多工位橡膠底鞋和靴注塑機組
◎我們具備該設(shè)備的研制能力
◎我們正與湖北鄂城通用機器集團公司合作此項目
◎香港力勁公司捐贈給我們價值20萬港幣的注射機
一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及本項目的研究意義
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，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)盤注射機已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，基本達到國外同類產(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生產(chǎn)廠家對橡膠膠料的特性及橡膠加工特點缺乏足夠的認識，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，勞動條件差，難以滿足國民經(jīng)濟發(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，但售價很高，如德國DESMA公司的733型多工位橡膠底軍用鞋注塑機，一套售價上千萬元人民幣。
引進國外先進設(shè)備生產(chǎn)軍隊作訓(xùn)鞋、防寒鞋等，是保證軍需鞋更新?lián)Q代的舉措之一，但引進一套滿足不了需求，引進多套資金投入太大，企業(yè)負擔(dān)過重。
而引進與研制相結(jié)合，并側(cè)重于研制，不僅可以大大節(jié)省軍隊的經(jīng)費投入，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)化的進程。因此，研制我國自己的多工位橡膠底軍用鞋注塑機及軍需鞋膠料，不僅對于滿足軍需裝備的需求具有重要意義，而且，對于促進我國民族工業(yè)的發(fā)展，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展等，也具有重要的意義。
二、多工位橡膠底軍用鞋注塑機組研制可行性分析
多功能橡膠底軍用鞋注塑機，目前以德國DESMA公司的技術(shù)代表國際先進水平。DESMA733型設(shè)備能夠滿足我國軍隊作訓(xùn)鞋和防寒鞋、靴的生產(chǎn)要求，目前正積極向我國銷售，但售價太高，與我國目前的消費水平不相適應(yīng)。
在多工位制鞋用注塑機的研制方面，湖北鄂城通用機器廠能夠代表國內(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到國際同類產(chǎn)品先進水平，并已從根本上替代了進口，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，湖北鄂城通用機器廠目前尚缺乏橡膠注塑成型機方面的研制經(jīng)驗，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目的焦點。
北京化工大學(xué)機械工程學(xué)院長期從事高分子材料加工機械的教學(xué)與研究，擁有一批經(jīng)驗豐富的老教授和年富力強的年青博士，曾承擔(dān)完成較多的國家、省部級科研項目，并多次獲國家發(fā)明獎、國家和省部級科技進步獎，在橡膠加工機械領(lǐng)域的研究具有很強的實力。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、法國等引進的各個時代的橡膠注射機，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)。
湖北鄂城通用機器集團公司是目前我國最大的多工位塑料底、PU底鞋用注塑機生產(chǎn)廠家，國家二級企業(yè)，具有先進的加工手段、很強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)在全套機組的計算機控制、液壓系統(tǒng)設(shè)計、多工位轉(zhuǎn)盤設(shè)計制造及鞋用模具設(shè)計制造等方面都具有成熟的經(jīng)驗。在本項目中，該企業(yè)主要承擔(dān)全套機組計算機控制系統(tǒng)、液壓比例系統(tǒng)、多工位轉(zhuǎn)盤、鞋用模具等的設(shè)計和制造。
多工位橡膠底軍用鞋和靴注塑機組，由計算機數(shù)控系統(tǒng)、液壓比例系統(tǒng)、多工位轉(zhuǎn)盤、成套模具、機械手、橡膠注射裝置等組成。我國計算機數(shù)控加工發(fā)展很快，達到、接近國外先進水平，而且多工位轉(zhuǎn)盤注射機的計算機數(shù)控系統(tǒng)屬一般最普通的計算機控制系統(tǒng)，湖北鄂城通用機器集團公司生產(chǎn)的多工位塑料底、PU底鞋用注塑機整機控制，全都采用的是計算機控制，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)，控制整機運行，在此方面湖北鄂城通用機器集團公司已積累了成熟的經(jīng)驗；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器集團公司也已積累了豐富的經(jīng)驗。
機械手方面，北京化工大學(xué)和鄂城通用機器廠研究的都不多，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，我們可以進行技術(shù)移植。由于機械手適應(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暫不采用機械手為好。
多工位橡膠底鞋用注塑機與多工位塑料底、PU底鞋用注塑機的主要不同在于：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組研究項目，關(guān)鍵在于鞋用橡膠注射機的研制。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，關(guān)鍵采用了可移動式注咀擠出法，這在鞋用橡膠注射機研究方面是一個突破，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。要實現(xiàn)注咀邊移動邊擠出，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，可移動式注咀擠出法這一思路的確是一個創(chuàng)新，而且是近年來的創(chuàng)新，因為它不同于我們數(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，以及現(xiàn)在獲得的此方面的最新研究進展信息，我們對橡膠底鞋用注塑機可以說心中有數(shù)，我們完全有能力研究設(shè)計出橡膠底雙色/雙密度軍用鞋/靴注塑機。
在軍需裝備研究所的大力支持下，北京化工大學(xué)機械工程學(xué)院與湖北鄂城通用機器集團公司雙方進行了詳細的調(diào)查與論證，從設(shè)計到制造各個環(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。
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進行進一步的資料檢索與收集，對國內(nèi)引進的橡膠注射機進行考察(尤其是德國DESMA公司733型多工位鞋用橡膠注射機組)，進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、錄相進行分析研究的基礎(chǔ)上，提出設(shè)計方案。
2. 進行橡膠膠料擠出塑化及注射過程的計算機模擬，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)計參數(shù)的確定提供依據(jù)。
3. 進行注射機的關(guān)鍵零部件：螺桿、機筒、噴咀等結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計；進行鞋用橡膠注射機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時著重考慮以下幾個方面:
a) 采用移動式噴咀擠出法，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. 進行雙工位鞋用橡膠注射機樣機的加工制造，然后采用化工大學(xué)橡膠組為軍工裝備所研制出的膠料，進行橡膠底軍用鞋的實際注射成型試驗。在此基礎(chǔ)上，對原設(shè)計方案進行完善。
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組。