用于小機。 多模轉(zhuǎn)盤式注塑機：它是一種多工位操作的特殊注塑機，其特點是合模裝置采用了轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，模具圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。這種型式的注塑機充分發(fā)揮了注射裝置的塑化能力，可以縮短生產(chǎn)周期，提高機器的生產(chǎn)能力，因而特別適合于冷卻定型時間長或因安放嵌件而需要較多輔助時間的大批量塑制品的生產(chǎn)，但因合模系統(tǒng)龐大、復雜，合模裝置的合模力往往較小，故這種注塑機在塑膠鞋底等制品生產(chǎn)中應用較多。 一般注塑機包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。 注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時，由于注射壓力很高，相應地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力一般在20~45MPa之間，見表1），因此必須有足夠大的合模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機的關鍵部件。 1 第二章 機構(gòu)說明 2.1 整體方案的確定 2.1.1 選擇注射機的類型 螺桿式注射裝置：簡稱螺桿式注塑裝置，是目前應用最廣泛的注塑裝置。是由塑化部件，料斗，螺桿傳動裝置，注射油缸，注射座整體移動油缸組成。塑化部件和螺桿傳動裝置等安裝在注射座上，注射座借助注射座整體移動油缸沿注射座上的導軌往復運動使噴嘴撤離或貼緊模具。為了便于拆換螺桿和清洗料筒，在底座中部設有回轉(zhuǎn)機構(gòu)，注射座能繞其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個角度。 螺桿式注塑機的成型工藝過程：首先將粒狀或粉狀塑料加入機筒內(nèi)，并通過螺桿的旋轉(zhuǎn)和機筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機器進行合模和注射座前移，使噴嘴貼緊模具的澆口道，接著向注射缸通入壓力油，使螺桿向前推進，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過一定時間和壓力保持（又稱保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開模取出制品（保壓的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔內(nèi)補充物料，以及保證制品具有一定的密度和尺寸公差）。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時，由于注射壓力很高，相應地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力一般在20~45Mpa）。 柱塞式注射裝置：柱塞式注射裝置主要由塑化部件（包括噴嘴，注射活塞，料筒，分流梭），定量加料裝置，注射油缸，注射座移動油缸等組成。 柱塞式注射裝置的工作過程：注射成型方法是將膠料從喂料口喂入料筒后，由料筒外部的加熱器對膠料進行加熱、塑化，使膠料達到易于注射而又不會焦燒的溫度為止。最后由柱塞將已塑化膠料高壓注入模具中。實際上，這種注射方法料筒主要起注射作用，輔以加熱塑化作用。因為橡膠為熱的不良導體，傳熱效率低，如果僅僅通過熱傳導來加熱膠料，膠料溫度上升太慢，而且塑化的不均勻。因此需要將膠料先在熱煉機中熱煉，熱煉到一定程度后再喂入注射機中。因此這種注射成型法雖然注射機本身結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但是需要配置熱煉機和煉膠工人，從而增加了設備成本和工人勞動強度，最重要的是這種注射成型方法生產(chǎn)效率低，塑化不均勻，從而影響到制品的質(zhì)量。 過去我們使用通用型的螺桿比較多，但隨著塑料品種的增加和改性料的不斷出現(xiàn)，用傳統(tǒng)的螺桿加工往往會出現(xiàn)塑化沒有到位，充填不滿，制品性能達不到要求。因而視塑料的性能不同，出現(xiàn)了不同型式的螺桿。如在通用螺桿上加屏障，加混煉頭，也有在漸變型螺桿、突變型螺桿中加屏障和混煉頭。如PA、PET料用的螺桿通常用突變型螺桿再加一個混煉頭。又如PVC普通塑料制品常用漸變型螺桿就可以了，若對制品要求高，如接頭之類則另加屏障段和混煉頭，保證塑化質(zhì)量。為此根據(jù)不同性能塑料提供一套較為完整的、相互匹配的螺桿系列，無論對設備制造廠和用戶廠均十分重要。目前浙江大學、北京化工大學等相關部門正著手做這方面的工作，由于它涉及到螺桿結(jié)構(gòu)、塑料原料、工藝參數(shù)，因而工作量很大。 目前在注射機螺桿上，越來越多地采用液壓馬達傳動。其體積也比同規(guī)格的電動機小的多。傳動裝置容易實現(xiàn)體積小重量輕結(jié)構(gòu)簡單的要求。從動力源的利用來說，由于目前絕大多數(shù)的注射機采用液壓馬達傳動。當螺桿預塑時，泵正處在冷卻定型階段。此時油泵采用卸載狀態(tài)。如用液壓馬達傳動，可方便的得到和使用動力源。正是這樣，則要求螺桿塑化時間必須在制品冷卻時間內(nèi)完成。否則就會出現(xiàn)油泵在動力分配上的矛盾。由于螺桿技術的發(fā)展。塑化能力有較大的提高，使塑化時間縮短。一般情況下，能做到制品冷卻前完成塑化。也是目前液壓馬達普遍采用的愿因之一。 由于注射裝置螺桿對調(diào)速要求并不嚴格，加之電動機的有級調(diào)速系統(tǒng)具有易維護，壽命長，效率高，螺桿預塑化時間不受冷卻時間限制等優(yōu)點。所以還相當普遍的用于大，中型機器上。但這類傳動特性硬，設計師應該設置防止螺桿過載的保護裝置。 綜合考慮，本設計采用低速大扭轉(zhuǎn)液壓馬達傳動。 螺桿傳動部分與螺桿的連接方式有滑動與固定兩種?；瑒邮降哪Σ磷枇h大于固定式。故對滑動連接就需要考慮。經(jīng)分析比較，本設計選用固定式。 2.1.2 整體方案的選擇 （1） 前置油馬達隨動式結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點： ① 軸向長度短，占地面積小。 ② 油缸，螺桿，傳動三者的關系比較簡單。 ③ 改善了活塞桿受力情況。 ④ 油馬達裝卸容易，便于維修。 ⑤ 止推軸承布置容易。油缸密封好。 缺點; ① 增加了移個油缸，成本高。 ② 有同步性要求，安裝調(diào)整要求高。 （2） 單缸前置油馬達非隨動式結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點： ① 油馬達裝卸簡單，易于維護。 ② 安裝調(diào)節(jié)比較容易。 缺點： ① 軸長較長，占低面積大。 ② 止推軸承布置困難，行程開關不易設置。 ③ 由于傳動軸通過油缸和活塞，油缸密封困難。 （3） 油缸后置，油馬達隨動式： 優(yōu)點; ① 結(jié)構(gòu)簡單。 ② 止推軸承布置容易。 ③ 油缸密封性能好。 缺點： ① 軸向尺寸大，占地面積小。 ② 油馬達裝卸不容易。 由上述可知（1），（3）屬于隨動時，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，油馬達可直接在螺桿的后部，省去了花鍵軸，減小了磨損，延長了機器的壽命。但由于慣性大影響計算。對于非隨動結(jié)構(gòu)，必須設置花鍵軸，它壽命短，但慣性小，計算精密。 綜合考慮，本設計采用前置雙油缸馬達隨動式結(jié)構(gòu)。 2.2 塑化部件設計 塑化部件的主要作用是完成對塑料的塑化。以及在柱塞的作用下將溶料注射入模腔。因此在設計料筒時必須保證實現(xiàn)對塑料的良好的塑化和盡量減少塑料在注射時的要求損失。本設計采用螺桿塑化，下面主要是螺桿式塑化部件的設計。 （1） 螺桿 螺桿塑化部件主要是螺桿，機筒，噴嘴等組成。塑料螺桿連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中實現(xiàn)物理狀態(tài)的變化。最后呈熔融狀態(tài)而被注入模腔。故塑化部件是完全均勻塑化容量的核心部分。 （2螺桿式塑化部件的特點： ① 螺桿具有塑化和注射兩種功能。 ② 螺桿在塑化時對制品不發(fā)生直接接觸，反作用于塑料。 ③ 塑料在塑化過程中，所經(jīng)過的程度比擠出長。 ④ 塑料在塑化和注射時，均要發(fā)生軸向移動。同時螺桿又處于時轉(zhuǎn)時停狀態(tài)。因此形成了螺桿塑化過程中的非穩(wěn)定性。 2.2.1 螺桿 （1）注射機螺桿與擠出螺桿相比，在結(jié)構(gòu)上有下列不同： ① 注射螺桿的長徑比和壓縮比較小。 ② 注射螺桿均化段的螺桿槽比較深。 ③ 注射螺桿加料段比較長，而勻化段較段。 ④ 注射螺桿的頭部結(jié)構(gòu)具有特殊形式。 除此，注射在工作時塑化能力和溶料溫度將隨螺桿的軸向運動而改變。 （2） 注射螺桿形式： 注射螺桿形式有：漸變型，突變型，通用型三種。 ① 漸變型螺桿：塑化時能量裝換緩和，主要用于加工聚乙烯類。 ② 突變型螺桿：塑化是能量裝換劇烈，主要用于聚烯氫類的結(jié)晶型塑料。這種螺桿設計的出發(fā)點是認為塑料在段壓塑區(qū)內(nèi)全部狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。根據(jù)熔融理論和塑料在螺桿槽內(nèi)的實際熔融過程。是一個逐漸熔融的過程，而且從工藝上也很難準確控制塑料在突變區(qū)實現(xiàn)狀態(tài)全部轉(zhuǎn)變的位置點。因此，突變螺桿的使用效果并不與理論相符。 ③ 通用型螺桿：壓塑段長段介于漸變和突變之間，越3—5個螺距。這種螺桿的使用性較強。使用于加工非晶型，晶型塑料。 根據(jù)綜合考慮，本設計采用通用螺桿，單頭等螺距變深螺桿。 為了防止注射時部分溶料呈反向流動，產(chǎn)生嚴重的回泄。 ① 箭頭螺桿頭：特征是螺桿頭角較小帶有螺紋，主要用于高粘度或熱敏性塑料。 ② 鈍頭螺桿頭：特征是頭部為三角性曲面，主要用于透明度要求高的PC,ABS,PMMA等塑料。 ③ 止逆型螺桿頭：帶有止逆和方滯料分解等結(jié)構(gòu)，是一種防止注射時溶料回泄的螺桿頭。用于加工中低粘度的塑料。對高粘度熱敏型塑料，主要防止滯頭分解。 ④ 異徑型螺桿頭：螺桿直徑小于螺桿頭直徑。用途是換大徑的前徑的前機筒和螺桿頭，可提高注射量，代替大徑螺桿。 綜合考慮本設計采用逆型螺桿頭。 2.2.2 機筒 機筒是塑化部件的另一個重要零件。注射成型機的機筒有整體型和套襯型兩種。就前者來看，大多數(shù)采用整體型結(jié)構(gòu)。材料45號鋼邊面鍍絡氮化缸內(nèi)表面經(jīng)氮化處理或合金鋼襯套以及內(nèi)孔澆注X型核心的雙金屬機筒。整體式結(jié)構(gòu)加工成本低，易與制造。 （1） 加料口處的界面： 注射機大多數(shù)采用自動加料。因此，在設計加料口處的界面形狀時，應注意盡可能的增強對塑料的輸送能力。目前普遍使用的是對稱和偏置形式。從輸送效果看，偏置優(yōu)于對稱料口。但是這種現(xiàn)象并不十分明顯。根據(jù)固體輸送理論，為提高加料段也有開設深槽的結(jié)構(gòu)。 本設計采用在注射機筒的加料段開設深槽的料口界面形狀。 （2） 機筒加熱 在注射成型機上廣泛的加熱方式是各種形式的電阻加熱。這是因為它具有體積小，制造與維護方便等優(yōu)點。為使機筒達到符合工藝要求的溫度分布，需要對機筒的加熱進行分段控制。在注射料的熔融熱中，剪切熱相對要比螺桿小。所以在一般情況下，機筒無需設置冷卻溫控系統(tǒng)?？孔匀焕鋮s就可以了。為了幫住良好的加料和輸送條件以防止機筒加熱傳遞到傳動部分，所以在加料處設置冷是必要的。 塑化后的熔融塑料，在螺桿式柱塞的作用下，以及相當高的剪切速度流經(jīng)噴嘴而流入模腔。當溶料高速流進小口的噴嘴時，將受到較大的剪切作用。有部分壓力經(jīng)主力損失而轉(zhuǎn)變成能使溶料進入模腔。 根據(jù)常用的噴嘴，基本上將它分為開放式噴嘴和閉式噴嘴及特殊用途噴嘴三種類型。 （1） 開放式噴嘴 結(jié)構(gòu)簡單，壓力損失小，補縮作用大。不宜產(chǎn)生滯料分解現(xiàn)象。因此，主要用它來加工高粘度的塑料。 （2） 鎖閉型噴嘴 即對噴嘴實現(xiàn)關閉的噴嘴。 （3） 特殊型噴嘴 對某些無需使用特殊用途的噴嘴。 綜合考慮，本設計采用開放式噴嘴 2.3 注射座的設計與油缸的布置 一、 本設計采用整體結(jié)構(gòu)。螺桿的傳動裝置，油缸均安裝在注射座上。 （1） 導軌式：結(jié)構(gòu)面積大，變形小，大小型機臺多采用這種方式。其加工量大其困難。 （2） 導柱式：結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，精度保證，并使整個機臺機構(gòu)緊湊。缺點是對精度要求高。 綜合考慮，本設計采用小型注射機，重量不大，用導柱支撐，可滿足剛度要求因此選用導柱式。 二、油缸的結(jié)構(gòu)與布置 油缸結(jié)構(gòu)有柱塞式，活塞式，回轉(zhuǎn)式三種，本設計才用活塞式油缸。 本設計注射油缸對稱的布置在注射座兩側(cè)。 油缸采用整體式結(jié)構(gòu)和襯套式。整移式油缸的結(jié)構(gòu)比較見到加工方便但缸體對鑄造要求很高。鑄造時易出現(xiàn)沙眼，氣泡冷卻小，往往使整個鑄件報廢。其經(jīng)濟性不可取。采用襯套式結(jié)構(gòu)增加了加工量卻避免了上述缺陷。同時可先用適當?shù)牟牧咸岣哂透着c活塞的耐磨性。故本設計采用襯套式。 整移油缸布置在油馬達和底座間，活塞桿布置在注射座下部。 在油缸運動處的密封本設計采用1/X型密封圈。其結(jié)構(gòu)特點面積小，結(jié)構(gòu)簡單增大了支撐面積。這種密封圈適用與壓力320kgf/cm溫度為30-100攝氏度。采用水汽時為70攝氏度，介質(zhì)為水。 在端蓋處密封采用簡單的O型密封圈。 為防止活塞桿鏈接螺母發(fā)生松動，采用結(jié)構(gòu)較小的槽型螺母開口銷固定的放松模式。 2.4 機筒固定與防流涎結(jié)構(gòu)設計 一、機筒固定 機筒在注射時由于注射壓力的作用會發(fā)生軸向位移。所以機筒需要軸向固定。本設計采用軸肩固定，使機筒不會有軸向移動。 由于螺桿選轉(zhuǎn)會使機筒轉(zhuǎn)動，為防止機筒發(fā)生轉(zhuǎn)動，在機筒與注射座之間加一圓柱銷。 二、防流涎結(jié)構(gòu)設計 本設計采用的是開始噴嘴會產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。流涎不僅是溶料大量浪費。而其會給工藝操作和實現(xiàn)機臺的自動化帶來不便。為此，本設計在螺桿預塑化停止后，在微小的軸向位移噴嘴處的塑料壓力獲得解除?？朔藟毫Σ黄胶舛鸬牧飨熏F(xiàn)象。 本設計螺桿后部加哈夫環(huán)，固定在螺桿上實現(xiàn)這個動作。 第三章 主要參數(shù)的選擇與計算 3.1 螺桿直徑與行程 SZ160--100注射裝置理論注射量為160cm2,合模力為100N 螺桿直徑： 往復螺桿式的螺桿直徑，應該保證注射量和塑化能力這兩個條件來確定。從滿足注射量的要求，而計算出螺桿直徑。一般也能滿足對塑化能力的要求。因此，螺桿直徑可先由下列公式計算出后再校核塑化能力。 D= （3-1） 式中： V—機器注射量（cm3） --注射系數(shù)。根據(jù)加工樹脂的類型和螺桿結(jié)構(gòu)而定。取值0.75~0.9 S--注射行程 S=KDS K—螺桿行程與直徑的比值。常取3左右，本機構(gòu)K取3. 故 V=V （3-2） D= （3-3） =0.8 D =4.4 所以 D=4 S=KD S=12 （輕工部標準SG318—83，GB/T2349—1980） 3.2 最大注射量及注射部分的計算 一、 最大注射量 機器注射量是指機器在對空注射條件下，注射螺桿作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注設量。 Vc=2 （3-4） Vc=182.371cm3 二、 注射壓力 為了克服溶料流經(jīng)噴嘴，澆道和模腔等處的流動阻力，螺桿對塑料必須施加足夠的壓力，此壓力稱為注射壓力。 考慮本設計的通用性需按注射壓力>1500kgf/cm2 則選用P=1500kgf/cm2 （輕工部標準SG318-83） (塑料機械設計 表2-2-3 335頁) 三、 注射速度和注射速率 機器的注射速度是指螺桿在注射是移動速度的計算值：注射速率是表示單位時間為溶料從噴嘴射出的理論容量即為螺桿截面與速度的乘積。 選取注射時間為 ti=1.5 s 注射速率 ： q= （3-5） q=121.58cm3/s 式中 ： Vc—注射容量 q—注射速率 t—注射時間 螺桿橫截面積 F=2 （3-6） F=0.253.1416=12.56cm2 注射速度： v==121.58/12.56=9.68cm/s 四、 注射功率 機器在實際使用過程中，能否將一定量的熔融樹脂注射模腔，主要取決與注射壓力和速度。即取決于充模時機器作功能力的大小。注射功率即為表示機器注射能力大小的一項指標 N=9.8110-5qp=17.89 N=0.75N=13.4175 N=0.85N=15.2065 選擇電機 Y225M-4其性能如下轉(zhuǎn)速1470r/min 功率45kw效率92.3%質(zhì)量320kg 3.3 螺桿的轉(zhuǎn)速和扭矩 螺桿轉(zhuǎn)速的確定主要依據(jù)塑化能力，剪切均化等方面要求而定。一般螺桿速度在20——30m/min 本設計取30m/min(塑料機械設計 表 2-2-5 386頁) 則：螺桿轉(zhuǎn)速 ： n==238.854r/min （3-7） 螺桿扭矩： m=m 式中 ： --比例系數(shù)取1 m—由螺桿性能而定的指數(shù) m=2.5-3 Ds-螺桿直徑 則：m=2.5 m=3 m=Dsm1=32 m=Dsm2=64 m=45 3.4 塑化能力 用來表示注射裝置塑化性能方面的參數(shù)有螺桿直徑，螺桿長徑比，螺桿轉(zhuǎn)速，塑化能力和恢復能力等，塑化能力是最有代表性的性能，它表示螺桿與機筒在一小時內(nèi)大約可塑化樹脂的能力。 Qs=0.0774Ds2hn 式中： —塑化溫度下的塑料密度（g/cm3） =0.92 η—修正系數(shù)。一般取0.85～0.9本設計取 η：=0.85 H—均化段螺桿深淺 H=（0.04——0.07）D=0.16—0.28 所以 H=0.2cm Qs=0.0774160.20.920.85238.854=46.263cm3/s 第四章 主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算與確定 4.1 螺桿與機筒 4.1.1 螺桿 螺桿長徑比：12 螺桿直徑為4cm，長徑比大的螺桿，可以得到低溫均勻的擠出和極高的塑化能力。但注射螺桿反作用。塑化時出料的穩(wěn)定性對制品質(zhì)量的影響小。并且塑料塑化時所經(jīng)過的熱過程要比擠出螺桿大。故螺桿長徑比一般為16—20之間。這時減輕機器重量以及對機筒的處理方面帶來好處。 本設計L/DS=18 螺桿的分段（通用性） 加料段 L=50%L L=36cm 壓縮段 L=25%L L=18cm 均化段 L=25%L L=18cm 螺桿深度 （1） 螺桿深度與剪切效果 螺桿深，剪切熱大。從而螺桿消耗的功率也大?？墒菍ψ⑸渎輻U而言，提供塑料的熱量，由外加熱系統(tǒng)占有一定的比例[15]。同時在注射成型機的機筒上不設計冷卻系統(tǒng)。因此，對一般注射螺桿，從塑料在螺桿實際受熱過程和穩(wěn)定條件下發(fā)出是無須強剪切的作用。 （2） 螺桿深度與工作性能的穩(wěn)定 具有淺槽和均化段較長的螺桿，在工作是較好的穩(wěn)定性。這是普通螺桿實現(xiàn)穩(wěn)定擠出的一個重要因素。然而，注射螺桿將溶料注出。注射的溶料會泄是由螺桿頭部阻止的。使螺桿塑化和注射出料無直接關系。因此，螺桿的螺槽深淺所顯示出的螺桿塑化時對出料的穩(wěn)定性的問題。對注射螺桿一般無須特別的考慮。 （3） 槽深與螺桿的塑化能力 其他條件不變的情況下，螺桿塑化能力與螺桿槽深成正比。 綜上所述，目前螺桿均化段的深度。搖臂普通直徑擠出機的螺桿深度要深15%--20%約為0.04—0.07 則：加料段螺桿深度H1為 H=] （4-1） 式中：i—壓縮比 通用螺桿為2—2.8 本設計取 i=2.4 H--均化螺桿的槽深度0.2cm H=0.525cm 4.1.2 壓縮比 小的壓縮比有利于提高塑化能力，而剪切塑化效果較差，對被壓調(diào)節(jié)反映卻比較靈敏。因此與擠出螺桿相比，注射螺桿的壓縮比用得比較小。這樣的螺桿具有較小的塑化能力和較強的適應性。 本設計為通用螺桿取i=2.4， 螺距S=5.5cm 導程 螺紋導程直接影響槽的有效組織。當R增大時，輸送塑料的能力能夠提高，生產(chǎn)力也隨著增大，會造成塑料的塑化不均勻影響質(zhì)量。 綜合考慮 ，本設計取t=D=6cm 螺紋升角： （4-2） =0.038 180=17.657 所以本設計取17.657° 4.1.3 螺紋斷面形狀 （1） 矩形斷面： 螺紋根莖表面與螺紋推進方向成90°角。用小弧過度。螺槽容積較大。適用加料取用。 （2） 梯形斷面： 螺紋傾角10°--15°，常用于小直徑螺桿上。 （3） 鋸齒形斷面： 有利于物料的流動，同時有較好的混合均化作用。避免了渦流現(xiàn)象。適用也大型造粒機。 （4） 半圓型斷面： 不常取用。 綜合考慮，本設計選用矩形斷面。 取推料圓角r=(1/2—2/3)h （4-3） 所以 r=1—1.3 本設計取r=0.3cm 螺紋背面圓角 R=（1--2） r=0.13—0.26cm 本設計 R=0.2cm 4.1.4 螺紋寬度e e =0.08Ds=0.32 e =0.12Ds=0.48 e=0.4 綜上所述，螺桿主要參數(shù)： Ds=4cm L=36cm L=18cm L=18cm S=55cm E=0.4cm h=0.525cm h=0.2cm 一、機筒 影響機筒壁厚的因素很多，除滿足強度要求外，還要充分注意本身結(jié)構(gòu)及其對成型工藝條件所帶來的影響[2]。例如：過薄的機筒雖然升溫很快，重量輕。但因熱容過小。難以得到穩(wěn)定的溫度條件，反之，升溫慢，而且還會因為熱慣性大，導致溫度滯后。因此，應全面考慮。 為了使機構(gòu)具有足夠的熱慣性，根據(jù)經(jīng)驗一般取機筒外徑和內(nèi)徑之比為2—2.5. （1） 機筒外徑 本設計為小型機筒根據(jù)（塑料機械設計表2-3-7 381頁） K取2.46 D=D 外徑 D=KD D=9.84 （2） 機筒壁厚 =2.92 下面根據(jù)機筒受力情況，按壁厚機筒計算理論校核： 機筒壁厚 （4-4） 2.86 小于2.92 機筒應力 （4-5） 3.112103 小于103 故滿足條件 式中 ： P—注射壓力 P=1500kgf/cm2 --材料的許用應力 = （4-6） (機筒的材料為 38CrMOAl 工作溫度 300°) N—安全系數(shù)一般取 1.5—2 本設計取 N=1.5 故機筒滿足設計要求 （3） 螺桿與機筒的間隙配合 機筒與螺桿間隙是設計的重要數(shù)據(jù)，間隙大會使塑化能力下降。注射時溶料的間隙流量增大。反之，會增加制造方面的麻煩，功率消耗大。根據(jù)實際適用要求，間隙一般為0.002—0.005Ds 桿筒1=0.002Ds 桿筒2=0.005Ds 桿筒1=0.008cm 桿筒2=0.02cm 故本設計間隙取 0.02cm 4.2 噴嘴口徑與螺桿頭 一、噴嘴口徑 （4-7） 則 k=0.35 k=0.4 d=k d=1.73mm d=1.98mm d=1.8mm 式中：Q—注射速率 （cm3/s） D—噴嘴口徑 （mm） K—由塑料性能決定的性能系數(shù)，對熱敏性高的黏度塑料取0.65—0.80；（一般性塑料取0.35—0.4） 二、 螺桿頭 設計時要注意以下幾點： ① 止逆環(huán)與料筒的配合要合適。 ② 螺桿頭處的流通截面要適當。 ③ 啟閉靈活。 ④ 止逆環(huán)易磨損，其硬度應低于料筒。 4.3 輔助元件的選擇與確定 一、 料斗設計 螺桿式的劑量是由螺桿欲塑時的行程來度量，所以不僅加料斗計量簡單還要準確。料斗的裝料容積一般能裝入0.5—1小時的用料量或裝入相當二分之一塑化能力的用料量就可以。裝料過多，會使塑料因長時間的外露而吸潮變質(zhì)。過少則需經(jīng)常加料。 二、 油缸 （1）注射壓力P=1500kgf/cm2 取油缸壓力為P=140kgf/cm2 注射時，工作油缸從有桿腔進入，而且2個油缸同時工作。 則 ： F=2 （4-8） F=1.884104 式中： F—注射總力 D—螺桿直徑cm d—注射油缸活塞桿直徑cm D—注射油缸內(nèi)徑cm P—注射壓力 則： 18840=[（3x）2-x2]P X=3.27 D=3X=9.81 d=1/3D0=3.27 取整 D=10cm d=3cm （2） 實際注射壓力 P=D2-d2)=1.593103KW （4-9） 實際注射功率 N=9.8110-5qp=17.890KW （4-10） 實際電機功率 N=0.7N=12.523 N=0.85N=15.207 故所選電機滿足要求 再次校核機筒壁厚 （4-11） =1.67 小于2.92滿足要求 三、 整移油缸 整移油缸推力應克服注射力做在移動過程中的阻力外，還必須保證注射座在注射時不會產(chǎn)生退回現(xiàn)象【1】。一般防后退的力遠大于阻力。對小型注射機來說，移動油缸的推力一般為4—4.5或1/3—1/4注射總力。 本設計： F==0.47104 壓力油從無桿腔進入，則整移油缸內(nèi)徑： =6.5 （4-12） 式中： F—整移油缸的推力 P—工作油壓力 D—整移油缸內(nèi)徑 則 D取整D=10cm 活塞直徑 d=1/3D=2.167 d=1/4D=1.625 d=2.1（機械設計手冊）19-4表19-1-5 則實際整移推力： F=1.1104 四、 油泵流量計算及油泵選擇 采用雙缸注射時，注射速率和流量的關系因注射速度不同。即螺桿向前速度不同。所以有： （4-13） =1.106104cm3/s 式中：Q—油泵流量 q—注射速率 D—注射油缸內(nèi)徑 d—注射油缸活塞直徑 D—螺桿直徑 五、 液壓馬達的選擇 從全面的計算可知： 螺桿的扭矩 mt=120 螺桿的轉(zhuǎn)速 n=159 據(jù)此選擇的馬達的型號： JM11-F0.355F1 排量/(ml/r): 353 壓力/Mpa︱額定： 20 壓力/Mpa︱最高： 25 轉(zhuǎn)速/(r/min) ︱額定： 320 轉(zhuǎn)速/(r/min) ︱范圍： 18—400 效率/(%)︱容積： ≥92 效率（%）︱總效率： ≥83 有效轉(zhuǎn)矩/N.m︱額定： 1014 有效轉(zhuǎn)矩/N.m︱最大： 1267 重量/kg: 75 六、 氈圈油封和溝槽尺寸 d公稱軸徑： 90 氈圈 ︱D： 112 氈圈︱d1： 88 氈圈︱B: 9 氈圈︱質(zhì)量/kg: 0.012 溝槽︱D： 100 溝槽︱ d: 92 溝槽︱ b: 8 溝槽︱（min）︱用于鋼： 15 溝槽︱（min）︱用于鑄鐵： 18 七、 軸銷（摘自GB/T 882-2000） d(公稱)hll 14 dk max 18 k(公稱) 3 dl min 4 r 0.5 c 1.5 c1 0.5 x 5 l(商品規(guī)格范圍) 20—1201 系列（公稱尺寸） 60 八、 帶鎖緊槽圓螺母選擇 d : (M602) D : 90 D︳公稱尺寸： 72 D︳公差： +0.2 H︳公稱尺寸： 12 H︳公差： -0.43 d ︳公稱尺寸： 7.5 d ︳公差： +0.36 d : M6 d : 7 R: 38 L: 7