【正文】 本章小結(jié) 本章 首先介紹了注塑裝置的典型結(jié)構(gòu)，使我們對注塑機的各種結(jié)構(gòu)有了簡單的了解。 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。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 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； 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 臥式機雙缸注射注塑裝置示意圖 預(yù)塑時，在塑化部件 9 中的螺桿，通過液壓馬達 1 驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸一端與螺桿鍵連 接，另一端與液壓馬達軸鍵連接。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 30 第 4 章 注塑機構(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。 混合噴嘴結(jié)構(gòu)，如圖 所示。 圖 (b)長錐形， D=(3～ 5)d， 適宜高豁度，熱穩(wěn)定性差，如 PMMA,PVC 等厚壁制品。 為符合注塑工藝要求，料筒需分段控制，小型機 3 段，大型機 5 段。 ① 料 筒與噴嘴的連接為了便于安裝注射噴嘴，一般在機筒的前端設(shè)置一前料優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 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。此種螺桿適于 阻燃性塑料，如透明 PC、 PMMA。 ② 突變 型螺桿 ： 壓縮段較短，塑化時能量轉(zhuǎn)換較劇烈，多用于聚烯烴、聚酞胺類的結(jié)晶 型塑料。反之，如果 h3過大，由于在預(yù)塑時，螺桿背壓產(chǎn)生的回流作用增強，會降低塑化能力 。加料段又稱輸送段或進料段。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、無計量段螺桿、兩段式排氯螺桿、強混煉型螺桿等等。第一次預(yù)塑時，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，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。 已知 ds=， 在這里 α、 m均取最大值 3，則根據(jù)式 ()可得， Mt= 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。 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。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)計有澆口關(guān)閉機構(gòu)以防止熔料從模具中倒流出來，以及一個 高 度穩(wěn)定的拉桿架機構(gòu)，以確保 模具鎖優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 7 緊，并牢牢固定在原位。 其中，廣泛采用比例閥、伺服閥、插裝閥、變量泵與蓄能器等，實現(xiàn)多級注射和保壓，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，大大提高了注塑機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 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現(xiàn)生產(chǎn)過程閉環(huán)控制、屏幕監(jiān)測和人機交互。然后，進入第二次注射過程至壓力達到 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)簡單修飾即成成品 )，接著又進入下一周期的循環(huán)操作。微機閉環(huán)控制，成為第 四 代 注塑機 產(chǎn)品 的 主 要特征。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， 解決某些機構(gòu)上的問題，設(shè)計出一個較為合理的結(jié)構(gòu)方案，為以后注塑機注射機構(gòu)的制造提供依據(jù) ，也為以后注塑機 注塑系統(tǒng)的優(yōu)化 設(shè)計創(chuàng)造 條件 。 由于塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，塑料加工設(shè)備已成為國家機械工業(yè)的重要組成部分。 后來，經(jīng)過實際應(yīng) 用 ，證明往復(fù)螺桿式注射成型機是一種比較理想的加工設(shè)備，所以近 幾十 年來，注塑機基本結(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，品種規(guī)格不斷擴大，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，加工人工陶瓷材料、磁性材料、聚氨 酯 的低 壓 、反應(yīng)式專 用 注塑機發(fā)展迅速，精密和超精密注塑機也發(fā)展很決。另外，配有通用接口便于與上位機實施聯(lián)機控制和質(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。但是液壓馬達 可 實現(xiàn)無級調(diào)速和有效過 載 保護，因此，對于不太經(jīng)常更換物料和模具的大型注塑機來說，采 用電 機拖 動螺 桿是經(jīng)濟的 ； 而對于經(jīng)常更換物料和模具的小型注塑 機 來說，采 用 液 壓馬 達驅(qū)動是合適的。 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，促進了大型注塑機的發(fā)展。一方面增強了設(shè)備的靈活性，同時，各廠家自行生產(chǎn)的零部件 (如螺桿、機筒 )可以更換，提高了制造廠家的應(yīng)變能力。 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)。 已知 ds =， h3=， θ=17176。根據(jù)定義： TTT AqN ? () 式中 AT——料筒加熱表面的有效面積， cm2。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，推動螺桿后移，完成對熔料的計量。因此，理論注射容積大的注塑機其螺桿直徑也大。 h1深，則容納物料多，提高了供料量，但會影響物料塑化效果以及螺桿根部的剪切強度。 已知 ds=45mm，取 L2=6ds，則 L2=6ds=270mm。 (2) 普通 螺桿參數(shù) ① 螺桿長徑 比 (L/DS) 螺桿長徑比 大 ， 可以實現(xiàn)低溫、均質(zhì)、穩(wěn)定的塑化，螺桿長徑比一般取 18～ 22。 螺桿頭分兩大類：帶止逆環(huán)的和不帶止逆環(huán) 的 。對稱形料口如圖 (a)所示，制造簡單，但進料不利。 本次設(shè)計分為 5 段控制， 總長度為 678mm。 ③ 液壓控噴嘴 結(jié)構(gòu)形式。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。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 。 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 。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。即 2 5 2 8 7 84/)0 4 5 9( 26 ?????? ?sit ApF N 慣性負(fù)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。 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。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 。 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。 ③ 噴嘴尺寸： 噴嘴與模具的尺寸關(guān)系如圖 所示 。 熱流道噴嘴結(jié)構(gòu)形式有絕熱式和內(nèi)加熱式。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。 (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。 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。若 h1/ h2=2， 實際壓縮比為 。 (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。一般 L3=(4～ 5)ds。因此， L/ds、直接影響到物料的熔化效果和熔體質(zhì)量。 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。 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=。 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。 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。使其具有加工的物料品種多，塑化能力強，注射率高等特點。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。 國外還推出了雙 料 斗注 塑 機。柱塞式注塑機目前大都用于成型小 型 制品。 （ 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。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。 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 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。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，