注塑機(jī)注射裝置設(shè)計(jì)修改

PAGEPAGEII編號(hào):湖北文理學(xué)院理工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目SZ-800/3000注塑機(jī)注射裝置設(shè)計(jì)機(jī)械與汽車工程系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)號(hào)12316107學(xué)生姓名程玲指導(dǎo)教師黃能會(huì)起訖日期2015.10~2016.5SZ-800/3000注塑機(jī)注射裝置設(shè)計(jì)摘要：塑料制品由于重量輕、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、容易成型而且外形美觀價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)獲得廣泛應(yīng)用，例如廣泛用于耳機(jī)、手機(jī)、MP4、計(jì)算機(jī)、汽車儀表盤等產(chǎn)品的外殼?，F(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(jī)和模具來實(shí)現(xiàn)的。本論文對(duì)注塑成形工藝的設(shè)備進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。重要的是注塑機(jī)注射裝置的設(shè)計(jì)，具體包括螺桿式塑化裝置設(shè)計(jì)、螺桿傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)及注射座的設(shè)計(jì)。最后主要利用CAD軟件在模具設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：注射裝置；螺桿式塑化裝置；螺桿傳動(dòng)裝置。

SZ-800/3000injectionmoldingmachineofinjectiondeviceandmolddesignAbstract:Plasticsindustryiswidelyusedbecauseoflightweight,excellentchemicalstability,

easytoshape,

aestheticappearance,

lowcostandotheradvantages.Forexample,ituseswidelyforshellproductsofmobilephone,ofMP4,ofComputers,

ofcardashboards,andofotherproducts.Nowadays,about32percentofplasticismanufacturedbyinjectionmoldingprocess,soinjectionmolding

process

isanimportant

formingmethod.Thisthesis

istostudy

anddesign

theequipmentoftheInjectionmolding

process.Theimportantis

thedesignof

injectionmoldingmachine

injectiondevice,includingscrew-typeplasticizingdevicedesign,screw

transmission

designandinjection-seat

design.Finally,

majorthe

applicationsofCAD

softwareinthemold

designprocess.Keywords:injectiondevice;screw-typeplasticizingdevice;screw

transmission

design.PAGEI目錄223511緒論 1213491.1塑料工業(yè)及塑料成型加工方法的概括 1206921.1.1塑料工業(yè) 1199431.1.2塑料成型加工方法 1223331.2注塑模具的現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1223991.2.1注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀 1266521.2.2塑料模具發(fā)展趨勢(shì) 239751.3注塑機(jī)和模具的工作原理及組成 295211.3.1注塑成型原理 2146951.3.2注塑機(jī)的原理及組成 4210811.3.3注射模具的組成 5182262SZ-800/3000注塑機(jī)注射裝置設(shè)計(jì) 7103122.1螺桿式塑化部件 725802.1.1螺桿設(shè)計(jì) 725802.1.2止逆螺桿頭的設(shè)計(jì) 7188672.1.3噴嘴的設(shè)計(jì) 13161922.1.4機(jī)筒（料筒） 16222842.2螺桿的傳動(dòng)裝置 1995362.2.1螺桿傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) 19156292.2.2螺桿的傳動(dòng)形式 19258132.2.3注射油缸的設(shè)計(jì) 20319042.2.4螺桿轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍 22127452.2.5螺桿傳動(dòng)特性及驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 22182263SZ-800/3000注塑機(jī)注射座及加料計(jì)量裝置的設(shè)計(jì) 25242853.1注射座的設(shè)計(jì) 25274913.1.1注射座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25241263.1.2注射座的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置 253443.1.3移動(dòng)注射座的推力（拉力） 2656913.1.4移動(dòng)油缸的設(shè)計(jì) 26188003.2加料計(jì)量裝置 28217324SZ-800/3000注塑機(jī) 2949284.1SZ800/3000注塑機(jī)總體結(jié)構(gòu) 2915924.2SZ800/3000注塑機(jī)性能參數(shù) 2929338結(jié)論 3012105參考文獻(xiàn) 3116041致謝 32PAGE01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(jī)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(jī)械制造，建筑等部門的某些領(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(gè)領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國(guó)塑料工業(yè)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們預(yù)想的范圍，給我們輕工行業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。不僅使用量的速度在增長(zhǎng)，而且拉動(dòng)了我們的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。從塑料制品生產(chǎn)，塑料合成來看，都表明了中國(guó)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(jià)值的商品的工程技術(shù)。它是通過成型設(shè)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(xué)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(shè)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。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(shì)1.2.1注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國(guó)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(shí)，CAE技術(shù)應(yīng)用越來越廣，以CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，各種新機(jī)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的模具廣泛得到應(yīng)用，特別是汽車、手機(jī)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(guó)塑料模具在數(shù)量和質(zhì)量上以及在技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(fù)雜的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。然而那些低檔塑料模具卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，需求量也供應(yīng)不過來，1.2.2塑料模具發(fā)展趨勢(shì)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(yīng)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(shì)明顯地表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAE/CAM技術(shù)。進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍，利用計(jì)算機(jī)來操作進(jìn)行輔助工作，達(dá)到模擬制造生產(chǎn)過程，從而達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)加工，使計(jì)算機(jī)靈活運(yùn)用于模具設(shè)計(jì)制造。模具標(biāo)準(zhǔn)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(guó)際化，顯示我國(guó)的輕工業(yè)行業(yè)朝國(guó)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(biāo)準(zhǔn)化工作有待加強(qiáng)，隨之將進(jìn)一步提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)也必將得到更大的發(fā)展。1.3注塑機(jī)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(jī)的料斗，在注塑機(jī)內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動(dòng)狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，快速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)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。加料：將粒狀或粉狀塑料加入到注塑機(jī)的料斗中；塑化：加入的塑料在料筒中進(jìn)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；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(jìn)入并充滿型腔；保壓：在模具中熔體冷卻收縮時(shí)，柱塞或螺桿迫使料筒中的熔料不斷補(bǔ)充到模具中，從而形成形狀完整、質(zhì)地致密的塑件；倒流：保壓結(jié)束后，柱塞或螺桿后退，型腔中壓力解除，這時(shí)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(huì)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(huì)存在倒流現(xiàn)象。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(shí)起到塑件將從模腔內(nèi)推出為止的全部過程。實(shí)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(shí)間。脫模：塑件冷卻到一定的溫度即可開模，在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑件推出模外。1.3.2注塑機(jī)的原理及組成注塑機(jī)的原理注塑機(jī)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。注塑成型是一個(gè)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(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。注塑機(jī)的組成往復(fù)螺桿式注塑機(jī)的組成如圖1-2所示。圖1-2往復(fù)螺桿式注塑機(jī)注射系統(tǒng):主要作用就是在注塑機(jī)的一個(gè)循環(huán)中，能在規(guī)定的時(shí)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(duì)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(dòng)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(shí)，在模具閉合后，供給模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進(jìn)入模腔產(chǎn)生的模腔壓力。防止模具開縫，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(jī)按工藝過程所需要的各種動(dòng)作提供動(dòng)力，并滿足注塑機(jī)各部分所需壓力、速度、溫度等的要求，并為動(dòng)作程序的執(zhí)行提供動(dòng)力。安全系統(tǒng):安全裝置是用來保護(hù)人和機(jī)器安全的裝置。它主要由各種安全閥、安全門、光電檢測(cè)元件、限位開關(guān)等組成，目前的注射機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)多重安全保護(hù)。1.3.3注射模具的組成注射模均由動(dòng)模、定模兩大部分構(gòu)成。定模部分:安裝在注射機(jī)的固定模板上.動(dòng)模部分:安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。如圖1-3所示。1-動(dòng)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(dǎo)柱9-導(dǎo)套10-動(dòng)模座板11-支承板12-限位柱13-推板14-推桿固定板15-拉料桿16-推板導(dǎo)柱17-推板導(dǎo)套18-推桿19-復(fù)位桿20-墊塊21-注射機(jī)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(xì)分為以下幾個(gè)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(jī)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)：是指保證動(dòng)、定模合模時(shí)正確對(duì)合和推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。為了確保動(dòng)、定模之間的正確導(dǎo)向與定位，需要在動(dòng)、定模部分采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套或在動(dòng)、定模部分設(shè)置互相吻合的內(nèi)外錐面導(dǎo)向。推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向通常由推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套所組成。（4）側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)：塑件上的側(cè)向如有凹凸形狀、孔或凸臺(tái)，這就需要有側(cè)向的凸模或成型塊來成型。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(dòng)側(cè)向凸模或側(cè)向成型塊移動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。（5）推出機(jī)構(gòu)：推出機(jī)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(jī)構(gòu)由推桿、復(fù)位桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿及推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套等所組成。推出機(jī)構(gòu)由推板13、推桿固定板14、拉料桿15、推板導(dǎo)柱16、推板導(dǎo)套17、推桿18和復(fù)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(duì)模具的溫度要求，必須對(duì)模具的溫度進(jìn)行控制，所以模具常常設(shè)有冷卻或加熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一般在模具上開設(shè)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(shè)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(dòng)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(jī)構(gòu)的零部件均稱為支承零部件。它們與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組裝構(gòu)成注射模具的基本骨架。2SZ-800/3000注塑機(jī)注射裝置設(shè)計(jì)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(jī)筒（又稱料筒）、噴嘴等組成。塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的連續(xù)推進(jìn)過程中，實(shí)現(xiàn)物理狀態(tài)的變化，最后呈熔融狀態(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(jī)筒3——螺桿圖2-1螺桿式塑化部件2.1.1螺桿設(shè)計(jì)注射成型機(jī)在使用過程中，由于經(jīng)常需要更換塑料品種，同時(shí)拆換螺桿也就比較頻繁。這樣不僅使螺桿勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且會(huì)影響機(jī)器的生產(chǎn)。因此，設(shè)計(jì)一種適應(yīng)性比較強(qiáng)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(diǎn)是：壓縮段的長(zhǎng)度約3～5個(gè)螺距。減少剪切作用，同時(shí)注意到一些結(jié)晶型塑料未經(jīng)足夠的預(yù)熱是不能軟化熔融和難以壓縮的特點(diǎn)。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(fù)螺桿式的螺桿直徑，應(yīng)從保證注射量和塑化能力這兩個(gè)條件來確定。從滿足注射量要求，而計(jì)算出的螺桿直徑。因此，螺桿直徑先由下式計(jì)算出后，再校核其塑化能力。Ds==(2.1)式中V機(jī)器注射量(cm3)s注射行程（cm），s=kDsk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(jī)器注射量V=800cm3，標(biāo)稱螺桿的注射壓力=182MPa,標(biāo)稱螺桿的塑化能力為35公斤/時(shí)（PS）。標(biāo)稱螺桿直徑：因標(biāo)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：Ds===59㎜將其圓整為60mm螺桿行距S=kDs=5×60=300mm所以S=300mm螺桿塑化能力校核：若取標(biāo)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(shí)，=0.97克/厘米3；效率η=0.9，代入下式得：G=(2.2)=3224g/min=193kg/h計(jì)算結(jié)果表明其塑化能力符合要求。（2）螺桿長(zhǎng)徑比（L/Ds）L是螺桿螺紋部分的有效長(zhǎng)度。本次設(shè)計(jì)螺桿的L/=21.7螺桿長(zhǎng)度L=21.7*60=1302mm。（3）加料段長(zhǎng)度（）的長(zhǎng)度應(yīng)保證物料有足夠的輸送能長(zhǎng)度，一般=(50～60%)L，本次設(shè)計(jì)加料段長(zhǎng)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(huì)影響其塑化效果和螺桿根部的剪切強(qiáng)度。一般（0.12~0.16）。本設(shè)計(jì)取。（5）熔融段螺紋長(zhǎng)度（）熔體在段的螺槽中得到進(jìn)一步的均化，長(zhǎng)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(jì)量段。一般=(20～30%)L。本設(shè)計(jì)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(huì)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(huì)有影響。所以合適的應(yīng)由壓縮比來決定：(2.3)壓縮比大，會(huì)增強(qiáng)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(duì)物料的適應(yīng)性。通用螺桿可取2.3～2.6，本設(shè)計(jì)取=2.4。所以均化段螺槽深度： 實(shí)際壓縮比為=0.93×7.5/3.4=2.05。通常所說的壓縮比大于實(shí)際壓縮比。（7）塑化段（壓縮段）螺紋長(zhǎng)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(diǎn)開始，物料完成從玻璃態(tài)向黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變。長(zhǎng)度會(huì)影響從固態(tài)到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)化歷程，一般=(20～30%)L。本設(shè)計(jì)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（0.05～0.1）。本設(shè)計(jì)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(qiáng)度等，一般R2=e=5mm,R1=（0.3～0.5）R2,本設(shè)計(jì)取R1=0.4R2=0.4×5=2mm。螺桿設(shè)計(jì)小結(jié)：表2.1SZ800/3000注塑機(jī)注射螺桿基本參數(shù)直徑D/mm長(zhǎng)徑比螺紋深度(進(jìn)料)h1/mm螺紋深度（計(jì)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φ/°602.20.1560517°42′b螺桿頭設(shè)計(jì)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(diǎn)來說，可裝配一個(gè)閉鎖組件，避免材料回流到后面的牙部之中；此種情形在射出及保持壓力階段特別地重要。最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，就是在螺桿前端加裝一個(gè)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(dāng)?shù)男?，使得壓力升高且避免材料回流；而螺桿的角度在６０～９０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：①螺桿頭要靈活、光潔；②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；③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(shí)快速封閉；④結(jié)構(gòu)上應(yīng)拆裝方便，便于清洗；⑤螺桿頭的螺紋與螺桿的螺紋方向相反，防止預(yù)塑時(shí)螺桿頭松脫。2.1.2止逆螺桿頭設(shè)計(jì)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(shí)，防止塑料之回流。如果經(jīng)由一個(gè)能夠迅速關(guān)閉的斷面而產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力差，那么，這個(gè)止逆螺桿頭的功用將是最好的。在進(jìn)料階段，當(dāng)熔體通過斷面時(shí)，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(shí)，壓力上升得大時(shí)，將會(huì)對(duì)輸出量產(chǎn)生影響，壓力甚至于會(huì)使塑料破壞。一般止逆閥的設(shè)計(jì)，都會(huì)將通道截面積設(shè)計(jì)成螺桿尾端的環(huán)狀通道面積的８０％以上。這次設(shè)計(jì)采用最普遍的止逆螺桿頭，動(dòng)作原理如圖2-4所示，它包含了三個(gè)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(dòng)環(huán)在關(guān)閉的位置時(shí)，滑動(dòng)環(huán)緊地靠在環(huán)座上，接觸面系和軸成４５～６０度之錐面；在進(jìn)料階段，滑動(dòng)環(huán)位于打開的位置，靠在像是散熱片一樣的３到４片的肋上。止逆桿螺桿頭的材料選用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)HB220—270熱處理。實(shí)物如下圖2-3。a螺桿頭b滑動(dòng)環(huán)c環(huán)座圖2-3a螺桿頭、b滑動(dòng)環(huán)及c環(huán)座實(shí)物圖圖2-3止逆螺桿頭2.1.3噴嘴的設(shè)計(jì)塑化后的熔融塑料，在螺桿的壓力作用下，以相當(dāng)高的剪切速度流經(jīng)噴嘴而進(jìn)入模腔。當(dāng)熔料高速流經(jīng)狹小口徑的噴嘴時(shí)，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(shí)，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(bǔ)縮。可見噴嘴設(shè)計(jì)是否完善，會(huì)影響到注射熔料的壓力損失、剪切熱的多少、補(bǔ)縮作用的大小和射程的遠(yuǎn)近。（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(duì)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(duì)低粘度結(jié)晶型塑料用帶有加熱的鎖閉型噴嘴為好。而對(duì)薄壁復(fù)雜形狀的制品要用小直徑遠(yuǎn)射程的噴嘴；反之，厚壁制品最好用較大直徑的補(bǔ)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(jiǎn)單、壓力損失小、補(bǔ)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(jī)玻璃、聚苯醚以及一些增強(qiáng)或填充塑料。由于這類噴嘴易于產(chǎn)生“垂延”現(xiàn)象（即預(yù)塑時(shí)熔料從噴嘴口流出）。“垂延”不僅使原料大量浪費(fèi)，而且還會(huì)給工藝操作和實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)化方面帶來很多不便。為此，在一些機(jī)器上，設(shè)置了在螺桿預(yù)塑停止后，再作微小的軸向后移（后移量根據(jù)實(shí)際需要可進(jìn)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(yīng)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(duì)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(bǔ)縮作用等。根據(jù)熔料流經(jīng)噴嘴口徑時(shí)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)——噴嘴口徑——噴嘴口徑處的長(zhǎng)度熔體流經(jīng)噴嘴時(shí)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(shí)，由于對(duì)不同塑料所允許施加的剪切速率不同，如對(duì)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(jìn)行計(jì)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(duì)熱敏性、高粘度塑料取0.65～0.80；對(duì)一般性塑料約0.35～0.40又因（2.11）式中S——注射行程——注射時(shí)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(yīng)與螺桿直徑成比例，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)：對(duì)于高粘度塑料，噴嘴口徑約為螺桿直徑的1/10～1/15；而中、低粘度的塑料1/15～1/20。該設(shè)計(jì)中噴嘴口徑定為4。如圖2-4所示：圖2-4噴嘴2.1.4機(jī)筒（料筒）料筒的結(jié)構(gòu)其實(shí)就是一根中間開了下料口的圓管。這次設(shè)計(jì)的料筒基本結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。圖2-5料筒機(jī)筒是塑化部件的另一個(gè)重要零件。注射成型機(jī)的機(jī)筒，大多數(shù)采用整體式結(jié)構(gòu)。材料用45號(hào)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(yīng)低于RC65，粗糙度應(yīng)在Ra0.8um，在機(jī)筒設(shè)計(jì)時(shí)，一般需考慮塑料的加入與輸送、加熱與冷卻、強(qiáng)度等問題。（1）加料口處的截面注射成型機(jī)大多數(shù)使用的是自重加料。因此，在設(shè)計(jì)加料口處的截面形狀時(shí)，應(yīng)該盡可能增強(qiáng)對(duì)塑料的輸送能力。目前在螺桿式塑化部件上普遍應(yīng)用的加料口形式，有對(duì)稱和偏置設(shè)置的加料口兩種。本次設(shè)計(jì)中采用對(duì)稱型加料口。圖2-6對(duì)稱型料口（b）機(jī)筒的壁厚影響機(jī)筒壁厚的因素是多方面的，除滿足強(qiáng)度要求外，還要充分注意到本身結(jié)構(gòu)及其對(duì)成型工藝條件所帶來的影響。例如，過薄的機(jī)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(jī)筒不僅結(jié)構(gòu)笨重，升溫慢，而且還會(huì)因熱慣性大，導(dǎo)致溫度在調(diào)節(jié)過程中，產(chǎn)生比較嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象。因此，為了使機(jī)筒具有足夠的熱容量和合適的熱慣性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取機(jī)筒外徑（）和內(nèi)徑（）之比（K）為2～2.5。表2-2部分機(jī)筒的K值螺桿直徑（毫米）3442506585110130150機(jī)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(jī)筒直徑（）后，可根據(jù)機(jī)筒受力情況，按厚壁筒計(jì)算中的能量理論，校核其強(qiáng)度或計(jì)算壁厚機(jī)筒的總應(yīng)力(2.12)機(jī)筒壁厚(2.13)式中——注射壓力（公斤力/）——材料許用應(yīng)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2.5～3我們?cè)谶@里計(jì)算機(jī)筒壁厚，螺桿直徑=60㎜（即=60㎜），注射壓力p=182Mpa，機(jī)筒材料（在300℃條件下工作，=575MPa）機(jī)筒外徑（取K=2.47）。=2.47×60=148㎜將其圓整為15cm機(jī)筒壁厚===4.5cm機(jī)筒總應(yīng)力=381MPa材料許用應(yīng)力==383MPa因，故安全。（d）機(jī)筒與螺桿的配合間隙機(jī)筒與螺桿的間隙值時(shí)是設(shè)計(jì)的重要數(shù)據(jù)，間隙大了，將會(huì)使塑化能力下降和注射時(shí)熔料回泄量增加，反之，小了又會(huì)增加制造方面的困難和螺桿的功率消耗。根據(jù)實(shí)際使用情況，間隙值一般為0.002～0.005。本次設(shè)計(jì)間隙值取為0.15mm。2.2螺桿的傳動(dòng)裝置2.2.1螺桿傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)螺桿傳動(dòng)裝置是供給螺桿在預(yù)塑時(shí)所需要的動(dòng)力和速度的工作部件。注射機(jī)螺桿傳動(dòng)裝置一般具有如下特點(diǎn)：（a）螺桿預(yù)塑是間歇式進(jìn)行工作的，因此，啟動(dòng)頻繁并帶有負(fù)載；（b）螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，出料僅供注射用，對(duì)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(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，對(duì)螺桿的轉(zhuǎn)速要求并不十分嚴(yán)格；（c）傳動(dòng)裝置一般設(shè)置在注射座架上，工作時(shí)并隨之往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，傳動(dòng)裝置要力求簡(jiǎn)單緊湊。2.2.2螺桿的傳動(dòng)形式目前在注射機(jī)螺桿上，愈來愈多地采用液壓馬達(dá)傳動(dòng)。其傳動(dòng)特性軟、啟動(dòng)慣性小、不會(huì)超負(fù)荷工作，對(duì)螺桿能起到安全保護(hù)作用等。還有其體積比同規(guī)格的電動(dòng)機(jī)小得多，傳動(dòng)裝置容易實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的要求（特別是對(duì)低速高扭矩直接驅(qū)動(dòng)螺桿的方式）。從動(dòng)力源的利用來說，由于目前絕大多數(shù)注射機(jī)的傳動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，當(dāng)螺桿預(yù)塑時(shí)，機(jī)器正處在冷卻定型階段，此時(shí)油泵處于卸載狀態(tài)。如用液壓馬達(dá)傳動(dòng)，可方便地得到和合理地使用動(dòng)力源。液壓馬達(dá)能夠在比較大的范圍內(nèi)，并且在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)速的無級(jí)調(diào)節(jié)。這點(diǎn)在控制熔料溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中和要求精確計(jì)量而須對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行程序化設(shè)計(jì)時(shí)是不可缺少的。本次設(shè)計(jì)采用雙缸式驅(qū)動(dòng)，螺桿直接由低速高扭矩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，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(dá)需同螺桿一起作軸向位移，故此形式為隨動(dòng)式。比注射油缸與料筒平行排列的形式，具有軸向長(zhǎng)度短，油缸、螺桿、傳動(dòng)三者的連接方式比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以，易于拆裝，不存在油缸轉(zhuǎn)動(dòng)密封以及螺桿滑動(dòng)連接等問題。因此，日前這種形式已成為我國(guó)生產(chǎn)的注射成型機(jī)主要型式。如下圖2-8所示：圖2-7螺桿傳動(dòng)裝置2.2.3注射油缸的設(shè)計(jì)由于采用雙缸注射，所以平均每個(gè)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(jī)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=45mm[5],工作壓力查表得11MPa[5]。當(dāng)液態(tài)塑料料充滿模具型腔時(shí)，每個(gè)注射缸的活塞上的載荷達(dá)到最大值115KN，此時(shí)注射缸活塞移動(dòng)速度也近似為零，回油量極小；故背壓可以忽略不計(jì)，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(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（MPa）[σ]缸筒材料的許用力。鍛鋼：[σ]=110~120MPa所以實(shí)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(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。無孔時(shí)（2.16）有孔時(shí)（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：無孔時(shí)有孔時(shí)(d)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定對(duì)一般液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)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=（0.6～1.0）D=0.8×125=100mm缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度l1=(0.6~1.0)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(shí)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(jìn)的現(xiàn)象。此外，螺桿轉(zhuǎn)速又關(guān)系到螺桿對(duì)塑料的剪切速率和熔料的軸向溫差，故對(duì)熱敏性塑料（PVC等）螺桿轉(zhuǎn)速要低，而對(duì)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(duì)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(duì)于熱敏性（或高粘度）的塑料，螺桿線速度一般在15～20m/min以下。而加工一般的塑料的線速度約為30~45m/min.在此我們選=40m/min。在確定螺桿線速度后，可由下式計(jì)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(shí)對(duì)不同的剪切作用和平衡注射循環(huán)周期中預(yù)塑工序的時(shí)間，而需要對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。螺桿的調(diào)速范圍有機(jī)器用途決定。2.2.5螺桿傳動(dòng)特性及驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算(1)螺桿傳動(dòng)特性螺桿傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除了轉(zhuǎn)速應(yīng)能滿足使用要求外，另一個(gè)重要方面，是它的外特性應(yīng)該滿足負(fù)載特性的要求。對(duì)液壓馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)，一般根據(jù)負(fù)載最大扭矩來設(shè)計(jì)。因此，不會(huì)出現(xiàn)在高速時(shí)產(chǎn)生功率或扭矩不夠的現(xiàn)象。因?yàn)樗芑瘯r(shí)的負(fù)載均包括在傳動(dòng)系統(tǒng)的外特性之中。(2)螺桿驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算目前注射螺桿常用的計(jì)算方法有比能法和經(jīng)驗(yàn)計(jì)算發(fā)兩種。這里我們采用比能計(jì)算法。螺桿在塑化時(shí)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(yīng)符合(2.19)式中——外加熱功率——螺桿驅(qū)動(dòng)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——塑化時(shí)壓力增加值H——能量損失因注射螺桿塑化時(shí)的壓力較低，式中因輸送物料而需提高壓力所做的功（），相對(duì)其它項(xiàng)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(gè)大氣壓力，耗能僅約為0.097瓦。如將機(jī)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(xiàng)H中考慮，并設(shè)定能量損失為30%，則將上式可簡(jiǎn)化成螺桿驅(qū)動(dòng)功率的近似表達(dá)式（2.20）式中——螺桿驅(qū)動(dòng)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(shí)——能量損失系數(shù)，G——螺桿塑化能力（公斤/時(shí)）——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(shí)/公斤）——塑化后的塑料熱焓（千瓦時(shí)/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(shí)/公斤）G—螺桿塑化能力（公斤/時(shí)）—能量損失系數(shù)計(jì)算螺桿驅(qū)動(dòng)功率：螺桿直徑=60㎜，其塑化能力G=126公斤/時(shí)，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（20～200℃）和加工塑料為PS，查表得比能=0.09千瓦時(shí)/公斤，并取=0.7代入下式得==16.2KW3.SZ800/3000注塑機(jī)注射座設(shè)計(jì)3.1注射座的設(shè)計(jì)注射座是用來連接與固定塑化部件、注射油缸、移動(dòng)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(zhǔn)。一般說注射座比其它零件，形狀要復(fù)雜，加工制造精度要求較高。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)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(dòng)裝置在更換螺桿或桿修時(shí)，經(jīng)常需要拆卸螺桿。由于機(jī)筒前端裝有模板，給裝拆螺桿帶來不便。因此，在較多的機(jī)器上，將注射裝置設(shè)計(jì)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，或從塑化裝置后部拆卸螺桿。小型機(jī)器的注射座可用人力搬轉(zhuǎn)，較大的機(jī)器則需要單獨(dú)設(shè)置傳動(dòng)裝置（如液壓油缸之類）搬轉(zhuǎn)注射座。3.1.3移動(dòng)注射座的推力（拉力）移動(dòng)注射座一般采用液壓缸。油缸的推力，除應(yīng)能克服注射座在移動(dòng)過程中的阻力外，還須保證注射座在注射時(shí)不會(huì)產(chǎn)生回退現(xiàn)象。一般說后者所需的力，遠(yuǎn)大于運(yùn)動(dòng)阻力。據(jù)有關(guān)資料推薦，為使注射座在注射時(shí)不后退，假設(shè)作用于主澆套上的熔料壓力即為注射壓力，則移動(dòng)油缸的推力為：(2.22)式中P——移動(dòng)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135KN[2].3.1.4移動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)由于采用雙缸注射，所以平均每個(gè)注射缸最大載荷力FS=67.5KN。液壓缸的機(jī)械效率為0.9，則作用于活塞上的載荷力F==75kN。(1)確定移動(dòng)油缸的活塞及活塞直徑活塞桿的直徑查表得d1=40mm[5]當(dāng)噴嘴頂緊澆口套時(shí)，每個(gè)移動(dòng)缸活塞上的載荷達(dá)到最大值75KN，注射座移動(dòng)速度也近似為零，回油量極?。还时硥嚎梢院雎圆挥?jì)，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(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（MPa）[σ]缸筒材料的許用力。鍛鋼：[σ]=110~120MPa所以實(shí)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(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。無孔時(shí)有孔時(shí)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(shí)