【正文】 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，形成很高的壓力、扭矩 或軸向 力、太長也會增加螺桿的扭矩和不必要的能耗，一般 L2=(6～ 8)ds。 已知 ds=45mm，取 L2=6ds，則 L2=6ds=270mm。 對 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。 (8) S——螺距，其大小影響螺旋角月，從而影響螺槽的輸送效率，一般 S≈ ds。已知 ds=45mm， 則 S=ds=45mm。 (9)e——螺棱寬度，其寬窄影響螺槽的容料量、熔體的漏流以及螺棱耐磨損程度，一般 為 (～ ) ds。 已知 ds=45mm，取 e=， 則 e=≈ 5mm。 (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(qiáng)度等，一般 ? = ?? 30~25 ， R1=(～ ) R2，如圖 所示。 圖 螺棱尺寸示意圖 這里取 ? = ?30 ， R1=， R2=2 R1=3mm。 普通螺桿 的簡介與選用 (1) 概述 普通注 射螺桿螺紋有效長度通常分成加料段 (輸送段 )、壓縮 段 (塑化 段 )、均化段(計(jì)量段 )。 根據(jù) 塑料性質(zhì)不同，可分為漸變型螺桿、突變型螺桿、通用型 螺桿。 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。 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。 ③ 通用 型螺桿 ： 適應(yīng)性比較強(qiáng)的通用型螺桿，可適應(yīng)多種塑料的加工，避免優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) CAD 圖紙通過答辯 194535455 20 更換螺桿頻 繁，有利提高 生產(chǎn)效率。 通用型螺 桿的壓縮段長度介于漸變螺桿和突變螺桿之間。但通用型螺桿也絕非是 “萬能 ”螺桿，對某些 有特殊注塑工藝要求的塑料，需要配備特殊螺桿。 本次設(shè)計(jì)中，選用的是通用型螺桿。 (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(shí)現(xiàn)低溫、均質(zhì)、穩(wěn)定的塑化，螺桿長徑比一般取 18～ 22。 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(jì)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。 經(jīng)計(jì)算可得， L1/L=﹪ , L2/L=﹪ ，L3/L=﹪ ，符合通用型螺桿的各段長度范圍。 ② 壓縮比 (? ) 注射螺桿壓縮行比是指計(jì)量段螺槽深度 (h1)與均化段螺槽深度 (h3)之比。壓縮比大，會 增強(qiáng)剪切效果，但 會減弱塑化能力，相對于擠出螺桿，壓縮比應(yīng)取得小些為好，以有利于提高 塑化能力和增加對物料的適應(yīng)性。 對于結(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 。若 h1/ h2=2， 實(shí)際壓縮比為 。通常所說的壓縮比，大雨實(shí)際壓縮比。 因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的是通用型螺桿， 我們 取 ? =， 又 由公式 ()可知 ， 13 hh ?? () 所以，代入 h1=，得 h3=? h1=。 (3) 螺桿材料與熱處理 目前，國內(nèi)常用 的材料為 38CrMoAl，或者日本進(jìn)口的 SACM645。國內(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 ～。此種螺桿適于 阻燃性塑料，如透明 PC、 PMMA。但鍍鉻層容易脫落，防腐蝕性能差，所 以多采用不銹鋼材料。 因 為 可以 提高耐磨性 , 增加螺桿表面強(qiáng)度 , 所以 此次設(shè)計(jì)中 螺桿的材料 選用氮化鋼 38CrMoAlA。 螺桿頭 注塑螺桿和擠出螺桿之間重要區(qū)別，在于前者裝有各種特殊結(jié)構(gòu)形式的螺桿頭，這是由于螺桿工作特性所決定的。在注射螺桿中螺桿頭的作用是預(yù)塑時，能將塑化好的熔體放流到儲料室中，而在高壓注射時，又能有效地封閉螺桿頭前部的熔體，防止倒流。 螺桿頭分兩大類：帶止逆環(huán)的和不帶止逆環(huán) 的 。 帶止逆環(huán)的螺桿頭如圖 所示。預(yù)塑時，螺桿均化段的熔體將止逆環(huán)推開，通過與螺桿頭形成的間隙，流入儲料室中；注射時，螺桿頭部的熔體壓力形成推力，將止逆環(huán)退回將流道封堵，防止回流。 1前料筒； 2止逆環(huán)；料筒 圖 螺桿頭結(jié)構(gòu)示圖 對螺桿頭的要求：止逆環(huán)要靈活，光潔，有的要求增強(qiáng)混煉效果等， 又 有多種形式，如 表 所示，對有些高 黏度 物料如 PMMA、 PC、 AC 或者熱穩(wěn)定性差的物料 PVC 等，為減少剪切作用和物料的滯留時間，可不用止逆環(huán)，但這樣在注射時會產(chǎn)生反流，延長 建壓時間。 對螺桿頭要求： (1) 止逆環(huán)與料筒配合間隙要適宜，既要防止熔料回泄又要靈活； (2) 既有足夠的流通截面，又要保證止逆環(huán)端面有回程力，使在注射時快速封閉； (3) 止逆環(huán)屬易磨損件，應(yīng)采用硬度高的耐磨、耐蝕合金材料制造； (4) 結(jié)構(gòu)卜應(yīng) 拆裝方便，便于清洗； (5) 螺桿頭的螺紋與螺桿的螺紋方向相反，防止頂塑時螺桿頭松脫。 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。 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。 料筒大多數(shù)采用整體結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 定位子口 1 與前料筒徑向定位，并用端面封閉熔體，用多個螺釘旋入螺孔 2 內(nèi)將前體與料筒壓緊。螺孔 3 裝熱電隅，要與熱電隅緊密地接觸，防止虛浮，否則會影響溫度測量精度。 料筒安裝在注射座上，前端與噴嘴相連。 ① 料 筒與噴嘴的連接為了便于安裝注射噴嘴，一般在機(jī)筒的前端設(shè)置一前料優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) 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。 1定位子口； 2螺孔； 3螺孔； 4加料 口 ； 5尾螺紋； 6定位 圖 料筒結(jié)構(gòu) ② 料 筒與注射座的連接機(jī)筒固定在注射座上，其連接主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)要求 ： 保 證料 筒的加料口能對正注射座上的料斗人口，工作時避免機(jī)筒隨螺桿轉(zhuǎn)動而造成加料口偏 移；料 筒在工作時會產(chǎn)生軸向力， 料 筒軸向位置的固定結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足強(qiáng)度要求 ；料 筒與注射座 安裝 孔可采用間隙配合。 由于 本次設(shè)計(jì)的注射機(jī)構(gòu)適用于中小型注塑機(jī)上，所以選用第二種連接方式。 (2) 加料口 加料口結(jié)構(gòu)形式直接影響進(jìn)料效果和塑化部件吃料能力。注塑機(jī)大多數(shù)靠料斗中物料的 自重加料，常用進(jìn)料口截面形式如圖 所示。對稱形料口如圖 (a)所示，制造簡單，但進(jìn)料不利?，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(jìn)料效率，不易在料斗中形成架橋空穴。 本次設(shè)計(jì)選用了畫法相對簡單的 (a)類。 圖 加料口結(jié)構(gòu)形式示圖 (3) 料筒壁厚 料筒壁厚要求有 足夠的強(qiáng)度和剛度，因?yàn)榱贤矁?nèi)要承受熔料和氣體壓力，且料筒長徑比很大，在注塑座上懸臂 ； 料筒要求有足夠的熱容量，否則難以保證溫度穩(wěn)定性 ； 如果太厚，料筒笨重，浪費(fèi)材料，熱慣性太大，升溫慢，溫度調(diào)節(jié)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。 一般料筒外徑與內(nèi)徑比值 K=～ ，如表 所列。 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 。 (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。此間隙太大塑化能力降低，注射回泄量增加，注射時間延長 ； 如果太小，熱膨脹作用使螺桿與料筒摩擦加劇，能耗加大，甚至卡死，此間隙 Δ=(～ )ds，如表 所列。 表 間隙值 /mm 螺桿直徑 ≥ 15～ 25 25～ 50 50～ 80 80～ 110 110～ 150 150～ 200 200～ 240 240 最大徑向間隙 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 根據(jù)上表所示，已知螺桿直徑為 45mm,Δ==。 (5) 料筒加熱、冷卻 注塑機(jī)料筒加熱方式有電阻加熱、陶瓷加熱、鑄鋁加熱，應(yīng)根據(jù)使用場合和加工物料合理配置。常用的有電阻加熱和陶瓷加熱，后者較前者承載功率大。 為符合注塑工藝要求，料筒需分段控制，小型機(jī) 3 段，大型機(jī) 5 段?？刂崎L度為 (3～ 5)ds， 溫控精度 177。～ 2℃ 。而對熱固性塑料或 熱穩(wěn)定性塑料，為 177。℃ 。 本次設(shè)計(jì)分為 5 段控制， 總長度為 678mm。 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。 (6) 料筒、螺桿材料 料筒、螺桿材料要求在高溫下耐磨、抗腐蝕，大多采用優(yōu)質(zhì)氮化鋼 38CrMoAIA加工后 進(jìn)行氮化處理。對于加工某些增強(qiáng)纖維填充的復(fù)合物料，需配高碳、高鉻合金，高硬度抗蝕 耐 磨的雙金屬料筒。 在這次設(shè)計(jì)中，料筒、螺桿都采用氮化鋼 38CrMoAIA。 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。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(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(bǔ)縮作用。 噴 嘴可分為敞開式噴嘴、鎖閉噴嘴、熱流道噴嘴和多流道噴嘴。 (2) 噴嘴形式 ① 敞開式噴嘴結(jié)構(gòu)形式，如圖 所示。 (a)軸孔型 (b)長錐型 圖 敞開噴嘴結(jié)構(gòu)形式示圖 敞開式噴嘴，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，壓力損失小，但容易發(fā)生流延。 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。 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。 ② 自鎖噴 嘴結(jié)構(gòu)形式有多種 。 此種結(jié)構(gòu) 主要用于加工某些低 黏度 塑料，如 PA 類，防止預(yù)塑時發(fā)生流延。 在預(yù)塑時，靠彈簧力通過擋圈和導(dǎo)桿將頂針壓住， 用其錐面將噴 嘴孔封死 ； 注射時，在 高壓作用下，用熔體壓力在頂針錐面上所形成的軸向 力，通過導(dǎo)桿 、檔圈將彈簧壓縮，高壓熔體從噴嘴孔注人模具流道。 此種噴嘴， 注射時壓力損失大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，清洗不便，防流延可靠性差，容易從配合面 泄露。 ③ 液壓控噴嘴 結(jié)構(gòu)形式。噴嘴頂針在外力操縱下，在預(yù)塑時封死 ,注 射時打開。 此種噴嘴頂針 為封口動作參加注射機(jī)的控制程序，需設(shè)置噴嘴控制油缸。 此種結(jié)構(gòu)噴嘴頂 針和導(dǎo)套之間的密封十分重要，在較大的背壓作用下，熔體有泄漏可 能，為此需與防延時程序 配合。 ④ 熱流道噴嘴 由于噴嘴流道很細(xì)，并與模具主澆套接觸，容易散熱，經(jīng)過 保壓、冷卻后，噴嘴中的余料變冷料而封堵，影響下一次注射程序，且冷料也會影響制品質(zhì)量。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