注射機(jī)一次成型設(shè)計(jì)-注塑機(jī)資料

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Injection molding of various plastics processing has good adaptability, high production capacity and easy to automate. The rapid development of the plastics industry today, both in the injection molding machine or on the number of species occupies an important position, making it the fastest growing plastics machinery currently, one of the largest number of production models. In recent years, technological progress in China's press industry is very significant, particularly in the gap between technology and foreign brand-name injection molding machine greatly reduced, the level of control, product quality and internal appearance and other aspects have made significant change. Have good products, must have good equipment. Equipment wear and corrosion is a natural law, people master the rules, you can prevent or reduce equipment wear and corrosion, extend the life cycle of equipment, ensure the integrity rate of equipment. In order to strengthen the use of plastic machinery, maintenance and management, our departments have developed standards and implementation rules, requiring equipment management and equipment manufacturers to achieve the management and use "scientific management, proper use, reasonable lubrication, careful maintenance, regular maintenance, planned maintenance, improve equipment availability, the equipment always in good condition. Advantages of this design is used to power the hydraulic motor, while the overall structure with single-cylinder drive to reduce costs, create a simple, easy maintenance. Plastic injection molding technology is based on the principle of die casting from the turn of the century developed, is currently one of the methods most commonly used plastics processing of. This method is suitable for all thermoplastics and therm setting plastics portion (about 1/3 of the total plastic). Keywords: Injection molding machine; Injection molding; Injection device 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 注塑成型機(jī)的工作原理 1 1.2 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu) 1 第2章 機(jī)構(gòu)說(shuō)明 3 2.1 整體方案的確定 3 2.1.1 選擇注射機(jī)的類(lèi)型 3 2.1.2 整體方案的選擇 4 2.2 塑化部件設(shè)計(jì) 5 2.2.1 螺桿 6 2.2.2 機(jī)筒 6 2.3 注射座的設(shè)計(jì)與油缸的布置 7 2.4 機(jī)筒固定與防流涎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 第3章 主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 9 3.1 螺桿直徑與行程 9 3.2 最大注射量及注射部分的計(jì)算 9 3.3 螺桿的轉(zhuǎn)速和扭矩 10 3.4 塑化能力 11 第4章 主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算與確定 12 4.1 螺桿與機(jī)筒 12 4.1.1 螺桿 12 4.1.2 壓縮比 13 4.1.3 螺紋斷面形狀 13 4.1.4 螺紋寬度 14 4.2 噴嘴口徑與螺桿頭 15 4.3 輔助元件的選擇與確定 16 第5章 主要部件剛度及強(qiáng)度校核 20 5.1 注射部件的校核 20 5.1.1 螺桿的強(qiáng)度校核 20 5.1.2 校核強(qiáng)度 21 5.1.3 螺桿剛度校核 21 5.2 油缸部分的校核 23 5.3 機(jī)筒部分的計(jì)算及校核 30 5.4 軸承選擇 34 第6章 控制系統(tǒng) 36 6.1液壓系統(tǒng) 36 6.1.1控制系統(tǒng) 36 6.2注塑機(jī)控制系統(tǒng)原理 36 6.2.1注射座的整進(jìn)與整退 37 6.2.2注料桿的射進(jìn) 37 6.2.3預(yù)塑液壓馬達(dá)的動(dòng)作 37 6.2.4頂杠的頂出與復(fù)位 38 6.2.5保模時(shí)間 38 6.2.6注塑料筒溫度 38 6.3 PLC選型的方法及原則 38 6.3.1確定I/O點(diǎn)及分配 39 6.3.2 注塑機(jī)控制系統(tǒng)的接線圖 41 6.3.3注塑機(jī)的溫度控制 41 6.3.4注塑機(jī)的步序控制 42 6.4 PLC注塑機(jī)控制系統(tǒng)的總體程序 46 結(jié)束語(yǔ) 49 參 考 文 獻(xiàn) 50 致謝 51 第1章 緒論 1.1 注塑成型機(jī)的工作原理 注塑機(jī)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)固化定型后取得制品的工藝過(guò)程。 注射成型是一個(gè)循環(huán)的過(guò)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)。 1.2 注塑機(jī)的結(jié)構(gòu) 按塑化方式：柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)； 按機(jī)器的傳動(dòng)方式：液壓式、機(jī)械式和液壓—機(jī)械（連桿）式； 按操作方式分為自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)注塑機(jī)。 臥式注塑機(jī)：合模部分和注射部分在同一水平中心線上，且模具是沿水平方向打開(kāi)的。其特點(diǎn)是：機(jī)身矮，易于操作和維修；機(jī)器重心低，安裝較平穩(wěn)；制品頂出后可利用重力作用自動(dòng)落下，易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。目前，市場(chǎng)上的注塑機(jī)多采用此種型式。 立式注塑機(jī)：其合模部分和注射部分處于同一垂直中心線上，且模具是沿垂直方向打開(kāi)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(jìn)行塑化。但制品頂出后不易自動(dòng)落下，必須用手取下，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。立式注塑機(jī)宜用于小型注塑機(jī)，一般是在60克以下的注塑機(jī)采用較多，大、中型機(jī)不宜采用。 角式注塑機(jī)：其注射方向和模具分界面在同一個(gè)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(jī)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(jī)宜用于小機(jī)。 多模轉(zhuǎn)盤(pán)式注塑機(jī)：它是一種多工位操作的特殊注塑機(jī)，其特點(diǎn)是合模裝置采用了轉(zhuǎn)盤(pán)式結(jié)構(gòu)，模具圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這種型式的注塑機(jī)充分發(fā)揮了注射裝置的塑化能力，可以縮短生產(chǎn)周期，提高機(jī)器的生產(chǎn)能力，因而特別適合于冷卻定型時(shí)間長(zhǎng)或因安放嵌件而需要較多輔助時(shí)間的大批量塑制品的生產(chǎn)，但因合模系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，合模裝置的合模力往往較小，故這種注塑機(jī)在塑膠鞋底等制品生產(chǎn)中應(yīng)用較多。 一般注塑機(jī)包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。 注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿(mǎn)足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時(shí)，由于注射壓力很高，相應(yīng)地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力一般在20~45MPa之間，見(jiàn)表1），因此必須有足夠大的合模力。由此可見(jiàn)，注射裝置和合模裝置是注塑機(jī)的關(guān)鍵部件。 1 第二章 機(jī)構(gòu)說(shuō)明 2.1 整體方案的確定 2.1.1 選擇注射機(jī)的類(lèi)型 螺桿式注射裝置：簡(jiǎn)稱(chēng)螺桿式注塑裝置，是目前應(yīng)用最廣泛的注塑裝置。是由塑化部件，料斗，螺桿傳動(dòng)裝置，注射油缸，注射座整體移動(dòng)油缸組成。塑化部件和螺桿傳動(dòng)裝置等安裝在注射座上，注射座借助注射座整體移動(dòng)油缸沿注射座上的導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)使噴嘴撤離或貼緊模具。為了便于拆換螺桿和清洗料筒，在底座中部設(shè)有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，注射座能繞其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 螺桿式注塑機(jī)的成型工藝過(guò)程：首先將粒狀或粉狀塑料加入機(jī)筒內(nèi)，并通過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)和機(jī)筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機(jī)器進(jìn)行合模和注射座前移，使噴嘴貼緊模具的澆口道，接著向注射缸通入壓力油，使螺桿向前推進(jìn)，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間和壓力保持（又稱(chēng)保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開(kāi)模取出制品（保壓的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔內(nèi)補(bǔ)充物料，以及保證制品具有一定的密度和尺寸公差）。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿(mǎn)足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時(shí)，由于注射壓力很高，相應(yīng)地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力一般在20~45Mpa）。 柱塞式注射裝置：柱塞式注射裝置主要由塑化部件（包括噴嘴，注射活塞，料筒，分流梭），定量加料裝置，注射油缸，注射座移動(dòng)油缸等組成。 柱塞式注射裝置的工作過(guò)程：注射成型方法是將膠料從喂料口喂入料筒后，由料筒外部的加熱器對(duì)膠料進(jìn)行加熱、塑化，使膠料達(dá)到易于注射而又不會(huì)焦燒的溫度為止。最后由柱塞將已塑化膠料高壓注入模具中。實(shí)際上，這種注射方法料筒主要起注射作用，輔以加熱塑化作用。因?yàn)橄鹉z為熱的不良導(dǎo)體，傳熱效率低，如果僅僅通過(guò)熱傳導(dǎo)來(lái)加熱膠料，膠料溫度上升太慢，而且塑化的不均勻。因此需要將膠料先在熱煉機(jī)中熱煉，熱煉到一定程度后再喂入注射機(jī)中。因此這種注射成型法雖然注射機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但是需要配置熱煉機(jī)和煉膠工人，從而增加了設(shè)備成本和工人勞動(dòng)強(qiáng)度，最重要的是這種注射成型方法生產(chǎn)效率低，塑化不均勻，從而影響到制品的質(zhì)量。 過(guò)去我們使用通用型的螺桿比較多，但隨著塑料品種的增加和改性料的不斷出現(xiàn)，用傳統(tǒng)的螺桿加工往往會(huì)出現(xiàn)塑化沒(méi)有到位，充填不滿(mǎn)，制品性能達(dá)不到要求。因而視塑料的性能不同，出現(xiàn)了不同型式的螺桿。如在通用螺桿上加屏障，加混煉頭，也有在漸變型螺桿、突變型螺桿中加屏障和混煉頭。如PA、PET料用的螺桿通常用突變型螺桿再加一個(gè)混煉頭。又如PVC普通塑料制品常用漸變型螺桿就可以了，若對(duì)制品要求高，如接頭之類(lèi)則另加屏障段和混煉頭，保證塑化質(zhì)量。為此根據(jù)不同性能塑料提供一套較為完整的、相互匹配的螺桿系列，無(wú)論對(duì)設(shè)備制造廠和用戶(hù)廠均十分重要。目前浙江大學(xué)、北京化工大學(xué)等相關(guān)部門(mén)正著手做這方面的工作，由于它涉及到螺桿結(jié)構(gòu)、塑料原料、工藝參數(shù)，因而工作量很大。 目前在注射機(jī)螺桿上，越來(lái)越多地采用液壓馬達(dá)傳動(dòng)。其體積也比同規(guī)格的電動(dòng)機(jī)小的多。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。從動(dòng)力源的利用來(lái)說(shuō)，由于目前絕大多數(shù)的注射機(jī)采用液壓馬達(dá)傳動(dòng)。當(dāng)螺桿預(yù)塑時(shí)，泵正處在冷卻定型階段。此時(shí)油泵采用卸載狀態(tài)。如用液壓馬達(dá)傳動(dòng)，可方便的得到和使用動(dòng)力源。正是這樣，則要求螺桿塑化時(shí)間必須在制品冷卻時(shí)間內(nèi)完成。否則就會(huì)出現(xiàn)油泵在動(dòng)力分配上的矛盾。由于螺桿技術(shù)的發(fā)展。塑化能力有較大的提高，使塑化時(shí)間縮短。一般情況下，能做到制品冷卻前完成塑化。也是目前液壓馬達(dá)普遍采用的愿因之一。 由于注射裝置螺桿對(duì)調(diào)速要求并不嚴(yán)格，加之電動(dòng)機(jī)的有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)具有易維護(hù)，壽命長(zhǎng)，效率高，螺桿預(yù)塑化時(shí)間不受冷卻時(shí)間限制等優(yōu)點(diǎn)。所以還相當(dāng)普遍的用于大，中型機(jī)器上。但這類(lèi)傳動(dòng)特性硬，設(shè)計(jì)師應(yīng)該設(shè)置防止螺桿過(guò)載的保護(hù)裝置。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用低速大扭轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)傳動(dòng)。 螺桿傳動(dòng)部分與螺桿的連接方式有滑動(dòng)與固定兩種?；瑒?dòng)式的摩擦阻力遠(yuǎn)大于固定式。故對(duì)滑動(dòng)連接就需要考慮。經(jīng)分析比較，本設(shè)計(jì)選用固定式。 2.1.2 整體方案的選擇 （1） 前置油馬達(dá)隨動(dòng)式結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點(diǎn)： ① 軸向長(zhǎng)度短，占地面積小。 ② 油缸，螺桿，傳動(dòng)三者的關(guān)系比較簡(jiǎn)單。 ③ 改善了活塞桿受力情況。 ④ 油馬達(dá)裝卸容易，便于維修。 ⑤ 止推軸承布置容易。油缸密封好。 缺點(diǎn); ① 增加了移個(gè)油缸，成本高。 ② 有同步性要求，安裝調(diào)整要求高。 （2） 單缸前置油馬達(dá)非隨動(dòng)式結(jié)構(gòu)： 優(yōu)點(diǎn)： ① 油馬達(dá)裝卸簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。 ② 安裝調(diào)節(jié)比較容易。 缺點(diǎn)： ① 軸長(zhǎng)較長(zhǎng)，占低面積大。 ② 止推軸承布置困難，行程開(kāi)關(guān)不易設(shè)置。 ③ 由于傳動(dòng)軸通過(guò)油缸和活塞，油缸密封困難。 （3） 油缸后置，油馬達(dá)隨動(dòng)式： 優(yōu)點(diǎn); ① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 ② 止推軸承布置容易。 ③ 油缸密封性能好。 缺點(diǎn)： ① 軸向尺寸大，占地面積小。 ② 油馬達(dá)裝卸不容易。 由上述可知（1），（3）屬于隨動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，油馬達(dá)可直接在螺桿的后部，省去了花鍵軸，減小了磨損，延長(zhǎng)了機(jī)器的壽命。但由于慣性大影響計(jì)算。對(duì)于非隨動(dòng)結(jié)構(gòu)，必須設(shè)置花鍵軸，它壽命短，但慣性小，計(jì)算精密。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用前置雙油缸馬達(dá)隨動(dòng)式結(jié)構(gòu)。 2.2 塑化部件設(shè)計(jì) 塑化部件的主要作用是完成對(duì)塑料的塑化。以及在柱塞的作用下將溶料注射入模腔。因此在設(shè)計(jì)料筒時(shí)必須保證實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料的良好的塑化和盡量減少塑料在注射時(shí)的要求損失。本設(shè)計(jì)采用螺桿塑化，下面主要是螺桿式塑化部件的設(shè)計(jì)。 （1） 螺桿 螺桿塑化部件主要是螺桿，機(jī)筒，噴嘴等組成。塑料螺桿連續(xù)旋轉(zhuǎn)過(guò)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。故塑化部件是完全均勻塑化容量的核心部分。 （2螺桿式塑化部件的特點(diǎn)： ① 螺桿具有塑化和注射兩種功能。 ② 螺桿在塑化時(shí)對(duì)制品不發(fā)生直接接觸，反作用于塑料。 ③ 塑料在塑化過(guò)程中，所經(jīng)過(guò)的程度比擠出長(zhǎng)。 ④ 塑料在塑化和注射時(shí)，均要發(fā)生軸向移動(dòng)。同時(shí)螺桿又處于時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停狀態(tài)。因此形成了螺桿塑化過(guò)程中的非穩(wěn)定性。 2.2.1 螺桿 （1）注射機(jī)螺桿與擠出螺桿相比，在結(jié)構(gòu)上有下列不同： ① 注射螺桿的長(zhǎng)徑比和壓縮比較小。 ② 注射螺桿均化段的螺桿槽比較深。 ③ 注射螺桿加料段比較長(zhǎng)，而勻化段較段。 ④ 注射螺桿的頭部結(jié)構(gòu)具有特殊形式。 除此，注射在工作時(shí)塑化能力和溶料溫度將隨螺桿的軸向運(yùn)動(dòng)而改變。 （2） 注射螺桿形式： 注射螺桿形式有：漸變型，突變型，通用型三種。 ① 漸變型螺桿：塑化時(shí)能量裝換緩和，主要用于加工聚乙烯類(lèi)。 ② 突變型螺桿：塑化是能量裝換劇烈，主要用于聚烯氫類(lèi)的結(jié)晶型塑料。這種螺桿設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)為塑料在段壓塑區(qū)內(nèi)全部狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。根據(jù)熔融理論和塑料在螺桿槽內(nèi)的實(shí)際熔融過(guò)程。是一個(gè)逐漸熔融的過(guò)程，而且從工藝上也很難準(zhǔn)確控制塑料在突變區(qū)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)全部轉(zhuǎn)變的位置點(diǎn)。因此，突變螺桿的使用效果并不與理論相符。 ③ 通用型螺桿：壓塑段長(zhǎng)段介于漸變和突變之間，越3—5個(gè)螺距。這種螺桿的使用性較強(qiáng)。使用于加工非晶型，晶型塑料。 根據(jù)綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用通用螺桿，單頭等螺距變深螺桿。 為了防止注射時(shí)部分溶料呈反向流動(dòng)，產(chǎn)生嚴(yán)重的回泄。 ① 箭頭螺桿頭：特征是螺桿頭角較小帶有螺紋，主要用于高粘度或熱敏性塑料。 ② 鈍頭螺桿頭：特征是頭部為三角性曲面，主要用于透明度要求高的PC,ABS,PMMA等塑料。 ③ 止逆型螺桿頭：帶有止逆和方滯料分解等結(jié)構(gòu)，是一種防止注射時(shí)溶料回泄的螺桿頭。用于加工中低粘度的塑料。對(duì)高粘度熱敏型塑料，主要防止滯頭分解。 ④ 異徑型螺桿頭：螺桿直徑小于螺桿頭直徑。用途是換大徑的前徑的前機(jī)筒和螺桿頭，可提高注射量，代替大徑螺桿。 綜合考慮本設(shè)計(jì)采用逆型螺桿頭。 2.2.2 機(jī)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)筒有整體型和套襯型兩種。就前者來(lái)看，大多數(shù)采用整體型結(jié)構(gòu)。材料45號(hào)鋼邊面鍍絡(luò)氮化缸內(nèi)表面經(jīng)氮化處理或合金鋼襯套以及內(nèi)孔澆注X型核心的雙金屬機(jī)筒。整體式結(jié)構(gòu)加工成本低，易與制造。 （1） 加料口處的界面： 注射機(jī)大多數(shù)采用自動(dòng)加料。因此，在設(shè)計(jì)加料口處的界面形狀時(shí)，應(yīng)注意盡可能的增強(qiáng)對(duì)塑料的輸送能力。目前普遍使用的是對(duì)稱(chēng)和偏置形式。從輸送效果看，偏置優(yōu)于對(duì)稱(chēng)料口。但是這種現(xiàn)象并不十分明顯。根據(jù)固體輸送理論，為提高加料段也有開(kāi)設(shè)深槽的結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用在注射機(jī)筒的加料段開(kāi)設(shè)深槽的料口界面形狀。 （2） 機(jī)筒加熱 在注射成型機(jī)上廣泛的加熱方式是各種形式的電阻加熱。這是因?yàn)樗哂畜w積小，制造與維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。為使機(jī)筒達(dá)到符合工藝要求的溫度分布，需要對(duì)機(jī)筒的加熱進(jìn)行分段控制。在注射料的熔融熱中，剪切熱相對(duì)要比螺桿小。所以在一般情況下，機(jī)筒無(wú)需設(shè)置冷卻溫控系統(tǒng)?？孔匀焕鋮s就可以了。為了幫住良好的加料和輸送條件以防止機(jī)筒加熱傳遞到傳動(dòng)部分，所以在加料處設(shè)置冷是必要的。 塑化后的熔融塑料，在螺桿式柱塞的作用下，以及相當(dāng)高的剪切速度流經(jīng)噴嘴而流入模腔。當(dāng)溶料高速流進(jìn)小口的噴嘴時(shí)，將受到較大的剪切作用。有部分壓力經(jīng)主力損失而轉(zhuǎn)變成能使溶料進(jìn)入模腔。 根據(jù)常用的噴嘴，基本上將它分為開(kāi)放式噴嘴和閉式噴嘴及特殊用途噴嘴三種類(lèi)型。 （1） 開(kāi)放式噴嘴 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力損失小，補(bǔ)縮作用大。不宜產(chǎn)生滯料分解現(xiàn)象。因此，主要用它來(lái)加工高粘度的塑料。 （2） 鎖閉型噴嘴 即對(duì)噴嘴實(shí)現(xiàn)關(guān)閉的噴嘴。 （3） 特殊型噴嘴 對(duì)某些無(wú)需使用特殊用途的噴嘴。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用開(kāi)放式噴嘴 2.3 注射座的設(shè)計(jì)與油缸的布置 一、 本設(shè)計(jì)采用整體結(jié)構(gòu)。螺桿的傳動(dòng)裝置，油缸均安裝在注射座上。 （1） 導(dǎo)軌式：結(jié)構(gòu)面積大，變形小，大小型機(jī)臺(tái)多采用這種方式。其加工量大其困難。 （2） 導(dǎo)柱式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，精度保證，并使整個(gè)機(jī)臺(tái)機(jī)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)是對(duì)精度要求高。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用小型注射機(jī)，重量不大，用導(dǎo)柱支撐，可滿(mǎn)足剛度要求因此選用導(dǎo)柱式。 二、油缸的結(jié)構(gòu)與布置 油缸結(jié)構(gòu)有柱塞式，活塞式，回轉(zhuǎn)式三種，本設(shè)計(jì)才用活塞式油缸。 本設(shè)計(jì)注射油缸對(duì)稱(chēng)的布置在注射座兩側(cè)。 油缸采用整體式結(jié)構(gòu)和襯套式。整移式油缸的結(jié)構(gòu)比較見(jiàn)到加工方便但缸體對(duì)鑄造要求很高。鑄造時(shí)易出現(xiàn)沙眼，氣泡冷卻小，往往使整個(gè)鑄件報(bào)廢。其經(jīng)濟(jì)性不可取。采用襯套式結(jié)構(gòu)增加了加工量卻避免了上述缺陷。同時(shí)可先用適當(dāng)?shù)牟牧咸岣哂透着c活塞的耐磨性。故本設(shè)計(jì)采用襯套式。 整移油缸布置在油馬達(dá)和底座間，活塞桿布置在注射座下部。 在油缸運(yùn)動(dòng)處的密封本設(shè)計(jì)采用1/X型密封圈。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單增大了支撐面積。這種密封圈適用與壓力320kgf/cm溫度為30-100攝氏度。采用水汽時(shí)為70攝氏度，介質(zhì)為水。 在端蓋處密封采用簡(jiǎn)單的O型密封圈。 為防止活塞桿鏈接螺母發(fā)生松動(dòng)，采用結(jié)構(gòu)較小的槽型螺母開(kāi)口銷(xiāo)固定的放松模式。 2.4 機(jī)筒固定與防流涎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、機(jī)筒固定 機(jī)筒在注射時(shí)由于注射壓力的作用會(huì)發(fā)生軸向位移。所以機(jī)筒需要軸向固定。本設(shè)計(jì)采用軸肩固定，使機(jī)筒不會(huì)有軸向移動(dòng)。 由于螺桿選轉(zhuǎn)會(huì)使機(jī)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止機(jī)筒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在機(jī)筒與注射座之間加一圓柱銷(xiāo)。 二、防流涎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的是開(kāi)始噴嘴會(huì)產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。流涎不僅是溶料大量浪費(fèi)。而其會(huì)給工藝操作和實(shí)現(xiàn)機(jī)臺(tái)的自動(dòng)化帶來(lái)不便。為此，本設(shè)計(jì)在螺桿預(yù)塑化停止后，在微小的軸向位移噴嘴處的塑料壓力獲得解除?？朔藟毫Σ黄胶舛鸬牧飨熏F(xiàn)象。 本設(shè)計(jì)螺桿后部加哈夫環(huán)，固定在螺桿上實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作。 第三章 主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 3.1 螺桿直徑與行程 SZ160--100注射裝置理論注射量為160cm2,合模力為100N 螺桿直徑： 往復(fù)螺桿式的螺桿直徑，應(yīng)該保證注射量和塑化能力這兩個(gè)條件來(lái)確定。從滿(mǎn)足注射量的要求，而計(jì)算出螺桿直徑。一般也能滿(mǎn)足對(duì)塑化能力的要求。因此，螺桿直徑可先由下列公式計(jì)算出后再校核塑化能力。 D= （3-1） 式中： V—機(jī)器注射量（cm3） --注射系數(shù)。根據(jù)加工樹(shù)脂的類(lèi)型和螺桿結(jié)構(gòu)而定。取值0.75~0.9 S--注射行程 S=KDS K—螺桿行程與直徑的比值。常取3左右，本機(jī)構(gòu)K取3. 故 V=V （3-2） D= （3-3） =0.8 D =4.4 所以 D=4 S=KD S=12 （輕工部標(biāo)準(zhǔn)SG318—83，GB/T2349—1980） 3.2 最大注射量及注射部分的計(jì)算 一、 最大注射量 機(jī)器注射量是指機(jī)器在對(duì)空注射條件下，注射螺桿作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注設(shè)量。 Vc=2 （3-4） Vc=182.371cm3 二、 注射壓力 為了克服溶料流經(jīng)噴嘴，澆道和模腔等處的流動(dòng)阻力，螺桿對(duì)塑料必須施加足夠的壓力，此壓力稱(chēng)為注射壓力。 考慮本設(shè)計(jì)的通用性需按注射壓力>1500kgf/cm2 則選用P=1500kgf/cm2 （輕工部標(biāo)準(zhǔn)SG318-83） (塑料機(jī)械設(shè)計(jì) 表2-2-3 335頁(yè)) 三、 注射速度和注射速率 機(jī)器的注射速度是指螺桿在注射是移動(dòng)速度的計(jì)算值：注射速率是表示單位時(shí)間為溶料從噴嘴射出的理論容量即為螺桿截面與速度的乘積。 選取注射時(shí)間為 ti=1.5 s 注射速率 ： q= （3-5） q=121.58cm3/s 式中 ： Vc—注射容量 q—注射速率 t—注射時(shí)間 螺桿橫截面積 F=2 （3-6） F=0.253.1416=12.56cm2 注射速度： v==121.58/12.56=9.68cm/s 四、 注射功率 機(jī)器在實(shí)際使用過(guò)程中，能否將一定量的熔融樹(shù)脂注射模腔，主要取決與注射壓力和速度。即取決于充模時(shí)機(jī)器作功能力的大小。注射功率即為表示機(jī)器注射能力大小的一項(xiàng)指標(biāo) N=9.8110-5qp=17.89 N=0.75N=13.4175 N=0.85N=15.2065 選擇電機(jī) Y225M-4其性能如下轉(zhuǎn)速1470r/min 功率45kw效率92.3%質(zhì)量320kg 3.3 螺桿的轉(zhuǎn)速和扭矩 螺桿轉(zhuǎn)速的確定主要依據(jù)塑化能力，剪切均化等方面要求而定。一般螺桿速度在20——30m/min 本設(shè)計(jì)取30m/min(塑料機(jī)械設(shè)計(jì) 表 2-2-5 386頁(yè)) 則：螺桿轉(zhuǎn)速 ： n==238.854r/min （3-7） 螺桿扭矩： m=m 式中 ： --比例系數(shù)取1 m—由螺桿性能而定的指數(shù) m=2.5-3 Ds-螺桿直徑 則：m=2.5 m=3 m=Dsm1=32 m=Dsm2=64 m=45 3.4 塑化能力 用來(lái)表示注射裝置塑化性能方面的參數(shù)有螺桿直徑，螺桿長(zhǎng)徑比，螺桿轉(zhuǎn)速，塑化能力和恢復(fù)能力等，塑化能力是最有代表性的性能，它表示螺桿與機(jī)筒在一小時(shí)內(nèi)大約可塑化樹(shù)脂的能力。 Qs=0.0774Ds2hn 式中： —塑化溫度下的塑料密度（g/cm3） =0.92 η—修正系數(shù)。一般取0.85～0.9本設(shè)計(jì)取 η：=0.85 H—均化段螺桿深淺 H=（0.04——0.07）D=0.16—0.28 所以 H=0.2cm Qs=0.0774160.20.920.85238.854=46.263cm3/s 第四章 主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算與確定 4.1 螺桿與機(jī)筒 4.1.1 螺桿 螺桿長(zhǎng)徑比：12 螺桿直徑為4cm，長(zhǎng)徑比大的螺桿，可以得到低溫均勻的擠出和極高的塑化能力。但注射螺桿反作用。塑化時(shí)出料的穩(wěn)定性對(duì)制品質(zhì)量的影響小。并且塑料塑化時(shí)所經(jīng)過(guò)的熱過(guò)程要比擠出螺桿大。故螺桿長(zhǎng)徑比一般為16—20之間。這時(shí)減輕機(jī)器重量以及對(duì)機(jī)筒的處理方面帶來(lái)好處。 本設(shè)計(jì)L/DS=18 螺桿的分段（通用性） 加料段 L=50%L L=36cm 壓縮段 L=25%L L=18cm 均化段 L=25%L L=18cm 螺桿深度 （1） 螺桿深度與剪切效果 螺桿深，剪切熱大。從而螺桿消耗的功率也大。可是對(duì)注射螺桿而言，提供塑料的熱量，由外加熱系統(tǒng)占有一定的比例[15]。同時(shí)在注射成型機(jī)的機(jī)筒上不設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)。因此，對(duì)一般注射螺桿，從塑料在螺桿實(shí)際受熱過(guò)程和穩(wěn)定條件下發(fā)出是無(wú)須強(qiáng)剪切的作用。 （2） 螺桿深度與工作性能的穩(wěn)定 具有淺槽和均化段較長(zhǎng)的螺桿，在工作是較好的穩(wěn)定性。這是普通螺桿實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定擠出的一個(gè)重要因素。然而，注射螺桿將溶料注出。注射的溶料會(huì)泄是由螺桿頭部阻止的。使螺桿塑化和注射出料無(wú)直接關(guān)系。因此，螺桿的螺槽深淺所顯示出的螺桿塑化時(shí)對(duì)出料的穩(wěn)定性的問(wèn)題。對(duì)注射螺桿一般無(wú)須特別的考慮。 （3） 槽深與螺桿的塑化能力 其他條件不變的情況下，螺桿塑化能力與螺桿槽深成正比。 綜上所述，目前螺桿均化段的深度。搖臂普通直徑擠出機(jī)的螺桿深度要深15%--20%約為0.04—0.07 則：加料段螺桿深度H1為 H=] （4-1） 式中：i—壓縮比 通用螺桿為2—2.8 本設(shè)計(jì)取 i=2.4 H--均化螺桿的槽深度0.2cm H=0.525cm 4.1.2 壓縮比 小的壓縮比有利于提高塑化能力，而剪切塑化效果較差，對(duì)被壓調(diào)節(jié)反映卻比較靈敏。因此與擠出螺桿相比，注射螺桿的壓縮比用得比較小。這樣的螺桿具有較小的塑化能力和較強(qiáng)的適應(yīng)性。 本設(shè)計(jì)為通用螺桿取i=2.4， 螺距S=5.5cm 導(dǎo)程 螺紋導(dǎo)程直接影響槽的有效組織。當(dāng)R增大時(shí)，輸送塑料的能力能夠提高，生產(chǎn)力也隨著增大，會(huì)造成塑料的塑化不均勻影響質(zhì)量。 綜合考慮 ，本設(shè)計(jì)取t=D=6cm 螺紋升角： （4-2） =0.038 180=17.657 所以本設(shè)計(jì)取17.657° 4.1.3 螺紋斷面形狀 （1） 矩形斷面： 螺紋根莖表面與螺紋推進(jìn)方向成90°角。用小弧過(guò)度。螺槽容積較大。適用加料取用。 （2） 梯形斷面： 螺紋傾角10°--15°，常用于小直徑螺桿上。 （3） 鋸齒形斷面： 有利于物料的流動(dòng)，同時(shí)有較好的混合均化作用。避免了渦流現(xiàn)象。適用也大型造粒機(jī)。 （4） 半圓型斷面： 不常取用。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用矩形斷面。 取推料圓角r=(1/2—2/3)h （4-3） 所以 r=1—1.3 本設(shè)計(jì)取r=0.3cm 螺紋背面圓角 R=（1--2） r=0.13—0.26cm 本設(shè)計(jì) R=0.2cm 4.1.4 螺紋寬度e e =0.08Ds=0.32 e =0.12Ds=0.48 e=0.4 綜上所述，螺桿主要參數(shù)： Ds=4cm L=36cm L=18cm L=18cm S=55cm E=0.4cm h=0.525cm h=0.2cm 一、機(jī)筒 影響機(jī)筒壁厚的因素很多，除滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，還要充分注意本身結(jié)構(gòu)及其對(duì)成型工藝條件所帶來(lái)的影響[2]。例如：過(guò)薄的機(jī)筒雖然升溫很快，重量輕。但因熱容過(guò)小。難以得到穩(wěn)定的溫度條件，反之，升溫慢，而且還會(huì)因?yàn)闊釕T性大，導(dǎo)致溫度滯后。因此，應(yīng)全面考慮。 為了使機(jī)構(gòu)具有足夠的熱慣性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取機(jī)筒外徑和內(nèi)徑之比為2—2.5. （1） 機(jī)筒外徑 本設(shè)計(jì)為小型機(jī)筒根據(jù)（塑料機(jī)械設(shè)計(jì)表2-3-7 381頁(yè)） K取2.46 D=D 外徑 D=KD D=9.84 （2） 機(jī)筒壁厚 =2.92 下面根據(jù)機(jī)筒受力情況，按壁厚機(jī)筒計(jì)算理論校核： 機(jī)筒壁厚 （4-4） 2.86 小于2.92 機(jī)筒應(yīng)力 （4-5） 3.112103 小于103 故滿(mǎn)足條件 式中 ： P—注射壓力 P=1500kgf/cm2 --材料的許用應(yīng)力 = （4-6） (機(jī)筒的材料為 38CrMOAl 工作溫度 300°) N—安全系數(shù)一般取 1.5—2 本設(shè)計(jì)取 N=1.5 故機(jī)筒滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 （3） 螺桿與機(jī)筒的間隙配合 機(jī)筒與螺桿間隙是設(shè)計(jì)的重要數(shù)據(jù)，間隙大會(huì)使塑化能力下降。注射時(shí)溶料的間隙流量增大。反之，會(huì)增加制造方面的麻煩，功率消耗大。根據(jù)實(shí)際適用要求，間隙一般為0.002—0.005Ds 桿筒1=0.002Ds 桿筒2=0.005Ds 桿筒1=0.008cm 桿筒2=0.02cm 故本設(shè)計(jì)間隙取 0.02cm 4.2 噴嘴口徑與螺桿頭 一、噴嘴口徑 （4-7） 則 k=0.35 k=0.4 d=k d=1.73mm d=1.98mm d=1.8mm 式中：Q—注射速率 （cm3/s） D—噴嘴口徑 （mm） K—由塑料性能決定的性能系數(shù)，對(duì)熱敏性高的黏度塑料取0.65—0.80；（一般性塑料取0.35—0.4） 二、 螺桿頭 設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： ① 止逆環(huán)與料筒的配合要合適。 ② 螺桿頭處的流通截面要適當(dāng)。 ③ 啟閉靈活。 ④ 止逆環(huán)易磨損，其硬度應(yīng)低于料筒。 4.3 輔助元件的選擇與確定 一、 料斗設(shè)計(jì) 螺桿式的劑量是由螺桿欲塑時(shí)的行程來(lái)度量，所以不僅加料斗計(jì)量簡(jiǎn)單還要準(zhǔn)確。料斗的裝料容積一般能裝入0.5—1小時(shí)的用料量或裝入相當(dāng)二分之一塑化能力的用料量就可以。裝料過(guò)多，會(huì)使塑料因長(zhǎng)時(shí)間的外露而吸潮變質(zhì)。過(guò)少則需經(jīng)常加料。 二、 油缸 （1）注射壓力P=1500kgf/cm2 取油缸壓力為P=140kgf/cm2 注射時(shí)，工作油缸從有桿腔進(jìn)入，而且2個(gè)油缸同時(shí)工作。 則 ： F=2 （4-8） F=1.884104 式中： F—注射總力 D—螺桿直徑cm d—注射油缸活塞桿直徑cm D—注射油缸內(nèi)徑cm P—注射壓力 則： 18840=[（3x）2-x2]P X=3.27 D=3X=9.81 d=1/3D0=3.27 取整 D=10cm d=3cm （2） 實(shí)際注射壓力 P=D2-d2)=1.593103KW （4-9） 實(shí)際注射功率 N=9.8110-5qp=17.890KW （4-10） 實(shí)際電機(jī)功率 N=0.7N=12.523 N=0.85N=15.207 故所選電機(jī)滿(mǎn)足要求 再次校核機(jī)筒壁厚 （4-11） =1.67 小于2.92滿(mǎn)足要求 三、 整移油缸 整移油缸推力應(yīng)克服注射力做在移動(dòng)過(guò)程中的阻力外，還必須保證注射座在注射時(shí)不會(huì)產(chǎn)生退回現(xiàn)象【1】。一般防后退的力遠(yuǎn)大于阻力。對(duì)小型注射機(jī)來(lái)說(shuō)，移動(dòng)油缸的推力一般為4—4.5或1/3—1/4注射總力。 本設(shè)計(jì)： F==0.47104 壓力油從無(wú)桿腔進(jìn)入，則整移油缸內(nèi)徑： =6.5 （4-12） 式中： F—整移油缸的推力 P—工作油壓力 D—整移油缸內(nèi)徑 則 D取整D=10cm 活塞直徑 d=1/3D=2.167 d=1/4D=1.625 d=2.1（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）19-4表19-1-5 則實(shí)際整移推力： F=1.1104 四、 油泵流量計(jì)算及油泵選擇 采用雙缸注射時(shí)，注射速率和流量的關(guān)系因注射速度不同。即螺桿向前速度不同。所以有： （4-13） =1.106104cm3/s 式中：Q—油泵流量 q—注射速率 D—注射油缸內(nèi)徑 d—注射油缸活塞直徑 D—螺桿直徑 五、 液壓馬達(dá)的選擇 從全面的計(jì)算可知： 螺桿的扭矩 mt=120 螺桿的轉(zhuǎn)速 n=159 據(jù)此選擇的馬達(dá)的型號(hào)： JM11-F0.355F1 排量/(ml/r): 353 壓力/Mpa︱額定： 20 壓力/Mpa︱最高： 25 轉(zhuǎn)速/(r/min) ︱額定： 320 轉(zhuǎn)速/(r/min) ︱范圍： 18—400 效率/(%)︱容積： ≥92 效率（%）︱總效率： ≥83 有效轉(zhuǎn)矩/N.m︱額定： 1014 有效轉(zhuǎn)矩/N.m︱最大： 1267 重量/kg: 75 六、 氈圈油封和溝槽尺寸 d公稱(chēng)軸徑： 90 氈圈 ︱D： 112 氈圈︱d1： 88 氈圈︱B: 9 氈圈︱質(zhì)量/kg: 0.012 溝槽︱D： 100 溝槽︱ d: 92 溝槽︱ b: 8 溝槽︱（min）︱用于鋼： 15 溝槽︱（min）︱用于鑄鐵： 18 七、 軸銷(xiāo)（摘自GB/T 882-2000） d(公稱(chēng))hll 14 dk max 18 k(公稱(chēng)) 3 dl min 4 r 0.5 c 1.5 c1 0.5 x 5 l(商品規(guī)格范圍) 20—1201 系列（公稱(chēng)尺寸） 60 八、 帶鎖緊槽圓螺母選擇 d : (M602) D : 90 D︳公稱(chēng)尺寸： 72 D︳公差： +0.2 H︳公稱(chēng)尺寸： 12 H︳公差： -0.43 d ︳公稱(chēng)尺寸： 7.5 d ︳公差： +0.36 d : M6 d : 7 R: 38 L: 7