【正文】 需 求，從而微 型注 塑機也 與日 俱增。 注射成型加工以柔性生產(chǎn)系統(tǒng)和柔性模具組為其生產(chǎn)特點，通過不斷改進主要技術(shù)，采用自動換模機和機械手，并將先進的液壓系統(tǒng)與微處理機或高級計算機控制系統(tǒng)結(jié) 合 ，來嚴(yán)格控制注 塑 機的各種參數(shù)，實現(xiàn)無人化操作，并使注塑機一直朝著高速、高效、高精度、高質(zhì)量、低噪音、自動化、節(jié)能以及降低生產(chǎn)成本的方向優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 6 發(fā)展。移動螺桿式 射 射成 型 機除了加工熱塑性塑料外，還成功地用于加工熱固性塑料，不僅使得加 工 制品質(zhì) 量 穩(wěn)定，性能提高，尺寸精度高，成型周期縮短，而且勞動條件也 得 到了適 當(dāng) 改 善。 由于 液 壓馬 達便于實現(xiàn)低中速無級調(diào)速和有效過載保護，故螺桿驅(qū)動通常采 用 液 壓馬 達 來 實現(xiàn)。然而，由于塑化機械本身存在對物料的塑化不夠均勻、塑化能力低、注射壓力損失大 (消耗在顆粒判之間的磨擦卜 )、注射速度不穩(wěn)定、清洗料筒較困難，再加上因帶入了顆粒料所包含的空 氣， 使得常常在制品上產(chǎn)生氣泡或者銀條等缺陷，對成型較大型、質(zhì)量要求 高 的制 品 或加工熱敏性塑料有困難，例如加工尼龍，由 于 填充的玻璃纖維分 散 不充分，物理性質(zhì)不均等，很難保證制品的外觀 質(zhì)量，而只有采用具備塑化裝置的螺桿式 注塑機。 （ 5） 第五代注塑機采用 “信 息管 理系統(tǒng) (MIS)”或稱 “群檢系統(tǒng) ”，按照兩級控制結(jié)構(gòu)，借助專家系統(tǒng)以及 FMS/FMC 來實現(xiàn)優(yōu)化工藝和群控，可明顯提高生產(chǎn)率1220%。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 3 （ 2） 50 年代中期出現(xiàn)的往復(fù)螺 桿 式液壓注射成型機為第二代，其基本結(jié)構(gòu)和液壓工作原理一直沿用至今，主要特征是采用開關(guān)式電氣元件和繼電器以及開關(guān)式液壓控制閥。 到了 1932 年，德國弗蘭茲 在成型加工中，注塑占有重要位置，其設(shè)備是注塑機。優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 1 第 1 章 緒 論 選題背景 塑料工業(yè)是國民經(jīng)濟重要工業(yè)部門，又是一個新興的綜合性很強的工業(yè)體系。注射成型與擠出成型相比，注塑成型是周期性地生產(chǎn)單個制件，而擠出機是連續(xù)成型的，主要生產(chǎn)管、板、片、薄膜、線材等連續(xù)制品。布勞恩廠生產(chǎn)出了全自動柱塞式臥式注 射成型 機， 并 推 廣 和使用，成為 柱 塞式注射成型機的基本形式。 （ 3） 60 年代中期后， 由于 對 塑 料加 工工 藝、制品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率提出更高要求，電液伺服閥和 電 液比例閥 (70 年代初之后 )逐漸為注塑 機所采用。 隨著電子技術(shù)、微機實時控制 技 術(shù)、液 壓 技術(shù)和傳感測量技術(shù)的發(fā)展，注射成型機控制技術(shù)也歷經(jīng)了四個發(fā)展階段。柱塞式注塑機目前大都用于成型小 型 制品。 隨 著 注射量的增大，預(yù)塑蛛桿的 驅(qū) 動方式也在變化。 國外還推出了雙 料 斗注 塑 機。 巨型和微型注塑機 的發(fā)展 以美國為例，在 1986 年現(xiàn)行使用的注塑機中，鎖模力在 50750 噸之間的占總臺數(shù)的 72%,其 中 ，以鎖模 力 在 5099 噸和 500749 噸之間的注塑機增長最快，分別較 1980 年增 長了 38%和 37%；日 本在 1986 年鎖模力低于 100 噸的注塑機占總臺數(shù)的 %、 100500 噸的占 %，其中尤以鎖模力為 100200 噸、 200500 噸 的注塑機 發(fā)展最快，分別按 1982 年增長 %和 %。注塑機朝高壓、高速、高精度甚至超高壓、超高 精 度發(fā)展， 注 射量 15 立方厘米、鎖模力 1525 噸的注塑機開始普及。 改進合模機構(gòu) 仍然以肘桿和直壓合模力式為主，并朝著以下二方面發(fā)展 : (1)不改變拉桿長度，盡量增大開模行程，以滿足成型深度制品的需要； (2)增大拉桿間距，以便在同一設(shè)備上成型而積較大的制品，例如意大利 Negri Boss 公司產(chǎn) NB1000 型注塑機就有這種特點； (3)增加模板移動速度，減少空程循環(huán)時間，例如意大利 Netalmeccanica Plast生產(chǎn)薄壁容器的注塑機，最 大 移模速度達 2 米 /秒。使其具有加工的物料品種多，塑化能力強，注射率高等特點。 理論注射量 Gi(g) 根據(jù)定義 ??ii VG ? () 式中 ρ——塑料熔體密度，一般取 PS 的熔體密度 ρ≈ ； α——考慮與螺桿結(jié)構(gòu)、間隙、回流等因素的系數(shù) α=～ 。 如注射系統(tǒng)圖 所示， 注射速度是由注射油缸的供油量提供的，由此得： 00AQvi? () 00AtQSii? () 式中 Q0——注射油缸的總供油量， cm3/s； A0——注射油缸的總有效作用面積， cm2。 （螺桿螺距 S= ds時，取 ? = 39。 sss dvn ?? () ss hv ??? () 式中 vs——螺桿線速度（圓周速度）， cm/s； ?? ——剪切速率， 1/s，不同的塑料有不同的許用剪切速率，超過此值塑料有降解的危險； h3——均化段螺槽深度， cm。 1注射噴嘴流道； 2模具主套流道； Kd 主澆口直徑； Hd 噴嘴流道直徑； R主澆套圓弧半徑； r噴嘴圓弧半徑； TP 注射座推力 圖 噴嘴封閉示圖 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 14 注射座推力由注射座油缸提供： TT ApP 0? () 式中 PT——注射座推力； P0——注座油缸的供油壓力， MPa； AT——注座油缸活塞總的有效面積， cm3。 由于 加熱方式 采用 電阻加熱 方式 ， 所以 qT 取 =3W/cm2， 再經(jīng) 由公式 ()可得NT=。 螺桿式，如圖 所示。 注塑螺桿按其對塑料的適應(yīng)性，可分通用螺桿和特殊螺桿。 (1)ds——螺桿外徑。因此， L/ds、直接影響到物料的熔化效果和熔體質(zhì)量。 已知ds=45mm，取 L1=10ds，則 L1=10ds=450mm。一般 L3=(4～ 5)ds。物料在此錐體空間中不斷地受到壓縮、剪優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 19 切和 混煉作 用，物料從 L2段入點開始，熔池不斷地加大，到出點處熔池已占滿全螺槽，物料完成 從玻璃 態(tài)，經(jīng)過 黏 彈態(tài)向 黏 流態(tài)的轉(zhuǎn)變，從固體床向熔體床的轉(zhuǎn)變。 (10) 螺棱后角 α、螺棱推力面圓角 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 以及螺棱根部的強度等，一般 ? = ?? 30~25 ， R1=(～ ) R2，如圖 所示。但通用型螺桿也絕非是 “萬能 ”螺桿，對某些 有特殊注塑工藝要求的塑料，需要配備特殊螺桿。若 h1/ h2=2， 實際壓縮比為 。 螺桿頭 注塑螺桿和擠出螺桿之間重要區(qū)別，在于前者裝有各種特殊結(jié)構(gòu)形式的螺桿頭，這是由于螺桿工作特性所決定的。 表 注射螺桿頭形式與用途 形式 結(jié) 構(gòu) 圖 特征與用途 無 止 逆 環(huán) 型 尖 頭 形 螺桿頭錐角較小或有螺紋，主要用于高粘度或熱敏性塑料 鈍 頭 形 頭部為“山”字形曲面，主要用于成型透明度要求高的 PC、 AS、PMMA等塑料 止 逆 型 環(huán) 形 止逆環(huán)為一光環(huán)，與螺桿有相對轉(zhuǎn)動，適用于中、低黏度的塑料 爪 形 止逆環(huán)內(nèi)有爪，與螺桿無 相對轉(zhuǎn)動，可避免螺桿與環(huán)之間的熔料剪切過熱，適用于中、低粘度的塑料 銷 釘 形 螺桿頭頸部鉆有混煉銷，適用于中、低粘度的塑料 分 流 形 螺桿頭部開有斜槽，適用于中、低粘度的塑料 料筒 (1) 料筒結(jié)構(gòu) 料筒是塑化部件中的重要零件，內(nèi)裝螺桿外裝加熱圈，承受復(fù)合應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用。 (2) 加料口 加料口結(jié)構(gòu)形式直接影響進料效果和塑化部件吃料能力。 (4) 料筒間隙 料筒間隙系指料筒內(nèi)壁與螺桿外徑的單面間隙。而對熱固性塑料或 熱穩(wěn)定性塑料，為 177。噴嘴有多種功能 ： 預(yù)塑時，在螺桿頭部建 立背壓 ，阻止熔體從噴嘴流出 ； 注射時，建立注射壓力，產(chǎn)生剪切效應(yīng)，優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 25 加速能量轉(zhuǎn)換，提 高熔 體溫度均化效果 ； 保壓時，起保溫補縮作用。 在預(yù)塑時，靠彈簧力通過擋圈和導(dǎo)桿將頂針壓住， 用其錐面將噴 嘴孔封死 ； 注射時，在 高壓作用下，用熔體壓力在頂針錐面上所形成的軸向 力，通過導(dǎo)桿 、檔圈將彈簧壓縮，高壓熔體從噴嘴孔注人模具流道。 熱流道噴嘴結(jié)構(gòu)形式有絕熱式和內(nèi)加熱式。 1外噴嘴； 2內(nèi)噴嘴； 3頂針； 4分流座； 5支座； 6油缸 圖 復(fù)合噴嘴結(jié)構(gòu)示圖 復(fù)合噴嘴是配合兩個或多個不同熔料注塑裝置利用注 射工藝程序得到層次明晰的多層復(fù)合制品。 ③ 噴嘴尺寸： 噴嘴與模具的尺寸關(guān)系如圖 所示 。 單缸注塑裝置 單缸注射 ——液壓馬達直接驅(qū)動螺桿的基本結(jié)構(gòu)形 式 。 單缸注射 ——伺服電機驅(qū)動螺桿注塑裝置的基本結(jié)構(gòu)形式?；钊臈U腔進油推動活塞桿及螺桿完成注射動作。注射座可繞定位軸擺動，由螺栓及螺母來調(diào)整注射座的中心線位置 。 注射油缸 注射油缸缸筒通過其后、前端蓋用螺釘緊固在注射座的缸體座上。 螺桿 螺桿與推力環(huán)，止逆環(huán)通過螺桿頭與其頭上孔的反螺紋擰緊，并用臺肩壓緊推力環(huán) ，而止逆環(huán)可在其間的軸向靈活運動。在此次設(shè)計中，注塑機的液壓部分占有相當(dāng)?shù)谋戎兀?其中的注射油缸、整移油缸和螺桿傳動等都由液壓傳動來實現(xiàn) 。即 2 5 2 8 7 84/)0 4 5 9( 26 ?????? ?sit ApF N 慣性負載 根據(jù)定義 tvgGmaFm ???? () 式中 G——運動部件的重力； g ——重力加速度； v? —— t? 時間內(nèi)的速度變化值； t? ——啟動、制動或轉(zhuǎn)換時間，一般可以取 t? =～ ，輕載低速時取較小的值。半圓環(huán)的作用是當(dāng)螺桿用于防流直線后退時，推力軸拉動螺桿臺肩的承力件。注射油缸進油時，活塞帶動活塞桿及其置于推力座內(nèi)的軸承，推動注射螺桿前進或后退。 注射油缸固定在缸體座上，注射活塞桿與軸承推力座通過螺母調(diào)節(jié)活塞桿的軸向位置并使其固緊。 此種塑化裝置的優(yōu)點是軸向尺寸短，各部重量在注射座上的分配均衡，工作穩(wěn)定 ，并便 于液壓管路和閥板的布置，使之與油缸及液壓馬達接近，管路短，有利提高控制 精度、節(jié) 能等 。伺服電機安裝在減速箱 的高 速軸上，更加節(jié)能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸加長，造成懸臂或重量偏載。為了防止活塞隨之轉(zhuǎn)動，損害密封，在活塞和活塞桿之間裝有滾動軸承 。噴嘴的常用材料為中碳鋼，經(jīng)淬火后使其硬度高于模具澆口套硬度，以延長噴嘴的使用壽命。當(dāng) B 料注射時，頂針在油缸操縱下將內(nèi)噴嘴的 A 料封住 ； 當(dāng) A 料注優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 28 射 時，頂針退回內(nèi)噴嘴打開，在 A 料作用下，外噴嘴將外流道的 B 料封住，使 A、B 物料按程序分別注 入 型腔，形成雙清的復(fù)合制品。 1澆套； 2模具； 3壓環(huán)； 4噴嘴； 5聯(lián)結(jié)座 圖 絕熱噴嘴結(jié)構(gòu)示圖 內(nèi)加熱式噴嘴結(jié)構(gòu)，如圖 所 示 ，其特點在噴嘴 3 與流道座 6 之間，裝分流體 5，其 內(nèi)裝有加熱器，和探針 2； 噴嘴與模具形成容料空間，實現(xiàn)保溫絕熱。 ③ 液壓控噴嘴 結(jié)構(gòu)形式。 (2) 噴嘴形式 ① 敞開式噴嘴結(jié)構(gòu)形式，如圖 所示。 本次設(shè)計分為 5 段控制， 總長度為 678mm。 表 間隙值 /mm 螺桿直徑 ≥ 15～ 25 25～ 50 50～ 80 80～ 110 110～ 150 150～ 200 200～ 240 240 最大徑向間隙 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 根據(jù)上表所示，已知螺桿直徑為 45mm,Δ==。對稱形料口如圖 (a)所示，制造簡單，但進料不利。 定位子口 1 與前料筒徑向定位，并用端面封閉熔體，用多個螺釘旋入螺孔 2 內(nèi)將前體與料筒壓緊