多工位橡膠底鞋和靴注塑機(jī)組
◎我們具備該設(shè)備的研制能力
◎我們正與湖北鄂城通用機(jī)器集團(tuán)公司合作此項(xiàng)目
◎香港力勁公司捐贈(zèng)給我們價(jià)值20萬港幣的注射機(jī)
一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及本項(xiàng)目的研究意義
橡膠底鞋具有良好的彈性、防滑性，優(yōu)異的耐寒性，穿著舒適等特點(diǎn)，約占世界鞋銷售總量的三分之一左右，而且還有增長的趨勢，尤其是，特別適合用作軍隊(duì)作訓(xùn)鞋、防寒鞋和靴等。
我國塑料底、PU底等鞋的多工位轉(zhuǎn)盤注射機(jī)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，基本達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，技術(shù)成熟，但是，在橡膠底鞋的注射成型方面尚存在著缺膠、噴咀易堵塞、過硫、焦燒等現(xiàn)象，主要是橡膠的加工特性與塑料的加工特性差別很大，而塑料底鞋多工位注射機(jī)生產(chǎn)廠家對橡膠膠料的特性及橡膠加工特點(diǎn)缺乏足夠的認(rèn)識，因此，目前我國橡膠底鞋類，仍主要采用傳統(tǒng)的模壓法生產(chǎn)，其生產(chǎn)率低，勞動(dòng)條件差，難以滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及軍需裝備更新的需求。國外，近年來已開發(fā)出橡膠底鞋類多工位注塑機(jī)，但售價(jià)很高，如德國DESMA公司的733型多工位橡膠底軍用鞋注塑機(jī)，一套售價(jià)上千萬元人民幣。
引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)軍隊(duì)作訓(xùn)鞋、防寒鞋等，是保證軍需鞋更新?lián)Q代的舉措之一，但引進(jìn)一套滿足不了需求，引進(jìn)多套資金投入太大，企業(yè)負(fù)擔(dān)過重。
而引進(jìn)與研制相結(jié)合，并側(cè)重于研制，不僅可以大大節(jié)省軍隊(duì)的經(jīng)費(fèi)投入，還便于更好地與化工大學(xué)正在為軍需研制的軍用鞋膠料相配合，加速軍需鞋膠料國產(chǎn)化的進(jìn)程。因此，研制我國自己的多工位橡膠底軍用鞋注塑機(jī)及軍需鞋膠料，不僅對于滿足軍需裝備的需求具有重要意義，而且，對于促進(jìn)我國民族工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等，也具有重要的意義。
二、多工位橡膠底軍用鞋注塑機(jī)組研制可行性分析
多功能橡膠底軍用鞋注塑機(jī)，目前以德國DESMA公司的技術(shù)代表國際先進(jìn)水平。DESMA733型設(shè)備能夠滿足我國軍隊(duì)作訓(xùn)鞋和防寒鞋、靴的生產(chǎn)要求，目前正積極向我國銷售，但售價(jià)太高，與我國目前的消費(fèi)水平不相適應(yīng)。
在多工位制鞋用注塑機(jī)的研制方面，湖北鄂城通用機(jī)器廠能夠代表國內(nèi)領(lǐng)先水平。該廠在多工位轉(zhuǎn)盤裝置、塑料注塑成型、聚氨脂（PU）注塑成型等方面已達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，并已從根本上替代了進(jìn)口，因此，國外大公司已不在中國宣傳上述幾類產(chǎn)品。
但是，由于橡膠材料及其加工工藝的特殊性，湖北鄂城通用機(jī)器廠目前尚缺乏橡膠注塑成型機(jī)方面的研制經(jīng)驗(yàn)，因而研制適于軍用鞋靴生產(chǎn)用的橡膠注塑成型裝置即成為本項(xiàng)目的焦點(diǎn)。
北京化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院長期從事高分子材料加工機(jī)械的教學(xué)與研究，擁有一批經(jīng)驗(yàn)豐富的老教授和年富力強(qiáng)的年青博士，曾承擔(dān)完成較多的國家、省部級科研項(xiàng)目，并多次獲國家發(fā)明獎(jiǎng)、國家和省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)，在橡膠加工機(jī)械領(lǐng)域的研究具有很強(qiáng)的實(shí)力。北京化工大學(xué)對橡膠注射方面已有二十余年的研究歷史，比較全面地對比研究了從日本、德國、法國等引進(jìn)的各個(gè)時(shí)代的橡膠注射機(jī)，在消化吸收的基礎(chǔ)上，已形成了一些工業(yè)應(yīng)用成果，并已轉(zhuǎn)讓投產(chǎn)。
湖北鄂城通用機(jī)器集團(tuán)公司是目前我國最大的多工位塑料底、PU底鞋用注塑機(jī)生產(chǎn)廠家，國家二級企業(yè)，具有先進(jìn)的加工手段、很強(qiáng)的制造能力和科技開發(fā)能力，其產(chǎn)品行銷全國。該企業(yè)在全套機(jī)組的計(jì)算機(jī)控制、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、多工位轉(zhuǎn)盤設(shè)計(jì)制造及鞋用模具設(shè)計(jì)制造等方面都具有成熟的經(jīng)驗(yàn)。在本項(xiàng)目中，該企業(yè)主要承擔(dān)全套機(jī)組計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、液壓比例系統(tǒng)、多工位轉(zhuǎn)盤、鞋用模具等的設(shè)計(jì)和制造。
多工位橡膠底軍用鞋和靴注塑機(jī)組，由計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、液壓比例系統(tǒng)、多工位轉(zhuǎn)盤、成套模具、機(jī)械手、橡膠注射裝置等組成。我國計(jì)算機(jī)數(shù)控加工發(fā)展很快，達(dá)到、接近國外先進(jìn)水平，而且多工位轉(zhuǎn)盤注射機(jī)的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)屬一般最普通的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，湖北鄂城通用機(jī)器集團(tuán)公司生產(chǎn)的多工位塑料底、PU底鞋用注塑機(jī)整機(jī)控制，全都采用的是計(jì)算機(jī)控制，并采用圖形面板操作方式，輸入工作參數(shù)及改變工作參數(shù)，控制整機(jī)運(yùn)行，在此方面湖北鄂城通用機(jī)器集團(tuán)公司已積累了成熟的經(jīng)驗(yàn)；同樣在液壓比例系統(tǒng)、多工位轉(zhuǎn)盤、成套模具方面湖北鄂城通用機(jī)器集團(tuán)公司也已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
機(jī)械手方面，北京化工大學(xué)和鄂城通用機(jī)器廠研究的都不多，但是，國內(nèi)在汽車行業(yè)已較多地應(yīng)用，技術(shù)較為成熟，如果需要，我們可以進(jìn)行技術(shù)移植。由于機(jī)械手適應(yīng)范圍有一定的局限性，因鞋型不同而不同等，并且，大大增加設(shè)備成本，因此，根據(jù)我國目前的狀況，轉(zhuǎn)盤式多工位橡膠底鞋用注塑機(jī)暫不采用機(jī)械手為好。
多工位橡膠底鞋用注塑機(jī)與多工位塑料底、PU底鞋用注塑機(jī)的主要不同在于：注射裝置不同；其它部分基本相同，而且國內(nèi)都已有成熟的技術(shù)。因此，多工位橡膠底軍用鞋和靴注塑機(jī)組研究項(xiàng)目，關(guān)鍵在于鞋用橡膠注射機(jī)的研制。從目前的最新研究來看，德國DESMA公司733型橡膠底軍用鞋/靴注射機(jī)，關(guān)鍵采用了可移動(dòng)式注咀擠出法，這在鞋用橡膠注射機(jī)研究方面是一個(gè)突破，它使膠料填充合理分布，解決了注射過程中存在的缺膠、局部過硫、焦燒、噴咀易堵塞等問題。要實(shí)現(xiàn)注咀邊移動(dòng)邊擠出，基本上無技術(shù)困難，通過把注射裝置置于滑臺座上，由液壓比例系統(tǒng)控制即可。但是，可移動(dòng)式注咀擠出法這一思路的確是一個(gè)創(chuàng)新，而且是近年來的創(chuàng)新，因?yàn)樗煌谖覀償?shù)年前對德國DESMA公司、法國、日本等公司產(chǎn)品測繪的情況。除了可移動(dòng)式注咀外，注射裝置的其它部分，如螺桿的混煉、塑化、均化等部分，與普通橡膠注塑機(jī)相差不大。總之，根據(jù)我們化工大學(xué)以往在橡膠注射方面的研究經(jīng)驗(yàn)，以及現(xiàn)在獲得的此方面的最新研究進(jìn)展信息，我們對橡膠底鞋用注塑機(jī)可以說心中有數(shù)，我們完全有能力研究設(shè)計(jì)出橡膠底雙色/雙密度軍用鞋/靴注塑機(jī)。
在軍需裝備研究所的大力支持下，北京化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院與湖北鄂城通用機(jī)器集團(tuán)公司雙方進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查與論證，從設(shè)計(jì)到制造各個(gè)環(huán)節(jié)都已有充分的把握，并決定采取自籌資金為主，爭取軍需所適當(dāng)支持的辦法，盡快拿出樣機(jī)。
三、研究方案和技術(shù)路線
1. 首先對德國、日本、法國鞋用橡膠注射機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的資料檢索與收集，對國內(nèi)引進(jìn)的橡膠注射機(jī)進(jìn)行考察(尤其是德國DESMA公司733型多工位鞋用橡膠注射機(jī)組)，進(jìn)一步研究分析橡膠鞋底注射與其它橡膠制品注射的差異和相同之處，在對有關(guān)資料、錄相進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，提出設(shè)計(jì)方案。
2. 進(jìn)行橡膠膠料擠出塑化及注射過程的計(jì)算機(jī)模擬，研究分析注射用橡膠膠料的加工特性、加工過程中可能產(chǎn)生的物性變化及其對橡膠鞋成型的影響，為設(shè)計(jì)參數(shù)的確定提供依據(jù)。
3. 進(jìn)行注射機(jī)的關(guān)鍵零部件：螺桿、機(jī)筒、噴咀等結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；進(jìn)行鞋用橡膠注射機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)著重考慮以下幾個(gè)方面:
a) 采用移動(dòng)式噴咀擠出法，使膠料分布符合鞋型要求, 并且可使注咀到模具之間有最佳的熱隔離，防止注咀處堵塞。
b) 采用合理可靠的溫控手段，使膠料溫度分布均勻，防止由于膠料局部溫度過高而產(chǎn)生的過硫和焦燒現(xiàn)象。
c) 膠料的準(zhǔn)確計(jì)量與控制。
d) 膠料過濾器的最佳安放位置并考慮裝卸方便、換料方便等。
4. 進(jìn)行雙工位鞋用橡膠注射機(jī)樣機(jī)的加工制造，然后采用化工大學(xué)橡膠組為軍工裝備所研制出的膠料，進(jìn)行橡膠底軍用鞋的實(shí)際注射成型試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，對原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善。
5. 在順利完成上述工作，試制的軍用鞋符合軍需要求的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)轉(zhuǎn)盤式多工位橡膠底雙密度軍用鞋和靴注塑機(jī)組。