【正文】 其它 主機(jī)外觀及形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)已引起制造廠商的高度重視，噪音成為衡量注塑機(jī)質(zhì)量等級(jí)的一項(xiàng)工要內(nèi)容通過(guò)采取措施，例如選用低噪泵、沖擊性小的閥和低噪音電機(jī)，限制管道中液壓油流速等，來(lái)降低噪音對(duì)人體的危害，影響人的身心健康，以保 證工 作環(huán)境的安 靜。 1 注座推力 P(kN)——注射噴嘴對(duì)模具主澆套的最大密封推力； 1 料筒加熱功率 NT(kW)——料筒加熱圈單位時(shí)間供給料筒表面的總熱能。 （ 1） pi 與模腔力的關(guān)系 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 11 ppp mi ???? () 式中 ∑Δp——流通的各段壓力之總和，即總壓力損失，與流道的各段長(zhǎng)度、幾何形狀及塑料的流變性能有關(guān)。 注射功率 Ni(kW) 根據(jù)定義 ?? iii vPN () 式中 Pi——注射螺桿的推力， N； 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 12 vi——注射速度， cm/s。40′，設(shè) ρ=， k=，取最大值 180r/min，即 3r/s。 螺桿扭矩 Mt(N/m) 目前還沒(méi)有計(jì)算扭矩的標(biāo)準(zhǔn)公式，以下為經(jīng)驗(yàn)公式 mst dM ?? () 式中 Mt——螺桿扭矩， N qT——加熱圈單位面積上所提供的供熱瓦數(shù)， W/cm2，與加熱圈的結(jié)構(gòu)及性能有關(guān)。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 16 第 3章 塑化部件 的 設(shè)計(jì) 與選用 塑化部件形式 柱塞式，如圖 所示。在注射 時(shí) ，螺桿起柱塞的作用，在油缸作用下，優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 17 迅速前移，將儲(chǔ)料室中的熔體通過(guò)噴嘴 1 注人模具。按螺桿結(jié)構(gòu)及其幾何形狀的特征，可分為常規(guī)螺桿和新 型 螺桿。這里已知 ds=45mm。所以，這里 L/ds取 21。一般 h1≈ (～ )ds。 h3小，螺槽淺，提高了塑料熔體的塑化效果，有利于熔體的均化。 對(duì) 于結(jié)晶型的塑料，物料熔點(diǎn)明顯，熔融 范圍窄，所以 L2可短些，一般為 (3～4) ds。 根據(jù) 塑料性質(zhì)不同，可分為漸變型螺桿、突變型螺桿、通用型 螺桿。 普通螺桿各 段長(zhǎng)度如 表 所 示 ： 表 螺桿長(zhǎng)度比 螺桿類(lèi)型 加料段（ L1） 壓縮段（ L2） 均化段（ L3） 漸變型 25~30% 50% 15~20% 突變型 65~70% 15~5% 20~25% 通用型 45~50% 20~30% 20~30% 本次設(shè)計(jì)中的螺桿長(zhǎng)徑 比 為 21， 已知 各段長(zhǎng)度分別為： L1=450mm， L2=270mm，L3=225mm，總長(zhǎng)度 L= L1+L2+L3=945mm。 (3) 螺桿材料與熱處理 目前，國(guó)內(nèi)常用 的材料為 38CrMoAl，或者日本進(jìn)口的 SACM645。 帶止逆環(huán)的螺桿頭如圖 所示。螺孔 3 裝熱電隅，要與熱電隅緊密地接觸，防止虛浮，否則會(huì)影響溫度測(cè)量精度?，F(xiàn)多用非對(duì)稱(chēng)形式，如圖 (b)、 (c)所示，此種料口由于物料與螺桿的接觸角大，接觸面積大，有利于提高進(jìn)料效率，不易在料斗中形成架橋空穴。 (5) 料筒加熱、冷卻 注塑機(jī)料筒加熱方式有電阻加熱、陶瓷加熱、鑄鋁加熱，應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合和加工物料合理配置。 注塑機(jī)料筒內(nèi)產(chǎn)生的剪切熱比擠出機(jī)要小，常規(guī)下，料筒不專(zhuān)設(shè)冷卻系統(tǒng)，靠自然冷卻，但是為了保證螺桿加料段的輸送效率和防止物料堵塞料口，在加料口處設(shè)置冷卻水套，并在料筒 上 開(kāi)溝槽。 (a)軸孔型 (b)長(zhǎng)錐型 圖 敞開(kāi)噴嘴結(jié)構(gòu)形式示圖 敞開(kāi)式噴嘴，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，壓力損失小，但容易發(fā)生流延。噴嘴頂針在外力操縱下，在預(yù)塑時(shí)封死 ,注 射時(shí)打開(kāi)。注射時(shí)，加熱器通 電， 探針?biāo)矔r(shí)加熱，使噴嘴的冷料熔化，注射保壓后，斷電，噴嘴自然封堵。 (3)噴嘴要求 與尺寸 ① 噴嘴安裝 ： 噴嘴頭與模 具的澆套要同心，兩個(gè)球面應(yīng)配合緊密，否則會(huì)溢料。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 29 本章小結(jié) 本章 主要 對(duì)注射機(jī)構(gòu)的螺桿、螺桿頭料筒、噴嘴等塑化部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與選用，而這些部件是塑料注射成型機(jī)注射機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分。 注射 時(shí)，注 射油缸的 右腔進(jìn)高壓油，推動(dòng)注射活塞座通過(guò)推力軸承推動(dòng)活塞桿注射。高速高精度的 齒輪 減速箱提高制造成本，否則會(huì)加劇噪聲。 電動(dòng)注塑裝置 工作原理 ： 預(yù)塑時(shí)，螺桿由伺服電機(jī)齒帶減速 的驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸通過(guò) 止推軸承固定 在推力座上，與螺桿和帶輪相連接，注射時(shí)，另一獨(dú)立伺服電機(jī)，通過(guò)同步帶減速，驅(qū)動(dòng)固定在止推軸承上的滾珠螺母旋轉(zhuǎn)，使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)螺桿完成注射動(dòng)作。油馬達(dá)固定在推力座上，并與注射螺桿相連接。通過(guò)活 塞桿頭部的螺母可以對(duì)兩個(gè)平行活塞桿的軸向位置以及注射 螺桿的軸向位置進(jìn)行同步調(diào)整 。 機(jī)筒罩殼 機(jī)筒罩殼 通過(guò)支柱 、 螺釘固定在料筒上，對(duì)料筒加熱圈熱輻射進(jìn)行反射、節(jié)能和安全防護(hù)作用。 已知 G 約為 4900N， v? =, t? 取 ，代入式 ()可得 ?????????????????? tvgGF m N 阻力負(fù)載 因?yàn)椴捎玫膭?dòng)力滑臺(tái)是平導(dǎo)軌式，因此作用在其上的正壓力 N=G=9800N。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 34 第 5 章 液壓 傳動(dòng) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 注塑機(jī)的機(jī)電液一體化、集成化和自動(dòng)化程度都很高。螺母與機(jī)筒尾部螺紋擰緊使其在注射缸體上軸向定位并用螺釘鎖緊。當(dāng)整移油缸進(jìn)油時(shí)，實(shí)現(xiàn)注射座的前進(jìn)或后退動(dòng)作，并保證注塑?chē)娮炫c模具主澆套圓弧面緊密地接觸，產(chǎn)生能封閉熔體的注射座壓力。 雙缸注射部件 注射裝置組成為 ： 注射缸體座、注射推力座通過(guò)導(dǎo)向套可 在導(dǎo)桿上移動(dòng)；導(dǎo)桿由支座支承，用螺釘固緊其上，形成整體注射座 。 注射時(shí)，注射油缸 4的桿腔進(jìn)油通過(guò)軸承 推動(dòng)活塞 桿完成動(dòng)作。近代許多注塑機(jī)常用兩個(gè)整移油缸平排對(duì)稱(chēng)布置固定在前模板與注射座之 間，其活塞桿和缸體的自由端分別固定在前模板和注射座上，使噴嘴推力穩(wěn)定可靠。 不同的結(jié)構(gòu) 形式 有不同的特點(diǎn)。 表 噴嘴口徑 機(jī)器注射量 /g 30～ 200 250～ 800 1000～ 2020 開(kāi)式噴嘴 /mm 通用料 2～ 3 ～ 5～ 6 硬聚氯乙烯類(lèi) 3～ 4 5～ 6 6～ 7 鎖閉式噴嘴 /mm 2～ 3 3～ 4 4～ 5 對(duì)高黏度物料取 (～ )ds； 低 黏度 物料取 (～ )ds(ds——螺桿直徑 )。 復(fù)合噴嘴結(jié)構(gòu)，如圖 所示。所以近代注射成型常采 用 熱流道噴嘴，并與熱流道模具配合，形成一套完整的熱流道注塑系統(tǒng)，保證了制品質(zhì)量， 縮 短了注射成型周期，節(jié)約了原料，降低了能耗。 此種結(jié)構(gòu) 主要用于加工某些低 黏度 塑料，如 PA 類(lèi)，防止預(yù)塑時(shí)發(fā)生流延。 噴嘴 (1) 噴嘴功能 噴嘴是連接塑化裝置與模具流道的重要組件?！?2℃ 。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 24 表 料筒壁厚 螺桿直徑 /mm 34 42 50 65 85 110 130 150 料筒壁厚 /mm 25 29 35 45 75 75 67 比值 (K) 根據(jù)上表所示，已知螺桿直徑為 45mm， 取 K=，經(jīng)計(jì)算料筒外徑得 108mm，機(jī)筒壁厚為 。 由于 本次設(shè)計(jì)的注射機(jī)構(gòu)適用于中小型注塑機(jī)上，所以選用第二種連接方式。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 22 此次設(shè)計(jì) 中， 采用 的是帶爪形止逆環(huán)的螺桿頭。 因 為 可以 提高耐磨性 , 增加螺桿表面強(qiáng)度 , 所以 此次設(shè)計(jì)中 螺桿的材料 選用氮化鋼 38CrMoAlA。 對(duì)于結(jié)晶型塑料，如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺以及復(fù)合塑料，一般取 ～ ；對(duì)高黏度的塑料，如硬聚氯乙烯、丁二烯與 ABS 共混、高沖擊聚苯乙烯、 AS、聚甲醛、聚碳酸酯、有機(jī)玻璃、聚苯迷等，約為 ～ ，通用型螺桿可取 ～ ，在均化段螺槽深度和螺桿壓縮比確定后，對(duì)于單頭等距變深螺桿，可由式3 hh??計(jì)算出加料段的螺槽深度 。 通用型螺 桿的壓縮段長(zhǎng)度介于漸變螺桿和突變螺桿之間。 已知 ds=45mm，取 e=， 則 e=≈ 5mm。 (7)L2——塑化段 (壓縮段 )螺紋長(zhǎng)度。L3長(zhǎng)度有助于穩(wěn)定熔體在螺槽中的波動(dòng)，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(chēng)計(jì)量段。 L1 的長(zhǎng)度應(yīng)保證物料有足夠的輸送長(zhǎng)度，一般 L1=(9～ 10)ds。此能量分兩部分：一部分是料筒外面加熱圈傳給的，另一部分是螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦熱和剪切熱，由外部機(jī)械能轉(zhuǎn)化的。螺桿頭部設(shè)有裝螺桿頭的反向螺紋。 塑化主關(guān)零件 螺桿 螺桿作用與分類(lèi) 螺桿是塑化部件中的關(guān)鍵部件，和塑料直接接觸，塑料通過(guò)螺槽的有效長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的熱歷程，要經(jīng)過(guò) 3 態(tài) (玻璃態(tài)、豁彈態(tài) 、勃流態(tài) )的轉(zhuǎn)變，螺桿各功能段的長(zhǎng)度、幾何形狀、 幾 何參數(shù)將直接影響塑料的輸送效率和塑化質(zhì)量，將最終影響注射成型周期和制品質(zhì)量。 此種結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸短，安裝方便 ； 但熱能消耗大，注射壓力損失大，塑化效果較差，現(xiàn)單獨(dú)使用較少 ； 但對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，可用再生料。 經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算可 知 Db=108mm， L=678mm， 由公式 ()可得， AT =2300cm2。 注座推力 （ N） 為了在注射時(shí)，將熔體可靠地注入型腔，必須使注射噴嘴壓在模具的主澆套上，形成足夠的壓力來(lái)封閉從噴嘴流過(guò)的高壓高速熔體 ，如圖 所示 。 螺桿 的 轉(zhuǎn)速 是 由流量閥調(diào)節(jié)其液壓馬達(dá)的供油量或驅(qū)動(dòng)螺桿伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)決定 的 ；螺桿的工藝轉(zhuǎn)速，由螺桿 線(xiàn)速度及加工塑料所允許的極限剪切速率來(lái)限優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 13 定。 塑化能力 Qs(cm3/s， g/s) 塑化能 力與螺桿均化段螺槽的輸送能力一致，由此得下式 ???? c o ss i 322 knhdQ sss ? () 式中 Qs——螺桿塑化能力， g/s； ds——螺桿外徑， cm； h3——均化段螺槽深度， cm； ρ——熔體密度， g/cm3，對(duì) PS 取 ～ ； k——修正系數(shù)，一般取 ～ ； θ——螺桿的螺旋升角，度。 注射速率 qi(cm3/s， g/s) 根據(jù)定義 iii tVq? () 或 iii tGq? () 式中 it ——注射時(shí)間， s，iii vVt ? ； () vi——注射速度， cm/s。 已知 ds=45mm， maxiS ==198mm， 由公式（ ）得 Vi=315cm3。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過(guò)答辯 194535455 9 第 2章 注射 機(jī)構(gòu)的 技術(shù)參數(shù)與計(jì)算 注塑機(jī)根據(jù)注射裝置和主軸的位置關(guān)系分為立式注塑機(jī)和臥式注塑機(jī)，而注塑機(jī)的注射系統(tǒng)種類(lèi)繁多，其結(jié)構(gòu)類(lèi)型如表 所示 ： 表 注 塑機(jī)注射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類(lèi) 分 類(lèi) 方 式 內(nèi) 容 按塑化裝置與注射裝置配置形式 一線(xiàn)式排列 ；兩線(xiàn)式排列 按注射裝置數(shù)目和排列形式 雙注塑座；三注塑座 按加工能力 超小型；小型；中型；大型；超大型 按用途 熱塑通用型；熱固系列；發(fā)泡系列；排氣系列 此 次設(shè)計(jì)的注塑機(jī)注射機(jī)構(gòu)，將采用一線(xiàn)式螺桿預(yù)塑、雙缸注射裝置， 并使用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿。例如，合模力 500 噸的 注塑機(jī) 塑化能 力由 過(guò)去的 200 公斤 /小時(shí)提高到 500 公斤 /小時(shí)，注射速度 已由 過(guò)去的 100 毫 米 /秒提高到 250 米 /秒，開(kāi)合模速度高達(dá) 60 米 /分，中小型注塑機(jī)注 射 壓力都在 1500 公斤力 /平方厘米以上，甚至大型機(jī)也都接近 1500 公斤力 /平方 厘 米，微型注塑機(jī)在 2020 公斤 /平方厘米以上已不鮮見(jiàn)，甚至發(fā)展為超高壓系列，如日本NADAC 公司產(chǎn) SN 120P 型，鎖模力 120 噸， 由于注 射壓力已達(dá) 4600 公斤力 /平 方厘米，生產(chǎn)的制品收縮率幾乎為零，可成型 壁 厚僅 的制品。 隨著電子技術(shù)以友各種器械、儀器向微型化、精密化、輕量化方向發(fā)展，增加了對(duì)微型制品的