【正文】 K——口模常數(shù) ——噴嘴口徑 ——噴嘴口徑處的長(zhǎng)度熔體流經(jīng)噴嘴時(shí)剪切率與流率的關(guān)系 = （316）式中 ——剪切速率 ——熔體流率 ——噴嘴口徑從式（310）和式（312）可知，如熔料的流率（注射速率）不變，則塑料流經(jīng)噴嘴口徑處形成的壓力降及剪切速率同口徑三次方成反比。噴嘴安裝后的中心和模板定位圈孔對(duì)中，㎜。噴嘴頭與模具的主澆套應(yīng)有良好配合。為此，在一些機(jī)器上，設(shè)置了在螺桿預(yù)塑停止后，再作微小的軸向后移（后移量根據(jù)實(shí)際需要可進(jìn)行調(diào)整），使噴嘴處的熔料壓力獲得解除，克服了因壓力不平衡而引起的“垂延”現(xiàn)象。由于這類(lèi)噴嘴易于產(chǎn)生“垂延”現(xiàn)象（即預(yù)塑時(shí)熔料從噴嘴口流出）。開(kāi)式噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力損失小、補(bǔ)縮作用大、不易產(chǎn)生滯料分解現(xiàn)象。而對(duì)薄壁復(fù)雜形狀的制品要用小直徑遠(yuǎn)射程的噴嘴；反之，厚壁制品最好用較大直徑的補(bǔ)縮性能好的噴嘴。（1）噴嘴結(jié)構(gòu)形式噴嘴形式主要塑料的特性和用途來(lái)定。在壓力保持階段，還需有少量的熔料經(jīng)噴嘴向模內(nèi)補(bǔ)縮。當(dāng)熔料高速流經(jīng)狹小口徑的噴嘴時(shí)，將受到比較大的剪切作用，有部分壓力經(jīng)阻力損失而轉(zhuǎn)變成熱能，使熔料溫度得到提高。如把1公斤的熔料提高一個(gè)大氣壓力。如從能量之間的守恒關(guān)系，它們之間應(yīng)符合 （311）式中 ——外加熱功率 ——螺桿驅(qū)動(dòng)功率 ——螺桿塑化能力 ——塑料平均比熱 、——塑料塑化前與塑化后的溫度 ——塑化時(shí)壓力增加值 H——能量損失因注射螺桿塑化時(shí)的壓力較低，式中因輸送物料而需提高壓力所做的功（），相對(duì)其它項(xiàng)要小得多。這里我們采用比能計(jì)算法。因?yàn)樗芑瘯r(shí)的負(fù)載均包括在傳動(dòng)系統(tǒng)的外特性之中。對(duì)液壓馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)，一般根據(jù)負(fù)載最大扭矩來(lái)設(shè)計(jì)。螺桿的調(diào)速范圍有機(jī)器用途決定。在此我們選=20米/分。因此，對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速的確定，主要根據(jù)塑化能力、剪切均化等方面的要求來(lái)定。這是由于螺桿加料處的摩擦條件在改變，甚至發(fā)生加料加不進(jìn)的現(xiàn)象。在一般情況下螺桿的塑化能力隨螺桿轉(zhuǎn)速的增加而增加。馬達(dá)輸出接一花鍵軸，再通過(guò)傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳送給螺桿[4]。這點(diǎn)在控制熔料溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中和要求精確計(jì)量而須對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行程序化設(shè)計(jì)時(shí)是不可缺少的。如用液壓馬達(dá)傳動(dòng)，可方便地得到和合理地使用動(dòng)力源。還有其體積比同規(guī)格的電動(dòng)機(jī)小得多，傳動(dòng)裝置容易實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的要求（特別是對(duì)低速高扭矩直接驅(qū)動(dòng)螺桿的方式）。（2）螺桿的傳動(dòng)形式目前在注射機(jī)螺桿上，愈來(lái)愈多地采用液壓馬達(dá)傳動(dòng)。因此，對(duì)螺桿的轉(zhuǎn)速要求并不十分嚴(yán)格；（c）傳動(dòng)裝置一般設(shè)置在注射座架上，工作時(shí)并隨之往復(fù)運(yùn)動(dòng)。注射機(jī)螺桿傳動(dòng)裝置一般具有如下特點(diǎn)：（a）螺桿預(yù)塑是間歇式進(jìn)行工作的，因此，啟動(dòng)頻繁并帶有負(fù)載；（b）螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，出料僅供注射用，對(duì)制品無(wú)直接聯(lián)系。根據(jù)實(shí)際使用情況，～。表31 部分機(jī)筒的K值螺桿直徑（毫米）3442506585110130150機(jī)筒壁厚（毫米）25293547757560比 值（K）在初步確定機(jī)筒直徑（）后，可根據(jù)機(jī)筒受力情況，按厚壁筒計(jì)算中的能量理論，校核其強(qiáng)度或計(jì)算壁厚機(jī)筒的總應(yīng)力 機(jī)筒壁厚 式中 ——注射壓力（公斤力/） ——材料許用應(yīng)力， ——材料在工作溫度下的屈服極限（公斤力/） ——安全系數(shù)，～3我們?cè)谶@里計(jì)算機(jī)筒壁厚，螺桿直徑=35㎜（即=35㎜），注射壓力p=1400公斤力/，機(jī)筒材料（在300℃條件下工作，=5750公斤力/）機(jī)筒外徑（取K=）=35= ㎜將其圓整為90mm 機(jī)筒壁厚===機(jī)筒總應(yīng)力 =公斤力/材料許用應(yīng)力 =公斤力/因，故安全。反之，厚的機(jī)筒不僅結(jié)構(gòu)笨重，升溫慢，而且還會(huì)因熱慣性大，導(dǎo)致溫度在調(diào)節(jié)過(guò)程中，產(chǎn)生比較嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象。（b）按機(jī)筒表面積配置加熱功率 = （39）式中 ——加熱功率（瓦） ——螺桿的螺紋長(zhǎng)度（厘米） ——機(jī)筒內(nèi)徑（厘米） ——機(jī)筒外徑（厘米） ——單位表面積上所配置的加熱功率，考慮到加熱器的使用壽命，～3瓦/，最大不超過(guò)4瓦/（3）機(jī)筒的壁厚影響機(jī)筒壁厚的因素是多方面的，除滿足強(qiáng)度要求外，還要充分注意到本身結(jié)構(gòu)及其對(duì)成型工藝條件所帶來(lái)的影響。否則，過(guò)長(zhǎng)的升溫時(shí)間，將會(huì)影響到機(jī)器的生產(chǎn)率。為了保持良好的加料和輸送條件，以及防止機(jī)筒熱量傳遞到傳動(dòng)部分，所以在加料口處設(shè)置冷卻套（槽）卻是必須的?？刂贫我?～5為一段，溫控精度一般不超過(guò)5℃，對(duì)熱敏性塑料最好不大于2℃。這是因?yàn)樗哂畜w積小、制造與維修方便等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)中采用對(duì)稱(chēng)型加料口。因此，在設(shè)計(jì)加料口處的截面形狀時(shí)，應(yīng)該盡可能增強(qiáng)對(duì)塑料的輸送能力。其表面硬度不應(yīng)低于，光潔度應(yīng)在以下，在機(jī)筒設(shè)計(jì)時(shí)，一般需考慮塑料的加入與輸送、加熱與冷卻、強(qiáng)度等問(wèn)題[3]。注射成型機(jī)的機(jī)筒，大多數(shù)采用整體式結(jié)構(gòu)。根據(jù)螺桿最常見(jiàn)的破壞，是在加料段螺槽根徑處發(fā)生斷裂。為了提高耐磨能力和基體金屬的性能，近來(lái)也有采用在螺桿表面噴涂碳化鈦和對(duì)螺桿進(jìn)行離子氮化處理等技術(shù)。這就要求選用耐磨蝕、高強(qiáng)度的材料。（k）螺桿的強(qiáng)度注射螺桿處于比較惡劣的條件下工作，它不僅要承受注射時(shí)的高壓，同時(shí)還要經(jīng)受熔料的磨蝕作用和預(yù)熱時(shí)的頻繁負(fù)載啟動(dòng)。本設(shè)計(jì)取e==35=。（h）螺距（S）螺距的大小影響螺旋角，從而影響螺槽的輸送效率，一般S≈=35mm。對(duì)于結(jié)晶型的塑料，物料熔點(diǎn)明顯，熔融范圍窄，所以可短些，=（3～4）。 （g）塑化段（壓縮段）螺紋長(zhǎng)度（）物料在料筒中不斷地受到壓縮、剪切和混練作用，物料從段入點(diǎn)開(kāi)始，熔池不斷地加大，到出點(diǎn)處熔池已占滿全螺槽，物料完成從玻璃態(tài)，經(jīng)過(guò)高彈態(tài)向黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變，從固體床向熔體床的轉(zhuǎn)變。所以均化段螺槽深度： (36)實(shí)際壓縮比為==。壓縮比大，會(huì)增強(qiáng)剪切效果，但回減弱塑化能力，壓縮比取得小一些有利于提高塑化能力和增加對(duì)物料的適應(yīng)性。反之，如果過(guò)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。小，螺槽淺，提高了塑料熔體的塑化效果，有利于熔體的均化。一般=（4～5）。本設(shè)計(jì)取= Ds =ⅹ35=（e）熔融段螺紋長(zhǎng)度（）熔體在段的螺槽中得到進(jìn)一步的均化；黏度均勻，組分均勻，分子量分布均勻，形成較好的熔體質(zhì)量。的長(zhǎng)度應(yīng)保證物料有足夠的輸送能長(zhǎng)度，一般=（8~9）Ds，本次設(shè)計(jì)加料段長(zhǎng)度為：=8Ds =835=280mm（d）加料段的螺槽深度（）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。 （c）加料段長(zhǎng)度（）加料段又稱(chēng)輸送段或進(jìn)料段。但是如果L/太大，則傳遞扭矩加大，能量消耗增加。此能量分為兩部分：一部分是料筒外面的加熱圈傳給的，另一部分是螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱和剪切熱，由外部機(jī)械能轉(zhuǎn)化。（b）螺桿長(zhǎng)徑比（L/ Ds ） L是螺桿螺紋部分的有效長(zhǎng)度。標(biāo)稱(chēng)螺桿直徑：因標(biāo)稱(chēng)螺桿常用來(lái)加工PS或PE塑料，其形式為止逆結(jié)構(gòu)的螺桿，故取注射系數(shù)為=；為適當(dāng)提高螺桿強(qiáng)度，取k=，代入后即得：D s===㎝=33㎜ （32）將其圓整為35mm 螺桿行程：S= kDs=35= (33)將其圓整為100mm所以S=100 mm螺桿塑化能力校核：若取標(biāo)稱(chēng)螺桿的轉(zhuǎn)速n=150r/min；均化段槽深h3=2㎜,螺距S= Ds=35mm（=17176。因此，螺桿直徑先由下式計(jì)算出后，再校核其塑化能力。（3）螺桿參數(shù)（a）螺桿直徑（Ds）和行程（S）往復(fù)螺桿式的螺桿直徑，應(yīng)從保證注射量和塑化能力這兩個(gè)條件來(lái)確定。在設(shè)計(jì)中采用滾動(dòng)球式的結(jié)構(gòu)，具有啟閉靈活、升壓快、使用壽命長(zhǎng)等熱點(diǎn)； （d）止逆環(huán)是易于磨損的零件。熔料的流通面積小，限流作用大，這會(huì)降低螺桿的塑化能力，同時(shí)熔料在滑環(huán)區(qū)也易發(fā)熱，形成能量積聚，使工藝不易穩(wěn)定；但是也不能過(guò)大，大了會(huì)使止逆動(dòng)作遲緩，降低了止逆效果，從而影響到注出量的精度。反之，過(guò)緊又會(huì)影響到止逆動(dòng)作的效果。因此，需要注意以下幾點(diǎn)： （a）止逆環(huán)與料筒的配合要適合。并隨儲(chǔ)料室熔料壓力的升高，密封愈加緊密，從而阻止熔料的回泄。熔料經(jīng)設(shè)計(jì)的通道進(jìn)入螺桿前端的儲(chǔ)料室。圖33 通用型螺桿（2）螺桿頭為了防止注射時(shí)熔料回泄的螺桿頭，采用止逆螺桿頭。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：壓縮段的長(zhǎng)度約3～5個(gè)螺距。這樣不僅使用中免于經(jīng)常更換螺桿的麻煩，同時(shí)也會(huì)降低機(jī)器的成本。停機(jī)調(diào)換螺桿不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)又會(huì)影響機(jī)器的生產(chǎn)。 圖32 螺桿式塑化部件 1——噴嘴 2——機(jī)筒 3——螺桿 螺桿式塑化部件一般具有如下特點(diǎn)：（1）螺桿具有塑化和注射兩種功能；（2）螺桿在塑化時(shí)，對(duì)制品不發(fā)生直接的聯(lián)系，僅作預(yù)塑用；（3）塑料在塑化過(guò)程中，所經(jīng)歷的熱歷程要比擠出長(zhǎng)；（4）塑料在塑化和注射時(shí)，均要發(fā)生軸向位移，同時(shí)螺桿又處于時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇式工作狀態(tài)，因此形成了螺桿塑化過(guò)程的非穩(wěn)定性。塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的連續(xù)推進(jìn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)物理狀態(tài)的變化，最后呈熔融狀態(tài)而被注入模腔。因此，螺桿式注射裝置的設(shè)計(jì)，主要是塑化部件和傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。圖31 注射裝置 注射裝置的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)螺桿式注射裝置時(shí)，一般要考慮下述幾個(gè)問(wèn)題：塑化部件的結(jié)構(gòu)；螺桿傳動(dòng)與連接方式；注射和移動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu)和布置；注射座往復(fù)運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)形式；注射座固定連接方式；螺桿的拆卸等。圖31所示，是本次設(shè)計(jì)采用的布置形式。由于液壓技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種型式的低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達(dá)，可供直接驅(qū)動(dòng)螺桿使用。往復(fù)螺桿式注射裝置雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。另外往復(fù)螺桿式還具有結(jié)構(gòu)緊湊、熔料停滯分解現(xiàn)象少、清理料筒方便等優(yōu)點(diǎn)。除此，還可直接進(jìn)行染色和粉狀塑料的加工；（3）注射時(shí)壓力損失小，加之塑化時(shí)均化作用好。這為注射成型擴(kuò)大了加工塑料的范圍。常用的往復(fù)螺桿式一般具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）塑化能力大。但在塑化時(shí)，因伴隨著螺桿的軸向位移，故熔料溫度形成的軸向溫差較大，而且難以完全克服。這就需要在螺桿設(shè)計(jì)以及連接結(jié)構(gòu)上，加以特殊的考慮。該裝置在注射前先將已塑化的一定量的熔料存放到料筒前端（又稱(chēng)儲(chǔ)料室），然后再由柱塞（或螺桿）將儲(chǔ)存的熔料注入模腔?，F(xiàn)在介紹一下預(yù)塑式注射裝置的型式及其工作原理。 注射裝置的型式目前，在注射成型機(jī)上采用的注射裝置，從原理上分主要有柱塞式和預(yù)塑式兩大類(lèi)。3 注射裝置 注射裝置簡(jiǎn)介注射裝置在注射成型機(jī)的工作過(guò)程中，主要實(shí)現(xiàn)塑化計(jì)量、注射和保壓補(bǔ)縮三項(xiàng)功能。床身部分為整體式床身，采用稀油潤(rùn)滑。電器部分采用繼電器、PLC和單片機(jī)三種控制方案實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)控制。往復(fù)螺桿式注射裝置，采用雙導(dǎo)軌支承、注射座移動(dòng)油缸為單缸、注射油缸為單缸；一線式液壓馬達(dá)預(yù)塑裝置。 圖21 注塑機(jī)的循環(huán)周期 本機(jī)介紹本次設(shè)計(jì)的課題是60克微機(jī)控制注射成型機(jī)，為普通型注射成型機(jī)。由于螺桿頭部熔料壓力的作用，使螺桿后退，當(dāng)退至計(jì)量值時(shí)，螺桿即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)備下一次注射。制品冷卻和預(yù)塑當(dāng)保壓進(jìn)行到模腔注入的熔料失去從澆口回流的可能性時(shí)，保壓壓力即可卸去，使制品冷卻定型，此時(shí)螺桿在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)自料斗的粒狀塑料借助旋轉(zhuǎn)螺桿的輸送作用，不斷沿螺槽向前運(yùn)動(dòng)。（3）壓力保持 注入模腔的熔料，由于低溫模具的冷卻作用會(huì)產(chǎn)生收縮，壓力保持就是對(duì)熔料保持一定的壓力進(jìn)行補(bǔ)縮，使制品致密，此時(shí)螺桿作用于熔料上的壓力稱(chēng)為保壓壓力。（2）注射裝置前移和注射 在確認(rèn)模具達(dá)到所要求的合緊程度后，注射裝置前移，使噴嘴與模具貼合，便可以向注射油缸通入壓力油，則與油缸活塞桿相接的螺桿以高壓、高速將頭部的熔料注入模腔，此時(shí)螺桿頭部作用于熔料上的壓力為注射壓力。 注塑機(jī)工作過(guò)程（1）閉模與合緊 注塑機(jī)的成型周期一般從模具閉合開(kāi)始。液壓傳動(dòng)和電器控制系統(tǒng)：注射成型是由塑料塑化、模具閉合、塑料注射入模