注塑機畢業(yè)設計

摘要

此論文重要講述的是注塑機的設計，它是成型塑件的一種重要工藝裝備。注塑成型是運用塑料的可擠壓性和可模塑性，使粘流狀態(tài)熔體在一定壓力的閉合模具中成型含有一定形狀和尺寸的塑件制品。此設計為為一盒體的外殼。根據(jù)其技術規(guī)定和使用規(guī)定，選擇塑料種類為ABS，再根據(jù)塑料的形狀和生產(chǎn)批量，選擇SZ-300/160注塑成型機。由于該塑件的側(cè)抽芯較長，因此采用液壓抽長型芯機構(gòu)，該系統(tǒng)有較大優(yōu)點，其液壓抽拔力大，運動平穩(wěn)。

此模采用一模一腔，一次分型脫出塑件。型芯和型腔采用冷卻水槽構(gòu)造的冷卻系統(tǒng)，采用氣塞排氣，可有限避免缺點。在擬定模具構(gòu)造方案后，繪制模具裝配圖，并進行計算。最后繪制模具非原則零件圖，經(jīng)全方面審核后投產(chǎn)制造。

核心詞：注塑模具，盒形件，型芯，單型腔

Abstract

Thispaperistalkingaboutthedesignofinjectionmoulds;whichisanimportantequipmentofplasticforming.Injectionmoldingistomakeglutinousfusibilityformrequiredplasticproductwithdesignedshapeandsizeinclosedmouldsunderneededpressurebymeansofplasticextrusionandplasticity.Theplasticproductisaoutercoveringforaboxbody.Accordingtoitstechnicalrequestandusedrequest,ABSistobeclosedasitsmaterial.Accordingtoitsdesignedshapeandthenumbersoftheproducts,wechoosethesz-300/160castshaper.Atthesametime,weusethehydraulicpressuretopulloutthelongcoreorganizationwhichissteadyforthelongcore.

Thismoldusesamoldcavity,aminuteleavesmodels.Thecoreandthecavityusesthecoolingwatersystem,tucktoexhaustthegas,butavoidstheflaw.Afterascertainingtheprojectofthestructureofthemould,protractmould-fittingdrawing.Atlast,carryoutanall-aroundcheckoutandauditingandlaunchintomanufacture.

Keywords:theinjectionmoulds,theoutercoveringforaboxbody,core,amoldcavity.

目

錄

摘要

I

ABSTRACT

II

第一章引言

1

1.1課題的背景和意義

1

第二章注塑機的構(gòu)成及工作過程

2

2.1注塑機的構(gòu)成………………………2

2.2注塑機工作過程……………………2

第三章注塑機成型和操作

3

3.1注塑成型機的工作原理

3

3.2注塑機的構(gòu)造……………4

3.3注塑機的操作…………5

第四章注塑機的性能參數(shù)

6

4.1合模力……………7

4.2合模裝置的基本尺寸…………10

第五章注射裝置構(gòu)造設計…………………17

5.1加料口和料筒……………………17

5.2

噴嘴………………18

5.3油缸………………19

5.4柱塞桿……………20

第六章合模裝置機構(gòu)設計…………………20

6.1合模形式對制品尺寸精度的影響………………21

6.2螺桿………………24

6.3飛輪………………25

第七章

總結(jié)………………27

參考文獻………………27

致謝……………………29

第一章引言

1.1課題的背景和意義

注塑機是一種重要的塑料成型加工設備,其產(chǎn)品涵蓋汽車、航空、家電、輕工等領域。塑料注塑制品的質(zhì)量與機器性能及工藝等各項性能參數(shù)緊密有關。在注射成型中，溫度、壓力、位移、速率等多個性能參數(shù)是造成制品出現(xiàn)短射、飛邊、翹曲和尺寸超差等缺點的重要因素。為提高注塑制品的質(zhì)量，精確獲取和調(diào)節(jié)各項性能參數(shù)是十分必要的。傳統(tǒng)的手工方式檢測辦法，測量效率低、精度不高，在多參數(shù)、變化快等場合含有很大的局限性。隨著計算機技術和儀器儀表技術的發(fā)展，特別是美國國家儀器公司（NI公司）在20世紀80年代中期提出虛擬儀器的概念，掀起了測試測量領域里一次深刻的技術變革。所謂虛擬儀器就是在以計算機為核心的硬件平臺上，其功效由顧客設計和定義，含有虛擬面板，其測試功效由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于虛擬儀器集成計算機強大的計算解決能力和儀器硬件的測量、控制能力，大大地提高了測量的精確性和自動化程度。但是，就多個計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，由于其硬件配備、編程水平及設計者的設計理念不同，在系統(tǒng)可靠性，操作方便性和應用范疇等方面存在很大差別。在塑料行業(yè)，針對注塑機系統(tǒng)的高精度、人性化的專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并不多見。為此，我們設計了一套多功效、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)以NI公司的高性能的數(shù)據(jù)采集卡及信號調(diào)理模塊為硬件平臺，采用當今最流行的圖形化編程環(huán)境LabVIEW作為軟件開發(fā)工具，它能夠?qū)ψ⑺軝C性能及工藝等各項參數(shù)進行高速實時的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)及時地送入計算機中進行分析、解決，最后將成果形象地顯示在計算機屏幕上。在編程過程中，我們始終堅持人性化的設計思路，站在使用者的角度，將諸多的必要配備工作開放給顧客，由使用者根據(jù)自己的需要進行配備，大大提高了系統(tǒng)的通用性和靈活性，實踐證明，本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量精度高，工作可靠穩(wěn)定。是一套可真正應用于生產(chǎn)或科研過程中的非常好的數(shù)據(jù)采集平臺，含有較好的應用前景。筆者認為，此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為此后進一步開發(fā)其它功效模塊，例如數(shù)據(jù)分析功效模塊，故障診療功效模塊建立了良好基礎。

第二章注塑機的基本構(gòu)成及其工作過程

隨注塑成型技術的廣泛應用與發(fā)展，其機器類型較多，但其中最有代表性的是柱塞式和螺桿式兩種。

一、注塑機的構(gòu)成

一臺通用型注塑機重要涉及下列部件

注塑裝置：它的重要作用是使塑料均勻的塑化成熔融狀態(tài)，并以一定的壓力和速度將一定的熔料注射到模腔內(nèi)。因此注射裝置應含有塑化良好，計量精確的性能，并且在注射時對熔料能夠提供足夠的壓力和速度。注射裝置普通由塑化部件（機筒、螺桿、噴嘴等）料斗、計量裝置、螺桿傳動裝置、注射和移動裝置等構(gòu)成。

合模裝置（鎖模裝置）：它是確保成形模具可靠的閉合和實現(xiàn)模具啟閉動作，即成型制品的工作部件。由于在注射時注入模腔中的熔料還含有一定的壓力，這就規(guī)定合模裝置予以模具以足夠的合緊力（普通稱為合模力或鎖模力）以避免在熔料的壓力作用下模具被打開從而造成制品溢邊或使制品的精度下降，合模裝置重要由模板、拉桿、合模機構(gòu)、制品頂出裝置和安全門等構(gòu)成。

液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)：注射成型是由塑料熔融、模子閉合、注射模、壓力保持、制品固化定型、開模取出制品等工序所構(gòu)成的持續(xù)生產(chǎn)過程，液壓和電氣則是為了確保注射成型機按工藝過程預定的規(guī)定（壓力、速度、溫度、時間）和動作程序，精確無誤的進行工作而設立的動力和控制系統(tǒng)，液壓部分重要有動力油泵、方向閥、流量閥以及壓力控制閥；附屬裝置；管路和箱體等部分。電氣部分重要由動力動作程序和加熱等控制構(gòu)成。

二、注射成型機的工作過程

每臺注射成型機的動作程序能夠不完全一致，但需要完畢的工藝內(nèi)容即基本工序來看，其動作大致表達為

1、閉模和合緊

注射成型機的成型周期普通從模具開始閉合起，模具首先以低壓快速進行閉合，當動模和定模將近靠近時，合模的動力系統(tǒng)自動切換成低壓、低速，在確認模內(nèi)無異物時，再切換成高壓而將模具合緊。

2、注射裝置前移與注射

在確認模具達成所規(guī)定的合緊程度后，注射裝置前移，使噴嘴與模具貼合。當噴嘴與模具完全貼合后，便能夠向注射油缸接入壓力油。于是與油缸活塞桿相接的螺桿，則以高壓高速將頭部的熔料注入模腔。此時螺桿頭部作用于熔料上的壓力為注射力，又稱一次壓力。

3、壓力保持

注入模腔的熔料，由于低壓模具的冷卻作用，使注入模腔的熔料產(chǎn)生收縮。為制得質(zhì)量致密的制品，故對熔料還需保持一定的壓力進行收縮。此時，螺桿作用于熔料上的壓力稱為保壓壓力，又稱二次壓力。

4、制品冷卻與預塑化

當保壓進行到模腔內(nèi)的熔料失去從澆口回流的可能性時（澆口封閉），注射油缸內(nèi)的保壓壓力即可除去（此時合模油缸的壓力也能夠撤除）,使制品在模內(nèi)冷卻定型。此時螺桿在液壓馬達的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，將來自料口的粒狀塑料往前輸送，并使其塑化。由于螺桿頭部熔料壓力的作用，使螺桿在轉(zhuǎn)動的同時又發(fā)生后退。螺桿在塑化時的后移量，即表達了螺桿頭部所積存的熔料體積量。當螺桿退回到計量值時，螺桿即停止轉(zhuǎn)動，準備下一次注射。制品冷卻與塑化在時間上普通是重疊的，在普通狀況下，規(guī)定螺桿塑化時間要少于制品冷卻時間。

5、注射裝置后退和升模頂出制品

螺桿塑化計量完畢后，為了使噴嘴不致于因長時間與冷模具接觸而形成冷料等緣故，經(jīng)常需要將噴嘴撤離模具，即注射裝置后退。此動作進行與否或先后的程序，機器均能夠選擇。模腔內(nèi)的熔料經(jīng)冷卻定型后，合模裝置即行升模，并自動頂落制品。

第三章注塑機成型和操作

1、注塑成型機的工作原理

注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（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)固化定型后獲得制品的工藝過程。

注射成型是一種循環(huán)的過程，每一周期重要涉及：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，進行下一種循環(huán)。

2、注塑機的構(gòu)造

注塑機根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機，按機器的傳動方式又可分為液壓式、機械式和液壓——機械（連桿）式，按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機。

（1）臥式注塑機：這是最常見的類型。其合模部分和注射部分處在同一水平中心線上，且模具是沿水平方向打開的。其特點是：機身矮，易于操作和維修；機器重心低，安裝較平穩(wěn)；制品頂出后可運用重力作用自動落下，易于實現(xiàn)全自動操作?，F(xiàn)在，市場上的注塑機多采用此種型式。

（2）立式注塑機：其合模部分和注射部分處在同一垂直中心線上，且模具是沿垂直方向打開的。因此，其占地面積較小，容易安放嵌件，裝卸模具較方便，自料斗落入的物料能較均勻地進行塑化。但制品頂出后不易自動落下，必須用手取下，不易實現(xiàn)自動操作。立式注塑機宜用于小型注塑機，普通是在60克下列的注塑機采用較多，大、中型機不適宜采用。

（3）角式注塑機：其注射方向和模具分界面在同一種面上，它特別適合于加工中心部分不允許留有澆口痕跡的平面制品。它占地面積比臥式注塑機小，但放入模具內(nèi)的嵌件容易傾斜落下。這種型式的注塑機宜用于小機。

（4）多模轉(zhuǎn)盤式注塑機：它是一種多工位操作的特殊注塑機，其特點是合模裝置采用了轉(zhuǎn)盤式構(gòu)造，模具圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。這種型式的注塑機充足發(fā)揮了注射裝置的塑化能力，能夠縮短生產(chǎn)周期，提高機器的生產(chǎn)能力，因而特別適合于冷卻定型時間長或因安放嵌件而需要較多輔助時間的大批量制品的生產(chǎn)。但因合模系統(tǒng)龐大、復雜，合模裝置的合模力往往較小，故這種注塑機在塑膠鞋底等制品生產(chǎn)中應用較多。

普通注塑機涉及注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。

注射成型的基本規(guī)定是塑化、注射和成型。塑化是實現(xiàn)和確保成型制品質(zhì)量的前提，而為滿足成型的規(guī)定，注射必須確保有足夠的壓力和速度。同時，由于注射壓力很高，對應地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力普通在20～45MPa之間），因此必須有足夠大的合模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機的核心部件。

3.注塑機的操作

3.1注塑機的動作程序

合?！A塑→倒縮→噴嘴邁進→注射→保壓→噴嘴后退→冷卻→開模→頂出→開門→取工件→關門→合模。

3.2注塑機操作項目：注塑機操作項目涉及控制鍵盤操作、電器控制柜操作和液壓系統(tǒng)操作三個方面。分別進行注射過程動作、加料動作、注射壓力、注射速度、頂出形式的選擇，料筒各段溫度及電流、電壓的監(jiān)控，注射壓力和背壓壓力的調(diào)節(jié)等。

3.2.1注射過程動作選擇

普通注塑機既可手動操作，也能夠半自動和全自動操作。

手動操作是在一種生產(chǎn)周期中，每一種動作都是由操作者撥動操作開關而實現(xiàn)的。普通在試機調(diào)模時才選用。

半自動操作時機器能夠自動完畢一種工作周期的動作，但每一種生產(chǎn)周期完畢后操作者必須拉開安全門，取下工件，再關上安全門，機器方能夠繼續(xù)下一種周期的生產(chǎn)。

全自動操作時注塑機在完畢一種工作周期的動作后，可自動進入下一種工作周期。在正常的持續(xù)工作過程中不必停機進行控制和調(diào)節(jié)。但須注意，如需要全自開工作，則（1）半途不要打開安全門，否則全自動操作中斷；（2）要及時加料；（3）若選用電眼感應，應注意不要遮閉了電眼。

事實上，在全自動操作中普通也是需要半途臨時停機的，如給機器模具噴射脫模劑等。

正常生產(chǎn)時，普通選用半自動或全自動操作。操作開始時，應根據(jù)生產(chǎn)需要選擇操作方式（手動、半自動或全自動），并對應撥動手動、半自動或全自動開關。

半自動及全自動的工作程序已由線路本身擬定好，操作人員只需在電柜面上更改速度和壓力的大小、時間的長短、頂針的次數(shù)等等，不會因操作者調(diào)錯鍵鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。

當一種周期中各個動作未調(diào)節(jié)妥當之前，應先選擇手動操作，確認每個動作正常之后，再選擇半自動或全自動操作。

3.2.2預塑動作選擇

根據(jù)預塑加料前后注座與否后退，即噴嘴與否離開模具，注塑機普通設有三種選擇。

（1）固定加料：預塑前和預塑后噴嘴都始終貼進模具，注座也不移動。

（2）前加料：噴嘴頂著模具進行預塑加料，預塑完畢，注座后退，噴嘴離開模具。選擇這種方式的目的是：預塑時運用模具注射孔抵住噴嘴，避免熔料在背壓較高時從噴嘴流出，預塑后能夠避免噴嘴和模具長時間接觸而產(chǎn)生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相對穩(wěn)定。

（3）后加料：注射完畢后，注座后退，噴嘴離開模具然后預塑，預塑完注座邁進。該動作合用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于噴嘴與模具接觸時間短，避免了熱量的流失，也避免了熔料在噴嘴孔內(nèi)的凝固。

注射結(jié)束、冷卻計時器計時完畢后，預塑動作開始。螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料熔融料擠送到螺桿頭前面。由于螺桿前端單向閥的作用，熔融塑料積存在機筒的前端，將螺桿向后迫退。當螺桿退到預定的位置時（此位置由行程開關擬定，控制螺桿后退的距離，實現(xiàn)定量加料），預塑停止，螺桿停止轉(zhuǎn)動。緊接著是倒縮動作，倒縮即螺桿做微量的軸向后退，此動作可使聚集在噴嘴處的熔料的壓力得以解除，克服由于機筒內(nèi)外壓力的不平衡而引發(fā)的“流涎”現(xiàn)象。若不需要倒縮，則應把倒縮停止，開關調(diào)到適宜位置，讓預塑停止。開關被壓上的同一時刻，倒縮停止開關也被壓上。當螺桿做倒縮動作后退到壓上停止開關時，倒縮停止。接著注座開始后退。當注座后退至壓上停止開關時，注座停止后退。若采用固定加料方式，則應注意調(diào)節(jié)好行程開關的位置。

普通生產(chǎn)多采用固定加料方式以節(jié)省注座進退操作時間，加緊生產(chǎn)周期。

第四章注塑機性能參數(shù)

一臺注塑機的性能特性，普通用某些性能參數(shù)來表達。

合模部分重要性能參數(shù)

合模部分的性能參數(shù)，重要用來表達該部件在工作時所能提供的力和模具安裝尺寸等特性。

一

合模力（噸力、千牛力）

螺桿作用于熔料的壓力，在熔料內(nèi)流經(jīng)機筒、噴嘴、模具的澆注系統(tǒng)后，將要損失一部分。

余下的即為模腔內(nèi)的熔料壓力，簡稱模腔壓力。在注射時，要使模具不被模腔內(nèi)的壓力所形成的脹模力頂開，就必須對模具施以足夠的夾緊力，即合模力。根據(jù)圖，在注射時脹模力應由材料的靜壓和由液體的（涉及熔料和油缸內(nèi)的工作油）沖擊而產(chǎn)生的動壓所構(gòu)成。當動模板在受到脹模力作用時，運動部件可能發(fā)生退讓。若取動模板為平衡體，在不考慮機械摩擦的狀況下，沿合模機構(gòu)軸線方向的力平衡關系為

=0----------（4-1）

式中Pcm------------合模力

Pm------------模腔壓力

Pg-------------注射時，由熔料與工作油的沖擊，所產(chǎn)生的壓力增力

F---------------制品在分型面上的投影面積

m--------------合模裝置運動部件的質(zhì)量

因高分子流動以及對壓力的傳遞不同于牛頓型液體,因此在模腔內(nèi)由沖擊所產(chǎn)生的壓力增量是比較小的,式中的位移加速度,重要取決于模具在脹模力的作用下所形成的間隙量,如確保模具完全閉合,則位移加速度應為0,因此可將4-1簡化為僅考慮模腔壓力作用的合模力體現(xiàn)式

PcmPmF----------（4-2）

因此，要對確實認對機器重量和尺寸影響較大的參數(shù)--合模力,首先要分析清晰模腔壓力的形成與分布,及其影響因素,進而求得它們之間的關系,可是對于注射過程這樣極為復雜的流變現(xiàn)象,至今尚未找到熔料在模內(nèi)流動的基本因素之間的可靠定量關系,但研究表明,模腔壓力的大小及其分布與諸多因素有關.如注射壓力、保壓壓力、樹脂溫度、模具溫度、注射速度、制品壁厚與形狀、熔料流動距離以及保壓時間等等。在工程實際中，慣用的辦法是通過分析清晰合模系統(tǒng)的性能之后測出注射過程中的合模力的變化，用求出模腔平均壓力的辦法計算合模力

Px=PoF（x）----------（4-3）

式中Px-----------熔料自澆口流入x距離處的壓力

Po-----------澆口處的壓力

F（x）-------由模腔幾何形狀及尺寸決定的計算函數(shù)

在工程實際中，慣用的辦法是通過分析清晰合模系統(tǒng)的性能之后，測出注射過程中的合模力的變化，用求出模腔平均壓力的辦法計算合模力

Pcm=PcpF----------(4-4)

式中的模腔平均壓力(Pcp)可參考4-1選用

表1

成型條件

模腔平均壓力

舉例

容易成型的制品

250

PE\PP\PS等壁厚均勻的日用品容器

普通制品

300

在模具溫度較高時，成型薄壁容器類制品

加工高粘度樹脂和有精度規(guī)定的制品

350

ABS\PMMA等有精度規(guī)定的零件

用高粘度樹脂加工高粘度、充模難的制品

400

用于機器零件的高精度的齒輪或凸輪

在上述計算中，由于給的條件和數(shù)據(jù)不夠精細，其成果比較粗魯?，F(xiàn)在大多數(shù)是用流長比反映流道阻力，用粘度系數(shù)表達塑料流動性的查圖計算法，擬定模腔平均壓力

Pcp=ap------（4-4）

式中p---根據(jù)流長比，由圖

查出的模腔壓力值（公斤力/厘米的方）

a---塑料的流動系數(shù)（查表2）

表2

塑料名稱

PE\PS\PP

PA

ABS

CA

PMMA

PC

粘度系數(shù)

1

1.2~1.4

1.3~1.4

1.3~1.5

1.5~1.7

1.7~2.0

樹脂PE,PS,PP

流長比i=熔流自澆口流入長度/制品厚度

圖4-1模腔壓力與流長比（i）

使用機器時，，能夠根據(jù)不同狀況，算出所需的合模力，校核所用注塑機的合模力能否滿足。在設計機器時，若制品的具體條件未給出，只能根據(jù)機器使用范疇和設計的機器性能，某一種以實驗為基礎的模腔壓力值和使用機器時對應所能提供的最大成型面積來擬定機器的合模力

Pcm=Pcp1Fmax

式中Pcp1————模腔計算壓力。

Fmax————指在計算壓力下，機器所能達成的最大成型壓面積。它與注射量的關系，可參考表（3）

注射量

30

90

150

250

360

500

600

1000

1500~

成型面積

<80

<180

<350

<600

<750

<850

<1000

<1500

~2500

合模力是確保制品質(zhì)量的重要條件，同時它又直接影響到機器的尺寸和重量。因此，研究減少充膜壓力即合模力，是一項很有實際意義到工作。近來，由于改善了塑化機構(gòu)的效能，提供了注射速度并實現(xiàn)其過程控制，機器的合模力有明顯下降。

參考表（4）

注射量（克）

使用合模力的范疇

過去（60年代）

現(xiàn)在（70年代）

125

80~110

50~80

500

270~380

180~270

合模力與注射量同樣，在一定程度上反映了機器加工制品能力的大小，因此經(jīng)慣用來作為表達機器規(guī)格大小的主參數(shù)。

二、合模裝置的基本尺寸

合模裝置的尺寸直接影響到機器所能加工制品的范疇，如制品面積和高度。它重要有合模力和模具構(gòu)造及用途來決定，隨著塑料制品的廣泛應用，對應在注塑機上加工的制品，即使重量相仿，而幾何形狀上的差別也很大。這就規(guī)定合模裝置有足夠大的尺寸。尺寸小了會影響機器的使用范疇。反之大了又影響機器的尺寸、重量、成本。擬定基本尺寸的辦法，仍依靠生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗積累和綜合發(fā)展的方向來擬定合模裝置各部分的尺寸。

1、

模板尺寸（毫米、米）

圖4-2

模具與模板尺寸關系

圖4-3模具尺寸發(fā)展變化狀況

模板尺寸（H×V）或拉桿距離（H0乘V0）均是表達模具安裝面積的重要參數(shù)。它應能安裝上制品重量不超出機器注射量的普通制品模具，模板面積大概是機器最大成型面積的4~10倍。根據(jù)圖4-2所示的模具安裝在模板上的尺寸關系，模板尺寸應為

H=D+2b+2d+2△1+2△2--------（1）

拉桿間距

Ho=D+2b+2△1-----------（2）

式中D-------有機器最大成型面積計算出的直徑

b---------由模具強度與構(gòu)造決定的裕量

d---------拉桿導向部分直徑

△1--------拉桿內(nèi)側(cè)余量

△2--------拉桿外側(cè)余量

近年來，由于模具構(gòu)造的復雜化和低壓成型辦法的使用，以及機器塑化能力的提高和合模力的下降，因此普遍規(guī)定增大模板尺寸。為合理使用機器，國外某些公司還將合模裝置設計成寬窄兩種系列的模板，供使用單位選擇。

2、.模板間距離與模板高度（毫米、米）

它是用來表達機器所能加工的模具高度的特性參數(shù)。根據(jù)其構(gòu)造形式，重要有兩種表達辦法：對肘桿式合模裝置，用模具最大(Hmax)與最小高度(Hmin)及其模板行程(Sm)來表達;對液壓式機構(gòu)，用模具最小高度與模板間的最大距離來表達。這些數(shù)據(jù)重要取決于機器的注射量和用途。為使成型后的制品容易下落，模板間的最大距離普通為成型制品最大高度的3~4倍。模板的行程，最佳不不大于模具的最大高度，或2倍制品的最大高度。按上述規(guī)定，各參數(shù)有以下關系。

模板間最大距離

肘桿式

Lmax=Sm+Hmax----------（3）

模板行程

因規(guī)定Sm≥2hmax

Lmax=3~4hmax

因此Sm≥1/2~2/3Lmax--------（4）

或表達成

Sm≥Hmax=2hmax------------（5）

圖4-4

模板間的尺寸

1-----定模板2------模具3------制品4-----動模板

制品最大高度重要取決于注射量。根據(jù)現(xiàn)在機器加工制品的狀況，用統(tǒng)計分析的辦法，它們之間有以下近似關系

hmax=K-------------(6)

式中V--------機器注射量

Kh-------統(tǒng)計系數(shù)大概為30~40

為了在不加大模板行程的狀況下，擴大機器的加工范疇，在某些機器上采用調(diào)節(jié)塊構(gòu)造。由于模具構(gòu)造的多樣、復雜化，近來模板間最大距離有明顯增加。

注射部分重要技術參數(shù)及意義

1.

螺桿直徑Ds（mm）——注塑機螺桿的直徑；

2.

螺桿長徑比L/Ds——注塑機螺桿螺紋部分的有效長度與其外徑之比；

3.

理論注射容積Vi(cm3)——一次注射的最大理論容積；

4.

理論注射量Gi(g)——一次注射的最大理論質(zhì)量，普通用PS材料；

5.

注射壓力Pi(MPa)——注射時螺桿頭部熔料的最大壓強；

6.

注射速率qi(g/s,cm3/s)——單位時間內(nèi)，注射的最大理論容積或最大抱負質(zhì)量（PS）；

7.

注射功率Ni(kW)——螺桿推動熔料的最大功率；

8.

塑化能力Qs(g/s,cm3/s)——單位時間內(nèi)，螺桿可塑化好的塑料質(zhì)量（PS）；

9.

螺桿轉(zhuǎn)速ns(r/min)——預塑時，螺桿每分鐘最高轉(zhuǎn)數(shù)；

10.

注射座推力P(kN)——注射噴嘴對模具主澆套的最大密封推力；

11.

料筒加熱功率Nt(kW)——料筒加熱圈單位時間供應料筒表面的總熱能。

注射部分重要參數(shù)的計算

一﹑理論射膠容積和理論射膠量

理論射膠容積是按設計值進行計算﹐公式是

V=π/4Ds2*S(公式1)

式中V-論射膠容積cm3

Ds-螺桿直徑cm

S-射膠行程cm

理論射膠量等于理論射膠容積乘以塑料常溫下的密度即﹕

G=VXρ（公式2)

式中G-理論射膠量g

V-理論射膠容積cm3

ρ-常溫下的塑料密度g/cm3

基于聚苯乙烯(ps)塑料的特性﹐普通采用其密度值作為計算的原則﹕ps的常溫下密度為1.05g/cm3。例如理某機射膠容積307cm3﹐理論射膠量為307×1.05=322.4g

二﹑實際射膠容積和射膠量

每次射膠所需要的容積由每個型腔物料的重量乘以型腔的個數(shù)﹐再加上澆口、流通的重量，然后除以在該塑模溫度下塑料的密度得到：

V=G/ρ熔積Xη（公式3）

式中，V-理論射膠熔積cm3

G-實際最大射膠量

ρ-塑料在模塑溫度下的密度g/cm3

η-栓膠圈效率安全系數(shù)

考慮到射膠過程期間塑料熔體在栓膠圈關閉之前和隨橡膠圈與料筒間隙的回流，因此包含一種安全系數(shù)η。對多數(shù)塑料說，η是0.97，對尼龍η為0.95。

現(xiàn)在公司的注塑機F3、F3J、PVC、PET等系列產(chǎn)品樣本中標示的射膠容積和射膠量就是按以上公式和聚苯乙烯密度原則得出。例如：160F2機，射膠容積V=329cm3，ps的熔化溫度下密對ρ熔體=0.93g/cm3,ξ=0.97,套用公式(3)計算得出，實際最大射膠量為296g。

對于聚苯乙烯（PS），另外一種實際射膠量的經(jīng)驗計算辦法，就是由理論射膠空積，乘以一系數(shù)再乘以室溫下的聚苯乙烯的密度得到：

G=V×ρ×α

式中G-最大實際射膠量g

V-理論射膠容積cm3

ρ-ps室溫下密度1.05g/cm3

α-系數(shù)

按照國家行業(yè)原則JB/T7267.94，α取值為0.85。

2.1．鎖模力

F（TON）

F=Am*Pv/1000

F：鎖模力TON

Am：模腔投影面積CM2

Pv：充填壓力KG/CM2

（普通塑膠材料充填壓力在150-350KG/CM2）

（流動性良好取較底值，流動不良取較高值）

充填壓力/0.4-0.6=射出壓力

2.2射出壓力

Pi

KG/CM2

Pi=P*A/Ao

Pi:射出壓力

P：泵浦壓力

A：射出油缸有效面積

Ao:螺桿截面積

A=π*D2/4

D：直徑

π：圓周率3.14159

2.3射出容積

V

CM3

V=π*Do2/4*ST

V：射出容積CM3

π：圓周率

Do：螺桿直徑CM

ST：射出行程CM

螺桿直徑42mm

射出行程165mm

V=π*4.2*4.2/4*16.5=228.6CM3

2.4射出重量

G

Vw=V*η*δ

Vw：射出重量G

V：射出容積

η：比重

δ：機械效率

射出容積=228.6CM3

機械效率=0.85

比重=0.92

射出重量Vw=228.6*0.85*0.92=178.7G

2.5射出速度

S

CM/SEC

S=Q/A

S：射出速度

CM/SEC

Qr：泵浦吐出量（每回轉(zhuǎn)/CC）CC/REV

A：射出油缸有效面積CM2

Q=Qr*RPM/60(每分鐘/L)

Q：泵浦吐出量

RPM：馬達回轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘

馬達轉(zhuǎn)速1000RPM

泵浦吐出量85CC/REV

射出油缸有效面積140CM2

S=85*1000/60/140=10.1CM/SEC

2.6射出率SvG/SEC

Sv=S*Ao

Sv：射出率G/SEC

S：射出速度CM/SEC

Ao：螺桿截面積

射出速度=10CM/SEC

螺桿直徑∮42

面積=3.14159*4.2*4.2/4=13.85CM2

Sv=13.85*10=138.5G/SEC

第五章

注射裝置

1.料筒

從柱塞式注射裝置工作原理的分析懂得，料筒的重要任務是塑化塑料，并在柱塞的推動下將熔料注入模腔。因此規(guī)定料筒在確保塑料塑化良好的前提下，應盡量減少塑料運動過程中的阻力。根據(jù)這個原則我們討論料筒的尺寸。

加料室的直徑和柱塞行程的擬定，是一注射量為根據(jù)的。落入加料室的塑料，柱塞

邁進時被壓成一種圓柱裝料柱，此圓柱的體積為V。=

式中d——加料室的直徑，cm；

L——圓柱體的長度，cm;

V?！獔A柱體的體積.

V．的大小由制品的重量決定。其最大值應與機器的一次最大注射量V。相稱，由于料柱的密度較熔料小，故V應比注射量大。根據(jù)經(jīng)驗，普通V。比注射量大20—25%。即

V。=1.25V

另外，d和l之間應當保持適宜的比例。由于l過長，會使壓力損失增大；過短又會使d增大，從而使注射壓力下降。普通取l/d為1-1.5的范疇較好。這樣，則上式為

V=

d=

為了使松散的塑料加入順利，加料室應有足夠的空間，加料室S段的容積V1普通取機器一次最大注射量的散重體積的2-2.2倍。即

V1=（2-2.2）

式中G——機器的最大注射量，g;

y——塑料的散重度，

V1——加料室S段的容積。

已知d和V1，柱塞的注射行程則為

S=

式中S——注塞的行程，cm。

柱塞后退到最后位置后來，還應有一部分留在料筒內(nèi)，其長度為S1,S1普通為（1.5-2）d。這樣，加料室的總長度L=l+S+S1。料筒的料扣普通為長方形，其軸向長度為1.5d，寬為2/3d左右。為了使加料口的塑料熔接，確保順利加料，須在加料口附近設立冷卻裝置。

2、噴嘴

噴嘴是連接料筒與模具的部件。它的重要功效是：

預塑時，建立背壓，排除氣體，避免熔料流延，提高塑化質(zhì)量。

注射時，使噴嘴與模具住澆道良好接觸，確保熔料在高壓下不外溢。

注射時，建立熔體壓力，提高剪切應力，并將壓力能轉(zhuǎn)換為動能。提高注射速率和升溫，加強混煉效果和均化作用。

保壓時，便于想模腔補料；冷卻定型時，可增加回流助力，避免模腔中的熔料回流。

噴嘴還承當調(diào)溫、保溫和斷料的功效。

現(xiàn)在，生產(chǎn)上采用的噴嘴形式諸多，但按其構(gòu)造可分為直通式和自鎖式兩大類。

我們這里用直通式的：

通用式噴嘴：這種噴嘴構(gòu)造簡樸，制造容易，壓力損失較小。其缺點是當噴嘴離開模具時，低粘度的熔料容易從噴嘴流出，即產(chǎn)生所謂的流延現(xiàn)象，另外，因噴嘴上無加熱裝置，熔料容易冷卻。因此，這種形式的噴嘴重要用與熔料粘度高的塑料。

延伸式噴嘴，它是通式噴嘴的改型，構(gòu)造簡樸，制造容易。這種形式的噴嘴由于增加了噴嘴體的長度和口徑，并設有加熱圈，因此熔料不會冷卻，補縮作用大，使用于厚制品的生產(chǎn)。

遠射程噴嘴：它除設有加熱圈外，還擴大了噴嘴的存料室，以避免熔料冷卻。這種形式的噴嘴口徑較小，射程較遠，適合用形狀復雜的薄壁制品生產(chǎn)。

這里重要用直通式的，不具體介紹自鎖式的了。

圖1

3、油缸：

一種注塑機單油缸注射裝置，由固定有油馬達的油缸后蓋和帶密封圈的射膠活塞分別與注射油缸、傳動軸配合及傳動軸與料筒內(nèi)的螺桿連接構(gòu)成，所述射膠活塞兩端由軸承支承，軸承連接在傳動軸上，所述傳動軸通過動力輸入軸與油馬達連接成整體，所述傳動軸的一端與動力輸入軸配合并在注射油缸中移動。省略了活塞桿，構(gòu)造簡樸、零件少。不管是塑化、注射程序，傳動軸始終在注射油缸內(nèi)左、右移動、旋轉(zhuǎn)與花鍵軸配合，不會伸到注射油缸外，因此懸臂端長度不會發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定、受力均勻，可實現(xiàn)高速注射，適宜在多個不同注射行程及大小的注塑機上使用，實用性強、使用范疇廣。

圖2

4、柱塞桿：

一種用于控制從漏斗流出的熔融的鋼流的柱塞桿，含有部分地容納在柱塞桿的內(nèi)部通道中的金屬載體元件，所述載體元件壓迫在其橫向擴大部分的截頭圓錐體下表面和柱塞桿通道的互補的座表面之間的密封裝置，在載體元件的橫向擴大部分上面的位置上存在與載體元件和柱塞桿體中的一種進行螺紋嚙合的插入件，而另外的密封裝置置于所述插入件和載體元件之間。優(yōu)選地，插入件是向下旋擰到壓迫另外的密封裝置的墊圈（２上的螺母。

圖3

第六章

合模裝置

合模裝置的類型選擇，直接影響到機器的性能和成本?？墒?，液壓式和肘桿式各有所長，并且各自的特點會隨具體狀況的變化而發(fā)生變化。因此，對合模類型的選擇始終是機械設計人員關心的問題。下面就類型選擇涉及到幾個重要方面的問題進行討論。

一、合模形式對制品尺寸精度的影響

成型制品的尺寸精度是體現(xiàn)成型制品質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一，決定注射制品的尺寸精度不僅要考慮機器的名義合模力大小，并且還要注意到注射后來多個合膜裝置由于系統(tǒng)剛行剛性不同，所反映出不同的回彈行為。在合模力相似和工藝條件相似的條件下，制品尺寸精度在很大程度上取決于合模裝置的剛性。就普通而言，肘桿式合模裝置的剛性要比液壓式的大。這種剛性大小對制品尺寸精度的影響，特別是在機器超載時（即注射時，實際合模壓力或制品的投影面積超出設計計算值時），體現(xiàn)更為突出。由于這時液壓式不僅有和肘桿式發(fā)生相似性質(zhì)的拉桿伸長變形，同時還要附加超載部分對合模油缸工作油壓縮等變形量。據(jù)實驗資料，在合模力為160噸力的兩種合模裝置上加工同一種模具，并在超載10%的狀況下工作，發(fā)現(xiàn)在肘桿式上加工的模具未出現(xiàn)縫隙，而直壓式已產(chǎn)生0.47毫米的裂縫。這點也可通過下列計算得到具體闡明。

圖1

a------肘桿式

a----------肘桿式

b---直壓式

如圖（1）所示合模力均為550噸力的肘桿式和直壓式兩種合模裝置。若拉桿相似，其剛度Cp=985000公斤力/厘米（拉桿直徑Dp=130毫米，長度Lp=2710毫米，拉桿根數(shù)Z=4）；肘桿（L1,L2）剛度C1.2=1960000公斤力/厘米；直壓式合模油缸行程S=1200毫米，油缸直徑D0=400毫米；工作油壓縮系數(shù)?=0.00007平方厘米/公斤力，試比較兩種類型的合模裝置的剛性。

圖示兩種合模裝置在其它條件相似的狀況下，即拉桿、模板、加工模具等相似，其剛性的強弱，重要反映在肘桿式肘桿與直壓式合模油缸的剛性上。拉桿、肘桿和直壓式合模油缸在工作時的變形計算以下

（1）

拉桿變形量

Pcm=ZCp×Lp=4×98.5×10000Lp

-------------(1)

若Pcm=550000公斤力

則Lp=Pcm／Zcp=1.4毫米

（2）

肘桿變形量

Pcm=C1.2L1.2=1960000L1.2

-----------(2)

若Pcm=5500000公斤力

則L1.2=Pcm／C1.2=2.8毫米

（3）

液壓式合模油缸內(nèi)的工作油，在合模時因壓縮而引發(fā)的活塞軸向位移量

L0=ν/Fo=νβρ／Fo=sPcmβ/Fo=0.1CoPcm----------------(3)

式中Fo-----------油缸截面

s-------------油缸行程

Co-----------工作油液柱的高度

β------------工作油壓縮量

將已知數(shù)代人上式得

Pcm=CoLo=π／4×1600Lo／(120×0.00007)

=150000Lo

若Pcm=550噸力

則Lo=PcmCo=36.6毫米

圖2

合模機構(gòu)的合模力與變形

按式（1）、(2)、(3)可作出圖2下半部所示的合模機構(gòu)合模力與變形關系。在注射后，如實際載荷超出550噸力（圖2上半部），對兩種合模裝置如規(guī)定形成相似的模具回彈△=1毫米，則液壓式計算出超載能力僅為15噸力，而肘桿式按式（2）計算，超載能力可達197.9噸力；反之，如兩種合模裝置的超載得力規(guī)定同樣，都為15噸力，肘桿式所形成的間隙不到0.1毫米而液壓式就有1毫米。

2.螺桿

注射機螺桿和擠出機螺桿相比，有諸多相似之處。但是由于注射機和擠出機的操作條件不同，因此螺桿的構(gòu)造有區(qū)別。擠出過程能夠看做是穩(wěn)定融入的持續(xù)過程，而注射過程則是非穩(wěn)定的間歇過程。擠出螺桿是聯(lián)系運動的，螺桿較長，固體床破碎很遲，從而維持蓮相對穩(wěn)定的熔融狀態(tài)，而注射螺桿是時轉(zhuǎn)時停的，變轉(zhuǎn)邊往后退，使螺桿

的有效長度逐步縮短，不能像熔融理論所揭示的那樣維持穩(wěn)定的熔融過程。當螺桿停止運動時，熔模增厚，固體床則對應減薄。

注塑機螺桿的基本參數(shù):

普通螺桿分為三段即加料段，壓縮段，均化段。

加料段——底經(jīng)較小，重要作用是輸送原料給后段，因此重要是輸送能力問題，參數(shù)（L1，h1），h1=（0．12－0．14）D。

壓縮段——底經(jīng)變化，重要作用是壓實、熔融物料，建立壓力。參數(shù)壓縮比ε=h1／h3及L2。精確應以漸變度A=（h1－h(huán)3）／L2。

均化段（計量段）——將壓縮段已熔物料定量定溫地擠到螺桿最前端、參數(shù)（L3，h3），h3=（0．05－0．07）D。

對整條螺桿而言，參數(shù)L／D－長徑比

L／D利弊：L／D與轉(zhuǎn)速n，是螺桿塑化能力及效果的重要因素，L／D大則物料在機筒里停留時間長，有助于塑化，同時壓力流、漏流減少，提高了塑化能力，同時對溫度分布規(guī)定較高的物料有利，但大之后，對制造裝配使用上又有負面影響，普通L／D為（18～20），但現(xiàn)在有加大的趨勢。

其它螺距S，螺旋升角φ=πDtgφ，普通D=S，則φ=17°40′。

φ對塑化能力有影響，普通來說φ大某些則輸送速度快某些，因此，物料形狀不同，其φ也有變化。粉料可取φ=25°左右，圓柱料φ=17°左右，方塊料φ=15°左右，但φ的不同，對加工而言，也比較困難，因此普通φ取17°40′。

棱寬e，對粘度小的物料而言，e盡量取大某些，太小易漏流，但太大會增加動力消耗，易過熱，e=（0.08～0.12）D。

總而言之，在現(xiàn)在狀況下，因缺少必要的實驗手段，對螺桿的設計并沒有完整的設計手段。大部分都要根據(jù)不同的物料性質(zhì)，憑經(jīng)驗制訂參數(shù)以滿足不同的需要，各廠大致都同樣。一．PC料（聚碳酸酯）

特點：①非結(jié)晶性塑料，無明顯熔點，玻璃化溫度140°～150℃，熔融溫度215℃～225℃，成型溫度250℃～320℃。

②粘度大，對溫度較敏感，在正常加工溫度范疇內(nèi)熱穩(wěn)定性較好，300℃長時停留基本不分解，超出340℃開始分解，粘度受剪切速率影響較小。

③吸水性強

螺桿的注射行程和直徑:

注射機的注射量取決于螺桿的注射行程和直徑

圖3

3、‘飛輪

飛輪設計的基本原理

●飛輪設計的核心：

根據(jù)機械的平均角速度和允許的速度波動系數(shù)[δ]來擬定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。下面我們以等效力矩為機構(gòu)位置函數(shù)時的狀況為例，介紹飛輪設計的基本原理和辦法。

◆基本原理

圖4

由圖(b)能夠看出，該機械系統(tǒng)在b點處含有最小的動能增量ΔEmin，它對應于最大的虧功ΔWmin，其值等于圖(a)中的陰影面積(-f1)；而在c點，機械含有最大的動能增量ΔEmax，它對應于最大的盈功ΔWmax，其值等于圖(a)中的陰影面積f2與陰影面積-f1之和。兩者之差稱為最大盈虧功，用[W]表達。對于該圖所示的系統(tǒng)

[W]=ΔWmax-ΔWmin=∫jcjb（Md-Mr）dj(10.22)

如果無視等效轉(zhuǎn)動慣量中的變量部分，即假設機械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量J為常數(shù)，則當時j=jb時，w=wmin；當j=jc時,w=wmax。若設為調(diào)節(jié)機械系統(tǒng)的周期性速度波動，安裝的飛輪的等效轉(zhuǎn)動慣量為JF，則根據(jù)動能定理可得

由此可得：機械系統(tǒng)在安裝飛輪后其速度波動系數(shù)的體現(xiàn)式為

在設計機械時，為了確保安裝飛輪后機械速度波動的程度在工作許可的范疇內(nèi)，應滿足d≤[d]，即

由此可得應安裝的飛輪的等效轉(zhuǎn)動慣量為

式中J為系統(tǒng)中除飛輪以外其它運動構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量。若J<<JF，則J普通可無視不計，上式可近似寫為

若將上式中的平均角速度用平均轉(zhuǎn)速n(r/min)取代，則有

顯然，無視J后算出的飛輪轉(zhuǎn)動慣量將比實際需要的大，從滿足運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的規(guī)定來看是趨于安全的。

分析式可知，當[W]與n一定時，若加大飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF，則機械的速度波動系數(shù)將下降，起到減小機械速度波動的作用，達成調(diào)速的目的。但是，如果[δ]值獲得很小，飛輪轉(zhuǎn)動慣量就會很大，并且JF是一種有限值，不可能使[δ]=0。因此，不能過分追求機械運轉(zhuǎn)速度的均勻性，否則將會使飛輪過于笨重。

另外，當[W]與[δ]一定時，