打印机技术总概览

第一篇：打印机技术总概览

打印机技术总概览

打印机种类品牌较多，常见的分类方法，是以最后成像原理和技术来区分的，从而分为针式打印机、喷墨打印机、激光打印机、热转换打印机。在这些打印机中，有击打式，也有非击打式；有针式点阵打印，也有页面照排打印；有采用墨粉打印，也有采用墨水打印，甚至蜡染料打印。它们不仅打印原理相差较远，物理结构也有较大区别，至于打印技术就更是完全不同了，当然，它们的应用领域也是不同的。下面我们就现代打印应用最为广泛的针式打印机、喷墨打印机、激光打印机和热转换打印机作一个全面介绍。

一、针式打印机

1、针式打印机的基本原理

针式打印机（简称针打）是利用机械和电路驱动原理，使打印针撞击色带和打印介质，进而打印出点阵，再由点阵组成字符或图形来完成打印任务的。针打不仅其机械结构与电路组织要比其它打印设备简单得多，而且耗材费用低、性价比好、纸张适应面广。由于针打是一种击打式和行式机械打印输出设备，其特有的多份拷贝、复写打印和连续打印功能，使许多专业打印领域对其情有独钟。现代针打越来越趋向于被设计成各种各样的专业类型，用以打印各类专业性较强的报表、存折、发票、车票、卡片等输出介质。

从结构和原理上看，针打仅由打印机械装置和控制驱动电路两大部分组成。针打在打印过程中共有三种机械运动，即打印头横向运动、打印纸纵向运动和打印针的击针运动，这些运动都由软件控制驱动系统通过一些精密机械来执行。

针打的机械装置包括：打印头传动机构，该机构利用步进电机及齿轮减速系统，再由钢丝绳或齿形带来完成打印头的横向左、右运动；印字机构，由若干根打印针和相应数量的电磁铁组成，其中电磁铁可驱动打印针完成击打动作；色带驱动机构，色带常用涂有黑色或蓝色油墨的带状尼龙制成，打印头左右运动时，色带驱动机构同时驱动色带向左运动，既可改变色带受击部位，保证色带均匀磨损，延长色带使用寿命，又能保证打印字符颜色深浅一致；走纸机构，针打的走纸机构一般分为摩擦输纸和齿轮输纸方式，分别对应单页纸和有孔连续纸。当打印头完成一行（不管字符多少）字符打印后，走纸机构将马上完成一行或多行走纸；打印状态传感机构，不同针打的状态传感机构是不同的，一般有纸尽传感机构、原始位置传感机构、计时传感机构等。

针打的控制驱动电路虽然因品牌各有差别，但主要功能却一样，基本上包括：通过接口电路接收来自主机数据和相互交换控制信息；控制打印头横向运动；控制送纸机构换行、换页、调整行距及走纸等工作；控制打印头击针操作，打印各种要求的字符与图形；检查各传感器机构状态，检测打印错误并报警等工作。

现代针打在控制驱动电路中还广泛采用了微处理器、ROM和RAM存储器。其中ROM主要用来存储针打管理程序、字符库和汉字库，不加汉字库时容量一般在10KB以上，加上汉字库后容量更大。而RAM则主要作为打印机接收主机信息数据缓冲区，一部分在针打加电初始化后存储来自ROM的字符集，另一部分在程序执行中供动态参数交换使用。不同针打的RAM是不同的，汉字针打的RAM一般在几十KB，而非汉字钉打的RAM一般只有1KB左右。显然，现代针打不仅可以自身完成相关打印控制任务，还可独立打印汉字。

针打一般具有两种打印方式，文本方式（Text Mode）和位映象方式（Bit Image Printing Mode）。文本方式又叫字符方式，打印机接收主机送来的字符编码信息，该字符编码送到打印机内的字符库或汉字库中寻找对应的列点阵码，用这些列点阵码中的“1”去驱动打印针打点，“0”不打点，从而完成打印字符或汉字。而位映象方式又叫图形方式，打印机接收主机送来的是图形编码信息，该图形编码送到打印机后直接驱动打印针动作，由于完成的打印任务是图形，所以打印速度要比文本方式慢。针打虽然噪声较高、分辨率较低、打印针易损坏，但近年来由于技术的发展，较大地提高了针打的打印速度、降低了打印噪声、改善了打印品质，并使针打向着专用化、专业化方向发展，使其在银行存折打印、财务发票打印、记录科学数据连续打印等应用领域发挥积极作用。

2、针式打印机的主要类型

各类针打从表面上看没有什么区别，但随着专用化和专业化的需要，出现了不同类型的针打设备，其中主要有通用针式打印机（通用针打）、存折针式打印机（存折针打）、行式针式打印机（行式针打）和高速针式打印机（高速针打）等几种，下面我们着重介绍这四种针打的相关特点、性能和技术。

⑴通用针打

我国的通用针打是早期使用十分广泛的汉字打印设备，打印头针数普遍为24针，有宽行和窄行两种，打印头在金属杆上来回滑动完成横向行式打印，打印宽度最大为33cm，打印速度一般在50个汉字/秒（标准质量），分辨率一般在180dpi，采用色带印字，可用摩擦和拖拉两种方式走纸，既可打印单页纸张，也可以打印穿孔折叠连续纸，色带和打印介质等耗材价格低廉，针打价格一般在2到3千元。由于是电磁击打，打印头长时间连续打印时发热严重，但因打印速度一般，影响不大。又由于通用针打普遍是宽幅打印机，与DOS系统兼容，因而特别适用于报表处理较多的普通办公室和财务机构。

通用针打使用方便，若色带和纸张质量较差或安装不妥，极易断针。当打印字符太淡时，不仅意味着色带的着色能力下降，还说明色带的质量也不行了，容易出现挂针和阻纸，因此必须更换色带。另外，通用针打的色带不统一，互不兼容。通用针打有一个纸张厚度机械调节档，可以手动调节，用户在打印薄纸后，再打印厚纸或信封等夹层纸时，一定要调节该档，使打印针的击打深度能及时调浅，达到保护打印针的目的。通用针打有一个普遍缺陷，即调整能力较差，对于不熟悉的用户经常出现卡纸，甚至造成断针和色带损坏，所以当出现卡纸时，用户千万不要强行拉扯，也不要按压打印纸，应将松纸杆拨至“连续纸”处，关机后退出纸张。通用针打品牌较多，产品升级也快。

⑵存折针打

随着金融电子化发展，专门用于银行、邮电等金融部门的柜台业务使用的存折针打，也得到了迅速推广与普遍应用，可以说存折针打是针式打印机的主要应用产品。所谓存折针打也叫票据针打，与其它通用针式打印机相比，存折针打有如下特点。

①平推式走纸：平推式走纸通道设计减少了纸张弯曲和卡纸造成的打印偏差，使纸张进退轻松自如，也使得处理超厚打印介质成为可能；

②自适应纸厚：存折针打的打印对象是存折等票据，而不同存折票据的打印厚度是不同的，所以存折针打要求能根据厚度不同的打印介质自动调整打印间隙和击打力度，实现任何厚度的清晰打印效果；

③自动纠偏技术：实现了任意位置进纸，能够自动摆正打印介质，大大提高了打印精确度，使操作员的打印介质操作异常简便；

④纸张定位技术：为使打印格式整齐一致，在纸车托架上安装光电传感器来自动检测纸张的左右边界。在进纸机构处设置多个光电传感来检测纸张的页顶位置，保证纸张相对于打印底板绝对平整。再通过打印机控制软件中的打印定位指令，实现打印位置的完全准确；

⑤磁条读写功能：提供可选的内置式磁条读写器，可读写存折本上用户姓名、卡号、金额等信息，并支持ANSI、ISO、NCR、IBM、HITACHI等多种磁条格式；

⑥打印状态识别：具有与主机或终端双向通讯功能，能够将打印机当前的状态、出现的错误及时准确地反映出来，并进行相应的处理。另外，大多数存折针打还专门设计了开盖时自动停止打印功能，可以防止人为干扰造成打印错误，同时保护人身安全；

实达专用存折打印机 Start PR1

2⑦其它功能：有些高档存折打印机还提供一些可选功能，如两个操作员共享打印机、自动识别条码页码、打印磁性等密码文字、提供保密和解密、银行专用符号打印以及采用Fresh-Rom存储技术实现自动下载升级软件等。评价存折针打的技术指标应主要看设备是否具有良好的高级纸张处理功能、介质适应范围、操作的便捷性、业务处理速度、命令仿真能力、维护的简便性和耗材耐用性，还有机器功能的可扩充性等。尤其是高档存折打印机应具有纸张全自动纠偏、自动对边、自适应厚度打印等功能，既可保证打印效果的高度精确，又要使操作极其简便。日前市场上的存折打印机有EPSON LQ-670K、OKI 5530SC、实达PR12等。

⑶行式针打

行式针打是一种高档针式打印机，可以满足银行、证券、电信、税务等行业高速批量打印业务的要求。行式针打有比较强烈的专业打印倾向，有专门的西文字符打印机，也有专门的汉字字符打印机。与一般通用针式打印机相比，行式针打的内部数据处理能力极强，由于打印头和走纸等控制复杂，一般采用主从双CPU处理方式，既可极大地提高打印速度，又可全面地控制打印流程。

行式针打的打印头结构复杂，打印针要求达到10亿次/针。为了保证行式针打在持续高速打印时不出现因过热而断针，打印头内部的散热冷却机制十分良好。行式针打的打印针多，出针频率高，因而在降低噪声方面打印头也采用了许多有效措施和先进技术。

行式针打的关键技术在打印头上，出针频率高达2000Hz，是通用针式打印机的2倍以上。打印针数量普遍为72针、91针、144针，最多的有288针，是24针普通针打的十几倍。行式针打的打印头采用模块结构（如144针的打印头为12个模块，每个模块有12针），每个模块只需负责水平打印一小段打印距离（一般在1英寸左右），大大小于普通针打的打印机距离（一般在十几英寸）。

打印针模块的针排列方式对行式针打的打印速度和性能有重大影响，一般情况下，行式针打分为直排针方式、斜排针方式和并行纵向排列方式几种。

直排列方式指打印针模块中各针水平横向排开，针模块左右水平移动进行打印时只能完成一行横向占的打印距离，打印高度为1/180英寸或1/144英寸，采用该排列方式的行式针打的西文速度可达到1000行/分钟，但汉字速度只有200多行/分钟。因此，直排列方式行式针打非常适合于西文字符的打印输出。

斜排列方式是指打印针模块中各针斜向排开，针模块左右水平移动进行打印时，模块有几针就可打印几行横向点，如KD6000C行式打印机的模块有12针斜向排列，这种打印机在打印汉字时的速度可以达到1000汉字/分钟，是比较适应汉字输出的。

并行纵向排列方式是指打印针模块中各针按两列并行纵向排开，每个模块一般有24针，通过增加多个打印头来提高速度，这是一种早期的行式打印技术，现已基本淘汰。

行式针打是高档针打，其打印针寿命基本指标在10亿次/针以上。影响打印针寿命的原因除了自身的针材质量之外，还有那些表面粗糙、含砂量较高，纸持较硬的纸张也是原因之一，其次就是色带质量差和打印头热散效果不好等。打印速度和打印质量仍然是用户对行式针打的基本要求，这里一定要将针的排列类型与打印字符是西文还是中文结合起来。一般来讲，行式针打的打印速度和负荷量还取决于打印机冷却系统的散热效果，有些行式针打采用了鼓风机和排气扇双风冷机构，完全可以避免打印头过热而导致速度下降，甚至导致断针和烧坏线圈等故障。

⑷高速针打

高速针打是介于普通针打与行式针打之间的产品，其主要特点是打印机速度很快，汉字处理能力一般可达到150汉字/秒到450全角汉字/秒。高速针打基本上采用24针，这一点与普通针打没有两样，所能获得极高打印速度就只能依靠出针的频率的极大提高了。高速针打，价格较高，但具有高打印质量、高打印速度、能负打印重荷，在金融、邮电、交通运输及企业单位的批量专门处理打印数据领域占有重要的地位。在有限定条件下的主要性能指标有：打印速度、打印质量、打印头寿命、持续高速打印能力、打印针耐磨能力和走纸平稳能力等。

高速针打的打印速度是它的强项，也是它区别其它针打的重要标志。其打印速度是用打印头的出针频率相对于所打印的字符算出来的，不仅要考虑字符类型、字符大小，还要考虑字符的模式。同时，对高速针打还要求具有较强的连续工作能力，而实现批量持续高速打印往往会导致打印头发热影响速度，所以散热功能就是高速针打的辅助性能了。另外，保持平衡的高速打印状态，也是高速针打所必须具有的能力。

针打的专利是复写拷贝和连续纸张打印等功能，高速针打当然要强调这方面的能力。目前高速针打的复写能力一般为1+4~1+5层，较好的可以达到1+8层的复写拷贝。由于打印速度高，其设备的可靠性、振动和噪声等负面效应也将相继提高。最后，高速针打的打印针是在高速下运行的，其使用寿命非常重要，现在的打印针寿命一般都在2～4亿次，较好可达到5亿次。目前市场上的高速针打有实达DP8524C+、OKI 8370C等。

第二篇：材料成形加工技术科技前沿概览

材料成形加工技术科技前沿概览

200811102039

王志

摘要：论述了材料成形加工技术的作用及地位，介绍了快速产品与工艺开发系统、新一代制造工艺与装备、模拟与仿真3项关键先进制造技术，指出轻量化、精确化、高效化将是未来材料成形加工技术的重要发展方向。

正文：

一、引言：

材料先进制备与成型加工技术的研究开发，是近二三十年来材料科学技术领域最为活跃的方向之一。一大批先进技术和工艺不断发展和完善，并逐步获得实际应用，如快速凝固、定向凝固、连续铸轧、连续铸挤、精密铸造、半固态加工、粉末注射成型、陶瓷胶态成型、热等静压、无模成型、微波烧结、离子束制备、激光快速成型、激光焊接、表面改性等，促进了传统材料的升级换代，加速了新材料的研究开发、生产和应用，解决了高技术领域发展对特种高性能材料的制备加工与组织性能精确控制的急需。

二、历史沿革：

从人类社会的发展和历史进程的宏观来看，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化的物质基础和先导。而材料和材料技术的进步和发展，首先应归功于金属材料制备和成型加工技术的发展。人类从漫长的石器时代进化到青铜时代（有学者称之为“第一次材料技术革命”），首先得益于铜的熔炼以及铸造技术进步和发展，而由铜器时代进入到铁器时代，得益于铁的规模冶炼技术、锻造技术的进步和发展（所谓“第二次材料技术革命”）。直到16世纪中叶，冶金（金属材料的制备与成型加工）才由“技艺”逐渐发展成为“冶金学”，人类开始注重从“科学”的角度来研究金属材料的组成、制备与加工工艺、性能之间的关系，迎来了所谓的“第三次材料技术革命”——人类从较为单一的青铜、铸铁时代进入到合金化时代，催生了人类历史的第一次工业革命，推动了近代工业的快速发展。

进入20世纪以后，材料合成技术、符合技术的出现和发展，推动了现代工业的快速发展，而电子信息、航天航空等尖端技术的发展，反过来对高性能先进材料的研究开发提出了更高的要求，起到了强大的促进作用，促成了一系列新材料和新材料技术的出现和发展。

一般而言，材料需要经历制备、成型加工、零件或结构的后处理等工序才能进入实际应用，因此，材料制备与成型加工技术，与材料的成分和结构、材料的性质一起，构成了决定材料使用性能的最基本的三大要素。

先进工业国家对材料制备与成型加工技术的研究开发十分重视。美国制定了“为了工业材料发展计划”，其核心是开放先进的制备与成型加工技术，提高材

料性能，降低生产成本，满足未来工业发展对材料的需求。德国开展的“21世纪新材料研究计划”将材料制备与成型加工技术列为六个重点内容之一。在欧盟的“第六框架”计划中，先进制备技术时新材料领域的研究重点之一。日本在20世纪90年代后期，先后实施了“超级金属”、“超钢铁”计划，重点是发展先进的制备加工技术，精确控制组织，大幅度提高材料的性能，达到减少材料用量、节省资源和能源的目的。

新材料的研究、开发与应用，综合反应了一个国家的科学技术与工业化水平，而先进制备与成型加工技术的发展，对于新材料的研制、应用和产业化具有决定性的作用。先进制备与成型加工技术的出现与应用，加上了新材料的研究开发、生产和应用进程，促成了诸如微电子和生物医用材料等新兴产业的形成，促进了现代航天航空，交通运输，能源环保等高技术产业的发展。

传统结构材料向高性能“，复合化，结构功能一体化发展，尤其需要先进制备与成型加工技术及装备，可使材料的生产过程更加高效，节能和洁净，从而提高传统材料 产业的国际竞争力。

另一方面，开展本科学领域色前沿和基础研究，并综合利用相关学科基础理论和科技发展成果，提供预备新材料的新原理新方法，也是材料科学与工程学科自身发展的需求。

因此，材料先进制备与成型加工技术发展，对提高国家综合实力，突破先进工业国家的技术壁垒与封锁，保障国家安全，改善人民生活质量，以及促进材料科学与技术自身的进步与发展，具有十分重要的作用，也是国民经济和社会可持续发展的重大需求。

三、研究现状

1.快速凝固

快速凝固技术的发展，把液态成型加工推进到远离平衡的状态，极大地推动了非晶、细晶、微晶等非平衡新材料的发展。传统的快速凝固追求高的冷却速度而限于低维材料的制备，如非晶丝材、箔材的制备。近年来快速凝固技术主要在两个方面得到发展：①利用喷射成型、超高压、深过冷，结合适当的成分设计，发展体材料直接成型的快速凝固技术；②在近快速凝固条件下，制备具有特殊取向和组织结构的新材料。目前快速凝固技术被广泛地用于非晶或超细组织的线材、带材和体材料的制备与成型。2.半固态成型

半固态成型是利用凝固组织控制的技术.20世纪70年代初期，美国麻省理工学院的Flemings教授等首先提出了半固态加工技术，打破了传统的枝晶凝固模式，开辟了强制均匀凝固的先河。半固态成型包括半固态流变成型和半固态触变成形两类：前者是将制备的半固态浆料直接用于成型，如压铸成型（称为半固态流变压铸）；后者是对制备好的半固态坯料进行重新加热，使其达到半熔融状态，然后进行成型，如挤压成型（称为半固态触变挤压）。3.无模成型

为了解决复杂形状或深壳件产品冲压、拉深成型设备规模大、模具成本高、生产工艺复杂、灵活度低等缺点，满足社会发展对产品多样性（多品种、小规模）的需求，20世纪80年代以来，柔性加工技术的开发受到工业发达国家的重视。典型的无模成型技术有增量成型、无摸拉拔、无模多点成型、激光冲击成型等。4.超塑性成型技术

超塑性成型加工技术具有成型压力低、产品尺寸与形状精度高等特点，近年来发展方向主要包括两个方面：一是大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑性成型，如铝合金汽车覆盖件、大型球罐结构、飞机舱门，与盥洗盆等；二是难加工材料的精确成形加工，如钛合金、镁合金、高温合金结构件的成形加工等。5.金属粉末材料成型加工

粉末材料的成型加工是一种典型的近终形、短流程制备加工技术，可以实现材料设计、制备预成型一体化；可自由组装材料结构从而精确调控材料性能；既可用于制备陶瓷、金属材料，也可制备各种复合材料。它是近20年来材料先进制备与成型加工技术的热点与主要发展方向之一。自1990年以来，世界粉末冶金年销售量增加了近2倍。2003年北美铁基粉末。相关的模具、工艺设备和最终零件产品的销售额已达到91亿美元，其中粉末冶金零件的销售为64亿美元。美国企业生产的粉末冶金产品占全球市场的一半以上。可以预见，在较长一段时间内，粉末冶金工业仍将保持较高的增长速率。

粉末材料成型加工技术的研究重点包括粉末注射成型胶态成型、温压成型及微波、等离子辅助低温强化烧结等。6.陶瓷胶态成型

20世纪80年代中期，为了避免在注射成型工艺中使用大量的有机体所造成的脱脂排胶困难以及引发环境问题，传统的注浆成型因其几乎不需要添加有机物、工艺成本低、易于操作和控制等特点而再度受到重视，但由于其胚体密度低、强度差等原因，他并不适合制备高性能的陶瓷材料。

进入90年代之后，围绕着提高陶瓷胚体均匀性和解决陶瓷材料可靠性的问题，开发了多种原位凝固成型工艺，凝胶注模成型工艺、温度诱导絮凝成形、胶态振动注模成形、直接凝固注模成形等相继出现，受到严重重视。原位凝固成形工艺被认为是提高胚体的均匀性，进而提高陶瓷材料可靠性的唯一途径，得到了迅速的发展，已逐步获得实际应用。7.激光快速成型

激光快速成形技术，是20实际90年代中期由现代材料技术、激光技术和快速原型制造技术相结合的近终形快速制备新技术。采用该技术的成形件完全致密且具有细小均匀的内部组织，从而具有优越的力学性能和物理化学性能，同时零件的复杂程度基本不受限制，并且可以缩短加工周期，降低成本。目前发达国家已进入实际应用阶段，主要应用于国防高科技领域。国内激光快速成形起步稍晚于发达国家，在应用基础研究和相关设备建设方面已有较好的前期工作，具备了通过进一步研究形成自身特色的激光快速成形技术的条件。8.电磁场附加制备与成型技术

在材料的制备与成形加工过程中，通过施加附加外场（如温度场、磁场、电场、力场等），可以显著改善材料的组织，提高材料的性能，提高生产效率。典型的温度场附加制备与成形加工技术有熔体过热处理、定向凝固技术等；典型的力场附加制备与成形技术有半固态加工等；典型的电磁场附加制备与成形加工技术有电磁铸轧技术、电磁连铸技术、磁场附加热处理技术、电磁振动注射成形技术等。近年来，有关电磁场附加制备与成形加工技术的研究在国际上已形成一门新的材料科学分支——材料电磁处理，并且得到迅速发展。9.先进连接技术

①铝合金激光焊接 ②镁合金激光焊接

③机器人智能焊接 10.表面改质改性

在材料的使用过程中，材料的表面性质和功能非常重要，许多体材料的失效也往往是从表面开始的。通过涂覆（或沉积、外延生长）表面薄层材料或特殊能量手段改变原材料表面的结构（即对处理进行表面改性），赋予较廉价的体材料以高性能、高功能的表面，可以大大提高材料的使用价值和产品的附加值，是数十年来材料表面加工处理研究领域的主要努力方向。

四、发展前景

材料加工技术的总体发展趋势，可以概括为三个综合，即过程综合、技术综合、学科综合。由于上述材料加工技术的总体发展趋势，可以预见，在今后较长一段时间内，材料制备、成型与加工技术的发展将具有以下两个主要特征：

（1）性能设计与工艺设计的一体化。

（2）在材料设计、制备、成型与加工处理的全过程中对材料的组织性能和形状尺寸进行精确控制。

实际上，第一个特征实现材料技术的第五次革命、进入新材料设计与制备加工工艺时代的标志。实现第二个特征则要求具备两个基本条件：一是计算机模拟仿真技术的高度发展；二是材料数据库的高度完备化。

基于上述材料加工技术的总体发展趋势和特征，金属材料加工技术的主要发展方向包括以下几个方面。

1）常规材料加工工艺的短流程化和高效化。

打破传统材料成形与加工模式，工艺环节，实现近终形、短流程的连续化生产提高生产效率。例如，半固态流变成形、连续铸轧、连续铸挤等是将凝固与成形两个过程合二为一，实行精确控制，形成以节能、降耗、提高生产效率为主要特征的新技术和新工艺。

目前国外铝合金和镁合金半固态加工技术已经进入较大规模工业应用阶段。铝合金半固态成型方法主要有流变压铸、2）发展先进的成形加工技术，实现组织与性能的精确控制

例如，非平衡凝固技术、电磁铸轧技术、电磁连铸技术、等温成形技术、低温强加工技术、先进层状复合材料成形、先进超塑性成形、激光焊接、电子束焊接、复合热源焊接、扩散焊接、摩擦焊接等先进技术，实现组织与性能的精确控制，不仅可以提高传统材料的使用性能，还有利于改善难加工材料的加工性能，开发高附加值材料。

3）材料设计（包括成分设计、性能设计与工艺设计）、制备与成形加工一体化

发展材料设计、制备与成型加工一体化技术，可以实现先进材料和零部件的高效，近终形，短流程成型。典型的技术有喷射技术、粉末注射成形、激光快速成型等，是不锈钢、高温合金、钛合金、难熔金属及金属间化合物、陶瓷材料、复合材料、梯度功能材料零部件制备与成型加工的研究热点。材料设计、制备与成形加工的一体化，是实现真正意义上的全过程的组织性能精确控制的前提和基础。

4）开发新型制备与成形加工技术，发展新材料和新产品 块体非晶合金制备和应用技术、连续定向凝固成形技术、电磁约束成型技术、双结晶器连铸与充芯连铸复合技术、多坯料挤压技术、微成形加工技术等，是近年来开发的新型制备与成形加工技术。这些技术在特种高性能材料或制品的制备与成形技术加工方面具有各自的特色，受到国内外的广泛关注。

5）发展计算机数值模拟与过程仿真技术，构建完善的材料数据库

随着计算机技术的发展，计算材料科学已成为一门新兴的交*学科，是除实验和理论外解决材料科学中实际问题的第3个重要研究方法。它可以比理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。因此，基于知识的材料成形工艺模拟仿真是材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算, 模拟仿真可提高产品质量5～15倍，增加材料出品率25％，降低工程技术成本13%～30%，降低人工成本5%～20%，提高投入设备利用率30%～60%，缩短产品设计和试制周期30%～60%等。

目前，模拟仿真技术已能用在压力铸造、熔模铸造等精确成形加工工艺中，而焊接过程的模拟仿真研究也取得了可喜的进展。

高性能、高保真、高效率、多学科及多尺度是模拟仿真技术的努力目标，而微观组织模拟（从mm、μm到nm尺度）则是近年来研究的新热点课题。通过计算机模拟，可深入研究材料的结构、组成及其各物理化学过程中宏观、微观变化机制，并由材料成分、结构及制备参数的最佳组合进行材料设计。计算材料科学的研究范围包括从埃量级的量子力学计算到连续介质层次的有限元或有限差分模型分析，此范围可分为4个层次：纳米级、微观、介观及宏观层次。在国外，多尺度模拟已在汽车及航天工业中得到应用。

铸件凝固过程的微观组织模拟以晶粒尺度从凝固热力学与结晶动力学两方面研究材料的组织和性能。20世纪90年代铸造微观模拟开始由试验研究向实际应用发展，国内的研究虽处于起步阶段，但在用相场法研究铝合金枝晶生长、用Cellular Automaton法研究铝合金组织演变和汽车球墨铸铁件微观组织与性能预测等方面均已取得重要进展。锻造过程的三维晶粒度预测也有进展。

6）材料的智能化制备与成形加工技术

材料的智能化制备与成形加工技术是1986年由美国材料科学界提出的“第三代”材料成形加工技术，20世纪90年代以来受到日本等先进工业国家的重视它通过综合利用计算机技术、人工智能技术、数据库技术和先进控制技术等，以成分、性能、工艺一体化设计与工艺控制方法，实现材料组织性能与成形加工质量，同时达到缩短研制周期、降低生产成本、减少环境负荷的目的。

材料的智能化制备与成形加工技术的研究尚处于概念形成与探索阶段，被认为是21世纪前期材料成形加工新技术中最富潜力的前沿研究方向之一。

其他的材料先进制备与成形加工前沿技术

电磁软接触连铸、钛合金连铸连轧技术、高性能金属材料喷射成形技术、轻合金半固态加工技术、泡沫铝材料制备、钢质蜂窝夹芯板扩散-轧制复合、金属超细丝材制备技术、超细陶瓷粉末燃烧合成、模具表面渗注镀复合强化、金属管件内壁等离子体强化技术、钛合金激光熔覆技术、非纳米晶复合涂层制备技术等。

五、个人认识与评论

中国已是制造大国，仅次于美、日、德，居世界第4位。中国虽是制造大国，但与工业发达国家相比，仍有很大差距，表现在：（1)制造业的劳动生产率低，不到美国的5%；（2）技术含量低，以CAD为例，仍停留在绘图功能上；（3）重要关键产品基本上没有自主创新开发能力。材料成形加工行业是制造业的重要组成部分，材料成形加工技术是汽车、电力、石化、造船及机械等支柱产业的基础制造技术，新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要内容。铸造、锻造及焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工成形，45%的金属结构用焊接得以成形。又如我国铸件年产量已超过1400万t，是世界铸件生产第一大国。汽车结构中65%以上仍由钢材、铝合金、铸铁等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法成形。但是，我国的材料成形加工技术与工业发达国家相比仍有很大差距。举例说, 重大工程的关键铸锻件如长江三峡水轮机的第一个叶轮仍从国外进口；航空工业发动机及其他重要的动力机械的核心成形制造技术尚有待突破。因此，在振兴我国制造业的同时，要加强和重视材料成形加工制造技术的发展。高速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化；国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短；日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少。为了生产高精度、高质量、高效率的产品，材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展；材料成形加工制造技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学科化。因此, 面对市场经济、参与全球竞争，必须十分重视先进制造技术及成形加工技术的技术进步。

材料成形及控制工程专业发展战略研究中值得思考的几个问题

1.明晰专业内涵，确定发展方向

材料成形及控制工程专业作为1998年专业调整时设立的一个新的专业，由于其涵盖范围较广泛，涉及的内容较繁杂，因而使其专业内涵不够明确。

材料成形及控制工程专业是以成形技术为手段、以材料为加工对象、以过程控制为质量保证措施、以实现产品制造为目的的工科专业。材料成形及控制工程专业与机械设计制造及自动化专业、工业设计专业和工程装备与控制工程专业均隶属于机械学科，要求共同的机械工程基础理论。以材料为加工对象的特点决定了材料科学也成为本专业的基础知识，而以过程控制为质量保证措施这一特点，决定了控制理论也成为本学科基础知识的重要组成部分。因此，材料类学科专业和自动化专业及计算机科学与技术专业等都成为与本专业密切相关的学科。此外，随着科学技术的发展和学科交叉，本专业比以往任何时候都更紧密地依赖诸如数学、物理、化学、微电子、计算机、系统论、信息论、控制论及现代化管理等各门学科及其最新成就。

材料成形及控制工程这一隶属于机械学科、具有机械类学科典型特征的专业，同时还具有浓厚的材料学科的色彩，成为一个业务领域宽、知识范围广的名副其实的宽口径专业。继续进行深入研究，准确界定专业内涵，对专业的发展具有重要的意义。

2.培养目标的定位

培养目标定位很重要，涉及到材料成形及控制工程专业的发展和人才培养适应市场需求的问题。尽管我国的高等教育已由精英教育迈入大众化教育阶段，但这并不意味着社会市场只需要通才，而不需要专才。并且科学研究和工程应用这两方面的需求也要求培养不同类型的专业人才。因此，不同类型学校应根据市场的需求和自身的特点来培养不同类型的人才。一部分高等院校应该担负起精英教育的责任，以培养材料成形及控制工程学科的科学研究型和科学研究与工程技术

复合型高层次人才为主，本科阶段应是以通识为主的专业教育；另一部分学校应以普及高等教育为主，负起大众化教育的责任，以培养本学科的工程技术型、职业应用复合型人才为主，本科是通识与专业并重的教育；高等职业技术学院则以培养职业应用型、职业应用复合型人才为主，专科是完全职业专业教育。各学校可根据学校自身的层次来确定专业培养目标。

在材料成形及控制工程专业培养目标的定位中，还应考虑市场需求。本科教育培养通才还是专才，是以普通教育为中心还是以职业教育或专业教育为中心，历来是高等教育激烈争辩的问题。西方国家本科通才教育是建立在完善的继续教育基础上的，我国在这方面还有较大的差距。一方面是一些大型企业公司已有完善的教育培训体制和充足的教育经费，而另一方面是大量的中小企业仍然需要行业背景强的毕业生，因而高校应进一步适应市场的需求，根据不同的培养目标，调整通识教育与专业教育的比例，拓宽专业口径，灵活专业方向，建立和健全第二学位、主副修制度等。

3.创新精神和能力培养的实践落脚点

当前，就高校自身来说，首先应抓好以下工作：(1)教师队伍建设是关键。教师的真本事，主要不是课堂上的公式运用和解题技巧，而是在于提出的解决问题的思路。教师过教学关、过外语关、过现代信息技术关、接受科研训练以及参加国内外的各种学术交流等，在当前显得特别重要。(2)在教学领域应当全方位地“联合行动”，即：突破传统观念，强化创新意识；提倡教育民主，尊重创新精神；改革评价方式，建立创新机制；关注个性培养，营造创新氛围；拓宽知识视野，夯实创新基础；开发情感智力，培养创新品质等等。(3)当前应特别注意加强教学方法和考试方法的改革，根据学生的不同年级，逐渐使学生从以教师、书本和课堂为中心的教学模式中“向外突围”，通过教学管理制度的改革，增加学生的自学时间，组织学生参加有指导的小型课堂讨论(Seminar)，引导学生参加教师的科研工作，鼓励学生参加课外科技和实践活动等等。(4)建设和改造一批能够培养学生动手能力的实践训练中心(基地)，克服困难，保证实践和实验教学环节的落实。

六、结论

通过对材料成形专业领域的科技前沿技术的整理总结，我终于清楚地知道了我的专业（材料成形与控制工程）的发展方向，并对本专业有了深层次的了解和认识，这为我以后的学习指明了道路。看到还有许多富有潜力的先进技术还没有进行实际应用，这激发了我奋斗的激情，我争取通过自身的学习和努力在材料成形领域有较大发展，推动材料成形技术的在社会生活中的应用，为人类的发展作出应有贡献。

参考文献

《21世纪材料成形加工技术》、《材料先进制备与成形加工技术》、《材料成形新技术》、《中国材料工程大典》、《先进材料定向凝固》、《材料成形界面工程》、《材料科学与工艺》、《材料成形技术基础》、《材料成形工艺基础》、《工程材料与成形技术》、《材料加工工程》、《先进制造技术》

第三篇：注塑机调机技术

注塑机的背压

压力是不影响颜色的，压力只会影响产品的单重，及表面光洁度和批风；温度对颜色有影响，当温度过高或者过低时，原料中的色粉或者色母会因材料的不同产生响应的变化

二、注塑机的温度和压力对色粉有何影响？

温度高颜色分散，色粉的作用减少，颜色变淡，再高就烧焦，压力大，颜色饱满。

三、背压气源定义

背压其实叫汽轮机出口排汽压力,大家俗称背压,是指做完功以后还具有一定压力和温度的蒸汽,在发电厂这些蒸汽经过凝汽器变为水补充到锅炉,在其他厂矿是要输送给其他部门做生产用蒸汽,以及生活中的烧洗澡水用,所以要保证一定的压力和温度,一般在0.5MP~1MP之间.温度200多度,不回到锅炉.A、背压的形成

在塑料熔融、塑化过程中，熔料不断移向料筒前端（计量室内），且越来越多，逐渐形成一个压力，推动螺杆向后退。为了阻止螺杆后退过快，确保熔料均匀压实，需要给螺杆提供一个反方向的压力，这个反方向阻止螺杆后退的压力称为背压。背压亦称塑化压力，它的控制是通过调节注射油缸之回油节流阀实现的。预塑化螺杆注塑机注射油缸后部都设有背压阀，调节螺杆旋转后退时注射油缸泄油的速度，使油缸保持一定的压力（如下图所示）；全电动机的螺杆后移速度（阻力）是由AC伺服阀控制的。B、适当调校背压的好处

1、能将炮筒内的熔料压实，增加密度，提高射胶量、制品重量和尺寸的稳定性。

2、可将熔料内的气体“挤出”，减少制品表面的气花、内部气泡、提高光泽均匀性。减慢螺杆后退速度，使炮筒内的熔料充分塑化，增加色粉、色母与熔料的混合均匀度，避免制品出现混色现象。

3、减慢螺杆后退速度，使炮筒内的熔料充分塑化，增加色粉、色母与熔料的混合均匀度，避免制品出现混色现象。

4、适当提升背压，可改善制品表面的缩水和产品周边的走胶情况。

5、能提升熔料的温度，使熔料塑化质量提高，改善熔料充模时的流动性，制品表面无冷胶纹。C、背压太低时，易出现下列问题

1、背压太低时，螺杆后退过快，流入炮筒前端的熔料密度小（较松散），夹入空气多。

2、会导致塑化质量差、射胶量不稳定，产品重量、制品尺寸变化大。

3、制品表面会出现缩水、气花、冷料纹、光泽不匀等不良现象。

4、产品内部易出现气泡，产品周边及骨位易走不满胶。D、过高的背压,易出现下列问题

1、炮筒前端的熔料压力太高、料温高、粘度下降,熔料在螺杆槽中的逆流和料筒与螺杆间隙的漏流量增大,会降低塑化效率(单位时间内塑化的料量).2、对于热稳定性差的塑料(如:PVC、POM等)或着色剂，因熔料的温度升高且在料筒中受热时间增长而造成热分解，或着色剂变色程度增大，制品表面颜色/光泽变差。

3、背压过高，螺杆后退慢，预塑回料时间长，会增加周期时间，导致生产效率下降。

4、背压高，熔料压力高，射胶后喷嘴容易发生熔胶流涎现象，下次射胶时，水口流道内的冷料会堵塞水口或制品中出现冷料斑。

5、在啤塑过程中，常会因背压过大，喷嘴出现漏胶现象，浪费原料并导致射嘴附近的发热圈烧坏。

6、预塑机构和螺杆筒机械磨损增大。E、背压的调校

注塑背压的调校应视原料的性能、干燥情况、产品结构及质量状况而定，背压一般调校在3-15kg/cm3。当产品表面有少许气花、混色、缩水及产品尺寸、重量变化大时，可适当增加背压。当射嘴出现漏胶、流涎、熔料过热分解、产品变色及回料太慢时可考虑适当减低背压。

背压是注塑成型工艺中控制熔料质量及产品质量的重要参数之一，合适的背压对于提高产品质量有着重要的作用，不可忽视！

注塑速度

注塑速度的比例控制已经被注塑机制造商广泛采用。虽然电脑控制注塑速度分段控制系统早已存在，但由于相关的资料有限，这种机器设置的优势很少得到发挥。本文将系统的说明应用多段速度注塑的优点，并概括地介绍其在消除短射、困气、缩水等制品缺陷上的用途。

射胶速度与制品质量的密切关系使它成为注塑成型的关键参数。通过确定填充速度分段的开始、中间、终了,并实现一个设置点到另一个设置点的光滑过渡，可以保证稳定的熔体表面速度以制造出期望的分子取问及最小的内应力。我们建议采用以下这种速度分段原则：1）流体表面的速度应该是常数。2）应采用快速射胶防止射胶过程中熔体冻结。3）射胶速度设置应考虑到在临界区域（如流道）快速充填的同时在入水口位减慢速度。4）射胶速度应该保证模腔填满后立即停止以防止出现过填充、飞边及残余应力。

设定速度分段的依据必须考虑到模具的几何形状、其它流动限制和不稳定因素。速度的设定必须对注塑工艺和材料知识有较清楚的认识，否则，制品品质将难以控制。因为熔体流速难以直接测量,可以通过测量螺杆前进速度，或型腔压力间接推算出（确定止逆阀没有泄漏）。

材料特性是非常重要的，因为聚合物可能由于应力不同而降解，增加模塑温度可能导致剧烈氧化和化学结构的降解，但同时由剪切引起的降解变小，因为高温降低了材料的粘度，减少了剪切应力。无疑，多段射胶速度对成型诸如PC、POM、UPVC等对热敏感的材料及它们的调配料很有帮助。

模具的几何形状也是决定因素：薄壁处需要最大的注射速度；厚壁零件需要慢—快—慢型速度曲线以避免出现缺陷；为了保证零件质量符合标准，注塑速度设置应保证熔体前锋流速不变。熔体流动速度是非常重要的，因为它会影响零件中的分子排列方向及表面状态；当熔体前方到达交叉区域结构时，应该减速；对于辐射状扩散的复杂模具，应保证熔体通过量均衡地增加；长流道必须快速填充以减少熔体前锋的冷却，但注射高粘度的材料,如PC是例外情况，因为太快的速度会将冷料通过入水口带入型腔。

调整注塑速度可以帮助消除由于在入水口位出现的流动放慢而引起的缺陷。当熔体经过射嘴和流道到达入水口时，熔体前锋的表面可能已经冷却凝固，或者由于流道突然变窄而造成熔体的停滞，直到建立起足够的压力推动熔体穿过入水口，这就会使通过入水口的压力出现峰形。高压将损伤材料并造成诸如流痕和入水口烧焦等表面缺陷,这种情况可以通过刚好在入水口前减速的方法克服上述缺陷。这种减速可以防止入水口位的过度剪切，然后再将射速提高到原来的数值。因为精确控制射速在入水口位减慢是非常困难的，所以在流道末段减速是一个较好的方案。

我们可以通过控制末段射胶速度来避免或减少诸如飞边、烧焦、困气等缺陷。填充末段减速可以防止型腔过度填充，避免出现飞边及减少残余应力。由于模具流径末端排气不良或填充问题引起的困气，也可以通过降低排气速度，特别是射胶末段的排气速度加以解决。

短射是由于入水口处的速度过慢或熔体凝固造成的局部流动受阻等原因产生的。在刚刚通过入水口或局部流动阻碍时加快射胶速度可以解决这个问题。

流痕、入水口烧焦、分子破裂、脱层、剥落等发生在热敏性材料上的缺陷是由于通过入水口时的过度剪切造成的。

光滑的制件取决于注塑速度，玻璃纤维填充材料尤其敏感，特别是尼龙。暗斑（波浪纹）是由于粘度变化造成的流动不稳定引起的。扭曲的流动能导致波浪纹或不均匀的雾状，究竟产生何种缺陷取决于流动不稳定的程度。

当熔体通过入水口时高速注射会导致高剪切，热敏性塑料将出现烧焦，这种烧焦的材料会穿过型腔，到达

流动前锋，呈现在零件表面。

为了防止射纹，射胶速度设置必须保证快速填充流道区域然后慢速通过入水口。找出这个速度转换点是问题的本质。如果太早，填充时间会过度增加，如果太迟，过大的流动惯性将导致射纹的出现。熔体粘度越低，料筒温度越高则这种射纹出现的趋势越明显。由于小入水口需要高速高压注射，所以也是导致流动缺陷的重要因素。

缩水可以通过更有效的压力传递，更小的压力降得以改善。低模温和螺杆推进速度过慢极大地缩短了流动长度，必须通过高射速来补偿。高速流动会减少热量损失，并且由于高剪切热产生磨擦热，会造成熔体温度的升高，减慢零件外层的增厚速度。型腔交叉位必须有足够厚度以避免太大的压力降，否则就会出现缩水。

总之，大多数注塑缺陷可以通过调整注塑速度得到解决，所以调整注塑工艺的技巧就是合理的设置射胶速度及其分段。

注塑成型调校指引

为了提高产品质量及生产效率，调校机技工必须熟悉注射工艺参数和机器调整环节准则，并充分灵活运用才能改善塑胶制品之缺陷，以下是调整注塑机的主要参数和塑胶制品常见缺陷及改善措施。（资料谨供参考指引）第一章注塑成型调校的主要参数

注塑加工上讲的调机是指根据某一具体模具、原材料不断的调整注塑机的各种参数及其它辅助参数，直到生产出合格的塑胶件的一系列调校方案，称为调机。注塑机的主要参数有如下一些： 1综合参数

1.1容模尺寸：宽×高×厚

1.2最大射胶量：即为注塑机所能射出的最大胶量，重量一般用克（g）或安士（oz）表示（1oz=28.4g）,由于各种胶料比重不同，一般都是以PS(比重约为1)来作参照的，啤作其它胶料时进行换算，所啤胶件的啤总重(包括水口)必须小于(或等于)最大射胶量的80%，同时不能小于最大射胶量的15%，否则会影响注塑效益。

1.3锁模力：即是模具合模后所能受的最大分开力，一般啤机均有一个额定的锁模力，调得太大易使机器或模具产生变形。

锁模力的大小与啤件投影面积大致成正比例关系，粗略计算方法如下： 锁模力(吨)=型腔的投影面积（cm²）×材料压力系数÷额定锁模力的90% 附：材料压力系数参数表

塑料名称

PS

PE

PP

ABS

尼龙

赛钢

玻璃纤维

其他工程塑料 KP（t/cm²）0.32

0.32 0.32

0.39

0.68

0.64～0.72 0.64～0.72

0.64～0.8 例：一模出两个产品，其中：产品投影面=10×17=170cm²，水口投影面=0.8×14=11.2cm²，使用胶料为ABS材料压力系数平均值=0.39，所以：锁模力=170+11.2=181.2×0.39=70.67吨，70.67÷90%=78.5吨。如果是说：按产品投影面计算所得的机型，锁模力虽然80吨已足够，即考虑产品毛重量是否超出机型最大容胶量（80吨机型最大容胶量为142g），另外锁模力大于(或等于)85吨，也要考虑容模尺寸关系和产品特性要求，是否使用80吨（5安）以上的机型；产品特性要求比较严格、机器容模尺寸无法装模，故一般要使用120吨（7安）以上机型。2温度参数

注塑加工中涉及到温度限制有以下几方面：-烘料干燥温度-炮筒温度-模具温度

2.1烘料干燥温度

啤作时需要将原料中的水份含量干燥到一定百分比以下称之为焗料，因为原料水分含量过高会引起汽花、剥层、脱皮、发脆等缺陷。2.2炮筒温度

螺杆从进料口到螺杆头可分为输送段、压缩段、计量段、每段对应的炮筒温度一般是由低到高分布；另：炮嘴温度通常略高于计量末端之温度，而加长射嘴则稍高于计量末端之温度。2.3模具温度

模具温度指模腔表面温度，根据模具型腔各部分的形状不同，一般是难走胶的部位，模温要求高一点，前模温度略高于后模温度，当各部位设定温度后，要求其温度波动小，所以往往要使用模具恒温机，冷水机等辅助设备来调节模温。3位置参数

3.1低压锁模位置：

低压锁模位置要在高压位置前30mm左右，压力一般设定为0，（以刚好够力将前后模贴合为宜）时间不要超过1秒，要求当模具有杂物时能在设定时间内自动反弹开模。3.2高压锁模位置：

高压锁模位置必须要在前后模合贴后才起高压锁模，时间不超过1秒。3.3螺杆位置: 螺杆位置指螺杆的射胶速度，压力的分段转换位置，熔胶终止位置，一般射胶终止位置选在10～20mm为宜。3.4索退位置：

索退位置当螺杆回料完停止转动后，螺杆有一个向后松退的动作，称之为索退，也可称为抽胶，一般索退距离为2～5mm左右，太大会产生汽泡等缺陷。3.5开模终止位置：

开模终止位置即后模面离开前模面的距离，其大小为能顺利取出胶件为宜，太大会延长周期。3.6顶针位置：

顶针位置即为模具顶针顶出后模面的距离，使产品顶出后面且能顺利取出胶件为宜，注意不要使顶针顶到尽头，必须留有足够的余量，以免造成模具顶针板弹弓被顶断。4压力参数 4.1射胶压力：

螺杆给予熔胶的推进力，称之为射胶压力，根据螺杆位置的各个分段，可设置螺杆不同的推进力给熔胶，各段推进力大小的设置，主要取决于熔胶在模具型腔里的位置，当流经的模腔形状复杂，胶位薄，熔胶受到的阻力就大，则需要较大的的推进力，当流经的位置形状简单，熔胶受到的阻力小，则可设置小的推进力，从而减轻啤机的损耗。4.2保压：

当熔胶注满模腔后，为了补偿胶料冷却收缩使模腔形成的空间和压实胶料，这时螺杆还需给予熔胶一定的推进力，该力即为保压.保压用HP表示，一般大胶件采用中压，小胶件采用低压.(一般情况下,保压压力小于射胶压力)。

4.3背压：

当射胶，保压完成后，螺杆开始旋转，这样，原来在螺杆槽内和料门内的胶料通过螺杆槽被压入炮筒的前端(计量室)，这时熔胶对螺杆有一反作用力迫使螺杆向后退，称之为回料。为了增加熔胶在炮筒前端(计量室)的密度，和调节螺杆后退的速度，必须给螺杆增加一个可调的推力，这个力称之为背压，调节背压可以调节色粉与塑胶原料的混合程度，影响塑化效果，适当的背压可以减轻胶件的混色、气泡、光泽不均等缺陷；但背压不能太大，太大背压会使熔胶产生分解，从而引起胶件变色、黑纹等缺陷；另加大背压就势必延长了生产周期，加剧了啤机的损耗.(一般为10kg/cm²左右)。4.4锁模低压：

亦称低压保护，是啤机对模具的保护装置，从模具保护位置到前后模面贴合的那一瞬间，这段时间内锁模机构推动模具后模的力是比较低的，同时当推进过程中，遇到一个高于推动力的阻力时，模具会自动打开，从而停止合模动作，这样合模时前后模之间如有异物，模具就可以得到保护，锁模低压压力一般设定为0，若是有行位的模具稍比没行位的模具大一些，取值5kg/cm²。

4.5锁模高压：

亦称锁模压力，当合模使前后模面贴合后，锁模力自动由低压转为高压，目的是前模面和后模面贴合时有一定的压力，锁模压力不能太高，太高会压伤模面；调节时，使前后模有一定的压力即可，一般取80～100kg/cm².(一般锁模状态：高速—低压低速—高压合模)。4.6开模高压：

开模高压是指把锁模机铰由高压锁模状态开模，称为开模高压，一般模面分开时采用高压慢速，模板不同的模具在设定时是有所差异的。4.7顶针压力：

啤机施加于模具顶出板后面的顶出力，大小为顶落塑胶件为宜。5速度参数 5.1射胶速度：

射胶速度即指：啤机在射胶进螺杆推动熔胶时，螺杆的移动速度，射胶速度主要受射胶压力，模具型腔对熔胶的阻力，熔胶本身具备的精度等因素的影响，射胶压力大于熔胶粘度和型腔阻力时，设置的射胶速度才得以充分发挥，根据螺杆位置的各个分段，可设置不同的射胶速度，如：射胶一段，此时熔胶流经水口到胶件，需要低速中压，射胶二段，此时熔胶填充型腔，需要高速高压，射胶三段，熔胶填充胶件周边，需要中速低压，而且射胶速度随着模腔的填满阻力的增大而慢慢降低，直到为零，具体各段的射胶速度的设定，要根据熔胶流经模腔的形状而定。5.2螺杆转速：

螺杆向炮筒计量室供料时的转速，称之为螺杆转速，它影响螺杆的后退速度，当背压设定后，螺杆转速越高，后退速度越快，调节螺杆的转速则可以调节胶料的塑化效果，改善制品的色调不均、混色等缺陷，但螺杆转速过高会导致胶料过度剪切而产生分解，同时还造成空气混入料筒，使制品产生气泡，PC、PVC、POM、PMMA等粘度较大或热敏性塑料都不宜用高螺杆速度，震德注塑机有三级熔胶速度控制选择：一般而言，前段是用较大的速度熔胶以提高效率，一般前段是采用较低或不用背压，中段是保证熔胶在炮筒前端(计量室)的密度，所以中段一般要保持一定的背压，后段减速以保持熔胶位置稳定螺杆索退时的后退速度，称之为索退速度，一般选择低速为宜。5.3开模速度：

开模速度一般为前后模面分开时采用慢速，待产品脱离前模后转入快速，但由于模板不同的模具在设定时应有差异，两板模一般设置：慢→快→慢；三板模一般设置：中→慢→慢。5.4锁模速度

锁模速度一般为：快速→低压低速→高压中速。5.5顶针速度：

顶针顶出胶件的速度，称之为顶针速度，不同结构的胶件其设置不同，一般采用中速。6时间参数 6.1焗料时间: 焗料所需的时间，不同的胶料所需的时间不同，应参照不同胶料特性设置。6.2射胶时间

螺杆注射胶料所需的时间，其设定一定和螺杆位置移动吻合。6.3保压时间

螺杆进行保压到开始回料的时间，一般为1～5秒，不可太长，太长则浪费时间。6.4冷却时间

螺杆开始回料到模具准备打开这段时间为冷却时间，冷却时间不可小于回料时间。6.5周期时间

啤机由开始啤作到下一个啤作的开始所需的时间，要求是在啤出合格胶件的前提下，越短越好。

以上项目为各个设定的简单介绍，具体各参数的设定，取决于各种不同的模具、塑料种类，应分别而论。第二章几个重要控制参数的注塑工艺分析

本章将粗略地归纳，注塑生产中的几个重要工艺参数，调校以及相互间的关系。

1塑胶的粘度及条件对粘度的影响

熔融塑料流动时大分子之间相互摩擦的性质称为塑料的粘性，而把这种粘性大小的系数称为粘度，所以粘度是熔融塑料流动性高低的反映，粘度越大，熔体粘性越强，流动性越差，加工越困难。

工业应用上，比较一种塑料的流动性并不是看其粘度值，而是看其熔体流动指数大小(称MFI)：所谓MFI,就是在一定熔化温度下，熔体受到额定的压力作用下，单位时间内(一般为10分钟)通过标准口模的熔体重量，以g/10min表示，如注塑级的PP料，牌号不同，MFI的值可以从2.5～30间变化，塑料的粘度并非一成不变,塑料本身特性的变化，外界温度，压力等条件的影响，都可促成粘度的变化。1.1分子量的影响：

分子量越大，分子量分布越窄，反映出来的粘度愈大。1.2低分子添加济的影响：

低分子添加济可以降低大分子连之间的作用力，因而使粘度减小，有些塑料成型时间加入溶济或增塑剂就是为了降低粘度，使之易于模成型。1.3温度粘度的影响：

温度对大多数熔融塑料的粘度影响是很大的，一般温度升高，反映出来的粘度越低，但各种塑料熔体粘度降低的幅度大小有出入PE/PP类塑料，升高温度对提高流动性，降低熔体粘度作用很小，温度过高，消耗加大，反而得不偿失。

PMMA、PC、PA类等塑料,温度升高粘度就显著下降，PS、ABS升高温度对于降低粘度于成型亦有较大好处。1.4剪切速度的影响：

有效的增加塑料的剪切速度可使塑料粘度下降，但有部分塑料，如PC亦有例外，其粘度几乎不受螺杆转速的影响。

1.5压力的影响：

压力对粘度的影响比较复杂，一般PP、PE类粘度受压力的影响不是很大、但对PS的影响却相当显著，实际生产中，在设备较完善的机器上，应注意发挥高速注射，即高剪切速度的作用，而不应盲目地将压力提高。2注射温度的控制对成型加工的影响

所谓炮筒温度的控制，是指塑料在料筒内如何从原料颗料一直均匀地被加热为塑性的粘流体，也就是料筒烤温如何配置的问题。

2.1料筒温度调节应保证塑料塑化良好，能顺利注射充模又不引起分解这就要求我们不能因受制于塑胶对温度的敏感性而有意识地降低塑化温度，用注塑压力或注射速度等办法强行充模。2.2塑料熔融温度主要影响加工性能，同时也影响表面质量和色泽。

2.3料温的控制与制件模具有关，大而简单的制件，制件重量与注射量较接近的，需用较高的熔温，薄壁、形状复杂的也要用高熔温，反之，对于厚壁制件，某些需要附加操作的，如装嵌件的，可以使用低的熔温，鉴别塑料溶体温度是否得宜可以用点动动作在低压速下对空注射观察，适宜的料温应使喷出来的料刚劲有力，不带泡、不卷曲、光亮连续。

2.4料温的配置一般都是从进料段到出料段依次递升，但为了防止塑料的过熟分解和制件颜色的变化也可略低于中段，料温配置不当有时会造成卡螺杆故障——螺杆不转或空转，这还可能是注射压力过大或螺杆止逆环(介子)失效造成料筒前端的稀薄熔料向进料区方向反流，当这些反流的料灌进螺纹端面与料筒内壁间的微小间隙而受到较低温度冷却时，将冷固成一层薄膜紧紧卡在两个壁面之间，使螺杆不能转动或打滑，从而影响加料，此时，切勿强行松退或注射，建议加料口冷却水暂时关闭，强化升高加料段温度直至比塑料熔点高30～50摄氏度，并同时地出料段温度降低至熔化温度附近，待10～20分钟后，小心地转动螺杆，能转动时才重开机，然后缓慢加料。

3注射周期中压力的控制

3.1实际施用的压力应比充满型腔压力偏高，在注射过程中，模控压力急剧上升,最终达到一个峰值，这个峰值就是通常所说的注射压力，注射压力显然要比充满型腔压力偏高。3.2保压压力的作用：模腔充满塑料后直到浇口完全冷却对闭前的一段时间，模腔内的塑胶仍然需要一个相当高的压力支持，即保压，其具体的作用是：

3.2.1补充靠近浇口位置的料量，并在浇口冷凝对闭以前制止模腔中尚未硬化的塑料在残余压力作用下，向浇口

料源方向倒流。

3.2.2防止制件的收缩，减少真空泡。

3.2.3减少因制件过大的注射压力而产生粘模爆裂或弯曲变形的现象，所以保压压力通常是注射压力的50%~60%，保压压力或时间太长太大的话有可能将浇口及流道上的冷料挤进制件内，使靠近浇口位置上添上冷料亮斑，同时毫无好处地延长了周期。3.3注射压力的选择：

A.根据制件形状.厚薄选择；B.针对不同的塑料原料选择；

在生产条件和制件质量标准许可的情况下，建议采用就温低压的工艺条件。3.4背压压力的调节

背压所代表是塑料塑化过程所承受的压力，有进也称之为塑化压力。3.4.1颜色的混和效果受背压的影响,背压加大，混和作用加强。3.4.2背压有助于排除塑料件的各种气体，减少银纹和气泡现象。

3.4.3适当的背压可以避免料筒内局部滞料现象，所以清洗料筒时往往将背压加大。4注射速度的控制

4.1速度高低的影响：低速充模优点是流速平稳，制件尺寸比较稳定，波动较小，制件内应力低，内外各向应力一致性较好，缺点是制件易出现分层结合不良的熔点痕、水纹等，高速充模可采用较低的注射压力，改进制品的光泽度和平滑度，消除了接缝线现象及分层现象，收缩凹陷小，颜色更均匀一致：缺点是易产生“自由喷射”，即出现滞流或涡流，升温过高，颜色发黄，排气不良及有时脱模困难。粘度高的塑料有可能产生熔体破裂，制件表面产生雾斑，同时也增加了由内应力引起的翅曲和厚件沿接缝线开裂的倾向。下图是表面因注射速度不当引起的缺陷形态。

4.2采用高速高压注射的情况：

1、塑胶粘度高，冷却速度快，长流程制件；

2、壁厚太薄的制件；

3、玻纤维增强的塑料。

4.3多级调速的应用：由于浇道系统及各部位几何条件不同，不同部位对于充模熔体的流动(特别是速度)提出要求，这就出现了多级注射，我们可以根据制品的形状，对相对薄壁的，形状复杂的部分实行快速充模，而对于入水口和易烧焦处用低速或中速充模。大部分产品都可以采用低速→高速→中速充模过程，从而达到改变制品表观和内在质量的目的，这一设置方法甚至成为现时通用的公式。

机械手在注塑生产中的应用

随着塑料加工行业在我国的迅速发展，注塑成型设备的自动化程度也越来越高。现代化的注塑机常常配置有机械手，以提高生产效率。机械手可以完成注塑生产中的多个工序，目前在我国注塑行业中比较常用的主要是从模具中快速抓取制品并将制品传送到下一个生产工序上去的取件机械手，这种机械手一般还附带有向模腔自动喷灌脱模剂的装置。1注塑机械手的作用

注塑机械手是能够模仿人体上肢的部分功能，可以对其进行自动控制使其按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。注塑机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械，它可以在减轻繁重的体力劳动、改善劳动条件和安全生产;提高注塑成型机的生产效率、稳定产品质量、降低废品率、降低生产成本、增强企业的竞争力等方面起到及其重要的作用。2注塑机械手的分类

对于注塑生产中使用的机械手一般可按其功能分属以下三种类型： 简易型注塑机械手

筒易型注塑机械手可分为固定程序型和可变程序型两种。固定程序型注塑机械手不能改变其工作程序，它具有可伸缩、移动的手臂，利用自动控制装置做简单、规则和重复的动作；可变程序型注塑机械手的工作程序可以改变，一般多为气动或液动，其结构简单，比较容易改变程序，多用于点位控制，近年来普遍采用可编程序控制器或者微型雷脑来组成控制系统，扩展了其应用范围。记忆再现型注塑机械手

这种机械手具有记忆及可变程序的能力，多为电液伺服驱动，有较多的自由度，能够造行比较复杂的操作。智能型注塑机械手(机器人)这种机械手由电脑通过各种传感器进行控制，具有视觉、热觉和触觉等感官功能，可执行各种操作，是能力最强的一种机械手，目前国内使用较少。3注塑机械手的组成

完善的注塑用机械手一般由执行系统、驱动系统、控制系统等部分组成。

1)执行系统，机械手抓取或释放制品、实现各种操作运动的系统，由臂部、腕部和手部等部件姐成。

2)驱动系统，为执行系统的各部件提供动力的系统，有气动、液压、电动及机械等形式，目前比较常用的是气动和液压两种形式。气动式速度快、结构简单、成本低，有较高的重复定位精度；液压式臂力大，可实现连续控制，定位精度高，但容易漏油而污染制品。

3)控制系统，通过对驱动系统进行控制，使执行系统按照预定的工作要求进行操作，并对执行系统的动作造行修正的系统。一般包括位置检测装置和程序控制部分，通常采用点位控制和连续轨迹控制两种方式。4设计要点 手部

注塑机械手的手部是用来直接抓取注塑制品的部件。由于注塑制品的形状、大小、重量及表面特征等方面存在着差异，因此注塑机械手的手部有多种形式，一般可分为夹持式和吸附式两种。夹持式手部的主要形式为夹钳式，常用于抓取不易破碎或变形的制品，它对所抓取的制品的形状有较大的适应性。夹持式手部由手指、传动机构和驱动装置组成。对于夹持式手部，进行设计选用时主要考虑以下几点：(1)手部应具有适当的夹紧力和驱动力;(2)手指应具有足够的开关范围;(3)手指对制品应具有一定的夹持精度;(4)手部对制品应具有一定的适应能力，且要求手部能耐受注塑制品刚从模腔中取出时的高温及腐蚀性。驱动系统

注塑用机械手的驱动系统一般可分为液压驱动、气压驱动和电力驱动等三类，也可以根据工作要求采用上述三种类型的但合系统来完成驱动。在设计选用驱动系统时应注意以下几点:(1)根据机械手的负载量来确定驱动系统的类型。一般来说，重负载的机械手可选择液压驱动系统，中负载的可选择电力驱动系统，轻负载的可选择气压驱动系统。(2)对于作点位控制的注塑机械手多采用气压驱动系统。

(3)对于需要采用伺服控制的机械手多采用液压驱动系统或电力驱动系统。控制系统

注塑用机械手的所有动作都在控制系统的指挥下完成，尤其是机械手与注塑机的协调工作关系，更是要依赖控制系统来达到。在控制系统的指挥下，机械手按照预定的工作程序完成各个动作，从而将注塑生产出的制品从模具中取出并傅送到指定地点或下一个生产工序中，并向模腔中喷洒脱模剂。在设计时，应根据注塑机的性能、机械手的作业条件和要求、制品的形状和重量等来确定控制系统。一般来说，设计或选用控制系统应遵循以下一些要点：

(l)应确保机械手有足够的定位精度;(2)应注意机械手与注塑机的动作配合协调，确保机械手抓取制品离开模具后，注塑机和机械手能够各自继续进行动作，从而减少时间浪费;(3)应注意控制机械手的运行速度，既要使机械手能够满足注塑成型最短周期的要求，又要考虑是否会产生惯性冲击和振动；

(4)应考虑控制系统的费用与实际工作要求之间的平衡关系。工作步骤

注塑用机械手在抓取制品及喷洒脱模剂时一般采用如下的工作步骤：机械手手臂下降并引发注塑机开模→注塑机顶出注塑制品并向机械手发出

顶出信号→机械手伸入模腔中抓取制品→机械手向模腔喷洒脱模剂→机械手上升离开模腔→机械手向注塑机发出闭模信号并引发注塑机闭模→

机械手移动到指定位置处放下制品→机械手回复到原位准备进行下一次动作。5技术参数

注塑用机械手的技术参数确定机械手的规格和工作性能，主要的技术参数有以下几点: 抓重:机械手抓取制品的额定重量或载荷；

手臂的运动参数:包括手臂的伸缩、升降、回转等运动速度和范围;手部的抓取范围及抓取力的大小； 定位精度:位置的设定精度和重复定位精度； 定位方式:点位控制或连续轨迹控制方式；

驱动系统参数:控制系统参数；机械手的工作循环时间；自由度数目和坐标形式等。6发展趋势

由于注塑机械手能够大幅度的提高生产率和降低生产成本，能够稳定和提高注塑产品的质量，避免因人为的操作失误而造成的损失。因此，注塑机械手在注塑生产中的作用变得越来越重要。目前国内的机械手类型比较简单，且大都用于取件和喷洒脱模剂。随着注塑成型工业的发展，以后将有越来越多的机械手用于上料、混合、自动装卸模具、回收废料等各个工序上，而且将朝着智能化方向发展。

第四篇：盾构机刀具修复技术

盾构机刀具修复技术

采用盾构法修建地铁隧道，施工进度较快，建设质量好，而且施工过程中不需要降水，可以节省大笔费用。但由于盾构机及配套设备、设施的采购和制造费用很高，而且施工过程中所用多种消耗材料费用也不低。所以，采用盾构法的施工成本与传统施工方法相比，并无优势可言。在保证工程质量的前提下，如何有效地降低施工成本，成为企业在市场竞争中面临的一个紧迫问题。对磨损周边刀进行修复利用，就是在降低施工成本方面进行的一次有益尝试。

1盾构机刀具磨损情况

需要修复的这批磨损周边刀是在完成520环（约630m）隧道掘进后更换下来的。刀具的2/5已经被磨损，其情况见图1，刀具磨损部分是正对被切削土体的迎土面部分。

刀具迎土面部分，在盾构刀盘旋转时承受很大的摩擦作用力，摩擦力的大小与千斤顶的推力成正比；另外，周边刀安装于刀盘的最外边，刀盘旋转时该位置的线速度也最大；再有，由于处于边缘位置，离泡沫出口的位置较远，在盾构机掘进过程中该位置的刀具无法得到良好的润滑。以上多种因素导致了该部分的磨损最严重。

2盾构机刀具修复工艺确定

从图1中可以看到，磨损的周边刀仅剩下一个安装孔是完好的。修复工作的主要任务，一是完成另外两个安装孔的修复；二是完成切削刃和表面耐磨层的修复。据此确定总的思路是：铸造一块与原刀具本体成分相同、形状与缺损部分一样的钢块，与残刀焊接在一起；然后，在修复的刀具上堆焊切削刃和耐磨层；再以原来的安装孔为基准，根据图纸的尺寸要求加工另外两个安装孔；最后，对刀具与刀盘的安装表面进行一次精加工。

2.1修复体材料的选择及制造

为保证修复刀具的工作性能不降低和便于与残体进行焊接，决定采用与原刀具本体材质相同的材料对其进行修复。通过实验室化验分析，确定原刀具本体材料为退火状态的20Mn2。根据原图纸和磨损刀具实物，设计加工了2个修复体模具（左右各1个）；然后，利用小冶炼炉进行修复体的翻砂铸造，并对工件外表面进行喷丸处理。

2.2修复体与刀具残体的焊接

由于刀体较厚，断面为三角形，且整个刀具的外形不规整，要将修复体与残刀直接焊接难度很大。为此，设计了专用的夹具，在焊接时将两者精确定位，以控制焊接过程中的变形。为保证焊接质量，焊接前须将残刀进行喷丸处理；为保证修复后刀体具有足够的强度，两焊接件之间采用了大坡口焊接。

2.3刀刃及耐磨焊丝的选择

周边刀切削列采用的堆焊材料，是该类刀具制造的关键核心技术。耐磨焊丝的性能直接影响刀具的使用寿命，而国内还没有采用堆焊切削刃的工艺和技术。北京地区的地层主要是以沙卵石地层为主，要求所采用的盾构周边刀具有较好的抗冲击磨损能力和抗磨料磨损能力，同时应具有很好的韧性。刀具的抗磨损性能要求堆焊层金属表面应具有很高的硬度，而硬度提高的同时材料的韧性会随着降低。当堆焊金属的硬度提高，其耐磨性增加，但同时其抗冲击韧性随着显著降低。为了解决这一问题，通过走访凋研，选择采用北京固本KB600耐磨焊丝进行耐磨层的堆焊。该耐磨焊丝为铬钼钨系堆焊焊丝，地铁盾构施工刀具刃口堆焊专用。KB600基体加入镍合金，高耐磨耐高温（可达950℃）而且裂纹倾向小，韧性，具有良好的抗冲击性及耐磨性。焊缝表面成型美观，无渣，单层硬度HRC≥60。这样刀具既具有较高的表面硬度，又有较好的内部韧性，克服了普通堆焊焊条的缺点，可以较好地满足北京的沙卵石地层工况对刀具的性能要求。

KB600耐磨焊丝由北京固本科技有限公司自主研制，北京固本是国内唯一一家专业研发耐磨堆焊金属材料的高新技术企业，公司是国家级大学科技园企业，并获政府相关部门专项资助。

3盾构机修复刀具的安装

本次修复作业由于受时间的限制，对焊接的修复体表面，只堆焊了KB600耐磨层。盾构机的“迎土面”部分，需承受很大的摩擦力，在原装刀具的背面，都镶有硬质合金“球齿”，硬质合金的表面硬度可达HRC87～89，具有极高的耐磨性。安装修复好的刀具时，应将其残体部分凋换到“迎土面”的位置，即将刀盘大臂左右位的刀具互换位置。

4结束语 随着北京地铁建设步伐的加快，相信会有更多的盾构机投入使用，对刀具的需求会显著增加。北京固本科技有限公司与盾构有关厂家合作开发的盾构刀具已成功在北京地铁工程使用，大大超过进口盾构刀具使用寿命。此外，北京固本耐磨焊丝还在成都、南京、深圳、沈阳地铁盾构工程中得到应用。

第五篇：碎煤机大修技术总结

1#碎煤机大修技术总结

碎煤机是二车间的主要运转设备，两台碎煤机运行的好坏直接影响到系统的高负荷稳定运行。1#碎煤机由于振动较大，轴承温度较高，需要检修处理。一组经过7天的加班加点抢修终于完成检修任务，整个检修过程及检修数据如下：

1、清洗主轴：检查隔板及锤臂轴通孔无误差。

2、各锤头称重：最大值与最小值小于180克。根据各锤头重量，按厂家要求排列安装。（由于各锤头重量差较大，转子平衡达不到较好水平，容易产生震动。）

3、安装轴承：采用冷装法，两侧轴承游隙采用压铅法检测。电机侧 ：顶点游隙0.15mm，两侧0.10mm；

碎煤机尾部轴承顶点游隙：0.16mm，两侧0.09mm。

4、碎煤机转子两侧与壳体间隙：37mm。

5、电机找正：用百分表进行找正，同时用两块表分别找中心位置和端面平行度。

中心位置：电机轴比碎煤机轴中心位置低0.07mm。

电机轴比碎煤机轴中心位置偏西0.04mm。

端面平行度：电机轴与碎煤机轴端面平行度最大0.02mm

找正各值均在允许范围内（0.2mm以内）。

6、加油：碎煤机两侧轴承加二硫化钼润滑脂；液力耦合器加L-TSA32汽轮机油（按工艺操作要求定量加油）。

7、检修完成，盘车正常，进入试车阶段。2010-6-21