【正文】 。 螺桿頭分兩大類：帶止逆環(huán)的和不帶止逆環(huán) 的 。 因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的是通用型螺桿， 我們 取 ? =， 又 由公式 ()可知 ， 13 hh ?? () 所以，代入 h1=，得 h3=? h1=。 (2) 普通 螺桿參數(shù) ① 螺桿長(zhǎng)徑 比 (L/DS) 螺桿長(zhǎng)徑比 大 ， 可以實(shí)現(xiàn)低溫、均質(zhì)、穩(wěn)定的塑化，螺桿長(zhǎng)徑比一般取 18～ 22。 普通螺桿 的簡(jiǎn)介與選用 (1) 概述 普通注 射螺桿螺紋有效長(zhǎng)度通常分成加料段 (輸送段 )、壓縮 段 (塑化 段 )、均化段(計(jì)量段 )。 已知 ds=45mm，取 L2=6ds，則 L2=6ds=270mm。 (6)h3——熔融段螺紋深度。 h1深，則容納物料多，提高了供料量，但會(huì)影響物料塑化效果以及螺桿根部的剪切強(qiáng)度。過去， L/ds數(shù)值在 16～ 18；現(xiàn)在，由于塑料品種增加，工程塑料增多， L/ds，已增加到 19～ 23。因此，理論注射容積大的注塑機(jī)其螺桿直徑也大。與其相應(yīng)的還有特殊螺桿，是用來加工用普通螺桿難以加工的塑料，例如熱固性 塑 料、聚氯乙烯、高勃度的 PMMA。熔料推開止逆環(huán) 4，經(jīng)過螺桿頭 3 的周圍通道流入螺桿的前端，并產(chǎn)生背壓，推動(dòng)螺桿后移，完成對(duì)熔料的計(jì)量。以后的各個(gè) 部件 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都將會(huì)在此數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)之上。根據(jù)定義： TTT AqN ? () 式中 AT——料筒加熱表面的有效面積， cm2。在這里， 所選定的范圍為 0～180r/min。 已知 ds =， h3=， θ=17176。 已知 qi=138g/s。 注射壓力 pi(MPa) 注射壓力 pi 是由注射油缸通過注射螺桿提供的，與其所建立的模腔壓力 pm有關(guān)。 注射部分的主要技術(shù)參數(shù) 及 意義 螺桿直徑 ds(mm)——注塑螺桿的外徑； 螺桿長(zhǎng)徑比 L/ds——注塑螺桿螺紋部分的有效長(zhǎng)度（ L）與其外徑 ds之比； 理論注射容積 Vi(cm3)——一次注射的最大理論容積； 理論注射量 Gi(g)——一次注射的最大理論質(zhì)量，一般用 PS 料； 注射壓力 pi(MPa)——注射時(shí)螺桿頭部熔料的最大壓強(qiáng)； 注射速率 qi(cm /s， g/s)——單位時(shí)間內(nèi)，注射的最大理論容積或最大理論 質(zhì)量 (PS)； 注射功率 Ni(kW)——螺桿推進(jìn)熔料的最大功率； 塑化能力 Qs(cm3/s， g/s)——單位時(shí)間內(nèi)，螺桿可塑 化好的塑料量（ PS）； 螺桿轉(zhuǎn)速 ns(r/min)——預(yù) 塑 時(shí)，螺桿每分鐘最高轉(zhuǎn)數(shù)； 螺桿扭矩 Mt(N/m)——塑化物料 時(shí)， 驅(qū)動(dòng) 螺桿 的 扭矩。一方面增強(qiáng)了設(shè)備的靈活性，同時(shí)，各廠家自行生產(chǎn)的零部件 (如螺桿、機(jī)筒 )可以更換，提高了制造廠家的應(yīng)變能力。這種超小型精密注塑機(jī)多數(shù)用來生產(chǎn)精密度 高 、產(chǎn) 量大 的電子計(jì)算機(jī)等設(shè)備上的微型精密元件，制品精密度以微米計(jì)量。 80 年代以來， 由 于塑料 在 汽車、 船舶 、宇航以及大型家用電器方面廣泛應(yīng)用，例如生產(chǎn)艇身和甲板及改性 PP 汽 車 前擋板，促進(jìn)了大型注塑機(jī)的發(fā)展。此導(dǎo)軌板上設(shè)有三個(gè)下料 口 ，左右兩個(gè) 口可 供兩個(gè)料 斗排泄舊 料，清洗料斗和換新料以及對(duì)物料進(jìn)行干燥處理，中間的 下 料 口可 供兩個(gè)料斗分別對(duì)螺桿 進(jìn)行喂料。但是液壓馬達(dá) 可 實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和有效過 載 保護(hù)，因此，對(duì)于不太經(jīng)常更換物料和模具的大型注塑機(jī)來說，采 用電 機(jī)拖 動(dòng)螺 桿是經(jīng)濟(jì)的 ； 而對(duì)于經(jīng)常更換物料和模具的小型注塑 機(jī) 來說，采 用 液 壓馬 達(dá)驅(qū)動(dòng)是合適的。成型 時(shí) 首先閉合模具，然后通過注射油缸對(duì) 螺 桿加壓 向 前 推進(jìn)，使得 已 在 上 一周期塑化好的熔料高速注入模具而充滿型腔，經(jīng)短暫的保壓時(shí)間后，螺引旋轉(zhuǎn)，塑料通過螺桿的螺槽向前移動(dòng)。另外，配有通用接口便于與上位機(jī)實(shí)施聯(lián)機(jī)控制和質(zhì)量管理，現(xiàn)代 控制 理 論廣 泛應(yīng)用于預(yù)塑計(jì)量控制、成型過程控制、溫度控制，接觸式行程開關(guān)完全被近 接開 關(guān)和各種模擬和數(shù)字位移側(cè)量系統(tǒng)代替。微機(jī)加伺服 (或比例 )開環(huán) 控 制方式成為第三代產(chǎn)品的主要特征，這 類注塑機(jī)產(chǎn)量在世界上目前占人多數(shù)。 后來，經(jīng)過實(shí)際應(yīng) 用 ，證明往復(fù)螺桿式注射成型機(jī)是一種比較理想的加工設(shè)備，所以近 幾十 年來，注塑機(jī)基本結(jié)構(gòu)上沒有很大改變，但控制水平及節(jié)能方而卻不斷改進(jìn)，品種規(guī)格不斷擴(kuò)大，系列和款式更為齊 全，還出現(xiàn)了多組份復(fù)合材 料 和低 壓普 通熱塑性注塑機(jī)，加工人工陶瓷材料、磁性材料、聚氨 酯 的低 壓 、反應(yīng)式專 用 注塑機(jī)發(fā)展迅速，精密和超精密注塑機(jī)也發(fā)展很決。注塑制品廣泛地應(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)。 由于塑料工業(yè)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)備已成為國(guó)家機(jī)械工業(yè)的重要組成部分。 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。通過分析 注射系統(tǒng) 工作原理、 各部分的結(jié)構(gòu)形式 和 尺寸 等特性， 解決某些機(jī)構(gòu)上的問題，設(shè)計(jì)出一個(gè)較為合理的結(jié)構(gòu)方案，為以后注塑機(jī)注射機(jī)構(gòu)的制造提供依據(jù) ，也為以后注塑機(jī) 注塑系統(tǒng)的優(yōu)化 設(shè)計(jì)創(chuàng)造 條件 。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，塑料制品總量的2030%采 用 注射 成型 ，注塑機(jī)約占塑機(jī)總產(chǎn)量的 3540%左 右，其中，日本注塑 機(jī)占塑機(jī)總產(chǎn) 量 的 70%以上，西德占 40%左右，美國(guó)約占 30%； 我國(guó)也在 54%以 上 。微機(jī)閉環(huán)控制，成為第 四 代 注塑機(jī) 產(chǎn)品 的 主 要特征。料筒外部用電熱圈加熱，內(nèi)部有注射柱塞、分流梭， 料筒 前端裝有 噴嘴。然后，進(jìn)入第二次注射過程至壓力達(dá)到 額 定值，模腔己被 充 滿，即轉(zhuǎn)入保 壓工 況，此后，待模具型腔中的熔料已冷卻固化，就開啟模 具 ,取出制品 (經(jīng)簡(jiǎn)單修飾即成成品 )，接著又進(jìn)入下一周期的循環(huán)操作。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 5 目前工廠所使 用 的多數(shù) 是 移動(dòng) 螺桿 式注射成型機(jī)，但也有相當(dāng)數(shù)量的柱塞式注射成型機(jī)。 其中，廣泛采用比例閥、伺服閥、插裝閥、變量泵與蓄能器等，實(shí)現(xiàn)多級(jí)注射和保壓，并能夠按照 需 要改變流 量 和壓力， 節(jié) 能在 4070%； 新型液壓系統(tǒng)具有反應(yīng)快、靈敏度高 、 泄漏少 等 優(yōu)點(diǎn)，大大提高了注塑機(jī)的可靠性和使用壽命，改善了操作條件 ； 在控制 方面 ，采用微 機(jī) 或可編程序控制器，并結(jié)合位移傳感器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器、限位 開 關(guān)，基 于 系統(tǒng)壓力甚至模腔壓力實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程閉環(huán)控制、屏幕監(jiān)測(cè)和人機(jī)交互。這類 注 塑機(jī)人多配有先進(jìn)的微機(jī)控制系統(tǒng)和插裝閥。該系統(tǒng)除了基于高壓注射及模腔壓力、 濕 度精確控制外，還專門設(shè)計(jì)有澆口關(guān)閉機(jī)構(gòu)以防止熔料從模具中倒流出來，以及一個(gè) 高 度穩(wěn)定的拉桿架機(jī)構(gòu)，以確保 模具鎖優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 7 緊，并牢牢固定在原位。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 8 本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 的主要內(nèi)容 在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有注塑機(jī)的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)一個(gè)塑料注射機(jī)的注射機(jī)構(gòu)。 1噴嘴； 2注射裝置； 3注射油缸； 4模具主澆道 ； 5模具型腔； 6模具澆口； mp模腔壓力； ip注射壓力； iS注射行程（螺桿行程）； Sd螺桿外徑； M、 n液壓馬達(dá)輸出扭矩和轉(zhuǎn)速； 0Q、0p液壓系統(tǒng)的供油量和油壓； 0D注射油缸直徑 圖 注射系統(tǒng)原理示圖 理論注射容積 Vi (cm3) 根據(jù) 定義： 理論注射容積，應(yīng)由注塑螺桿直徑 ds及其最大注射行程 Simax來決定，即 max24 isi SdV ?? () 由此可以看出，加大螺桿直徑或螺桿行程，可加大注射容積。 由此可知， pi 是反映注塑機(jī) 注射能力和關(guān)系制品質(zhì)量的重要參數(shù)。 000 QpN ? () 式中 N0——供油功率 (kW)； p0——系統(tǒng)壓力，即系統(tǒng) 工作的最高壓力，由系統(tǒng)安全溢流閥 壓力限 定 ； Q0——系統(tǒng)供油量，即系統(tǒng)最大工作流量，由流量閥調(diào)節(jié)泵的有效供油量來決定。 螺桿轉(zhuǎn)速 ns(r/min) 螺桿在預(yù)塑時(shí)，其轉(zhuǎn)速由液壓馬達(dá)或電機(jī)提供 ，如注射系統(tǒng)圖 所示 。 已知 ds=， 在這里 α、 m均取最大值 3，則根據(jù)式 ()可得， Mt= LDA bT ?? () 式中 Db——料筒外徑； L ——料筒布置加熱圈的有效長(zhǎng)度。第一次預(yù)塑時(shí)，是物料從料口落入柱塞 7 的前端，然后，柱塞在注射油缸推力作用下推進(jìn)，將物料注入分流梭 4的四周流道內(nèi)，料筒加熱圈 2 的熱能通過內(nèi)壁、分流梭傳遞給塑料。 此種塑化裝置，塑化功能好，使塑化和注射良好的統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，得到普遍 應(yīng) 用。新型螺桿形 式很多，主要有分離型螺 桿、分流型螺桿、波狀螺桿、橫紋螺桿、無計(jì)量段螺桿、兩段式排氯螺桿、強(qiáng)混煉型螺桿等等。 L 是螺桿螺紋部分的有效長(zhǎng)度。加料段又稱輸送段或進(jìn)料段。 (5)L3——熔融段 (均化段、計(jì)量段 )螺紋長(zhǎng)度。反之，如果 h3過大，由于在預(yù)塑時(shí)，螺桿背壓產(chǎn)生的回流作用增強(qiáng)，會(huì)降低塑化能力 。已知 ds=45mm， 則 S=ds=45mm。 ② 突變 型螺桿 ： 壓縮段較短，塑化時(shí)能量轉(zhuǎn)換較劇烈，多用于聚烯烴、聚酞胺類的結(jié)晶 型塑料。 ② 壓縮比 (? ) 注射螺桿壓縮行比是指計(jì)量段螺槽深度 (h1)與均化段螺槽深度 (h3)之比。此種螺桿適于 阻燃性塑料，如透明 PC、 PMMA。 1前料筒； 2止逆環(huán)；料筒 圖 螺桿頭結(jié)構(gòu)示圖 對(duì)螺桿頭的要求：止逆環(huán)要靈活，光潔，有的要求增強(qiáng)混煉效果等， 又 有多種形式，如 表 所示，對(duì)有些高 黏度 物料如 PMMA、 PC、 AC 或者熱穩(wěn)定性差的物料 PVC 等，為減少剪切作用和物料的滯留時(shí)間，可不用止逆環(huán)，但這樣在注射時(shí)會(huì)產(chǎn)生反流，延長(zhǎng) 建壓時(shí)間。 ① 料 筒與噴嘴的連接為了便于安裝注射噴嘴，一般在機(jī)筒的前端設(shè)置一前料優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 23 筒 (或稱連接套 )，注射噴嘴安裝在前料筒上。 圖 加料口結(jié)構(gòu)形式示圖 (3) 料筒壁厚 料筒壁厚要求有 足夠的強(qiáng)度和剛度，因?yàn)榱贤矁?nèi)要承受熔料和氣體壓力，且料筒長(zhǎng)徑比很大，在注塑座上懸臂 ； 料筒要求有足夠的熱容量，否則難以保證溫度穩(wěn)定性 ； 如果太厚，料筒笨重，浪費(fèi)材料，熱慣性太大，升溫慢，溫度調(diào)節(jié)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。 為符合注塑工藝要求，料筒需分段控制，小型機(jī) 3 段，大型機(jī) 5 段。對(duì)于加工某些增強(qiáng)纖維填充的復(fù)合物料，需配高碳、高鉻合金，高硬度抗蝕 耐 磨的雙金屬料筒。 圖 (b)長(zhǎng)錐形， D=(3～ 5)d， 適宜高豁度，熱穩(wěn)定性差，如 PMMA,PVC 等厚壁制品。 此種結(jié)構(gòu)噴嘴頂 針和導(dǎo)套之間的密封十分重要，在較大的背壓作用下，熔體有泄漏可 能，為此需與防延時(shí)程序 配合。 混合噴嘴結(jié)構(gòu)，如圖 所示。 ～ 1mm為宜， 二 者同軸度公差 ≤ ～ 。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 30 第 4 章 注塑機(jī)構(gòu) 主要部分的結(jié)構(gòu) 注塑裝置典型結(jié)構(gòu) 目前，常見的注塑裝置有單缸形式和雙缸形式之 分。 此種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在注射活塞與活塞桿之間布置有滾動(dòng)軸承和徑向軸承，結(jié) 構(gòu)較復(fù)雜， 由于螺桿、油馬達(dá)、注射油缸是 一 線式排列，導(dǎo)致軸向尺寸加大，注射座的尾 部偏載因素 加大，影響其穩(wěn)定性。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 31 （ a）是俯視圖； （ b）為注射座與導(dǎo)桿支座間的平視圖 1液壓馬達(dá)； 2， 6 導(dǎo)桿支座； 3導(dǎo)桿； 4注射油缸； 5加料口； 7推力座； 8注射座； 9塑化部件； 10座移油缸 圖 臥式機(jī)雙缸注射注塑裝置示意圖 預(yù)塑時(shí)，在塑化部件 9 中的螺桿，通過液壓馬達(dá) 1 驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸一端與螺桿鍵連 接，另一端與液壓馬達(dá)軸鍵連接。 通過比較 之后 及結(jié)合 此次 設(shè)計(jì) 的需求 ， 決定 采用雙缸低速液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 。 整移裝置 整移裝置主要由整移油缸及 用螺釘固定在頭板上的鉸鏈支座組成。 注射時(shí)，推力座通過主軸推動(dòng)螺桿進(jìn)行注射 ； 預(yù)塑時(shí)，通過油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)推力軸帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)預(yù)塑。 本章小結(jié) 本章 首先介紹了注塑裝置的典型結(jié)構(gòu)，使我們對(duì)注塑機(jī)的各種結(jié)構(gòu)有了簡(jiǎn)單的了解。 整移油缸負(fù)載分析 工作負(fù)載 因?yàn)橐笞⑸渥苿?dòng)液壓缸應(yīng)有足夠的推力，確保注射時(shí)注射嘴和模具澆口能優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 35 緊密接觸，防止 注射時(shí)有