【正文】 米級， 并 成功地加工了直徑 60mm、中心最大厚度 、 容許偏差 177。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 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。例如，合模力 500 噸的 注塑機(jī) 塑化能 力由 過去的 200 公斤 /小時提高到 500 公斤 /小時，注射速度 已由 過去的 100 毫 米 /秒提高到 250 米 /秒，開合模速度高達(dá) 60 米 /分，中小型注塑機(jī)注 射 壓力都在 1500 公斤力 /平方厘米以上，甚至大型機(jī)也都接近 1500 公斤力 /平方 厘 米，微型注塑機(jī)在 2020 公斤 /平方厘米以上已不鮮見，甚至發(fā)展為超高壓系列，如日本NADAC 公司產(chǎn) SN 120P 型，鎖模力 120 噸， 由于注 射壓力已達(dá) 4600 公斤力 /平 方厘米，生產(chǎn)的制品收縮率幾乎為零，可成型 壁 厚僅 的制品。 采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成標(biāo)準(zhǔn)化系列 普遍采用 CAD/CAM 等先進(jìn)手段，按照模塊化思想發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件式結(jié)構(gòu)，即由專用設(shè)備加工標(biāo)準(zhǔn)化零部件，再裝配成組件，便可進(jìn)行多種組合，形成各種各樣 的注塑機(jī)，使得注塑機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化得以加強(qiáng)，包括注塑機(jī)配套設(shè)備、機(jī)械手、注塑機(jī)連結(jié)裝置等。 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，來降低噪音對人體的危害，影響人的身心健康，以保 證工 作環(huán)境的安 靜。 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)一個塑料注射機(jī)的注射機(jī)構(gòu)。 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)動螺桿。料筒采用 電加熱圈加熱，加熱迅速，溫度穩(wěn)定、均勻。 1 注座推力 P(kN)——注射噴嘴對模具主澆套的最大密封推力； 1 料筒加熱功率 NT(kW)——料筒加熱圈單位時間供給料筒表面的總熱能。 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。 已知 ds=45mm， maxiS ==198mm， 由公式（ ）得 Vi=315cm3。 已知 Gi=282g。 （ 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，與流道的各段長度、幾何形狀及塑料的流變性能有關(guān)。 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)。 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。 由此可知，注射速率是反映注射充模能力和注塑機(jī)供油能力的重要參數(shù)。 注射功率 Ni(kW) 根據(jù)定義 ?? iii vPN () 式中 Pi——注射螺桿的推力， N； 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 12 vi——注射速度， cm/s。 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。 塑化能力 Qs(cm3/s， g/s) 塑化能 力與螺桿均化段螺槽的輸送能力一致，由此得下式 ???? c o ss i 322 knhdQ sss ? () 式中 Qs——螺桿塑化能力， g/s； ds——螺桿外徑， cm； h3——均化段螺槽深度， cm； ρ——熔體密度， g/cm3，對 PS 取 ～ ； k——修正系數(shù)，一般取 ～ ； θ——螺桿的螺旋升角，度。4017? ） 此塑化能力必須滿足注射成型周期中單位時間內(nèi)注射量的要求，即 iis tVQ? () 式中 Vi——理論注射容積， cm3/s， 或注射量， g/s； ti——注射時間。40′，設(shè) ρ=， k=，取最大值 180r/min，即 3r/s。 螺桿轉(zhuǎn)速 ns(r/min) 螺桿在預(yù)塑時，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 。 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。 由于至今尚無精確有效地確定注塑機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速的方法，且在加工不同品種的塑料時，螺桿的轉(zhuǎn)速也 有所 不同，所以對于我們所設(shè)計(jì)的通用型螺桿來說，并沒有一個確切 的轉(zhuǎn)速的 數(shù)值，只能設(shè)定一個適當(dāng)?shù)姆秶? 螺桿扭矩 Mt(N/m) 目前還沒有計(jì)算扭矩的標(biāo)準(zhǔn)公式，以下為經(jīng)驗(yàn)公式 mst dM ?? () 式中 Mt——螺桿扭矩， N 已知 ds=， 在這里 α、 m均取最大值 3，則根據(jù)式 ()可得， Mt= 注座推力 （ N） 為了在注射時，將熔體可靠地注入型腔，必須使注射噴嘴壓在模具的主澆套上，形成足夠的壓力來封閉從噴嘴流過的高壓高速熔體 ，如圖 所示 。 為了有效地封閉熔體不僅需足夠的油缸推力 TP ，而且 需有合理的噴嘴與澆套的結(jié)構(gòu)、尺寸： HK dd ? () Rr? () 料筒加熱功率（ kW） 料筒加熱功率，由料筒加熱圈的加熱能力來決定。 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)。 LDA bT ?? () 式中 Db——料筒外徑； L ——料筒布置加熱圈的有效長度。 經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算可 知 Db=108mm， L=678mm， 由公式 ()可得， AT =2300cm2。 計(jì)算所得技術(shù)參數(shù)值 通 過以上各個公式的計(jì)算，我們可以得到所設(shè)計(jì)注塑機(jī)注射機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)，如 表所示 ： 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 15 表 注射機(jī)構(gòu) 主要 技術(shù) 參數(shù) 規(guī) 格 單 位 —— 注 射 裝 置 螺 桿 直 徑 mm 45 理 論 容 積 cm3 315 注 射 重 量 g 282 注 射 速 率 g/s 138 塑 化 能 力 g/s 22 注 射 壓 力 MPa 159 螺 桿 轉(zhuǎn) 速 r/min 0～ 180 其 它 油壓系統(tǒng)壓力 MPa 16 油泵馬達(dá)功率 kW 15 料筒加熱功率 kW 本章小結(jié) 在 本 章中我利用搜集所得的相關(guān)公式資料，經(jīng)過計(jì)算，獲得了注塑機(jī)注塑機(jī)構(gòu)工作的主要技術(shù)參數(shù)。 優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 16 第 3章 塑化部件 的 設(shè)計(jì) 與選用 塑化部件形式 柱塞式，如圖 所示。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(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。 此種結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸短，安裝方便 ； 但熱能消耗大，注射壓力損失大，塑化效果較差，現(xiàn)單獨(dú)使用較少 ； 但對物料的適應(yīng)性強(qiáng)，可用再生料。 1噴嘴； 2前機(jī)筒； 3螺桿頭； 4止逆環(huán)； 5推力環(huán)； 6料筒； 7螺桿 圖 螺桿式塑化部件結(jié)構(gòu)圖 主要特點(diǎn)是在料筒 6 內(nèi)裝有螺桿 7， 預(yù)塑時，螺桿旋轉(zhuǎn)將從料口落人螺槽中的物料連續(xù)地向前推進(jìn)，加熱圈通過料筒壁把熱量傳遞給螺槽中的物料，固體物料在外加熱和螺桿旋轉(zhuǎn)剪切雙重作用下，并經(jīng)過螺桿各功能段的熱歷程，達(dá)到塑化和熔融。在注射 時 ，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，將儲料室中的熔體通過噴嘴 1 注人模具。 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)簡單、緊湊，得到普遍 應(yīng) 用。 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。通用螺桿又稱常規(guī)螺桿，可加 工 大部分具有低、中勃度的熱塑性塑料，結(jié)晶型和非結(jié)晶型的民用塑料和工程塑料，是螺桿最 基 本的形式。按螺桿結(jié)構(gòu)及其幾何形狀的特征，可分為常規(guī)螺桿和新 型 螺桿。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。螺桿頭部設(shè)有裝螺桿頭的反向螺紋。螺桿直徑大小直接影響著塑化能力的大小，也就直接影響到理論注射容積的大小。這里已知 ds=45mm。 L 是螺桿螺紋部分的有效長度。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(jī)械能轉(zhuǎn)化的。但是如果 L/ds太長，則傳遞扭矩加大，能量 消耗增加。所以，這里 L/ds取 21。加料段又稱輸送段或進(jìn)料段。 L1 的長度應(yīng)保證物料有足夠的輸送長度，一般 L1=(9～ 10)ds。 (4)h1——加料段的螺槽深度。一般 h1≈ (～ )ds。 (5)L3——熔融段 (均化段、計(jì)量段 )螺紋長度。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(jì)量段。 已知 ds =45mm， 取 L3=5ds，則 L3=5 ds=225mm。 h3小，螺槽淺，提高了塑料熔體的塑化效果，有利于熔體的均化。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(qiáng)，會降低塑化能力 。 (7)L2——塑化段 (壓縮段 )螺紋長度。L2長度會影響物料從固態(tài) 到 黏 流 態(tài)的轉(zhuǎn)化歷程，太短會來不及轉(zhuǎn)化，固料堵塞在 L2段的末端，形成很高的壓