【正文】 使得常常在制品上產(chǎn)生氣泡或者銀條等缺陷，對(duì)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(jī)。移動(dòng)螺桿式 射 射成 型 機(jī)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(dòng)條件也 得 到了適 當(dāng) 改 善。 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 需 求，從而微 型注 塑機(jī)也 與日 俱增。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 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)種類繁多，其結(jié)構(gòu)類型如表 所示 ： 表 注 塑機(jī)注射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類 分 類 方 式 內(nèi) 容 按塑化裝置與注射裝置配置形式 一線式排列 ；兩線式排列 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。 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。 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)速來決定 的 ；螺桿的工藝轉(zhuǎn)速，由螺桿 線速度及加工塑料所允許的極限剪切速率來限優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 13 定。 經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算可 知 Db=108mm， L=678mm， 由公式 ()可得， AT =2300cm2。 塑化主關(guān)零件 螺桿 螺桿作用與分類 螺桿是塑化部件中的關(guān)鍵部件，和塑料直接接觸，塑料通過螺槽的有效長(zhǎng)度，經(jīng)過很長(zhǎng)的熱歷程，要經(jīng)過 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。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，所以又稱計(jì)量段。 已知 ds=45mm，取 e=， 則 e=≈ 5mm。 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 。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 22 此次設(shè)計(jì) 中， 采用 的是帶爪形止逆環(huán)的螺桿頭。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 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 。 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。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。 表 噴嘴口徑 機(jī)器注射量 /g 30～ 200 250～ 800 1000～ 2020 開式噴嘴 /mm 通用料 2～ 3 ～ 5～ 6 硬聚氯乙烯類 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 )。近代許多注塑機(jī)常用兩個(gè)整移油缸平排對(duì)稱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。 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 。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。 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。通過活 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 。 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 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。 注射 時(shí)，注 射油缸的 右腔進(jìn)高壓油，推動(dòng)注射活塞座通過推力軸承推動(dòng)活塞桿注射。 (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。噴嘴頂針在外力操縱下，在預(yù)塑時(shí)封死 ,注 射時(shí)打開。 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 開溝槽。現(xiàn)多用非對(duì)稱形式，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。 帶止逆環(huán)的螺桿頭如圖 所示。 普通螺桿各 段長(zhǎng)度如 表 所 示 ： 表 螺桿長(zhǎng)度比 螺桿類型 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。 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。一般 h1≈ (～ )ds。這里已知 ds=45mm。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 圖紙通過答辯 194535455 17 迅速前移，將儲(chǔ)料室中的熔體通過噴嘴 1 注人模具。 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)。40′，設(shè) ρ=， k=，取最大值 180r/min，即 3r/s。 （ 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)。 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。目前，生產(chǎn)大型注塑機(jī) 的少家有 日 本的名機(jī)制作所 (MEIKI),日 制鋼所 (JSW)、 德國(guó) Battenfeld Maschinenfabriken CMIBH、意大利 Idra、法國(guó)的 Billion maohine Divof SMP 等。隨著直流和交流伺服電機(jī)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速已成為可能。 塑料注射成型機(jī)械 塑化及 注射機(jī)構(gòu) 部分的發(fā)展概況 1932 年最早的 柱 塞式臥式 注 射成型機(jī) .其頂塑、注射機(jī)械比較簡(jiǎn)單，山噴嘴、優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 4 分流梭、電熱圈、料筒、加料裝 置 、料斗、計(jì)量室、注射柱塞傳動(dòng)臂、注射柱塞、注射座移動(dòng)油缸等兒部分組成。 塑料注射成型機(jī)自本世紀(jì)三十年代問世以來，在僅有 70 年的時(shí)間，得以迅猛發(fā)展和提高，成為在整個(gè)塑料機(jī)械中量大面廣，最具有代表性的塑料成型設(shè)備 。 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)了注塑工藝及設(shè)備。本文設(shè)計(jì)的塑料注射機(jī)注射機(jī)構(gòu)為塑料注射成型機(jī)的主要組成部分之一 。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理淪的應(yīng) 用 ，又進(jìn) 一 步發(fā)展了自適應(yīng)控制的注塑機(jī)。山于已塑化的熔料不能在前面被壓出，因而反向推 壓螺桿 向后移動(dòng)并進(jìn)行計(jì)量 ，待螺桿前部的熔料積存到所需的數(shù)量時(shí)，螺 桿就會(huì) 停止 轉(zhuǎn)動(dòng)。 塑料注射成型機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 注塑機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的重點(diǎn)在 于 提 高 水平和質(zhì)量、 節(jié) 能及自動(dòng)化，尤其需要不斷完善液壓系統(tǒng) 與 控制手段， 并 通過采用性能先進(jìn)的設(shè)備、質(zhì)量可靠的電氣系統(tǒng)及油路系統(tǒng)，以確保生產(chǎn)中動(dòng)作靈敏、運(yùn)行穩(wěn)定，明顯提高了塑料制品的質(zhì)量，同時(shí)，設(shè) 備 可靠，達(dá)到了改 善勞 動(dòng)條件、減輕維修工作量、降低能耗、節(jié)省原料的目的。2μm的有 機(jī) 玻璃 凸 透鏡 。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 10 注射 部分主要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算 注射部分的主要技術(shù)參數(shù)之間的關(guān)系從注塑系統(tǒng)圖 中可以看出。 此注射功率是由注射的油 壓系統(tǒng)瞬間提供的，因此， Ni≈ N0。m； α ——比例系數(shù)，一般取 1～ 3； ds——螺桿外徑， cm； m ——由樹脂性能決定的指數(shù)， m=～ 3。 1噴嘴 ； 2加熱圈 ； 3塑化室 ； 4分流梭 ； 5料筒 ； 6加料室 ； 7柱塞 圖 柱塞式塑化部件結(jié)構(gòu)示圖 部件主要由料筒 分流梭 4 和柱塞 7 等組成。常規(guī)螺桿又稱三段式螺桿，是螺桿的基本形式。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 18 圖 螺桿基本結(jié)構(gòu) (3)L1——加料段長(zhǎng)度。但 h3過小會(huì)導(dǎo)致剪切速率過高，以及剪切熱過大，引起大分子鏈的降解，影響熔體質(zhì)量。 ① 漸 變型螺桿 ： 壓縮段較長(zhǎng)， 塑化時(shí)能量轉(zhuǎn)換緩和，多用于聚氯乙烯等軟化溫度較寬的、高黏度的結(jié)晶型塑料。國(guó)內(nèi)螺桿的優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 21 熱處理，一般采取鍍鉻工藝，鍍鉻之前高頻淬火或氮化，然后鍍鉻，厚度 ～。 料筒安裝在注射座上，前端與噴嘴相連。常用的有電阻加熱和陶瓷加熱，后者較前者承載功率大。 圖 (a)軸孔型， d=2～ 3mm， L=(10～ 15)d，適宜中低豁度，熱穩(wěn)定性好的如PE、 ABS、 PS 等薄壁制品。 1模具； 2探釘； 3噴嘴； 4加熱器； 5分流體； 6流道座 圖 內(nèi)加熱式噴嘴結(jié)構(gòu)示圖 ⑤ 多流道噴嘴 多流道噴嘴與兩個(gè)或多個(gè)注塑化部件配合，注塑混色、雙層或多層的復(fù)合制品，前者稱 混合噴 嘴，后者稱復(fù)合噴嘴。 將這章所提供的信息作為基礎(chǔ)，會(huì)對(duì) 以后的整體 結(jié)構(gòu) 起到重要作用 。 雙缸注塑裝置 雙缸注射 ——是由 油馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿注塑裝置的基本結(jié)構(gòu)形式，如圖 所示。推力座由注射活塞桿帶動(dòng)，對(duì)螺桿實(shí)施推力，既能實(shí)現(xiàn)防延時(shí)的直線后退動(dòng)作，又能實(shí)現(xiàn)在預(yù)塑時(shí)由油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿的旋轉(zhuǎn)與物料反推作用下直線后退的復(fù)合動(dòng)作。 噴嘴 噴嘴是根據(jù)注射工藝要求的可換件，用其尾部螺紋及可挾持的六方體可方便地與前體的孔螺紋配合擰緊。 然后 對(duì) 注塑機(jī) 注射機(jī)構(gòu)的各個(gè)主要部分，進(jìn)行了 大體 設(shè)計(jì)， 基本上完成了 整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。整移油缸一端，通過活塞桿頭部的螺紋及螺母與支座相連接，另端通過后端蓋及鉸座銷與注射座相連。螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，塑化并將塑化好熔料推到螺桿前 的儲(chǔ) 料室中， 與此同時(shí)，螺桿在其物料的反作用下后退，并通過推力軸承使推力座 7 后退 ， 通過螺母拉動(dòng)雙活塞桿直線后退，完成計(jì)量。在單缸中以液壓馬達(dá)或伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)注塑螺桿的為常見，雙缸以低速或高速液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的居多，近年來還發(fā)展一種用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿預(yù)塑和注射的注塑裝置。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)