注塑機注射裝置設計修改

1、 編號: 湖北文理學院理工學院本科畢業(yè)論文（設計）題 目 SZ-800/3000注塑機注射裝置設計 機械與汽車工程系 機械設計制造及其自動化專業(yè)學 號 12316107 學生姓名 程玲 指導教師 黃能會 起訖日期 2015.10 2016.5 SZ-800/3000注塑機注射裝置設計摘要：塑料制品由于重量輕、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、容易成型而且外形美觀價格低廉等優(yōu)點獲得廣泛應用，例如廣泛用于耳機、手機、MP4、計算機、汽車儀表盤等產(chǎn)品的外殼。現(xiàn)今大約32%的塑料制品都是通過注塑成形工藝加工出來的,注塑成形工藝是通過注塑機和模具來實現(xiàn)的。 本論文對注塑成形工藝的設備進行了研究與設計。重要的是注塑機注射

2、裝置的設計，具體包括螺桿式塑化裝置設計、螺桿傳動裝置的設計及注射座的設計。 最后主要利用CAD軟件在模具設計過程中的應用。關(guān)鍵詞：注射裝置；螺桿式塑化裝置；螺桿傳動裝置。SZ-800/3000 injection molding machine of injection device and mold design Abstract: Plastics industry is widely used because of light weight, excellent chemical stability, easy to shape, aesthetic appearan

3、ce, low cost and other advantages. For example, it uses widely for shell products of mobile phone, of MP4, of Computers, of car dashboards, and of other products. Nowadays, about 32 percent of plastic is manufactured by injection molding process, so injection molding process is a

4、n important forming method. This thesis is to study and design the equipment of the Injection molding process. The important is the design of injection molding machine injection device, including screw-type plasticizing device design, screw transmission&#

5、160;design and injection-seat design.Finally, major the applications of CAD software in the mold design process.Key words: injection device; screw-type plasticizing device;screw transmission design . II目 錄1緒論11.1 塑料工業(yè)及塑料成型加工方法的概括11.1.1 塑料工業(yè)11.1.2 塑料成型加工方法11.2 注塑模具的

6、現(xiàn)狀及趨勢11.2.1 注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀11.2.2 塑料模具發(fā)展趨勢21.3 注塑機和模具的工作原理及組成21.3.1 注塑成型原理21.3.2 注塑機的原理及組成41.3.3 注射模具的組成52 SZ-800/3000注塑機注射裝置設計72.1 螺桿式塑化部件72.1.1 螺桿設計72.1.2 止逆螺桿頭的設計72.1.3 噴嘴的設計132.1.4 機筒（料筒）162.2 螺桿的傳動裝置192.2.1 螺桿傳動裝置的特點192.2.2 螺桿的傳動形式192.2.3 注射油缸的設計202.2.4 螺桿轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍222.2.5 螺桿傳動特性及驅(qū)動功率的計算223 SZ-800/3000注塑

7、機注射座及加料計量裝置的設計253.1注射座的設計253.1.1 注射座結(jié)構(gòu)設計253.1.2 注射座的轉(zhuǎn)動裝置253.1.3 移動注射座的推力（拉力）263.1.4 移動油缸的設計263.2加料計量裝置284 SZ-800/3000注塑機294.1 SZ800/3000注塑機總體結(jié)構(gòu)294.2 SZ800/3000注塑機性能參數(shù)29結(jié)論30參考文獻31致謝32I1 緒論1.1 塑料工業(yè)及塑料成型加工方法的概括1.1.1 塑料工業(yè)塑料工業(yè)是制造合成樹脂和塑料制品的高分子化工部門，也有把塑料加工機械和模具工業(yè)包括在內(nèi)的。塑料工業(yè)的生產(chǎn)量和品種，主要依賴于合成樹脂的生產(chǎn)和開發(fā)，其中在機械制造，建筑

8、等部門的某些領(lǐng)域，可取代金屬和木材；在電子，電器等部門，塑料已成為必需材料之一；塑料制品廣泛用于各個領(lǐng)域。進入21世紀以來，中國塑料工業(yè)已經(jīng)遠遠超出我們預想的范圍，給我們輕工行業(yè)做出了重要貢獻。不僅使用量的速度在增長，而且拉動了我們的經(jīng)濟效應。從塑料制品生產(chǎn)，塑料合成來看，都表明了中國在塑料工業(yè)有飛快的發(fā)展。1.1.2 塑料成型加工方法塑料成型加工是將塑料原料轉(zhuǎn)化成具有使用價值的商品的工程技術(shù)。它是通過成型設備完成塑料原料塑化、變形、定型以分子鏈結(jié)構(gòu)、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)等物理和化學變化，最終成為高分子材料制品的過程。因此塑料成型加工方法、成型設備、成型工藝、原料特性均是決定塑料制品性能或質(zhì)量的基本因素

9、。塑料成型加工方法主要有：壓制成型、注射成型、吹塑成型、澆注成型、壓延成型、擠出成型、涂層成型以及發(fā)泡成型等。1.2 注塑模具的現(xiàn)狀及趨勢1.2.1 注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。 注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量己超過50噸。在CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時， CAE技術(shù)應用越來越廣，以 CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，各種新機構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的模具廣泛得到應用，特別是汽車、手機等工業(yè)快速發(fā)展，使得注塑模具的發(fā)展飛快。整體來看我國塑料模具在數(shù)量和質(zhì)量上以及在技

10、術(shù)和能力等方面都有了很大進步，但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求相比，差距還是挺大的。雖然塑料模具已經(jīng)大大使用，但一些大型、精密、復雜的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。然而那些低檔塑料模具卻遠遠達不到要求，需求量也供應不過來，1.2.2 塑料模具發(fā)展趨勢新的技術(shù)的使用使產(chǎn)品用料更省，性能更高?！八o注射成型”、“薄壁注射成型"、“金屬粉末注射成型"等似乎尚有些陌生的術(shù)語，已在輕工行業(yè)得到應用。塑料注塑成型加工技術(shù)仍在繼續(xù)的發(fā)展，且發(fā)展趨勢明顯地表現(xiàn)在以下兩個方面： (1) 在模具設計制造中將全面推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)。進一步擴大CAE技術(shù)的應用范圍，利用計算機來操作進行輔助工作

11、，達到模擬制造生產(chǎn)過程，從而達到自動化生產(chǎn)加工，使計算機靈活運用于模具設計制造。(2) 模具標準化程度將不斷提高。這樣我們生產(chǎn)的產(chǎn)品越來越高端，越來越接近國際化，顯示我國的輕工業(yè)行業(yè)朝國際邁了大大地一步。為跟上了模具工業(yè)發(fā)展的步伐，模具標準化工作有待加強，隨之將進一步提高模具標準化程度，模具標準件生產(chǎn)也必將得到更大的發(fā)展。1.3 注塑機和模具的工作原理及組成1.3.1 注塑成型原理注射成型又稱注塑成型，是熱塑性塑料成型的主要方法。其基本原理就是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，將粒狀或粉狀塑料加入到注塑機的料斗，在注塑機內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，快速通過料筒前

12、端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為所需的塑件。過程如圖1一l所示。圖1-1 注射成型原理注塑成型過程主要有加料、塑化、充模、保壓、倒流、冷卻定型及脫模頂出等步驟。（1） 加料：將粒狀或粉狀塑料加入到注塑機的料斗中；（2） 塑化：加入的塑料在料筒中進行加熱，使其由固體顆粒轉(zhuǎn)變成熔融狀態(tài)并具有良好的可塑性；（3） 充模：塑化好的熔體被柱塞或螺桿推桿至料筒前端，經(jīng)過噴嘴，模具澆注系統(tǒng)進入并充滿型腔；（4） 保壓：在模具中熔體冷卻收縮時，柱塞或螺桿迫使料筒中的熔料不斷補充到模具中，從而形成形狀完整、質(zhì)地致密的塑件；（5） 倒流：保壓結(jié)束后，柱塞或螺桿后退，型腔中

13、壓力解除，這時型腔中的熔料壓力將比澆口前方的高，如果澆口尚未凍結(jié)，型腔中的熔料就會通過澆口流向澆注系統(tǒng)；倒流的目的使塑件產(chǎn)生收縮、變形及質(zhì)地疏松等缺陷。如果保壓結(jié)束后澆口已經(jīng)凍結(jié)，那就不會存在倒流現(xiàn)象。（6） 冷卻：塑件在模內(nèi)的冷卻過程是指從澆口處的塑料熔體完全冷卻時起到塑件將從模腔內(nèi)推出為止的全部過程。實際上冷卻過程從塑件注入型腔起就開始了，它包括從充模完成、保壓開始到脫模前的這一段時間。（7） 脫模：塑件冷卻到一定的溫度即可開模，在推出機構(gòu)的作用下將塑件推出模外。1.3.2 注塑機的原理及組成注塑機的原理注塑機是借助螺桿（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

14、模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注塑成型是一個循環(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)。注塑機的組成往復螺桿式注塑機的組成如圖1-2所示。 圖1-2往復螺桿式注塑機注射系統(tǒng):主要作用就是在注塑機的一個循環(huán)中，能在規(guī)定的時間內(nèi)將一定數(shù)量的塑料加熱塑化后，在一定的壓力和速度下，通過螺桿將熔融塑料注入模具型腔中，結(jié)束后對注射到模腔中的熔料保持定型。注射系統(tǒng)的組成：由塑化裝置和動力傳遞裝置組成。合模系統(tǒng):主要作用就是保證模具閉合、開啟及頂出制品。同時，在模具閉合后，供給模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進入模腔產(chǎn)生的模腔壓力。防止

15、模具開縫，造成制品的不良現(xiàn)狀。 控制系統(tǒng):控制系統(tǒng)控制注射機按工藝過程所需要的各種動作提供動力，并滿足注塑機各部分所需壓力、速度、溫度等的要求，并為動作程序的執(zhí)行提供動力。安全系統(tǒng):安全裝置是用來保護人和機器安全的裝置。它主要由各種安全閥、安全門、光電檢測元件、限位開關(guān)等組成，目前的注射機能夠?qū)崿F(xiàn)多重安全保護。1.3.3 注射模具的組成注射模均由動模、定模兩大部分構(gòu)成。定模部分:安裝在注射機的固定模板上.動模部分:安裝在注射機的移動模板上。如圖1-3所示。1-動模板 2-定模板 3-冷卻水道 4-定模座板 5-定位圈 6-澆口套7-凸模 8-導柱 9-導套 10-動模座板 11-支承板 12-

16、限位柱 13-推板14-推桿固定板 15-拉料桿 16-推板導柱 17-推板導套 18-推桿19-復位桿 20-墊塊 21-注射機頂桿圖1-3 注射模的結(jié)構(gòu) 根據(jù)模具上各部件所起的作用，可細分為以下幾個部分。（1）成型零件：構(gòu)成模具型腔的零件（2）澆注系統(tǒng)：將熔融塑料由注射機噴嘴引向型腔的流道，一般由主流道， 分流道，澆口，冷料穴組成。（3）導向機構(gòu)：是指保證動、定模合模時正確對合和推出機構(gòu)運動的平穩(wěn)性。為了確保動、定模之間的正確導向與定位，需要在動、定模部分采用導柱、導套或在動、定模部分設置互相吻合的內(nèi)外錐面導向。推出機構(gòu)的導向通常由推板導柱和推板導套所組成。（4）側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)：塑件上

17、的側(cè)向如有凹凸形狀、孔或凸臺，這就需要有側(cè)向的凸?；虺尚蛪K來成型。在塑件被推出之前，必須先拔出側(cè)向凸模(側(cè)向型芯)或側(cè)向成型塊，然后才能順利脫模。帶動側(cè)向凸模或側(cè)向成型塊移動的機構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。（5）推出機構(gòu)：推出機構(gòu)是指模具分型后將塑件從模具中推出的裝置。一般情況下，推出機構(gòu)由推桿、復位桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿及推板導柱和推板導套等所組成。推出機構(gòu)由推板13、推桿固定板14、拉料桿15、推板導柱16、推板導套17、推桿18和復位桿19等組成。（6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：為了滿足注射工藝對模具的溫度要求，必須對模具的溫度進行控制，所以模具常常設有冷卻或加熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一

18、般在模具上開設冷卻水道，加熱系統(tǒng)則在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。 （7）排氣系統(tǒng)：為了將型腔中的空氣及注射成型過程中塑料本身揮發(fā)出來的氣體排出模外，其常用的方法是在分型面上有目的地開設排氣槽，小型模具由于排氣量小，通常可直接利用推桿或活動型芯與模具之間的配合間隙和分型面直接排氣。 （8）支承零部件：用來安裝固定或支承前述的各部分機構(gòu)的零部件均稱為支承零部件。它們與導向機構(gòu)組裝構(gòu)成注射模具的基本骨架。 2 SZ-800/3000注塑機注射裝置設計2.1 螺桿式塑化部件螺桿式塑化部件如圖2-1所示，主要由螺桿、機筒（又稱料筒）、噴嘴等組成。塑料在轉(zhuǎn)動螺桿的連續(xù)推進過程中，實現(xiàn)物理狀態(tài)的變化，最后呈

19、熔融狀態(tài)而被注入模腔。因此，塑化部件是完成均勻塑化、定量注射的核心部件。 1噴嘴 2機筒 3螺桿圖2-1螺桿式塑化部件2.1.1 螺桿設計注射成型機在使用過程中，由于經(jīng)常需要更換塑料品種，同時拆換螺桿也就比較頻繁。這樣不僅使螺桿勞動強度大，而且會影響機器的生產(chǎn)。因此，設計一種適應性比較強的通用性螺桿既必要而且又是可能的。通用型螺桿的分段如圖2-2所示。其結(jié)構(gòu)特點是：壓縮段的長度約35個螺距。減少剪切作用，同時注意到一些結(jié)晶型塑料未經(jīng)足夠的預熱是不能軟化熔融和難以壓縮的特點。圖2-2通用型螺桿a 螺桿參數(shù)（1）螺桿直徑（Ds）和行程（S）往復螺桿式的螺桿直徑，應從保證注射量和塑化能力這兩個條件來

20、確定。從滿足注射量要求，而計算出的螺桿直徑。因此，螺桿直徑先由下式計算出后，再校核其塑化能力。 D s= (2.1) 式中 V-機器注射量(cm3) s-注射行程（cm），s=kDs k-螺桿行程與直徑的比值，常取3左右，最大可到5左右，視螺桿性能而定。已知機器注射量V=800cm3，標稱螺桿的注射壓力= 182 MPa,標稱螺桿的塑化能力為35公斤/時（PS）。標稱螺桿直徑：因標稱螺桿常用來加工PS或PE塑料，其形式為止逆結(jié)構(gòu)的螺桿，故取注射系數(shù)為=0.8； k=5，代入后即得：D s=59 將其圓整為60mm 螺桿行距S=kDs=5×60=300mm 所以S=300 mm螺桿塑化

21、能力校核：若取標稱螺桿的轉(zhuǎn)速n=212r/min；均化段槽深h3=3.75,螺距S= Ds=60mm（=17°42）；PS塑化溫度230時，=0.97克/厘米3；效率=0.9，代入下式得： G= (2.2) =3224g/min =193kg/h計算結(jié)果表明其塑化能力符合要求。（2）螺桿長徑比（L/ Ds） L是螺桿螺紋部分的有效長度。本次設計螺桿的L/=21.7 螺桿長度L=21.7*60=1302mm。（3）加料段長度（）的長度應保證物料有足夠的輸送能長度，一般=(5060%)L，本次設計加料段長度為：（4）加料段的螺槽深度（）越深，容納物料就越多，使供料量越多，但會影響其塑化效

22、果和螺桿根部的剪切強度。一般（0.120.16） 。本設計取。（5）熔融段螺紋長度（）熔體在段的螺槽中得到進一步的均化，長度有穩(wěn)定壓力的作用，使物料以均勻的料量從螺桿頭部擠出，所以又稱計量段。一般=(2030%)L。本設計取。（6）熔融段螺槽深度（）和螺桿壓縮比（）均化段的螺槽深度是螺桿性能的重要參數(shù)之一。小，螺槽淺，提高了塑料熔體的塑化效果，有利于熔體的均化。但過小會使剪切速率過高，則剪切熱就過大，引起大分子鏈的降解，熔體質(zhì)量會有影響。所以合適的應由壓縮比來決定： (2.3) 壓縮比大，會增強剪切效果，但回減弱塑化能力，壓縮比取得小一些有利于提高塑化能力和增加對物料的適應性。通用螺桿可取2.

23、32.6，本設計取=2.4。所以均化段螺槽深度：實際壓縮比為=0.93×7.5/3.4=2.05。通常所說的壓縮比大于實際壓縮比。 （7）塑化段（壓縮段）螺紋長度（）物料在料筒中不斷地受到壓縮和剪切作用，物料從段入點開始，物料完成從玻璃態(tài)向黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變。長度會影響從固態(tài)到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)化歷程，一般=(2030%)L。本設計取。（8）螺距（S）螺距的大小影響螺旋角，從而影響螺槽的輸送效率，一般S=60mm。（9）螺棱寬度（e） 螺棱寬度影響螺槽的容料量、容體的漏流以及螺棱耐磨損程度，一般為（0.050.1）。本設計取。（10）螺棱推力圓角（R1）和背面圓角（R2）螺棱推力圓角R1和背面圓角

24、R2的大小影響螺槽的有效容積、物料的滯留情況以及螺棱根部的強度等，一般R2=e=5mm,R1 =（0.30.5）R2,本設計取R1=0.4R2=0.4×5=2mm。螺桿設計小結(jié)：表2.1 SZ800/3000注塑機注射螺桿基本參數(shù)直徑D/mm長徑比螺紋深度(進料) h1/mm螺紋深度（計量）h3/mm螺紋深度比h1 /h3螺紋徑向間隙/mm螺距S/mm螺紋寬度e/mm螺旋升角/°6021.77.53.42.20.1560517°42b螺桿頭設計 最高的壓力發(fā)生在螺桿最前端的螺桿頭位置，因此，從加工的觀點來說，可裝配一個閉鎖組件，避免材料回流到后面的牙部之中；此種情

25、形在射出及保持壓力階段特別地重要。最簡單的設計，就是在螺桿前端加裝一個比螺桿根徑大的螺桿頭，由于在螺桿頭及料管之間的間隙相當?shù)男。沟脡毫ι咔冶苊獠牧匣亓?；而螺桿的角度在度之間。無論如何，如果要做到完全的防止回流，那么一定要使用止逆閥才可以。螺桿頭的基本要求：螺桿頭要靈活、光潔；止逆環(huán)與料筒配合間隙要適宜，即要防止熔體回流，又要靈活；既有足夠的流通截面，又要保證止逆環(huán)端面有回程力，使在注射時快速封閉；結(jié)構(gòu)上應拆裝方便，便于清洗；螺桿頭的螺紋與螺桿的螺紋方向相反，防止預塑時螺桿頭松脫。2.1.2止逆螺桿頭設計 止逆螺桿頭是裝配在螺桿最前端的組件，它最主要的功用在于射出及保持壓力階段時，防止塑料

26、之回流。如果經(jīng)由一個能夠迅速關(guān)閉的斷面而產(chǎn)生相當大的壓力差，那么，這個止逆螺桿頭的功用將是最好的。在進料階段，當熔體通過斷面時，在反方向同樣地有壓力差，使得在有背壓的狀況下，塑料熔體仍然可以持續(xù)地往前輸送。如果熔融塑料在通過斷面時，壓力上升得大時，將會對輸出量產(chǎn)生影響，壓力甚至于會使塑料破壞。一般止逆閥的設計，都會將通道截面積設計成螺桿尾端的環(huán)狀通道面積的以上。這次設計采用最普遍的止逆螺桿頭，動作原理如圖2-4所示，它包含了三個部分。1-頭部 由螺紋軸和螺桿接在一起2-環(huán)座3-軸向滑動環(huán)在關(guān)閉的位置時，滑動環(huán)緊地靠在環(huán)座上，接觸面系和軸成度之錐面；在進料階段，滑動環(huán)位于打開的位置，靠在像是散熱

27、片一樣的到片的肋上。止逆桿螺桿頭的材料選用45號鋼，進行調(diào)質(zhì)HB220270熱處理。實物如下圖2-3。 a螺桿頭 b 滑動環(huán) c 環(huán)座圖2-3 a螺桿頭、b滑動環(huán)及c環(huán)座實物圖圖2-3止逆螺桿頭2.1.3 噴嘴的設計塑化后的熔融塑料，在螺桿的壓力作用下，以相當高的剪切速度流經(jīng)噴嘴而進入模腔。當熔料高速流經(jīng)狹小口徑的噴嘴時，將受到比較大的剪切作用，有部分壓力經(jīng)阻力損失而轉(zhuǎn)變成熱能，使熔料溫度得到提高。同時，還有部分壓力能將轉(zhuǎn)變成速度能，使熔料高速射入模腔。在壓力保持階段，還需有少量的熔料經(jīng)噴嘴向模內(nèi)補縮。可見噴嘴設計是否完善，會影響到注射熔料的壓力損失、剪切熱的多少、補縮作用的大小和射程的遠近。

28、（1）噴嘴結(jié)構(gòu)形式噴嘴形式主要塑料的特性和用途來定。對于粘度高、熱穩(wěn)定性差的硬聚氯乙烯適宜用流道阻力小，剪切作用小的較大口徑的開式噴嘴；對低粘度結(jié)晶型塑料用帶有加熱的鎖閉型噴嘴為好。而對薄壁復雜形狀的制品要用小直徑遠射程的噴嘴；反之，厚壁制品最好用較大直徑的補縮性能好的噴嘴。根據(jù)常用的噴嘴，基本上可將它分為開式噴嘴和鎖閉噴嘴以及特殊用途的噴嘴三種類型。開式噴嘴結(jié)構(gòu)簡單、壓力損失小、補縮作用大、不易產(chǎn)生滯料分解現(xiàn)象。因此，主要用來加工高粘度塑料，如硬聚氯乙烯、聚碳酸脂、有機玻璃、聚苯醚以及一些增強或填充塑料。由于這類噴嘴易于產(chǎn)生“垂延”現(xiàn)象（即預塑時熔料從噴嘴口流出）。“垂延”不僅使原料大量浪費

29、，而且還會給工藝操作和實現(xiàn)機器自動化方面帶來很多不便。為此，在一些機器上，設置了在螺桿預塑停止后，再作微小的軸向后移（后移量根據(jù)實際需要可進行調(diào)整），使噴嘴處的熔料壓力獲得解除，克服了因壓力不平衡而引起的“垂延”現(xiàn)象。噴嘴頭部形狀多數(shù)為球形，但也有平頭。噴嘴頭與模具的主澆套應有良好配合。噴嘴部分的加熱，可按每平方厘米的表面積為2瓦配置加熱器。噴嘴安裝后的中心和模板定位圈孔對中，允差一般不朝過0.15。（2）噴嘴的口徑噴嘴口徑關(guān)系到熔料的壓力損失、剪切發(fā)熱及其補縮作用等。根據(jù)熔料流經(jīng)噴嘴口徑時的流率與壓力之間的關(guān)系 （2.7） （2.8） 式中 q熔體流率 壓力降 熔體表現(xiàn)粘度 K口模常數(shù) 噴嘴

30、口徑 噴嘴口徑處的長度熔體流經(jīng)噴嘴時剪切率與流率的關(guān)系 = （2.9） 式中 剪切速率 熔體流率 噴嘴口徑從式（2.7）和式（2.9）可知，如熔料的流率（注射速率）不變，則塑料流經(jīng)噴嘴口徑處形成的壓力降及剪切速率同口徑三次方成反比。加工時，由于對不同塑料所允許施加的剪切速率不同，如對高粘度熱敏性塑料施加的剪切速率要低于一般塑料。如根據(jù)塑料性能需保持一定的剪切速率，則注射速率與噴嘴直徑三次方成比例。因此，噴嘴口徑可參照下式進行計算 3 （2.10） 式中 d噴嘴口徑q注射速率（）有塑料性能決定的待定系數(shù)，對熱敏性、高粘度塑料取0.650.80；對一般性塑料約0.350.40又因 （2.11） 式

31、中 S注射行程 注射時間 k注射行程與螺桿直徑之比由式（2.9）與（2.11）可知，噴嘴口徑應與螺桿直徑成比例，根據(jù)實際經(jīng)驗：對于高粘度塑料，噴嘴口徑約為螺桿直徑的1/101/15；而中、低粘度的塑料1/151/20。該設計中噴嘴口徑定為4。如圖2-4所示：圖2-4 噴嘴2.1.4 機筒（料筒）料筒的結(jié)構(gòu)其實就是一根中間開了下料口的圓管。這次設計的料筒基本結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。圖2-5 料筒機筒是塑化部件的另一個重要零件。注射成型機的機筒，大多數(shù)采用整體式結(jié)構(gòu)。材料用45號鋼內(nèi)表面鍍鉻，氮化鋼（）內(nèi)表面經(jīng)氮化處理或用合金鋼襯套以及內(nèi)孔澆鑄x合金的雙金屬料筒。其表面硬度不應低于RC65，粗糙度應在

32、Ra0.8um，在機筒設計時，一般需考慮塑料的加入與輸送、加熱與冷卻、強度等問題。（1）加料口處的截面注射成型機大多數(shù)使用的是自重加料。因此，在設計加料口處的截面形狀時，應該盡可能增強對塑料的輸送能力。目前在螺桿式塑化部件上普遍應用的加料口形式，有對稱和偏置設置的加料口兩種。本次設計中采用對稱型加料口。圖2-6 對稱型料口（b）機筒的壁厚影響機筒壁厚的因素是多方面的，除滿足強度要求外，還要充分注意到本身結(jié)構(gòu)及其對成型工藝條件所帶來的影響。例如，過薄的機筒雖然溫升快、重量輕，但因熱容量小，故難于取得穩(wěn)定的溫度條件。反之，厚的機筒不僅結(jié)構(gòu)笨重，升溫慢，而且還會因熱慣性大，導致溫度在調(diào)節(jié)過程中，產(chǎn)生

33、比較嚴重的滯后現(xiàn)象。因此，為了使機筒具有足夠的熱容量和合適的熱慣性，根據(jù)經(jīng)驗一般取機筒外徑（）和內(nèi)徑（）之比（K）為22.5。表2-2 部分機筒的K值螺桿直徑（毫米）3442506585110130150機筒壁厚（毫米）25293547.547757560比 值（K）2.472.402.402.482.102.362.151.80在初步確定機筒直徑（）后，可根據(jù)機筒受力情況，按厚壁筒計算中的能量理論，校核其強度或計算壁厚機筒的總應力 (2.12)機筒壁厚 (2.13)式中 注射壓力（公斤力/） 材料許用應力， 材料在工作溫度下的屈服極限（公斤力/） 安全系數(shù)，一般取2.53我們在這里計算機筒壁

34、厚，螺桿直徑=60（即=60），注射壓力p=182Mpa，機筒材料（在300條件下工作，=575MPa）機筒外徑（取K=2.47）。=2.47×60= 148將其圓整為15cm 機筒壁厚 =4.5cm機筒總應力 =381MPa 材料許用應力 =383MPa 因，故安全。（d）機筒與螺桿的配合間隙機筒與螺桿的間隙值時是設計的重要數(shù)據(jù)，間隙大了，將會使塑化能力下降和注射時熔料回泄量增加，反之，小了又會增加制造方面的困難和螺桿的功率消耗。根據(jù)實際使用情況，間隙值一般為0.0020.005。本次設計間隙值取為0.15mm。2.2 螺桿的傳動裝置2.2.1 螺桿傳動裝置的特點螺桿傳動裝置是供給

35、螺桿在預塑時所需要的動力和速度的工作部件。注射機螺桿傳動裝置一般具有如下特點：（a）螺桿預塑是間歇式進行工作的，因此，啟動頻繁并帶有負載；（b）螺桿在轉(zhuǎn)動時，出料僅供注射用，對制品無直接聯(lián)系。而塑料的塑化狀況，可以通過調(diào)整背壓等途徑進行調(diào)節(jié)。因此，對螺桿的轉(zhuǎn)速要求并不十分嚴格；（c）傳動裝置一般設置在注射座架上，工作時并隨之往復運動。因此，傳動裝置要力求簡單緊湊。2.2.2 螺桿的傳動形式目前在注射機螺桿上，愈來愈多地采用液壓馬達傳動。其傳動特性軟、啟動慣性小、不會超負荷工作，對螺桿能起到安全保護作用等。還有其體積比同規(guī)格的電動機小得多，傳動裝置容易實現(xiàn)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單的要求（特別是對

36、低速高扭矩直接驅(qū)動螺桿的方式）。從動力源的利用來說，由于目前絕大多數(shù)注射機的傳動采用液壓傳動，當螺桿預塑時，機器正處在冷卻定型階段，此時油泵處于卸載狀態(tài)。如用液壓馬達傳動，可方便地得到和合理地使用動力源。液壓馬達能夠在比較大的范圍內(nèi)，并且在螺桿轉(zhuǎn)動過程中實現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)。這點在控制熔料溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中和要求精確計量而須對螺桿轉(zhuǎn)速進行程序化設計時是不可缺少的。本次設計采用雙缸式驅(qū)動，螺桿直接由低速高扭矩液壓馬達驅(qū)動，而注射油缸（雙注射油缸）放置在料筒兩側(cè)。由于這種布置油馬達需同螺桿一起作軸向位移，故此形式為隨動式。比注射油缸與料筒平行排列的形式，具有軸向長度短，油缸、螺桿、傳動三者的連接方

37、式比較簡單等優(yōu)點。所以，易于拆裝，不存在油缸轉(zhuǎn)動密封以及螺桿滑動連接等問題。因此，日前這種形式已成為我國生產(chǎn)的注射成型機主要型式。如下圖2-8所示：圖2-7 螺桿傳動裝置2.2.3 注射油缸的設計由于采用雙缸注射，所以平均每個注射缸最大載荷力 FS= 式中 DS=0.06m; p-噴嘴處最大注射壓力，己知p=182MPa所以：Fs=103kN取液壓缸的機械效率為0.9，作用于活塞上的載荷力F=115kN(a) 確定注射缸的活塞及活塞直徑 活塞桿的直徑查表得d1=45mm5,工作壓力查表得11MPa5。當液態(tài)塑料料充滿模具型腔時，每個注射缸的活塞上的載荷達到最大值115KN，此時注射缸活塞移動速

38、度也近似為零，回油量極?。还时硥嚎梢院雎圆挥?，這樣 （2.14）取D1=125mm(b) 確定液壓缸的壁厚和外徑 （2.15）式中 -液壓缸壁厚（m） D-液壓缸內(nèi)徑（m） py- 試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍（MPa） -缸筒材料的許用力。鍛鋼：=110120MPa所以 實取=13.5mm缸體外徑D11=D1+2=125+2×17=152mm(c) 缸蓋厚度的確定一般的液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可用下面兩式進行近似計算。無孔時 （2.16）有孔時 （2.17） 式中 t-缸蓋有效厚度（m） D2-缸蓋止口內(nèi)徑（m） do-缸蓋孔的直徑（m）所以

39、：無孔時 有孔時 (d) 最小導向長度的確定對一般液壓缸，最小導向長度H應滿中以下要求 式中 L-液壓缸的最大行程 D-液壓缸的內(nèi)徑所以活塞的寬度，一般取B=（0.61.0）D=0.8×125=100mm缸蓋滑動支承面的長度l1=(0.61.0)D=100mm2.2.4 螺桿轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍螺桿的塑化能力與螺桿的轉(zhuǎn)速成正比。在一般情況下螺桿的塑化能力隨螺桿轉(zhuǎn)速的增加而增加。但在較高轉(zhuǎn)速條件下，其塑化能力的增加也非正比增加，有時卻相反。這是由于螺桿加料處的摩擦條件在改變，甚至發(fā)生加料加不進的現(xiàn)象。此外，螺桿轉(zhuǎn)速又關(guān)系到螺桿對塑料的剪切速率和熔料的軸向溫差，故對熱敏性塑料（PVC等）螺桿轉(zhuǎn)

40、速要低，而對熱穩(wěn)定性好、粘度低的塑料（PS、PE等）需要較高的轉(zhuǎn)速。因此，對螺桿轉(zhuǎn)速的確定，主要根據(jù)塑化能力、剪切均化等方面的要求來定。根據(jù)目前使用情況，對于熱敏性（或高粘度）的塑料，螺桿線速度一般在1520m/min以下。而加工一般的塑料的線速度約為3045m/min.在此我們選=40m/min。在確定螺桿線速度后，可由下式計算出螺桿的轉(zhuǎn)速 （2-18）式中 n螺桿最高轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） V允許螺桿的最大線速度（米/分） 螺桿直徑（米） n=212r/min為了在塑化時對不同的剪切作用和平衡注射循環(huán)周期中預塑工序的時間，而需要對螺桿轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。螺桿的調(diào)速范圍有機器用途決定。2.2.5 螺桿傳動

41、特性及驅(qū)動功率的計算 (1)螺桿傳動特性螺桿傳動系統(tǒng)的設計，除了轉(zhuǎn)速應能滿足使用要求外，另一個重要方面，是它的外特性應該滿足負載特性的要求。對液壓馬達傳動系統(tǒng)，一般根據(jù)負載最大扭矩來設計。因此，不會出現(xiàn)在高速時產(chǎn)生功率或扭矩不夠的現(xiàn)象。因為塑化時的負載均包括在傳動系統(tǒng)的外特性之中。(2)螺桿驅(qū)動功率計算目前注射螺桿常用的計算方法有比能法和經(jīng)驗計算發(fā)兩種。這里我們采用比能計算法。螺桿在塑化時所需要做的功，主要用在提高塑料溫度即熱能上，其次是輸送物料所要作的功。如從能量之間的守恒關(guān)系，它們之間應符合 (2.19)式中 外加熱功率 螺桿驅(qū)動功率 螺桿塑化能力 塑料平均比熱 、塑料塑化前與塑化后的溫度

42、 塑化時壓力增加值 H能量損失因注射螺桿塑化時的壓力較低，式中因輸送物料而需提高壓力所做的功（），相對其它項要小得多。隨著壓力的增加，熔料焓的增加比較小。如把1公斤的熔料提高一個大氣壓力，耗能僅約為0.097瓦。如將機筒加熱所提供的熱量和輸送物料所需的能量，合并于能量損失項H中考慮，并設定能量損失為30%，則將上式可簡化成螺桿驅(qū)動功率的近似表達式 （2.20）式中 螺桿驅(qū)動功率（千瓦） 塑料平均比熱（千卡/公斤） A單位換算系數(shù)，A=860千卡/千瓦小時 能量損失系數(shù)， G螺桿塑化能力（公斤/時） 塑化前塑料溫度（） 塑化后塑料溫度（） 塑化前的塑料熱焓（千瓦時/公斤） 塑化后的塑料熱焓（千瓦

43、時/公斤）如塑料起始溫度定為=20，則可將式（3-8）表示成 （2-21）式中 比能，即塑料起始溫度為20，塑化1公斤塑料所需的能量（千瓦時/公斤） G螺桿塑化能力（公斤/時） 能量損失系數(shù)計算螺桿驅(qū)動功率：螺桿直徑=60，其塑化能力G=126公斤/時，加工塑料：PS，塑料加工前溫度=20，塑料加工后溫度=200，根據(jù)加工溫度（20200）和加工塑料為PS，查表得比能=0.09千瓦時/公斤，并取=0.7代入下式得 =16.2KW3.SZ800/3000注塑機注射座設計3.1注射座的設計注射座是用來連接與固定塑化部件、注射油缸、移動油缸等的重要結(jié)構(gòu)零件或組件，是注射裝置的安裝基準。一般說注射座比

44、其它零件，形狀要復雜，加工制造精度要求較高。因此，在設計時它的結(jié)構(gòu)工藝性就顯得十分重要。3.1.1 注射座結(jié)構(gòu)設計此設計采用組裝式結(jié)構(gòu)，如圖2-9所示圖2-9注射座的形式3.1.2 注射座的轉(zhuǎn)動裝置在更換螺桿或桿修時，經(jīng)常需要拆卸螺桿。由于機筒前端裝有模板，給裝拆螺桿帶來不便。因此，在較多的機器上，將注射裝置設計成可轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)，或從塑化裝置后部拆卸螺桿。小型機器的注射座可用人力搬轉(zhuǎn)，較大的機器則需要單獨設置傳動裝置（如液壓油缸之類）搬轉(zhuǎn)注射座。3.1.3 移動注射座的推力（拉力）移動注射座一般采用液壓缸。油缸的推力，除應能克服注射座在移動過程中的阻力外，還須保證注射座在注射時不會產(chǎn)生回退現(xiàn)象。

45、一般說后者所需的力，遠大于運動阻力。據(jù)有關(guān)資料推薦，為使注射座在注射時不后退，假設作用于主澆套上的熔料壓力即為注射壓力，則移動油缸的推力為： (2.22) 式中 P移動油缸推力（公斤力） 主澆套直徑（厘米） 注射壓力（公斤力/）噴嘴頂推力，查得135KN2.3.1.4 移動油缸的設計由于采用雙缸注射，所以平均每個注射缸最大載荷力 FS=67.5KN 。液壓缸的機械效率為0.9，則作用于活塞上的載荷力F=75kN 。(1)確定移動油缸的活塞及活塞直徑 活塞桿的直徑查表得d1=40mm5 當噴嘴頂緊澆口套時，每個移動缸活塞上的載荷達到最大值75KN，注射座移動速度也近似為零，回油量極小；故背壓可以

46、忽略不計，這樣取D1=100mm(2)確定液壓缸的壁厚和外徑 式中 -液壓缸壁厚（m） D-液壓缸內(nèi)徑（m） py- 試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5）倍（MPa） -缸筒材料的許用力。鍛鋼：=110120MPa所以 實取=10mm缸體外徑D11=D1+2=100+2×10=120mm(3)缸蓋厚度的確定一般的液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可用下面兩式進行近似計算。無孔時 有孔時 式中 t-缸蓋有效厚度（m） D2-缸蓋止口內(nèi)徑（m） do-缸蓋孔的直徑（m）所以：無孔時 有孔時 (4)最小導向長度的確定對一般液壓缸，最小導向長度H應滿中以下要求 式中 L-液壓缸的最大行程 D-液壓缸的內(nèi)徑所以活塞的寬度，一般取B=（0.61.0）D=0.8×100=80mm缸蓋滑動支承面的長度l1=(0.61.0)D=80mm3.2加料計量裝置螺桿式注射裝置的加料計量裝置只有料斗和螺桿行程計量控制兩部分組成。螺桿的計量有螺桿預塑時的行程來度量的，因此對螺桿式只需控制好影響熔料密度的工藝條件（背壓、塑化溫度等）和行程，就可以實現(xiàn)高精度的計量。04. SZ800/3000注塑機4.1 SZ800/3000注塑機總體結(jié)構(gòu) 把我們畢設小組另外一個同學設計的合模裝置與我設計注塑裝置組合起來后，就得到