【正文】 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。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 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，增加了對微型制品的 需 求，從而微 型注 塑機也 與日 俱增。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 9 第 2章 注射 機構(gòu)的 技術(shù)參數(shù)與計算 注塑機根據(jù)注射裝置和主軸的位置關(guān)系分為立式注塑機和臥式注塑機，而注塑機的注射系統(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)計的注塑機注射機構(gòu)，將采用一線式螺桿預塑、雙缸注射裝置， 并使用低速大扭矩液壓馬達直接驅(qū)動螺桿。 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)其液壓馬達的供油量或驅(qū)動螺桿伺服電機的轉(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)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 13 定。 經(jīng)設(shè)計計算可 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度，經(jīng)過很長的熱歷程，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)動時產(chǎn)生摩擦熱和剪切熱，由外部機械能轉(zhuǎn)化的。L3長度有助于穩(wěn)定熔體在螺槽中的波動，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，所以又稱計量段。 已知 ds=45mm，取 e=， 則 e=≈ 5mm。 對于結(jié)晶型塑料，如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺以及復合塑料，一般取 ～ ；對高黏度的塑料，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，對于單頭等距變深螺桿，可由式3 hh??計算出加料段的螺槽深度 。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 22 此次設(shè)計 中， 采用 的是帶爪形止逆環(huán)的螺桿頭。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 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)計算料筒外徑得 108mm，機筒壁厚為 。 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 )。近代許多注塑機常用兩個整移油缸平排對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、注射推力座通過導向套可 在導桿上移動；導桿由支座支承，用螺釘固緊其上，形成整體注射座 。螺母與機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 阻力負載 因為采用的動力滑臺是平導軌式，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兩個平行活塞桿的軸向位置以及注射 螺桿的軸向位置進行同步調(diào)整 。 電動注塑裝置 工作原理 ： 預塑時，螺桿由伺服電機齒帶減速 的驅(qū)動主軸旋轉(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，另一獨立伺服電機，通過同步帶減速，驅(qū)動固定在止推軸承上的滾珠螺母旋轉(zhuǎn)，使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生軸向運動，推動螺桿完成注射動作。 注射 時，注 射油缸的 右腔進高壓油，推動注射活塞座通過推力軸承推動活塞桿注射。 (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，兩個球面應(yīng)配合緊密，否則會溢料。噴嘴頂針在外力操縱下，在預塑時封死 ,注 射時打開。 注塑機料筒內(nèi)產(chǎn)生的剪切熱比擠出機要小，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?，F(xiàn)多用非對稱形式，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 段長度如 表 所 示 ： 表 螺桿長度比 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)計中的螺桿長徑 比 為 21， 已知 各段長度分別為： L1=450mm， L2=270mm，L3=225mm，總長度 L= L1+L2+L3=945mm。 對 于結(jié)晶型的塑料，物料熔點明顯，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 ，螺桿起柱塞的作用，在油缸作用下，優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 17 迅速前移，將儲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)秀機械畢業(yè)設(shè)計 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，與流道的各段長度、幾何形狀及塑料的流變性能有關(guān)。 其它 主機外觀及形狀優(yōu)化設(shè)計已引起制造廠商的高度重視，噪音成為衡量注塑機質(zhì)量等級的一項工要內(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，限制管道中液壓油流速等，來降低噪音對人體的危害，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 的少家有 日 本的名機制作所 (MEIKI),日 制鋼所 (JSW)、 德國 Battenfeld Maschinenfabriken CMIBH、意大利 Idra、法國的 Billion maohine Divof SMP 等。隨著直流和交流伺服電機的出現(xiàn)，實現(xiàn)無級調(diào)速已成為可能。 塑料注射成型機械 塑化及 注射機構(gòu) 部分的發(fā)展概況 1932 年最早的 柱 塞式臥式 注 射成型機 .其頂塑、注射機械比較簡單，山噴嘴、優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 4 分流梭、電熱圈、料筒、加料裝 置 、料斗、計量室、注射柱塞傳動臂、注射柱塞、注射座移動油缸等兒部分組成。 塑料注射成型機自本世紀三十年代問世以來，在僅有 70 年的時間，得以迅猛發(fā)展和提高，成為在整個塑料機械中量大面廣，最具有代表性的塑料成型設(shè)備 。 塑料加工設(shè)備是在橡膠機械和金屬壓鑄機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，早在 18 世 紀50 年代，橡膠機械已有了一定的水平，到 19 世紀 70 年代，出現(xiàn)了注塑工藝及設(shè)備。本文設(shè)計的塑料注射機注射機構(gòu)為塑料注射成型機的主要組成部分之一 。由于計算機技術(shù)和現(xiàn)代控制理淪的應(yīng) 用 ，又進 一 步發(fā)展了自適應(yīng)控制的注塑機。山于已塑化的熔料不能在前面被壓出，因而反向推 壓螺桿 向后移動并進行計量 ，待螺桿前部的熔料積存到所需的數(shù)量時，螺 桿就會 停止 轉(zhuǎn)動。 塑料注射成型機械的發(fā)展趨勢 注塑機進一步發(fā)展的重點在 于 提 高 水平和質(zhì)量、 節(jié) 能及自動化，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)中動作靈敏、運行穩(wěn)定，明顯提高了塑料制品的質(zhì)量，同時，設(shè) 備 可靠，達到了改 善勞 動條件、減輕維修工作量、降低能耗、節(jié)省原料的目的。2μm的有 機 玻璃 凸 透鏡 。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 10 注射 部分主要技術(shù)參數(shù)的計算 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)秀機械畢業(yè)設(shè)計 CAD 圖紙通過答辯 194535455 18 圖 螺桿基本結(jié)構(gòu) (3)L1——加料段長度。但 h3過小會導致剪切速率過高，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， 塑化時能量轉(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。國內(nèi)螺桿的優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計 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 多流道噴嘴與兩個或多個注塑化部件配合，注塑混色、雙層或多層的復合制品，前者稱 混合噴 嘴，后者稱復合噴嘴。 將這章所提供的信息作為基礎(chǔ)，會對 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 油馬達直接驅(qū)動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，對螺桿實施推力，既能實現(xiàn)防延時的直線后退動作，又能實現(xiàn)在預塑時由油馬達驅(qū)動螺桿的旋轉(zhuǎn)與物料反推作用下直線后退的復合動作。 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 注塑機 注射機構(gòu)的各個主要部分，進行了 大體 設(shè)計， 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，塑化并將塑化好熔料推到螺桿前 的儲 料室中， 與此同時，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 ， 通過螺母拉動雙活塞桿直線后退，完成計量。在單缸中以液壓馬達或伺服電機直接驅(qū)動注塑螺桿的為常見，雙缸以低速或高速液壓馬達驅(qū)動的居多，近年來還發(fā)展一種用伺服電機驅(qū)動螺桿預塑和注射的注塑裝置。 優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計