【正文】 1 前言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們四年大學(xué)的最后一次作業(yè)，它是對(duì)我們動(dòng)手能力的考查， 要我們明白理論固重要，實(shí)踐價(jià)更高的道理。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，靈活系統(tǒng)的運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高分析，解決問題的能力。為了把畢業(yè)設(shè)計(jì)作好，馬曉錄老師帶領(lǐng)我們?nèi)チ撕幽闲嘛w塑料制品公司參觀調(diào)研，并且自己通過到圖書館和互聯(lián)網(wǎng)上查資料使我對(duì)注塑機(jī)有了充分直觀的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)工作打下了良好的基礎(chǔ)。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目是 SJ15 型全電動(dòng)注塑設(shè)備，這是一個(gè)新的項(xiàng)目，當(dāng)前，由于我國生產(chǎn)水平相對(duì)較低，機(jī)械行業(yè)里國際先進(jìn)水平尚有一段距離，只有很少的公司生產(chǎn)，大部分都是從國外引進(jìn)。但是，在老師的帶領(lǐng)下，我們?nèi)チ诵嘛w塑料制品公司參觀了一下實(shí)物，也是我意識(shí)到調(diào)研的重要性，通過對(duì)實(shí)物工作過 程的感性認(rèn)識(shí)，可以基本了解它的外形和工作原理，為自己的設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 通過獨(dú)立完成一臺(tái)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)，使我掌握了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的基本方法，也懂得了機(jī)械設(shè)計(jì)的過程，增強(qiáng)了自己的設(shè)計(jì)能力。調(diào)研也使我大大地開闊了眼界，增長了知識(shí)和能力，也看到了目前國內(nèi)外注塑機(jī)械行業(yè)的差別，也使我增加了對(duì)注塑機(jī)械的興趣。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)調(diào)研，使我了解到我國的注塑技術(shù)和設(shè)備是比較落后的，與國外相比有很大的差距。只靠從國外引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備是不合理的，因?yàn)椋?1）、我國的國力不允許；（ 2）、引進(jìn)的技 術(shù)不能很好的消化和吸收，這對(duì)提高我國在此方面的水平是不利的。面對(duì)我國現(xiàn)在的狀況使得我們要努力的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，并在以后的工作中為提高我國機(jī)械制造業(yè)水平而努力。 2 概述 注塑工業(yè)概述 塑料工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要工業(yè)部門，又是一個(gè)新興的綜合性很強(qiáng)的工業(yè)體系。它是由塑料制品成型及應(yīng)用，塑料原料設(shè)備，塑料回收，再生與利用及相應(yīng)的樹脂合成設(shè)備，助劑設(shè)備，塑料準(zhǔn)備設(shè)備，塑料成型設(shè)備，塑料二次加工設(shè)備，塑料輔助設(shè)備，機(jī)頭與模具制造等組成的工業(yè)體系。 由于塑料的飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，塑料加工設(shè)備 已經(jīng)成為國家機(jī)械工業(yè)的重要組成部分。 塑料加工設(shè)備是在橡膠機(jī)械和金屬壓鑄機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，早在 18 世紀(jì) 50 年代，橡膠機(jī)械已有了一定的水平，到 19 世紀(jì) 70 年代，出現(xiàn)了注塑工藝與設(shè)備。 20 世紀(jì) 30 年代塑料加工如注塑，擠出形成了工業(yè)化的加工方法， 70年代塑料工業(yè)發(fā)展到了一個(gè)新的歷史時(shí)期，促使塑料加工機(jī)械水平不斷提高，無論從技術(shù)，品種，規(guī)格，產(chǎn)量都有了很大的發(fā)展。 塑料加工機(jī)械按其工藝流程可分為塑料準(zhǔn)備加工設(shè)備，塑料成型加工設(shè)備，塑料二次加工設(shè)備，塑料輔助加工設(shè)備，廢舊塑料回收加工設(shè)備。其中，塑料成型加工設(shè)備是 塑料加工設(shè)備中的重點(diǎn)，主要有注塑機(jī)及其輔助設(shè)備，擠出機(jī)及其輔助設(shè)備，中空吹塑機(jī) 壓延成型設(shè)備，滾塑成型設(shè)備，泡沫塑料成型設(shè)備。 在成型加工中，注塑占有占有重要位置，其設(shè)備就是注塑機(jī)。注塑成型與擠出成型相比，注塑成型是周期性的生產(chǎn)單個(gè)制件，而擠出機(jī)是連續(xù)成型的。 注塑成型的特點(diǎn)如下：可一次成型外形復(fù)雜，尺寸精確，表面光潔的塑料制件；能成型帶有金屬嵌件的制件，使之有良好的裝配性能和互換性，有利于塑件的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化；注塑成型的模具可快速更換，以便制造適應(yīng)市場需求的產(chǎn)品；特別適宜工程塑料及特種塑料的成型，獲 得有熱書性能、特殊用途的制品；自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)“無人化”管理。注塑制品廣泛的應(yīng)用在家電、汽車、機(jī)械、電子、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林、交通運(yùn)輸、宇航、軍工等行業(yè)。 近年來，世界各國的注塑機(jī)械開始朝著高速、高效、節(jié)能、和生產(chǎn)自動(dòng)化方向發(fā)展，全電動(dòng)注塑機(jī)是目前這種環(huán)境下開發(fā)出來的一種全新的產(chǎn)品。 電動(dòng)注塑機(jī)具備很多優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)注塑機(jī)與液壓注塑機(jī)最大區(qū)別是前者沒有液壓系統(tǒng)，因而避免了漏油問題，另外油壓系統(tǒng)需要水冷卻，由于水質(zhì)差引起冷卻缸管道腐蝕生銹，甚至使冷卻水混入壓力油中，造成維修問題，而電動(dòng)注塑機(jī)則可完 全避免，成為人們對(duì)潔凈生產(chǎn)環(huán)境，能源節(jié)約及加工工藝準(zhǔn)確性要求日益增加的一個(gè)標(biāo)志。 注塑機(jī)的工作原理 注塑機(jī)是利用金屬壓鑄原理設(shè)計(jì)發(fā)展而來的。注塑是一種以高壓高壓將塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻定型后，得到和模具型腔形狀一致的塑料制品的一種成型方法。 全電動(dòng)注塑機(jī)的開發(fā)價(jià)值 對(duì)比傳統(tǒng)的注塑機(jī)，新型的全電動(dòng)注塑機(jī)集中體現(xiàn)了以下四個(gè)方面的優(yōu)勢。 （ 1） 完美的制造環(huán)境。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)全電動(dòng)化，排除了液壓油的污染，消除了操作噪聲，獲得最佳的環(huán)保型作業(yè)環(huán)境。 （ 2） 高的性能價(jià)格比。在獲得高性能的同時(shí)。使電力，冷 卻水量等能源消耗以及運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)費(fèi)大幅度下降。 （ 3） 全電動(dòng)的設(shè)計(jì)克服了液壓油特性隨溫度變化給操作、控制精度帶來的影響，控制系統(tǒng)的精度及可靠性大大提高。 （ 4） 采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，獲得優(yōu)異的高速性，極大的提高生產(chǎn)率。 3 方案論證 全電動(dòng) 注射裝置以交 流伺服電動(dòng)機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)注塑機(jī)中的液壓驅(qū)動(dòng)油缸，配以滾柱絲杠、齒形帶及齒輪等來完成對(duì)機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)。因而避免了漏油問題，符合人們對(duì)潔凈生產(chǎn)環(huán)境，能源節(jié)約及加工工藝準(zhǔn)確性的要求。 該裝置采用交流伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)注塑的精確控制，采用滾柱絲杠實(shí)現(xiàn)注射螺桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，采用螺旋驅(qū)動(dòng)裝置實(shí) 現(xiàn)螺桿的旋轉(zhuǎn)，從而完成對(duì)機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng) 。 該裝置總裝配圖如圖 31 所示。 圖 31 全電動(dòng)注塑裝置裝配圖 4 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題的設(shè)計(jì)目的 本課題針對(duì)塑料混合、造粒、擠出成型的要求，擬研究和設(shè)計(jì)一種具有良好的混合效果和擠出、注射成型多功能的 SJ15 型全電動(dòng)螺桿擠出注射裝置，并通過研究和適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，使設(shè)備具有較好的混合效果、較高的生產(chǎn)效率和較低的能耗水平。通過本課題的工作，將達(dá)到培養(yǎng) 和提高學(xué)生的知識(shí)綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新的能力，使學(xué)生能夠較好的掌握一臺(tái)完整機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過程，理解和掌握材料擠出成型設(shè)備與過程控制，了解機(jī)械設(shè)計(jì)、制造和相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢，為學(xué)生走向社會(huì)、走向?qū)嶋H工作奠定基礎(chǔ)。 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù) 本課題要求學(xué)生完成 1 臺(tái)具有混合、塑化、擠出、注射成型多功能的 SJ15型全電動(dòng)螺桿擠出注射裝置的設(shè)計(jì)工作。主要工作任務(wù)包括：分析和研究具有混合、塑化和擠出、注射成型多功能的螺桿擠出注射成型裝置的結(jié)構(gòu)要素和組成部分，設(shè)計(jì)合理的螺桿結(jié)構(gòu)、擠出機(jī)殼體結(jié)構(gòu)、機(jī)頭結(jié)構(gòu)、傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)、注射機(jī)構(gòu)和螺桿轉(zhuǎn)速選擇與控制等內(nèi)容，并完成總裝配圖設(shè)計(jì)和主要部件、零件設(shè)計(jì)圖紙。 本課題的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 制件質(zhì)量 825g/件，螺桿直徑 15mm，螺桿長徑比 25－ 32，螺桿轉(zhuǎn)速根據(jù)物料性質(zhì)和加工要求可在 580rpm 之間調(diào)節(jié)，主電機(jī)功率不高于 10KW。擠出機(jī)應(yīng)能適應(yīng)粉體、顆粒和添加纖維的擠出混合要求，有合理的溫度控制系統(tǒng)，溫控精度可達(dá) 177。1 ℃，有良好的耐用性和經(jīng)濟(jì)性。 本課題的成果要求 本設(shè)計(jì)課題的成果要求以設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)說明書的形式完成。圖紙 工作量不少于 4 張零號(hào)圖，包括 總體裝配圖、注射機(jī)構(gòu)裝配圖、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配圖、料筒機(jī)構(gòu)裝配圖、螺桿零件圖等。 5 設(shè)計(jì)及計(jì)算 螺桿的設(shè)計(jì)及計(jì)算 螺桿設(shè)計(jì) 主要指標(biāo) (1) 生產(chǎn)能力 生產(chǎn)能力是設(shè)計(jì)螺桿的主要指標(biāo)之一。不同規(guī)格的螺桿生產(chǎn)能力是不同的，同一規(guī)格的螺桿，由于結(jié)構(gòu)和幾何尺寸的差異或由于螺桿轉(zhuǎn)速的差異，加工同一物料的生產(chǎn)能力也各有不同。因此，必須有一個(gè)作為比較生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)。 (2) 功率消耗 從注塑機(jī)的能量平衡來看，在擠壓系統(tǒng)中對(duì)物料所消耗的能量應(yīng)等于對(duì)物料的加熱能量和對(duì)螺桿輸入功率的總和。螺桿的單耗 值愈大，說明螺桿所作的機(jī)械功對(duì)物料進(jìn)行剪切和摩擦作用而轉(zhuǎn)換為熱能愈多，物料得到的熱量愈多。 (3) 螺桿的加工制造容易、使用壽命長 螺桿加工制造困難，影響螺桿的造價(jià)。使用壽命短，機(jī)臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性差。 注射螺桿主要參數(shù)的確定 (1)螺桿直徑 sD 的確定 由設(shè)計(jì)參數(shù)知 螺桿直徑 為 15mm。 (2) 螺桿長徑比 L/ sD 設(shè)計(jì)參數(shù)給出 螺桿長徑比 25－ 32， 取 長徑比 為 26 ，可得 L=390mm。 (3)螺紋形狀的確定 選取螺紋為梯形螺紋，螺旋角θ取 176。 即θ＝ 1tan sID? ，可推出 I＝ 47. 55mm 螺旋厚度 e ＝ sD ＝ 15=, 又因?yàn)?e ＝ bcos θ所以可推出 b=. ，又因?yàn)?b=IB，所以 B=Ib＝ ， 螺道寬度 W=Bcosθ＝ cos 176。 ＝ ， 選取螺紋為梯形螺紋，螺紋傾角α＝ 176。10 ～ 176。15 ， r= 3H－ ＝ ， R=1r＝ ， α = 176。10 。 為了使物料的混合效果較好，螺桿安裝了兩段三頭捏合塊。 整個(gè)螺桿的示意圖如圖 51 圖 51 注射螺桿 機(jī)筒的設(shè)計(jì)及計(jì)算 機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到熱量傳遞的穩(wěn)