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注射机一次成型设计-注塑机设计资料[含3张CAD图纸和说明书全套打包]

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摘要

注塑机能够一次成型外表型状复杂以及尺寸精确或带有质地密致的金属嵌件的塑料制品，被广泛应用于国防、机械、交通运输、建材、包装、农业及人们日常生活等领域。注射成型工艺对塑料的加工有着非常好的适应性，有着较高的生产能力，而且容易实现自动化。由于飞速发展的塑料工业，注塑机在数量以及种类上都具有重要地位，从而成为现在塑料机械中增长速率最快，生产数量最多的一个机种。

在最近几年，我国塑料机械行业技术进步的非常明显，特别是注塑机的技术水平与国外知名品牌的差距明显缩小，在控制水平、产品质量以及外部形状等方面都有着良好的改观。

　　　有好的设备才有好的制品。机械的磨损和腐蚀是必然现象，如果人们掌握了这种规律，就可以预防或减少机械的磨损腐蚀，能够延长机械的使用寿命，并且保证机械的完好率。

　　　为了增强塑料机械的使用维护等工作，我国相关部门已经制订了有关标准以及细则，要求各个管理部门和生产企业对机械的使用做到“科学管理、合理使用、按时保养、经常检修，提升机械完好率，使机械经常处在一个良好的状态。

　　　本次设计采用液压马达为驱动，同时降低成本，制造简单，维护方便。塑料注射成型技术是根据铸压原理从十九世纪末二十世纪初发展起来的,是现在塑料加工中最普遍采用的一种方法。该种方法适用于所有的热塑性塑料和部分热固性塑料（约占塑料总量的1/3）。

关键词：注塑机；注射成型；注射装置

Abstract

Injection molding machine can have a complex shape, the precise size or texture with metal inserts of dense plastic products are widely used in national defense, electronics, automotive, transportation, building materials, packaging, agriculture, education, health and everyday all areas of life. Injection molding of various plastics processing has good adaptability, high production capacity and easy to automate. The rapid development of the plastics industry today, both in the injection molding machine or on the number of species occupies an important position, making it the fastest growing plastics machinery currently, one of the largest number of production models.

In recent years, technological progress in China's press industry is very significant, particularly in the gap between technology and foreign brand-name injection molding machine greatly reduced, the level of control, product quality and internal appearance and other aspects have made significant change.

Have good products, must have good equipment. Equipment wear and corrosion is a natural law, people master the rules, you can prevent or reduce equipment wear and corrosion, extend the life cycle of equipment, ensure the integrity rate of equipment.

In order to strengthen the use of plastic machinery, maintenance and management, our departments have developed standards and implementation rules, requiring equipment management and equipment manufacturers to achieve the management and use "scientific management, proper use, reasonable lubrication, careful maintenance, regular maintenance, planned maintenance, improve equipment availability, the equipment always in good condition.

Advantages of this design is used to power the hydraulic motor, while the overall structure with single-cylinder drive to reduce costs, create a simple, easy maintenance. Plastic injection molding technology is based on the principle of die casting from the turn of the century developed, is currently one of the methods most commonly used plastics processing of. This method is suitable for all thermoplastics and therm setting plastics portion (about 1/3 of the total plastic).

Keywords: Injection molding machine; Injection molding; Injection device

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 注塑成型机的工作原理 1

1.2 注塑机的结构 1

第2章机构说明 3

2.1 整体方案的确定 3

2.1.1 选择注射机的类型 3

2.1.2 整体方案的选择 4

2.2 塑化部件设计 5

2.2.1 螺杆 6

2.2.2 机筒 6

2.3 注射座的设计与油缸的布置 7

2.4 机筒固定与防流涎结构设计 8

第3章主要参数的选择与计算 9

3.1 螺杆直径与行程 9

3.2 最大注射量及注射部分的计算 9

3.3 螺杆的转速和扭矩 10

3.4 塑化能力 11

第4章主要结构尺寸的计算与确定 12

4.1 螺杆与机筒 12

4.1.1 螺杆 12

4.1.2 压缩比 13

4.1.3 螺纹断面形状 13

4.1.4 螺纹宽度 14

4.2 喷嘴口径与螺杆头 15

4.3 辅助元件的选择与确定 16

第5章主要部件刚度及强度校核 20

5.1 注射部件的校核 20

5.1.1 螺杆的强度校核 20

5.1.2 校核强度 21

5.1.3 螺杆刚度校核 21

5.2 油缸部分的校核 23

5.3 机筒部分的计算及校核 30

5.4 轴承选择 34

第6章控制系统 36

6.1液压系统 36

6.1.1控制系统 36

6.2注塑机控制系统原理 36

6.2.1注射座的整进与整退 37

6.2.2注料杆的射进 37

6.2.3预塑液压马达的动作 37

6.2.4顶杠的顶出与复位 38

6.2.5保模时间 38

6.2.6注塑料筒温度 38

6.3 PLC选型的方法及原则 38

6.3.1确定I/O点及分配 39

6.3.2 注塑机控制系统的接线图 41

6.3.3注塑机的温度控制 41

6.3.4注塑机的步序控制 42

6.4 PLC注塑机控制系统的总体程序 46

结束语 49

参考文献 50

致谢 51

第1章绪论

1.1 注塑成型机的工作原理

注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。

注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。

1.2 注塑机的结构

按塑化方式：柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；

按机器的传动方式：液压式、机械式和液压—机械（连杆）式；

按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。

　　　卧式注塑机：合模部分和注射部分在同一水平中心线上，且模具是沿水平方向打开的。其特点是：机身矮，易于操作和维修；机器重心低，安装较平稳；制品顶出后可利用重力作用自动落下，易于实现全自动操作。目前，市场上的注塑机多采用此种型式。

立式注塑机：其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上，且模

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内容简介：: PIRSS：注塑成型机的发展生产监控系统的基础上生产的信息检索代理结构摘要生产信息检索为制造产业的重要问题。数据保护传输有效数据检索机制是一个亟待研究的课题。因此，对于注塑机的基础上，信息检索套接字信息检索机制和代理服务，在这项研究中，提出并得到解决的生产信息检索代理体系结构（PIRAA）。所提出的代理适用于客户端服务器连接的通信定制的数据包格式并派工艺参数恢复到生产过程中的数据库。使用的实验结果，基于云的平台是基于注塑机实施。结果表明盗版框架可以用于开发在稳定和显着的方式基于云的平台。关键词PIRAA；云平台；云计算;基于云计算的注塑机生产监控系统1. 简介近年来，3C产品外壳更换变得相对快，注塑机，可用于快速大规模套管生产。除了3C技术的商品，在日常生活中的必需品大部分来自注塑机。如此广泛的应用使得生产信息与沟通，获取机器信息通过使用PC的红色热门的研究课题的监控。产业经常适应TCP / IP协议，如注塑机巨头日本和德国阿博格的FANUC与机器进行通信。在这项研究中，一台机器信息检索代理建，与控制器集成，和一个注模机的数据中心被构造为提供对注射模塑机数据库为其它监控系统和在任何网络检查机器状态的目的环境。用于注塑机的生产过程中的数据可以由在通过代理服务的任何网络环境中提出的代理服务，以构建各种机器监视和信息分析系统进行访问。如果发生错误或异常时，远程机器诊断可以一次被执行。陈提出了基于代理的生产远程监控系统的设计与注塑机的案例研究一种新的框架。该框架具有以下优点1-3。可以跨平台传输中（1）得到。机信息。（2）积极推动信息管理者没有机器操作员。（3）所需的信息，额外的信息过滤，和数据的启发式的分类可根据用户的需求来进行。以进一步实现先前帧工作的概念，在这项研究中，为生产信息检索服务的试剂成立。在多植物结构中，所有的注塑机控制器的信息将被编译和通过代理，以减少与重复的，信息资源的浪费发送回注塑机生产数据库。所提出的架构相结合控制器和基于PC的架构，从而实现不间断运行，无失信息和高安全性数据中心服务。远程连接的控制机制分为客户（基于PC）和服务器（控制器），和TCP / IP协议被用于以下研究课题进行了研究，并提出了在客户端和即成两者数据传输协议：1.湖所提出的代理插座连接的分组机制。2.自定义的传输数据包格式及其测试3.设计机信息检索代理系统架构。4.拟议的注塑机代理的信息检索服务。5.一种用于注射模制机的生产过程数据库计划。6.注塑，机生产数据库代理服务的提供。7.信息安全架构的建设。8.根据注塑机基于云平台的开发与实验结果一起2.文献综述有关智能机代理架构，支持制造流程的目的，一些研究已经在最近几十年被提出。 IA（智能机器剂）体系结构与多代理框架由多个自治代理（如代理服务，一个故障诊断剂，制造剂和企业存储器剂）已经讨论过的。基于多代理架构的动态调度基于内容的网络在虚拟车间环境的基于代理的方式对智能制造已经制定。基于代理的制造系统的研究，以下列出并讨论; 作者号描述研究1格兰特本文表明，在IA（智能机器剂）体系结构的自主处理过程优化的情况下，实验的人的试验和错误和不确定性很大，可避免作为过程优化的结果，该过程加速斜坡上升和调节和减少相关的生产成本。2库马尔本文提出由许多自主代理，的多剂框架诸如服务代理，一个故障诊断成人，制造剂和企业存储器代理。服务代理和故障诊断第一归类返回的保修失效的产品，然后进行失败的根本原因进行了分析。然后，该信息被传递给制造剂来克服相关失败的问题。3萧炎章本文提出了一种自主协同制造开发的框架。其中一套智能代理处理基于自主性主要交互任务。代理之间的通信过程提供，其中确定分布式参与者，并允许通过代理消息异构数据的共享。4莫泽本文提出了一种基于模式的MAST-SAW（制造代理*装配车间的仿真工具 - 模拟）多剂生产自动化模拟工具。其有用性是使用分层协调框架复杂的分布式生产过程的模拟。5埃罗尔提出一种多代理系统的AGV的动态调度同步（自动导航车）和机器制造系统。建议多代理系统由四机代理商（计划与资源代理）和两个AGV代理（计划与资源代理）。6阿布本文的内容基于网络提出了动态调度的基于代理的方法，它考虑了系统的动态特性。如资源的增加或故障，和任务添加或删除。7郭庆林本文在虚拟车间环境提出了智能制造的有效方法是基于多代理提出了一种基于多代理的智能制造体系结构来解决冲突和突发事件应对制定。8齐昊本文提出了涵盖三个层次的生产管理，即虚拟企业（企业间），企业（企业间）和车间多代理和网络服务为主要技术采用和开发新的合作框架这个框架。9高青林本文提出的架构，包含了能够互相通信以及基于分布式人工智能（DAI）多智能体系统（MAS）的方法决定的各种自治剂。基于代理的制造系统建模和处理模型具有以下特点与一般伯多禄模型和处理实体代理的自主性，反应能力和活动相比。10 N 本文提出了一种分层代理竞价机制，是特别设计用于生产计划和调度的定做制造系统基于代理的控制方法，是为了提高制造系统的操作灵活性，以便他们处理动态*对于商业环境中添加或移除的变化。11魏江本文提出了云剂的概念和模式。基于云代理云制造集成服务模式存在，它提供了一个网络环境下制造资源的有效集成服务。12张宏斌在互联网上，越来越多的网络信息让用户迷失在信息的“海洋”，所以本文提出了一种基于通过利用多代理技术相结合的历史智能化演示多代理的信息检索系统查询用户信息与当前的检索关键字，并通过挖掘用户的潜在利益和特点。13铝萨菲本文提出了一种新的方法来实现基于一个基于本体的重构剂模块化制造系统的快速重新配置。该代理使用到用于重新组态的，无需人工干预的目的制造环境的逻辑知识。14张盈丰本文提出并定义了智能对象的概念和设计在制造环境中的代理模式被称为基于代理的智能对象（AS0）。继面向服务的架构，建立了一个智能对象管理系统（SOMS）的Web服务框架。15路易斯莫拉莱斯本文基于多代理的硬件软件单元通过开发一种新型的多代理分布式控制器（MADCON）系统提出了一个开放式架构平台。该MADCON系统的开发，以简化在工业应用使系统定制简单和花费上的开发和维护更少的时间之间的硬件和软件功能的交互。16焦建新本文采用的多代理系统范式合作谈判全球制造业供应链。多智能的计算环境是适合出国留学类涉及多个自主或半自主解决问题的代理协调与谈判的问题。另据报道是手机全球制造业供应链协调的个案研究。17高塔本文提出了一种方法来支持虚拟机监视器在执行由一个效用函数表达了两个目标，并优化该功能采用模糊控制，可能成为一个数量增加工作云服务供应商的物理机上运行的虚拟机的资源分配虚拟机，多剂的模糊控制器被实现，其中每个代理优化其自己的本地效用函数。18李漫本文构建了多目标并行机根据机器的喜好安排一个基于代理的系统。该框架包括三种类型的代理人，即任务代理机代理和管理代理。代理可以有效地洽谈的基础上设计的协商协议。19玲本文采用的区域内和跨漫游，空间运动所提出的算法和代理之间的协商协议来解决动态资源分配问题，被称为机械降解提出了分散式多智能体系统（DMAS）（MD）3. 生产信息检索代理体系结构注塑机的数据检索和设备制造商的信息的报告中，我们结合实注塑机控制器和信息检索代理体系结构来构建的注塑成型机的数据库。生产信息检索代理体系结构，在图中所示。 1，被分成注塑机，代理，服务，和数据库，它源于我们以前的研究20-22。所提出的架构分为三个主要模块，包括生产和处理模块（PPM），生产信息检索模块（FIRM）和应用模块（AM）。所述PPM负责生产和制造的，这意味着该注塑机和生产过程的方案。在PIRM提供关于数据中心和服务器生产信息检索服务。防火墙，加密机制和信息检索剂（IRA）被移植，这可以被表示为一个数据层。 AM代表最终用户访问的应用程序。在此模块中，不同的生产监控系统，制造企业系统或报告可以基于由生产信息检索代理检索的生产数据来开发。提供各模块的详细说明如下：*全电动注塑机：全电动注塑机是用来作为我们发展生产监控系统为例。由作为基础上，提出PIRAA框架接收由注塑机上的控制器传送来的分组，则数据可以被保存在安全的云数据库并以稳定的方式。*生产信息检索代理：信息检索代理部署和安装在服务器上。它通过发送插座/接收的数据包到/从控制器。它检索生产信息和所获得的数据保存到数据库中。连接机制和算法插座包在第4和第5，启用该机制得到解决代理商以稳定的方式接收的数据包。*云机架即成：云机架式服务器是数据检索服务，从而确保用户有权限通过认证机制来访问该服务。登录后，各类监控软件可以通过这个服务进行机器状态的检查和数据分析和诊断。所有云机架式服务器聚集为虚拟机。资源握手机制是由虚拟机管理平台来处理。*生产数据库：机器，维护，用户权限，机器参数，机器的温度数据等数据库只能通过身份验证的用户访问。成型参数,如成型温度及成型压力保存在我们的数据库中。该数据可以通过在AM提供云服务进行访问。数据加密机制用于提高退休帐户的数据的安全性。*生产监控系统：通过使用该平台，成型机管理人员和工程师能够创建或删除个人退休账户。资源管理和数据采集功能进行了此模块中实现。该系统界面建有内部网关防火墙保护的Web服务器上。表1.标题的数据格式和长度格式长度（字节） MSG类型 1 MSG标志 1 数据长度 2 指数 2 名称座 2 数据类型 1 其他 11 表2. MSG类型分组格式 MSG类型功能错误它将发送网络错误信息没有保留机械状态它监视机器状态对位阅读它监控的参数（RIT，RM，.RD） SPC 它监视SPC 报警记录它监视报警记录历史记录它监视操作记录表3. 消息标志分组菜单消息标志号码开始 0 继续 1 结束 2 启用 3 禁用 44. 代理接口信息包为建设连接机制的目的，微软.Net框架插座适用于本研究落实。信息检索剂和注塑机控制器可经由一个TCP / IP接口进行分组传输和通信，并且代理可以检索机器状态和生产信息。为了更快和更稳定的传输，在此研究中的分组大小被指定为276个字节。插座包数据格式包含一个20字节报头和256字节的数据。头和数据的解释如下：在包格式被分成两个部分，包括头格式和数据格式。头的功能是格式类型和分组的功能，因此该程序可以使给它接收到的数据包的正确的反应。数据要被发送的内容。标题的内容包括MSGTYPE，msgFlag，DATALENGTH，索引，座名称，和数据类型，以及数据格式和标题数据长度在如下描述上如表1。包函数代表包函数，如表2中，标志表示标志地位，这也可以被描述为的详细设置，即启动，持续，停止，启用，禁用和其他。它们作为命令，如表3所示，数据长度表示数据长度，索引表示存储该参数的地址，存储该参数的银行表示存储该参数的银行，数据类型表示数据类型的类型分为字节，短，输入，串和其他每个命令的变换的基础上，如表4所示表4.数据类型分组菜单数据类型号码字节 0 短 1 输入 2 串 3 其他 4 表5.来自PC和控制器的报头格式算法：代理插槽分组链接机制1. /连接到服务器，侦听2. IP地址IP = 地址解析（IP地址）3. IP终端端点=新的IP终端（IP，端口）;4. 客户端插座=新的客户端（家庭互联网工作中，/ 初始化客户端插座;5. 插座类型.流协议类型.Tcp）6. 客户端开始连接（终端）; /开始连接目标服务器7. 初始化包的报头信息，然后创建一个标题消息8. 消息管理器首信息=新的首信息9. 首信息设置消息头（消息类型，消息旗，消息数据类型，BLK名称，10. 开始索引，数据长度）;11. 字节的头消息=消息管理器创建标题消息缓冲区（头信息）;12. /开始发送到目标服务器的数据包;13. 如果客户端套接字连接客户端，然后客户端发送（头消息）;16. 初始化数据缓冲区的数据类型相同消息数据从服务器的17. 字节数据发送缓冲区=新的字节20+1024;18. 从服务器的客户端；19. 接收的消息数据。开始接收（数据缓冲区，数据缓冲区偏移，数据缓冲区的长度。）;20. 如果从服务器接收到的短信数据关闭套接字连接21. 如果客户端套接字随后收到的客户端套接字关闭连接（）; 表6.来自PC和控制数据包的头格式数据包分类 PC 控制器类型对读成型机标志启用启用数据长度数据长度数据长度指数星级指数星级指数 BLK名称 BLK名称 BLK名称数据类型输入输入数据没有对读5. 代理客户端连接的分组算法链接机制算法代理插座包在表5中示出的算法描述在服务器和客户端连接。客户端和服务器套接字是注塑机的数据传输的连接。数据事务是通过任一内部网或因特网分为数据包。代理插座报文由头部消息和数据缓冲。该类插座负责初始化解析消息头和缓冲区的新方法。类消息管理器负责创建新的方法来初始化分组报头信息来创建的头信息。表7.数据包类别标志PC从控制器接收数据包类别控制标志 Msg类型 4 Msg标志 3 数据长度 1 指数 247 Blk名称 18 表8.数据包类别标志PC接收发送器数据包类别 PC标志 Msg类型 4 Msg标志 3 数据长度 1 指数 247 表9.测试服务器仿真环境规格的信息检索代理测试项目规格窗口 2012 窗口程序语言 MS视觉工作室2012C# 数据库 SQL服务器网络服务网络信息服务（IIS）8.0 随机存取存储器 8G 中央处理器因特尔至强处理器E5-2620/2.00赫兹（2核心）采取注射模塑机参数作为一个实例。PC机发送的查询注塑机状态包。控制器接收该分组，并返回于表6中的PC和控制器两者的数据包类别被映射为数据传输中示出分组从PC和控制器的数据包报头格式的注塑机状态。从PC向控制器发送的分组类别标志被示为表7.在PC从控制器接收示于表8分组类别标志。6. 实验结果6.1实验测试环境设置当注射模制机开始处理，大规模的数据分组注入到数据库中，是由我们的检索代理检索。信息检索安装在数据收集服务器上。为了不丢失数据和错误不断获取数据包，我们进一步设计了一个智能代理套接字连接数据包机制，在第5.2节的信息检索代理的测试服务器仿真环境规格表9中列出。系统与微软的视觉工作室 2012中C编程语言的所有生产信息保存到MS SQL服务器2012实施。有8G内存的因特尔中央处理器 E5_2620适应于模拟代理检索环境。注塑机制造的监控系统接口被显示在图2.每个代理都有自己的代理ID。注塑机生产监控系统能够通过调用“创建EXE”删除功能的特定按键发电机创造新的代理人来管理多代理还提供通过点击按钮“删除EXE”清除创建代理。6.2实验结果与讨论图3描绘了用于在以24小时的单次注射模制机的连续执行的情况下，在注塑机的信息检索代理的测试结果。以太网传输的基础设施是基于A10 / 100M bps的传输带宽。如试验结果所示，在没有数据24小时的间隔中的数据传输是100缺失。由此可以看出，通过该单个注塑机传送的平均网络流的流量为28千位/秒。总流量是29升，017 KB的在24小时内，这表明实施生产信息检索代理执行好。如该图所示，有在05 15传输流的峰，这说明的注塑机控制器的数据清除和仓储。结果表明，最大传输流可以是37.2千位/秒大约23.0.千位 /秒。最后，该测试结果表明，所提出的注塑机的信息检索代理可与所设计的数据加密机制，并且所传输的生产信息是稳定的工作。7. 结论本研究的实验结果证明，PIRAA是可行的用于注射模制机的制造监测系统通过规定的插座连接机制和发达的信息检索剂可成功地与机器控制器进行通信的发展。这项研究的结论如下：1. 链接机制和信息检索服务的代理插座数据包提出了建议。代理和机床控制器通过发送数据包通信。该代理定期接收机器的状态和生产信息。2. 信息检索使用代理服务代理体系结构提出了建议。客户端（软件）可通过代理服务获得相关的注塑机工艺参数。3. TCP/ IP通信被用作客户机/服务器传输数据的协议。此外，在添加数据包的重发机制，以确保安全。4. 注塑成型机的生产过程数据库计划。它包含工厂的信息，机器信息，用户数据，注塑机参数，模式信息，和SPC工艺参数。5. 信息安全体系结构提出。高安全性的随机不对称饲料散列加密算法设计，以改善用户和厂家的信息安全。鸣谢作者感谢科学技术部赞助这项研究，并提供相关的技术支持（大多数-103-2221-E-006-085）参考文献：1. 格兰特，H.K.，阿尔贝，J.S.，丹尼尔，G.H.和西奥，I.N，“智能机代理架构，制造过程的自适应控制优化”，先进工程信息学，卷25，41号，页码783-796,2011。2. 库马尔，米什拉，成龙，谢卡尔，B“，在服务供应链保修故障分析：一个多代理框架”。在供应链管理国际会议论文集与信息系统，页1-6 2010。3. 张和曲。“基于代理的协同制造平台研究”，物理学，卷 25，第1569页至1575页，2012。4. 莫泽，马德里比夫的“生产自动化系统的多主体仿真基于模式的协调和测试框架”，在复杂化，智能化和软件密集型系统，页526-533 国际会议论文集，20105. Rizvan，E的Cenk，S.，战术数据链，B。和瓦希特，K，“多代理基础的方法的机器动态调度和自动化制造系统导引车”，应用软计算，堇菜。 12，第6期，pp.1720-1732,2012。6. 在IEEE国际会议论文集上电子商务工程，第阿布Rukba，R.，Ghenniwa，H。和未名，S。，“在基于内容的网络动态调度基于A9ent的方法”。425-432，2006年。7. 郭Q.I.N.G.明，Z，“一个代理化的方式来解决调度优化智能制造”，机器人与计算机一集成制造，卷 26，第 11页39-45，2010年。8. 齐，H.，未名，链球菌和礼辉，W，“迈向合作的分布式制造管理框架”，在工业，56卷，1号，pp.71-84,2005计算机。9. 秦岭明，Z，“基于多代理的智能制造系统的新方法”，信息科学，卷179，第 1.8，第3079-3090,2009。10. 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Injection molding of various plastics processing has good adaptability, high production capacity and easy to automate. The rapid development of the plastics industry today, both in the injection molding machine or on the number of species occupies an important position, making it the fastest growing plastics machinery currently, one of the largest number of production models. In recent years, technological progress in Chinas press industry is very significant, particularly in the gap between technology and foreign brand-name injection molding machine greatly reduced, the level of control, product quality and internal appearance and other aspects have made significant change.Have good products, must have good equipment. Equipment wear and corrosion is a natural law, people master the rules, you can prevent or reduce equipment wear and corrosion, extend the life cycle of equipment, ensure the integrity rate of equipment. In order to strengthen the use of plastic machinery, maintenance and management, our departments have developed standards and implementation rules, requiring equipment management and equipment manufacturers to achieve the management and use scientific management, proper use, reasonable lubrication, careful maintenance, regular maintenance, planned maintenance, improve equipment availability, the equipment always in good condition. Advantages of this design is used to power the hydraulic motor, while the overall structure with single-cylinder drive to reduce costs, create a simple, easy maintenance. Plastic injection molding technology is based on the principle of die casting from the turn of the century developed, is currently one of the methods most commonly used plastics processing of. This method is suitable for all thermoplastics and therm setting plastics portion (about 1/3 of the total plastic).Keywords: Injection molding machine; Injection molding; Injection device目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 注塑成型机的工作原理11.2 注塑机的结构1第2章机构说明32.1 整体方案的确定32.1.1 选择注射机的类型32.1.2 整体方案的选择42.2 塑化部件设计52.2.1 螺杆62.2.2 机筒62.3 注射座的设计与油缸的布置72.4 机筒固定与防流涎结构设计8第3章主要参数的选择与计算93.1 螺杆直径与行程93.2 最大注射量及注射部分的计算93.3 螺杆的转速和扭矩103.4 塑化能力11第4章主要结构尺寸的计算与确定124.1 螺杆与机筒124.1.1 螺杆124.1.2 压缩比134.1.3 螺纹断面形状134.1.4 螺纹宽度144.2 喷嘴口径与螺杆头154.3 辅助元件的选择与确定16第5章主要部件刚度及强度校核205.1 注射部件的校核205.1.1 螺杆的强度校核205.1.2 校核强度215.1.3 螺杆刚度校核215.2 油缸部分的校核235.3 机筒部分的计算及校核305.4 轴承选择34第6章控制系统366.1液压系统366.1.1控制系统366.2注塑机控制系统原理36 6.2.1注射座的整进与整退37 6.2.2注料杆的射进 37 6.2.3预塑液压马达的动作376.2.4顶杠的顶出与复位386.2.5保模时间386.2.6注塑料筒温度386.3 PLC选型的方法及原则386.3.1确定I/O点及分配396.3.2 注塑机控制系统的接线图416.3.3注塑机的温度控制416.3.4注塑机的步序控制426.4 PLC注塑机控制系统的总体程序46结束语49参考文献50致谢51第1章绪论1.1 注塑成型机的工作原理注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。1.2 注塑机的结构按塑化方式：柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式：液压式、机械式和液压机械（连杆）式；按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。卧式注塑机：合模部分和注射部分在同一水平中心线上，且模具是沿水平方向打开的。其特点是：机身矮，易于操作和维修；机器重心低，安装较平稳；制品顶出后可利用重力作用自动落下，易于实现全自动操作。目前，市场上的注塑机多采用此种型式。立式注塑机：其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上，且模具是沿垂直方向打开的。因此，其占地面积较小，容易安放嵌件，装卸模具较方便，自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下，必须用手取下，不易实现自动操作。立式注塑机宜用于小型注塑机，一般是在60克以下的注塑机采用较多，大、中型机不宜采用。角式注塑机：其注射方向和模具分界面在同一个面上，它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小，但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机。多模转盘式注塑机：它是一种多工位操作的特殊注塑机，其特点是合模装置采用了转盘式结构，模具围绕转轴转动。这种型式的注塑机充分发挥了注射装置的塑化能力，可以缩短生产周期，提高机器的生产能力，因而特别适合于冷却定型时间长或因安放嵌件而需要较多辅助时间的大批量塑制品的生产，但因合模系统庞大、复杂，合模装置的合模力往往较小，故这种注塑机在塑胶鞋底等制品生产中应用较多。一般注塑机包括注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等部分。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在2045MPa之间，见表1），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。1第二章机构说明2.1 整体方案的确定2.1.1 选择注射机的类型螺杆式注射装置：简称螺杆式注塑装置，是目前应用最广泛的注塑装置。是由塑化部件，料斗，螺杆传动装置，注射油缸，注射座整体移动油缸组成。塑化部件和螺杆传动装置等安装在注射座上，注射座借助注射座整体移动油缸沿注射座上的导轨往复运动使喷嘴撤离或贴紧模具。为了便于拆换螺杆和清洗料筒，在底座中部设有回转机构，注射座能绕其转轴旋转一个角度。螺杆式注塑机的成型工艺过程：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通入压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品（保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料，以及保证制品具有一定的密度和尺寸公差）。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在2045Mpa）。柱塞式注射装置：柱塞式注射装置主要由塑化部件（包括喷嘴，注射活塞，料筒，分流梭），定量加料装置，注射油缸，注射座移动油缸等组成。柱塞式注射装置的工作过程：注射成型方法是将胶料从喂料口喂入料筒后，由料筒外部的加热器对胶料进行加热、塑化，使胶料达到易于注射而又不会焦烧的温度为止。最后由柱塞将已塑化胶料高压注入模具中。实际上，这种注射方法料筒主要起注射作用，辅以加热塑化作用。因为橡胶为热的不良导体，传热效率低，如果仅仅通过热传导来加热胶料，胶料温度上升太慢，而且塑化的不均匀。因此需要将胶料先在热炼机中热炼，热炼到一定程度后再喂入注射机中。因此这种注射成型法虽然注射机本身结构简单，成本低，但是需要配置热炼机和炼胶工人，从而增加了设备成本和工人劳动强度，最重要的是这种注射成型方法生产效率低，塑化不均匀，从而影响到制品的质量。过去我们使用通用型的螺杆比较多，但随着塑料品种的增加和改性料的不断出现，用传统的螺杆加工往往会出现塑化没有到位，充填不满，制品性能达不到要求。因而视塑料的性能不同，出现了不同型式的螺杆。如在通用螺杆上加屏障，加混炼头，也有在渐变型螺杆、突变型螺杆中加屏障和混炼头。如PA、PET料用的螺杆通常用突变型螺杆再加一个混炼头。又如PVC普通塑料制品常用渐变型螺杆就可以了，若对制品要求高，如接头之类则另加屏障段和混炼头，保证塑化质量。为此根据不同性能塑料提供一套较为完整的、相互匹配的螺杆系列，无论对设备制造厂和用户厂均十分重要。目前浙江大学、北京化工大学等相关部门正着手做这方面的工作，由于它涉及到螺杆结构、塑料原料、工艺参数，因而工作量很大。目前在注射机螺杆上，越来越多地采用液压马达传动。其体积也比同规格的电动机小的多。传动装置容易实现体积小重量轻结构简单的要求。从动力源的利用来说，由于目前绝大多数的注射机采用液压马达传动。当螺杆预塑时，泵正处在冷却定型阶段。此时油泵采用卸载状态。如用液压马达传动，可方便的得到和使用动力源。正是这样，则要求螺杆塑化时间必须在制品冷却时间内完成。否则就会出现油泵在动力分配上的矛盾。由于螺杆技术的发展。塑化能力有较大的提高，使塑化时间缩短。一般情况下，能做到制品冷却前完成塑化。也是目前液压马达普遍采用的愿因之一。由于注射装置螺杆对调速要求并不严格，加之电动机的有级调速系统具有易维护，寿命长，效率高，螺杆预塑化时间不受冷却时间限制等优点。所以还相当普遍的用于大，中型机器上。但这类传动特性硬，设计师应该设置防止螺杆过载的保护装置。综合考虑，本设计采用低速大扭转液压马达传动。螺杆传动部分与螺杆的连接方式有滑动与固定两种。滑动式的摩擦阻力远大于固定式。故对滑动连接就需要考虑。经分析比较，本设计选用固定式。2.1.2 整体方案的选择（1）前置油马达随动式结构：优点：轴向长度短，占地面积小。油缸，螺杆，传动三者的关系比较简单。改善了活塞杆受力情况。油马达装卸容易，便于维修。止推轴承布置容易。油缸密封好。缺点; 增加了移个油缸，成本高。有同步性要求，安装调整要求高。（2）单缸前置油马达非随动式结构：优点：油马达装卸简单，易于维护。安装调节比较容易。缺点：轴长较长，占低面积大。止推轴承布置困难，行程开关不易设置。由于传动轴通过油缸和活塞，油缸密封困难。（3）油缸后置，油马达随动式：优点; 结构简单。止推轴承布置容易。油缸密封性能好。缺点：轴向尺寸大，占地面积小。油马达装卸不容易。由上述可知（1），（3）属于随动时，结构简单，制造方便，油马达可直接在螺杆的后部，省去了花键轴，减小了磨损，延长了机器的寿命。但由于惯性大影响计算。对于非随动结构，必须设置花键轴，它寿命短，但惯性小，计算精密。综合考虑，本设计采用前置双油缸马达随动式结构。2.2 塑化部件设计塑化部件的主要作用是完成对塑料的塑化。以及在柱塞的作用下将溶料注射入模腔。因此在设计料筒时必须保证实现对塑料的良好的塑化和尽量减少塑料在注射时的要求损失。本设计采用螺杆塑化，下面主要是螺杆式塑化部件的设计。（1）螺杆螺杆塑化部件主要是螺杆，机筒，喷嘴等组成。塑料螺杆连续旋转过程中实现物理状态的变化。最后呈熔融状态而被注入模腔。故塑化部件是完全均匀塑化容量的核心部分。（2螺杆式塑化部件的特点：螺杆具有塑化和注射两种功能。螺杆在塑化时对制品不发生直接接触，反作用于塑料。塑料在塑化过程中，所经过的程度比挤出长。塑料在塑化和注射时，均要发生轴向移动。同时螺杆又处于时转时停状态。因此形成了螺杆塑化过程中的非稳定性。2.2.1 螺杆（1）注射机螺杆与挤出螺杆相比，在结构上有下列不同：注射螺杆的长径比和压缩比较小。注射螺杆均化段的螺杆槽比较深。注射螺杆加料段比较长，而匀化段较段。注射螺杆的头部结构具有特殊形式。除此，注射在工作时塑化能力和溶料温度将随螺杆的轴向运动而改变。（2）注射螺杆形式：注射螺杆形式有：渐变型，突变型，通用型三种。渐变型螺杆：塑化时能量装换缓和，主要用于加工聚乙烯类。突变型螺杆：塑化是能量装换剧烈，主要用于聚烯氢类的结晶型塑料。这种螺杆设计的出发点是认为塑料在段压塑区内全部状态的转变。根据熔融理论和塑料在螺杆槽内的实际熔融过程。是一个逐渐熔融的过程，而且从工艺上也很难准确控制塑料在突变区实现状态全部转变的位置点。因此，突变螺杆的使用效果并不与理论相符。通用型螺杆：压塑段长段介于渐变和突变之间，越35个螺距。这种螺杆的使用性较强。使用于加工非晶型，晶型塑料。根据综合考虑，本设计采用通用螺杆，单头等螺距变深螺杆。为了防止注射时部分溶料呈反向流动，产生严重的回泄。箭头螺杆头：特征是螺杆头角较小带有螺纹，主要用于高粘度或热敏性塑料。钝头螺杆头：特征是头部为三角性曲面，主要用于透明度要求高的PC,ABS,PMMA等塑料。止逆型螺杆头：带有止逆和方滞料分解等结构，是一种防止注射时溶料回泄的螺杆头。用于加工中低粘度的塑料。对高粘度热敏型塑料，主要防止滞头分解。异径型螺杆头：螺杆直径小于螺杆头直径。用途是换大径的前径的前机筒和螺杆头，可提高注射量，代替大径螺杆。综合考虑本设计采用逆型螺杆头。2.2.2 机筒机筒是塑化部件的另一个重要零件。注射成型机的机筒有整体型和套衬型两种。就前者来看，大多数采用整体型结构。材料45号钢边面镀络氮化缸内表面经氮化处理或合金钢衬套以及内孔浇注X型核心的双金属机筒。整体式结构加工成本低，易与制造。（1）加料口处的界面：注射机大多数采用自动加料。因此，在设计加料口处的界面形状时，应注意尽可能的增强对塑料的输送能力。目前普遍使用的是对称和偏置形式。从输送效果看，偏置优于对称料口。但是这种现象并不十分明显。根据固体输送理论，为提高加料段也有开设深槽的结构。本设计采用在注射机筒的加料段开设深槽的料口界面形状。（2）机筒加热在注射成型机上广泛的加热方式是各种形式的电阻加热。这是因为它具有体积小，制造与维护方便等优点。为使机筒达到符合工艺要求的温度分布，需要对机筒的加热进行分段控制。在注射料的熔融热中，剪切热相对要比螺杆小。所以在一般情况下，机筒无需设置冷却温控系统。靠自然冷却就可以了。为了帮住良好的加料和输送条件以防止机筒加热传递到传动部分，所以在加料处设置冷是必要的。塑化后的熔融塑料，在螺杆式柱塞的作用下，以及相当高的剪切速度流经喷嘴而流入模腔。当溶料高速流进小口的喷嘴时，将受到较大的剪切作用。有部分压力经主力损失而转变成能使溶料进入模腔。根据常用的喷嘴，基本上将它分为开放式喷嘴和闭式喷嘴及特殊用途喷嘴三种类型。（1）开放式喷嘴结构简单，压力损失小，补缩作用大。不宜产生滞料分解现象。因此，主要用它来加工高粘度的塑料。（2）锁闭型喷嘴即对喷嘴实现关闭的喷嘴。（3）特殊型喷嘴对某些无需使用特殊用途的喷嘴。综合考虑，本设计采用开放式喷嘴2.3 注射座的设计与油缸的布置一、本设计采用整体结构。螺杆的传动装置，油缸均安装在注射座上。（1）导轨式：结构面积大，变形小，大小型机台多采用这种方式。其加工量大其困难。（2）导柱式：结构简单，加工方便，精度保证，并使整个机台机构紧凑。缺点是对精度要求高。综合考虑，本设计采用小型注射机，重量不大，用导柱支撑，可满足刚度要求因此选用导柱式。二、油缸的结构与布置油缸结构有柱塞式，活塞式，回转式三种，本设计才用活塞式油缸。本设计注射油缸对称的布置在注射座两侧。油缸采用整体式结构和衬套式。整移式油缸的结构比较见到加工方便但缸体对铸造要求很高。铸造时易出现沙眼，气泡冷却小，往往使整个铸件报废。其经济性不可取。采用衬套式结构增加了加工量却避免了上述缺陷。同时可先用适当的材料提高油缸与活塞的耐磨性。故本设计采用衬套式。整移油缸布置在油马达和底座间，活塞杆布置在注射座下部。在油缸运动处的密封本设计采用1/X型密封圈。其结构特点面积小，结构简单增大了支撑面积。这种密封圈适用与压力320kgf/cm温度为30-100摄氏度。采用水汽时为70摄氏度，介质为水。在端盖处密封采用简单的O型密封圈。为防止活塞杆链接螺母发生松动，采用结构较小的槽型螺母开口销固定的放松模式。2.4 机筒固定与防流涎结构设计一、机筒固定机筒在注射时由于注射压力的作用会发生轴向位移。所以机筒需要轴向固定。本设计采用轴肩固定，使机筒不会有轴向移动。由于螺杆选转会使机筒转动，为防止机筒发生转动，在机筒与注射座之间加一圆柱销。二、防流涎结构设计本设计采用的是开始喷嘴会产生流涎现象。流涎不仅是溶料大量浪费。而其会给工艺操作和实现机台的自动化带来不便。为此，本设计在螺杆预塑化停止后，在微小的轴向位移喷嘴处的塑料压力获得解除。克服了压力不平衡而引起的流涎现象。本设计螺杆后部加哈夫环，固定在螺杆上实现这个动作。第三章主要参数的选择与计算3.1 螺杆直径与行程SZ160-100注射装置理论注射量为160cm2,合模力为100N 螺杆直径：往复螺杆式的螺杆直径，应该保证注射量和塑化能力这两个条件来确定。从满足注射量的要求，而计算出螺杆直径。一般也能满足对塑化能力的要求。因此，螺杆直径可先由下列公式计算出后再校核塑化能力。 D= （3-1）式中：V机器注射量（cm3）-注射系数。根据加工树脂的类型和螺杆结构而定。取值0.750.9S-注射行程 S=KDSK螺杆行程与直径的比值。常取3左右，本机构K取3.故 V=V （3-2） D= （3-3） =0.8 D =4.4 所以 D=4 S=KD S=12（轻工部标准SG31883，GB/T23491980）3.2 最大注射量及注射部分的计算一、最大注射量机器注射量是指机器在对空注射条件下，注射螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注设量。 Vc=2 （3-4） Vc=182.371cm3 二、注射压力为了克服溶料流经喷嘴，浇道和模腔等处的流动阻力，螺杆对塑料必须施加足够的压力，此压力称为注射压力。考虑本设计的通用性需按注射压力1500kgf/cm2 则选用P=1500kgf/cm2（轻工部标准SG318-83） (塑料机械设计表2-2-3 335页) 三、注射速度和注射速率机器的注射速度是指螺杆在注射是移动速度的计算值：注射速率是表示单位时间为溶料从喷嘴射出的理论容量即为螺杆截面与速度的乘积。选取注射时间为 ti=1.5 s 注射速率： q= （3-5） q=121.58cm3/s 式中： Vc注射容量 q注射速率 t注射时间螺杆横截面积 F=2 （3-6） F=0.253.1416=12.56cm2注射速度： v=121.58/12.56=9.68cm/s 四、注射功率机器在实际使用过程中，能否将一定量的熔融树脂注射模腔，主要取决与注射压力和速度。即取决于充模时机器作功能力的大小。注射功率即为表示机器注射能力大小的一项指标 N=9.8110-5qp=17.89 N=0.75N=13.4175 N=0.85N=15.2065选择电机 Y225M-4其性能如下转速1470r/min 功率45kw效率92.3%质量320kg3.3 螺杆的转速和扭矩螺杆转速的确定主要依据塑化能力，剪切均化等方面要求而定。一般螺杆速度在2030m/min本设计取30m/min(塑料机械设计表 2-2-5 386页)则：螺杆转速： n=238.854r/min （3-7）螺杆扭矩： m=m 式中： -比例系数取1m由螺杆性能而定的指数 m=2.5-3Ds-螺杆直径则：m=2.5 m=3m=Dsm1=32 m=Dsm2=64m=453.4 塑化能力用来表示注射装置塑化性能方面的参数有螺杆直径，螺杆长径比，螺杆转速，塑化能力和恢复能力等，塑化能力是最有代表性的性能，它表示螺杆与机筒在一小时内大约可塑化树脂的能力。 Qs=0.0774Ds2hn式中：塑化温度下的塑料密度（g/cm3） =0.92修正系数。一般取0.850.9本设计取：=0.85H均化段螺杆深浅 H=（0.040.07）D=0.160.28所以 H=0.2cm Qs=0.0774160.20.920.85238.854=46.263cm3/s第四章主要结构尺寸的计算与确定4.1 螺杆与机筒4.1.1 螺杆螺杆长径比：12螺杆直径为4cm，长径比大的螺杆，可以得到低温均匀的挤出和极高的塑化能力。但注射螺杆反作用。塑化时出料的稳定性对制品质量的影响小。并且塑料塑化时所经过的热过程要比挤出螺杆大。故螺杆长径比一般为1620之间。这时减轻机器重量以及对机筒的处理方面带来好处。本设计L/DS=18螺杆的分段（通用性）加料段 L=50%L L=36cm 压缩段 L=25%L L=18cm均化段 L=25%L L=18cm螺杆深度（1）螺杆深度与剪切效果螺杆深，剪切热大。从而螺杆消耗的功率也大。可是对注射螺杆而言，提供塑料的热量，由外加热系统占有一定的比例15。同时在注射成型机的机筒上不设计冷却系统。因此，对一般注射螺杆，从塑料在螺杆实际受热过程和稳定条件下发出是无须强剪切的作用。（2）螺杆深度与工作性能的稳定具有浅槽和均化段较长的螺杆，在工作是较好的稳定性。这是普通螺杆实现稳定挤出的一个重要因素。然而，注射螺杆将溶料注出。注射的溶料会泄是由螺杆头部阻止的。使螺杆塑化和注射出料无直接关系。因此，螺杆的螺槽深浅所显示出的螺杆塑化时对出料的稳定性的问题。对注射螺杆一般无须特别的考虑。（3）槽深与螺杆的塑化能力其他条件不变的情况下，螺杆塑化能力与螺杆槽深成正比。综上所述，目前螺杆均化段的深度。摇臂普通直径挤出机的螺杆深度要深15%-20%约为0.040.07则：加料段螺杆深度H1为 H= （4-1）式中：i压缩比通用螺杆为22.8 本设计取 i=2.4H-均化螺杆的槽深度0.2cmH=0.525cm4.1.2 压缩比小的压缩比有利于提高塑化能力，而剪切塑化效果较差，对被压调节反映却比较灵敏。因此与挤出螺杆相比，注射螺杆的压缩比用得比较小。这样的螺杆具有较小的塑化能力和较强的适应性。本设计为通用螺杆取i=2.4，螺距S=5.5cm导程螺纹导程直接影响槽的有效组织。当R增大时，输送塑料的能力能够提高，生产力也随着增大，会造成塑料的塑化不均匀影响质量。综合考虑，本设计取t=D=6cm 螺纹升角：（4-2） =0.038 180=17.657 所以本设计取17.6574.1.3 螺纹断面形状（1）矩形断面：螺纹根茎表面与螺纹推进方向成90角。用小弧过度。螺槽容积较大。适用加料取用。（2）梯形断面：螺纹倾角10-15，常用于小直径螺杆上。（3）锯齿形断面：有利于物料的流动，同时有较好的混合均化作用。避免了涡流现象。适用也大型造粒机。（4）半圆型断面：不常取用。综合考虑，本设计选用矩形断面。取推料圆角r=(1/22/3)h （4-3）所以 r=11.3 本设计取r=0.3cm螺纹背面圆角 R=（1-2） r=0.130.26cm本设计 R=0.2cm4.1.4 螺纹宽度e e =0.08Ds=0.32 e =0.12Ds=0.48 e=0.4综上所述，螺杆主要参数：Ds=4cm L=36cm L=18cm L=18cm S=55cm E=0.4cm h=0.525cm h=0.2cm 一、机筒影响机筒壁厚的因素很多，除满足强度要求外，还要充分注意本身结构及其对成型工艺条件所带来的影响2。例如：过薄的机筒虽然升温很快，重量轻。但因热容过小。难以得到稳定的温度条件，反之，升温慢，而且还会因为热惯性大，导致温度滞后。因此，应全面考虑。为了使机构具有足够的热惯性，根据经验一般取机筒外径和内径之比为22.5.（1）机筒外径本设计为小型机筒根据（塑料机械设计表2-3-7 381页）K取2.46 D=D 外径 D=KD D=9.84（2）机筒壁厚 =2.92下面根据机筒受力情况，按壁厚机筒计算理论校核：机筒壁厚（4-4） 2.86 小于2.92 机筒应力（4-5） 3.112103 小于103 故满足条件式中： P注射压力 P=1500kgf/cm2 -材料的许用应力 = （4-6） (机筒的材料为 38CrMOAl 工作温度 300) N安全系数一般取 1.52 本设计取 N=1.5故机筒满足设计要求（3）螺杆与机筒的间隙配合机筒与螺杆间隙是设计的重要数据，间隙大会使塑化能力下降。注射时溶料的间隙流量增大。反之，会增加制造方面的麻烦，功率消耗大。根据实际适用要求，间隙一般为0.0020.005Ds杆筒1=0.002Ds 杆筒2=0.005Ds杆筒1=0.008cm 杆筒2=0.02cm 故本设计间隙取 0.02cm4.2 喷嘴口径与螺杆头一、喷嘴口径（4-7）则 k=0.35 k=0.4 d=k d=1.73mm d=1.98mm d=1.8mm 式中：Q注射速率（cm3/s） D喷嘴口径（mm）K由塑料性能决定的性能系数，对热敏性高的黏度塑料取0.650.80；（一般性塑料取0.350.4）二、螺杆头设计时要注意以下几点：止逆环与料筒的配合要合适。螺杆头处的流通截面要适当。启闭灵活。止逆环易磨损，其硬度应低于料筒。4.3 辅助元件的选择与确定一、料斗设计螺杆式的剂量是由螺杆欲塑时的行程来度量，所以不仅加料斗计量简单还要准确。料斗的装料容积一般能装入0.51小时的用料量或装入相当二分之一塑化能力的用料量就可以。装料过多，会使塑料因长时间的外露而吸潮变质。过少则需经常加料。二、油缸（1）注射压力P=1500kgf/cm2取油缸压力为P=140kgf/cm2注射时，工作油缸从有杆腔进入，而且2个油缸同时工作。则： F=2 （4-8） F=1.884104式中： F注射总力 D螺杆直径cm d注射油缸活塞杆直径cm D注射油缸内径cm P注射压力则： 18840=（3x）2-x2P X=3.27 D=3X=9.81 d=1/3D0=3.27取整 D=10cm d=3cm （2）实际注射压力 P=D2-d2)=1.593103KW （4-9）实际注射功率 N=9.8110-5qp=17.890KW （4-10）实际电机功率 N=0.7N=12.523 N=0.85N=15.207故所选电机满足要求再次校核机筒壁厚（4-11） =1.67 小于2.92满足要求三、整移油缸整移油缸推力应克服注射力做在移动过程中的阻力外，还必须保证注射座在注射时不会产生退回现象【1】。一般防后退的力远大于阻力。对小型注射机来说，移动油缸的推力一般为44.5或1/31/4注射总力。本设计： F=0.47104 压力油从无杆腔进入，则整移油缸内径： =6.5 （4-12）式中： F整移油缸的推力 P工作油压力 D整移油缸内径则 D取整D=10cm活塞直径 d=1/3D=2.167 d=1/4D=1.625 d=2.1（机械设计手册）19-4表19-1-5则实际整移推力： F=1.1104 四、油泵流量计算及油泵选择采用双缸注射时，注射速率和流量的关系因注射速度不同。即螺杆向前速度不同。所以有：（4-13） =1.106104cm3/s式中：Q油泵流量 q注射速率 D注射油缸内径 d注射油缸活塞直径 D螺杆直径五、液压马达的选择从全面的计算可知：螺杆的扭矩 mt=120 螺杆的转速 n=159 据此选择的马达的型号： JM11-F0.355F1 排量/(ml/r): 353 压力/Mpa额定： 20 压力/Mpa最高： 25 转速/(r/min) 额定： 320 转速/(r/min) 范围： 18400 效率/(%)容积： 92 效率（%）总效率： 83 有效转矩/N.m额定： 1014 有效转矩/N.m最大： 1267 重量/kg: 75 六、毡圈油封和沟槽尺寸d公称轴径： 90毡圈 D： 112 毡圈d1： 88 毡圈B: 9 毡圈质量/kg: 0.012 沟槽D： 100 沟槽 d: 92 沟槽 b: 8 沟槽（min）用于钢： 15 沟槽（min）用于铸铁： 18 七、轴销（摘自GB/T 882-2000）d(公称)hll 14 dk max 18 k(公称) 3dl min 4r 0.5 c 1.5 c1 0.5 x 5 l(商品规格范围) 201201系列（公称尺寸） 60 八、带锁紧槽圆螺母选择d : (M602) D : 90 D公称尺寸： 72 D公差： +0.2 H公称尺寸： 12H公差： -0.43d 公称尺寸： 7.5 d 公差： +0.36 d : M6 d : 7R: 38 L: 7 h公称尺寸： 3 h公差： -0.4 t: 4 K: 3 m : 55 c: 1螺钉GB 681985: M610第4章主要部件刚度及强度校核5.1 注射部件的校核5.1.1 螺杆的强度校核危险截面直径 d=2.21cm 螺纹的强度校核条件（5-1）式中：螺杆未见截面总应力。压缩应力材料许用应力剪切应力（D/d）2P=760 =Mt/Ws （5-2）（5-3）其中：D注射油缸内径cm d螺杆加料段螺纹直径cm M螺杆扭螺纹直径cm Ws加料段截面的抗扭矩模数 P预料是油缸被压kgf/ Fs加料段螺杆直径受力分析：注射时，螺杆手压缩力P的作用 P=0.25（D02-d02）P2 （5-4） P=9.891103式中：P注射总压力kgf D注射油缸内径D=7cm d注射油缸活塞杆内径 d=2cm P工作油压力P=140kgf/ 预塑时，螺杆受到轴向压力P1和扭矩MT联合作用取 P=10 kgf/ P=0.25（D-d） P2 P= 7.065102 kgfMT=20kgf/m=2000 kgf/cm5.1.2 校核强度（1）注射时强度条件：压缩应力小于许用应力。（5-5）压缩应力小于许用应力满足强度条件其中：压缩应力kgf/ P注射时螺杆受到的压力kgf d螺杆危险截面处直径cm n安全系数n=2.5 8500 kgf/螺杆材料：38CrMaLa（2）预塑时强度条件 Ws=1/16d3 （5-6） Ws=2.118 =Mt/Ws （5-7） =944.287 （5-8）应力满足条件其中：Mt扭矩kgf/cm Ws抗扭矩系数d螺杆加了断危险截面处直径cm5.1.3 螺杆刚度校核G=8.1105J=0.1d4J=2.385cm4 （5-9）=1.614其中：L螺杆计算长度L=67cm G剪切弹性变量刚度8.1*103 kgf/ J螺杆危险截面的极性惯性矩 Q需用转角一般为 2-4 本设计为小直径螺杆。取大值4 =1.6144故螺杆满足条件。螺杆背压螺杆在转动预塑并逐渐后退时，要用一定的压力顶住塑料。该压力称为背压。它是可调节的液压。作用：（1）排除物料中的气泡，使物料压实。（2）提高混炼效果，因为物料背压，剪切作用大。（3）保证注射量计量准确。机筒强度校核（5-10）K=2.455大于1.1应按壁厚筒计算强度强度条件（5-11）（5-12）（5-13）其中：径向应力kgf/ 切向应力kgf/ P注射压力kgf 材料需用应力kgf/K机筒的外内半径比 K=2.46机筒材料为：38CrMoAl =8500 kgf/ n安全系数 n=25.2 油缸部分的校核一、油缸的整体强度校核注射油缸油缸壁厚（5-14）其中：油缸壁厚 Py油缸内工作压力取1.3P=182 kgf/ 强度系数。对无缝钢管=1 D注射钢管内径cm C计算管壁公差及腐蚀的附加厚度缸体材料的康拉强度 n安全系数缸体材料需用应力材料为 45#无缝钢 =105MPa=1071 kgf/=1.094=1.5整移油缸壁厚 7mmD/D=50/7=7.1433.57.143=1.507故整移油缸前后缸均满足条件。（二）注射油缸缸盖连接杆的强度校核6个M20的圆柱内六角螺钉链接螺钉材料35钢 n=1.2 （5-20）d=2d=1.06d接应力1829小于许用应力2500安全可用螺纹剪切应力=562.938 （5-21）合成应力合成应力小于许用应力2500安全可用上述式中P-油缸最大注射推力K-拧紧螺钉系数。不变载荷K=1.25K1-螺纹连接的摩擦系数k1=0.07n-安全系数n=1.2d1-螺纹内径Z-螺纹数量d0-螺纹直径d2-螺纹中径螺钉参数螺纹规格d： M20b参考： 52dk max|光滑： 30dk max|滚花： 30.33k max： 20e min： 19.44s公称： 17t min： 10长度范围： 30200内六角圆柱头螺钉（GB/T 70.1-2000）活塞杆材料45钢。并经过调制处理取安全系数n=1.2则 kgf/注射油缸活塞杆螺纹连接强度校核d=5d=d1.2d=6 （5-22）（5-23）=89.085 （5-24）3000故注射油缸注射活塞杆用螺纹连接满足强度要求整移油缸活塞杆螺纹连接强度校核d=2.2d=d1.2d=2.64P=1.1104 （5-25）=1.0461033000故整移油缸注射活塞杆用螺纹连接满足强度要求5.3 机筒部分的计算及校核一、机筒用法兰固定链接时螺栓强度计算选用8个M20的圆柱头内六角螺钉安全系数n=1.5螺钉材料35钢 (5-26)拉应力计算：（5-27）应力小于许用应力2000故此螺钉满足要求二、机筒与喷嘴处螺纹连接强度校核螺纹尺寸：M123螺纹全长：L=36mm螺纹系数（5-28）H=0.886Pmd=42h=H-H/8-H/4d=d-2hl=h+H/8n=12H=2.598h=1.624d=38.752l=1.949（1）受力分析注射时螺杆连接受力：P=43980kgf单个螺纹受力（5-29）P=458.149kgf螺纹牙所受弯矩M=Ph/2M=371.96kgf/mm（2）强度校核（5-30）（5-31）机筒材料为38CrMoAlA n=4 （5-32）即；故此螺纹满足强度要求三、螺杆顶轴键联接轴颈d： 60键的公称尺寸|b（h8）： 18 键的公称尺寸|（h8）（h11）： 11 键的公称尺寸c或r: 0.40.6键的公称尺寸L(h14) : 80每100mm重量/kg: 0.155键槽轴槽深t基本尺寸： 7.0键槽轴槽深t公差：（+0.2，0）键槽毂槽深t基本尺寸： 4.4键槽毂槽深t公差: (+0.2,0)键槽圆角半径rmin: 0.25键槽圆角半径rmax: 0.4 单位：mmbhl=181180 普通平键（摘自GB/T1096-2003）（1）受力分析键在工作过程中受到挤压和剪切作用扭矩M=12000kgf/cm （2）校核键的剪切强度对轴心取距，由平衡条件得; （5-33）则： kgf/cm2许用剪切应力：材料45钢，调质处理 kgf/cm2Nt安全系数取4=900kgf/cm2剪切应力小于许用剪切应力故平键剪切强度满足要求（3）校核键的挤压强度条件： (5-34)式中： M传递的扭矩 kgf/cm K键与轮毂的接触高度cm K=h/2 d轴的直径cm l键的工作长度 cm则: =909.091 kgf/cm2材料45钢，调质处理kgf/cm2N=安全系数 n=3 =1.2103kgf/cm2故键的强度满足条件联轴器与油马达的平键强度计算根据螺杆直径60选用平键bhl=181180（1）受力分析键在工作过程中受到挤压和剪切作用扭矩M=12000kgf/cm（2）校核键的剪切强度 Q= （5-35）对轴心取距，由平衡条件得则： kgf/cm2许用剪切应力：材料45钢，调质处理kgf/cm2Nt安全系数取4 =900kgf/cm2剪切应力小于许用剪切应力故平键剪切强度满足要求（3）校核键的挤压强度条件：（5-36）式中： M传递的扭矩 kgf/cmK键与轮毂的接触高度 cm K=h/2d轴的直径 cm l键的工作长度 cm则: =909.091 kgf/cm2材料45钢，调质处理 kgf/cm2Nt=安全系数 n=3 =1.2103kgf/cm2故键的强度满足条件5.4 轴承选择推力轴承的选择（1）注射推力轴承受载荷P作用 P=4.398104=431KN选用安全系数 SO=1.3 C=PS C=560.3KN 轴承代号51000型： 51320 基本尺寸/mmd: 100基本尺寸/mmD: 170基本尺寸/mmT: 55安装尺寸/mmda(min): 142安装尺寸/mmDa(min): 128安装尺寸/mmra(min): 1.5其他尺寸/mmdl(min): 103其他尺寸/mmDa(max): 170其他尺寸/mmra(max): 1.5基本额定载荷/KNCa: 235基本额定载荷/KNC0a: 595最小载荷常数A: 1.88极限转速/(r/min)脂： 800极限转速/(r/min)油： 1200重量/kgW=4.86 单向推力球轴承（GB/T 301 1995）（2）预塑时推力轴承受到动载荷P作用kgf式中：f载荷系数本设计为1.2A 轴向载荷背压推力A=1378kgf轴承的寿命计算: (5-37) =3.197105 Year=40.363式中：Lh轴承寿命C-轴承的额定动载为235KN -球轴承为3 n轴向转速一年每天24小时可工作40年深沟球轴承的选择基本尺寸/mmd: 110 基本尺寸/mmD: 150 基本尺寸/mmB: 20 安装尺寸/mmda(min): 117安装尺寸/mmDa(min): 143安装尺寸/mmra(min): 1其他尺寸/mmd2(min): 122.3其他尺寸/mmD2(max): 137.8其他尺寸/mmr(max): 1.1基本额定载荷/KNCr: 43.6基本额定载荷/KNC0r: 44.4极限转速/(r/min)脂： 3600极限转速/(r/min)油： 4500重量/kgW： 0.84第6章控制系统6.1液压系统注塑机是由塑料熔融、模子闭合、注射入模、压力保持、制品固化、闭模取出主品等工序所组成的连续生产过程，液压和电气则是为了保证注塑机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间及位置）和动作程序，准确无误的进行工作而设置的动力和控制系统、液压部分重要有动力油泵、比例压力阀（控制压力变化）、比例流量阀（控制速度变化）、方向阀、管路、油箱等。6.1.1控制系统控制系统控制注塑周期的顺序及维持过程温度、时间、压力及速度等于设定值。电气部分主要由动力、动作程序和加热等控制所组成。6.2注塑机控制系统原理本设计控制系统主要由液压马达、液压阀、电磁继电器、温度传感器、接近开关、光栅开关、三相异步电机、各种开关、监控显示装置（触摸屏）和PLC控制器及其特许功能模块等组成。注塑机开始工作时，监控装置（触摸屏）首先根据本次生产任务进行各种初始化（温度设定、计件值清零、保压时间设定等），然后PLC控制器按一定时序发出控制信号控制液压传动机构的电磁阀和交流调功器的启动，交流调功器以全功率输出给加热负载，并让温度迅速稳定在设定值，此后液压传动机构将开始生产的动作步序。注塑机控制系统的原理框图如图6-2所示。热电偶模拟信号输入FX2N-4AD-TC17路开关信号输入可编程控制器FX2N-48MR中间继电器接触器FX2N-4DA触摸屏液压系统控制信号油泵控制信号交流调功器图6-2 注塑机控制系统原理框图模具的开启与闭合合模时：电磁铁得电后，合模油缸油路接通，在油压的推动下模具闭合。开模时：电磁铁失电后，开模油缸油路接通，在油压的推动下模具打开。 6.2.1注射座的整进与整退注射座整进时：电磁铁得电后，注射座在油压的推动下前进到位，注射座射进完成接近开关工作。注射座整退时：电磁铁失电后，注射座退回到原始位置，注射座射退完成接近开关工作。6.2.2注料杆的射进注塑电磁铁得电后，注料杆在油压的推动下，把料筒内的融好的原料快速压入模具，挤压完成后并保持一段时间（保压），使模具内的塑料不会回流。 6.2.3预塑液压马达的动作预塑电磁阀得电，预塑液压马达开始工作，带动注塑螺杠旋转，使原料不断的向前输送，螺杠则在压力的作用下后退并计量，当后退到一定位置时，限位开关动作，预塑完成。6.2.4顶杠的顶出与复位顶出电磁阀得电后，顶杠在油压的推动下将模具内的产品顶出。6.2.5保模时间高温原材料挤入模具后，需要在模具中冷却一段时间，让其基本成型后才能打开模具，这一段时间为保模时间。由于产品的大小和原材料的性质的不同，不同产品的保模时间有所不同，这就要求保模时间长短可以调整。6.2.6注塑料筒温度注塑机的料筒温度是注塑机的一个重要参数。原料进入到料筒后，在加热器与注塑杠剪切能共同作用下塑化，如果温度控制不好，将导致原料塑化不良。注塑机在生产的过程中要求料筒的温度随着产品和原材料的不同，可以对温度作出调整（一般不超过400）。6.3 PLC选型的方法及原则机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。应考虑的因素如下： 1、结构合理对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选用整体式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。 2、功能强弱适当对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC。对于以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档机的PLC。 3、机型统一PLC的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把PLC的I/O和CPU放在一块印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。但由于整体式结构的PLC功能有限，只适合于控制要求比较简单的系统。一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。 4、是否在线编程PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序就满足新的控制要求，给生产带来很大方便。 5、PLC的环境适应性由于PLC是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑，要根据具体的情况进行合理的选择。 6、PLC容量选择序号名称元件符号备注输入X0电机启动SB1启动按纽X1电机停止SB2停止按纽X2复位开关SA1选择开关 X3手动模式选择SA2手动/自动双向选择开关X4自动模式选择X5手动开/合模SA3开模/合模双向选择开关X6手动射台进/退SA4射进/射退选择开关X7手动注射SB3手动注射按钮X10手动预塑SB4手动预塑按钮X11手动顶出SA5手动顶出按钮X12模间安全光栅SQ1光栅X13合模到接近开关SQ2接近开关X14射台进接近开关SQ3接近开关X15射台退接近开关SQ4接近开关X16预塑完接近开关SQ5接近开关X17开模到接近开关SQ6接近开关X20产品计件光栅SQ7光栅输出Y0电机开KM1接触器Y1电机停KM2接触器Y2开/合模KA1中间继电器Y3射台进/退KA2中间继电器Y4注射KA3中间继电器Y5预塑KA4中间继电器Y6顶出KA5中间继电器PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数；二是用户存储器的容量（字数）。容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量以做备用。根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%25%考虑裕量。对于开关量控制系统，存储器字数为开关表6-3 PLC的I/O分配表量乘以8；对于有模拟量控制功能的PLC，所需存储器字数为模拟内存单元数乘以100。 I/O点数也应留有适当裕量。由于目前I/O点数较多的PLC价格较高，若备用的I/O的点的数量太多将使成本增加。根据被控对象的输入和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常I/O点数按实际需要的10%15%考虑备用量。以此为依据，本系统的设计选用三菱公司的FX2N系列（见表2-1）可编程序控制器。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，完全符合此设计的要求。 6.3.1确定I/O点及分配输入设备用以产生输入控制信号（如按钮、指令开关、限位开关、接近开关、传感器等）。本系统中包括双向选择开关4个，按钮开关5个，光栅开关2个和接近开关5个。输出设备由PLC的输出信号驱动的执行元件，如继电器、接触器、电磁阀、指示灯等。该系统中有中间继电器5个，接触器2个，电磁阀5个，指示灯1个。本系统中实际需要输入点17点，输出点8点，根据输入输出点数，以及考虑到今后对系统的维护和扩充使用，要保留一定的裕量，因此我们选用的PLC型号为三菱公司的FX2N系列，其选择如下：基本单元：FX2N-48MR（输入点24点，输出点24点）功能模块：FX2N4AD-TC模块1个、FX2N4DA模块1个、FX2N-422-BD通信口1个在确定了控制对象的控制任务和选择好PLC的机型后，即可安排输入、输出的配置，并对输入、输出进行地址编号，I/O的分配见（表6-3）。6.3.2 注塑机控制系统的接线图图6-3-2 注塑机控制系统的整体接线图6.3.3注塑机的温度控制PLCPID调节D/A转换交流调功加热器热电偶A/D转换温度过程控制原理框图如图63-3所示。图63-3 温度过程控制原理框图注塑机的温度控制一般要求都在400以内，而FX2N-4AD-TC的摄氏温度的测量范围为-100+1200，其相对应的数字量范围

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