设备模具毕业论文说明书.doc

课 程 设 计 说 明 书 设计标题 注塑机塑化部件的设计 班 级 09塑模332 姓 名 朱力 指导教师 王玉溪目录一、 设计的目的与要求3二、 设计任务3三、 原材料牌号的选择及其相关性能指标3四、 制品成型工艺过程及主要工艺条件参数的确定4五、 螺杆类型的确定4六、 螺杆结构参数的确定5七、 螺杆与机筒配合间隙的确定6八、 螺杆转速、功率的确定6九、 注塑机产量的确定6十、 有关参数的验证6十一、 校核螺杆8十二、 螺杆综合性能参数的评价8十三、 喷嘴的类型与材料8十四、 喷嘴的结构参数9十五、 设计小结9十六、 参考资料10一、 设计目的与要求课程设计是根据塑料成型设备教学大纲的要求而设置的一个重要的教学环节，是学生综合运用所学知识的重要过程。对学生而言，由于是第一次在教师指导下独立的进行专业性设计，因此，不仅对培养和训练学生独立设计能力有着重要的意义，也是为今后进行毕业设计和从事实际设计工作奠定基础。通过课程设计达到如下目的：1、通过课程设计，初步树立和掌握正确的设计思想与方法。2、 学会综合应用所学基础与专业理论知识，如高分子材料化学基础、机械制图、机械基础、机电控制基础、高分子物理、塑料材料与配方、塑料成型工艺、塑料成型设备等，解决工程实际问题。3、学会查阅、收集并运用国际（家）标准、工具书、图册、期刊杂志等参考资料。4、掌握螺杆设计的一般步骤和设计方法，达到能独立进行塑料成型设备的主要部件普通螺杆的设计。5、应认识到实际生产中，经济效益是评价螺杆一个设计优劣的重要标准之一。学生应在教师指导下，独立地并带有创造性地完成课程设计任务，包括设计计算、绘制符合生产要求的图纸、拟定技术文件（设计说明书）等。在设计中，应有严肃认真的态度，设计有条理、图纸要整洁。二、设计任务题目：XS-ZY200塑化部件设计生产制品：LDPE盖子三 原材料牌号的选择及其相关性能指标1、树脂牌号：低密度聚乙烯(LDPE)2420F2、生产企业：东莞市富桥（立诺）塑胶原料有限公司3、原料技术数据：参数LDPEPPSPVCABS固体物料比热容Cs J/(kg*K)23031926 1675 （1256-2094） 1591 （1328-1675）熔融物料比热容Cm J/(kg*K) 23452219 1591 （1549-1633）2052固态物料导热率s W/(m*K)0.3350.138 0.146 （0.126-0.167） 0.209 （0.173-0.303）熔融物料导热率m W/(m*K)0.1820.1820.226 （0.191-0.260）0.279物料比能I J/kg1297971339842093543964固态物料密度s g/cm3 0.920 （0.910-0.925） 0.900 （0.890-0.910） 1.250 （1.160-1.350） 1.100 （1.020-1.160）熔融物料密度m g/cm30.760（192 ）0.750（230 ）0.930（233 ）固态物料温度Ts 20-25物料熔融温度Tm 115 （105-125） 176 （170-176） 160 （110-160） 160 （130-160）相当于气体常数R kgf*cm3/（cm2*g*K）3.022.292.332.29常数 cm3/g0.8750.9220.6080.63内压力i kgf/cm23352253042302530四、制品成型工艺过程及主要工艺条件参数的确定4.1制品成型工艺过程加料熔融塑化注塑成型保压、冷却开模顶出制品成品出厂检验包装进库。4.2加工工艺条件区域喂料区四区三区二区一区喷嘴温度150175180190190185干燥处理：通常不需要干燥处理。 熔化温度：170200模具温度：2050注射压力：可大到1500bar 保压压力：可大到1000bar 注射速度：一般选择中速或慢速,不宜选择高速注射,因为在高速注射时LDPE存在容体破裂现象。 流道和浇口:所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇口的厚度不能小于1mm。 注射压力：3501300bar。注射速度：建议使用中速注射。五、螺杆类型的确定螺杆的类型分为：渐变型螺杆、突变型螺杆和通用型螺杆。渐变型螺杆：指螺槽深度由加料段深的螺槽向均化段的螺槽逐渐过度。主要用于加工具有宽的软化温度范围，高粘度非结晶性塑料，如聚氯乙烯等。突变型螺杆：指螺杆槽深度由深变浅的过程是在一个较短的轴向距离内完在的。主要用于加工粘度，熔点明显的结晶性塑料，如聚乙烯，聚丙烯等。通用型螺杆：压缩段长度介于突变型螺杆与渐变型螺杆之间，但塑化质量和能耗比专用差。以适应结晶性与非结晶塑料熔融塑料化的要求。加工方便简单，价格便宜。我根据对物料的性能分析，确定选用的螺杆的类型是突变型螺杆。六、螺杆结构参数的确定1、直径D和注塑行程的确定S=KD 其中K=(34)D，这里K取4，注射行程=DS4 ，所以Q=D4 ，所以200=D4 ，D=39.99mm，经圆整取D=40mm S=4D=160mm。 2、长径比L/D的确定L/D是螺杆的重要参数之一，螺杆长径比L/D通常分为20、22、25、28和30五级，根据物料的性能，我们确定螺杆的长径比为L/D=20.L/D=20 L2040800mm3、螺杆的确定根据螺杆直径和螺杆的长径比计算出螺杆的有效长度为L800mm,螺杆全长分为三段，即加料段L1、熔融断L2、均化段L3。螺杆三段的确定很重要，要跟据工艺条件及物料的性能。物料特性L1L2L3结晶性小、熔融温度范围宽、热稳定性差10%30%L45%65%L20%30%L结晶性大、熔融温度范围窄、热稳定性好30%65%L10%25%L25%45%L我设计的螺杆主要是LDPE，LDPE的特性是结晶性较好、熔融温度范围宽、热稳定性好，所以把螺杆的三段分为，加料段: L150%L400mm熔融断: L220%L160mm均化段：L330%L240mm4、螺杆压缩比的确定 加工常用物料的几何压缩比物料物料硬聚氯乙烯颗粒2.5(23)ABS1.8(1.62.5)硬聚氯乙烯粉料34(25)聚甲醛（POM）4(2.84)软聚氯乙烯颗粒3.23.5(34)聚碳酸酯（PC）2.53软聚氯乙烯粉料35聚苯醚（PPO）2(23.5)聚乙烯（PE）34聚砜（PSU）片2.83聚丙烯（PP）3.74(2.54)聚砜管、型材3.33.6聚苯乙烯（PS）22.5(24)聚砜（PSU）膜3.74醋酸纤维素（CA）1.72尼龙6（PA6）3.5有机玻璃(PMMA)3尼龙66（PA66）3.7聚酯（PET）3.53.7尼龙11（PA11）2.8(2.64.7)聚三氟氯乙烯2.32.5(24)尼龙1010（PA1010）3根据查加工物料常用几何压缩比得到，我们确定加工聚氯乙烯的压缩比在23，我们取：35、螺槽深度h的确定加料段螺槽深度h1=h3/0.93=32/0.936.5mm均化段螺槽深度h3=kD（k=0.020.07）k取0.05 h3=0.0540=2mm6、螺距s和螺旋角的确定由公式sDtg可以看出，当螺杆直径一定时，s的大小取决于的大小。确定的法则是：在满足机床的加工条件下尽可能靠近a.由于实际生产中大多数采用的是圆柱形粒状料，考虑到机床的加工条件，往往取sD，sD40mm则可计算出螺旋角为1740，此螺旋角基本上与a相近。7、螺棱宽度e的确定一般情况下 e=（0.080.12）D，我们取e0.1D=4mm.机筒壁厚28mm 七、螺杆与机筒配合间隙的确定螺杆直径/mm202530354045505560直径间隙最大 2/mm0.180.200.220.240.270.300.300.320.32直径间隙最小 2/mm0.080.090.100.110.130.150.150.160.16八、注塑机产量的确定在机器正常生产中，日产量的大小不在机器而在于你的模具质量和环境。产量的高低取决于你模具的质量，当模具脱模很顺利且可以全自动生产加上冷却效果好，一般在2528秒钟可以成型一模，当设备是在半自动生产下一般可以30秒钟一模。计算公式：日产量2460602172800个产量主要有两个方面，一是开模具，尽量采用一腔多模的模具，另一个是注塑工艺中将注塑速度调整到最短（在温度和压力同时调整的前提下）。小型零件的注塑关键是成型后的收缩比例，这方面速度对其质量的影响不是最大，关键是温度和压力。所以调整注塑速度是可行的。九、键的选择键的规格：GB/T1096键10870十、有关参数的验证第一步制品规格4cm，长度1.5cm,厚度：1.5mm螺杆参数：D=40mm L/D=20 L1=400mm L2=160mm L3=240mm s=D=40mm =1740 h3=2mm h1=6.5mm e=0.1D=4mm 螺杆材料：38CrMoAlA工艺参数：nmax=55r/min pmax=12MPa Ts=20 Tb1=175 Tb2=190Tb3=190 喷嘴185键的规格：GB/T1069键 10*8*70其他参数：Qmax=15Kg/h Pmax=4KW第二步1确定物料性能参数查书附表s=0.92g/cm3 m=0.182w/（m.K） i=20935j/kg Cs=2303J/(kg.K) i=129797J/kg Tm=115=388K R=3.02kgf.cm3/cm2.g.k=0.875cm3/g Pi=3352kgf/cm22确定螺杆综合性能参数q P查文献， q 0.272(kg/h)/(r/min) p0.27kw/(kg/h)3确定螺杆综合性能参数v根据螺杆输送效率v计算公式可知，v=30%-50%4确定键螺杆 键的许用应力查资料，螺杆材料38CrMoAlA的许用应力值为833Mpa根据参考文献，轻微冲击载荷时，键的连接的许用挤压应力值为100-120 Mpa第三步：基本数据计算1固体输送率：Qs =0.016m3/h=4.5*10-6 m3/s2螺槽宽度：b=s*cos-e=0.04*0.953-0.004=0.03412m3螺杆危险断面的根径：Ds=D-2h1=40-13=27mm4机筒内表面运动速度与固体运动速度的合速度：1）机筒内表面运动速度：vb=Dnmax=3.14*0.04*0.67=0.104m/s2）机筒内表面垂直螺棱方向上的分速度：vbx=vbsin=0.1040.303=0.032m/s3）固体床运动速度：vsz=4.5*10-6 /(0.03412*6.5)=0.020m/s4）机筒内表面运动速度与固体床运动速度的合速度：vj=0.085m/s5已知螺杆的渐变度和融化区总长度已知螺杆渐变度A=9.5*10-3已知螺杆的融化区总长度Z2=(6.5-2)/ 9.5*10-3=0.47m6熔融段熔膜中熔体密度确定1） 熔膜平均温度T2=(2190+115)/3=165=438K2） 熔膜中熔体密度Pm2= *103=103=796kg/m3十一、 校核螺杆1计算由轴向力引起的压应力=1.250.42/0.27212=32.92Mpa2计算由转矩M产生的切应力=4775*104=4775104=176.4 Mpa3计算相当应力=287.7Mpa 安全系数一般取2.53 我取2.5 即材料许用应力为833/2.5=333.2 Mpa该螺杆的相当应力为287.7Mpa，小于材料的许用应力值333.2Mpa，强度足够。12、 螺杆综合性能参数的评价（1）、开合模速度：开、合模速度是反映注塑机工作效率的参数。它直接影响到成型周期的长短。为了使动模开启和闭合平稳以及在顶出制品时不致使塑料制品损坏，防止模具内有异物或因嵌件松动、脱落而损坏模具，要求动模板慢速运行；为了提高生产能力，缩短成型周期，又要求动模板快速运行。因此，在整个成型过程中，动模板的运行速度是变化的，即合模时先快后慢，开模时先慢后快。同时还要求速度变化的位置能够调节，以适应不同结构的成型需要。开合模速度的变化由液压与电气控制系统来完成。 目前，中国产注塑机的开合模速度范围：快速3036m/min，有的高达7290m/min，慢速为0.243m/min。（2）、空循环时间：注塑机的空循环时间是指在没有塑化、注塑、保压与冷却和取出制品等动作的情况下，完成一次动作循环所需要的时间。它是由前移、注塑座前移和后退、开模以及动作间的切换时间所组成的，有的直接用开合模时间来表示。空循环时间反映了机械、液压、电气三部分的性能优劣（如敏感度、重复性、稳定性等），是表征注塑机综合性能蚕食。近年来，由于采用先进的电脑程序控制技术，注塑机各方面的性能更为可靠、准确，空循环时间大为缩短，如有的注塑机的空循环时间仅为0.8s。13、 喷嘴的类型与材料喷嘴起连接注塑系统和成型模具的桥梁作用，注塑时，机筒内的熔体在螺杆的作用下以高压、高速通过喷嘴注入模具的型腔。当熔体高速流经喷嘴时将产生压力损失，其中一部分压力损失为熔体受到强烈剪切而转变成热能，它使熔体温度进一步升高；另一部分压力损失则转变成速度能，它使熔体高速注入模具的型腔。保压时，还需要少量的熔体通过喷嘴想型腔内补缩。因此，喷嘴的类型与结构会直接影响到熔体的压力损失、熔体温度的高低、补缩的大小、射程的远近以及产生“流延”与否等。喷嘴作为注塑机塑化单元的重要组成部分，位于料筒最前端，起到连接注塑机与模具的重要作用。选用适合的高性能喷嘴可使注塑工艺更精细便捷。使用高性能的专业喷嘴后，注塑机的工作效率至少可提高30%，另外使用该产品原料也可以节省10%以上。2、喷嘴的类型选择本设计采用远射程直通式喷嘴，其特点有：（1）可以安装加热器，扩大注嘴贮料室，防止熔体冷却；（2）口径小，射程远，“流延”现象有所克服；（3）主要用于加工形状复杂的薄壁制品。2、喷嘴的材料选择喷嘴的材料常用中碳钢制造，经淬火使其硬度高于模具以延长喷嘴的使用寿命。喷嘴需单独进行加热，其加热功率一般为100300W。本设计喷嘴的材质为38MoALA，其硬度高于模具主浇道衬套，以延长喷嘴的使用寿命。14、 喷嘴的结构参数喷嘴尺寸主要有喷嘴孔径d和喷嘴端部球头半径R。1、孔径喷嘴孔径关系到熔料的压力损失、剪切效果、补缩作用和冲模能力等。其值与螺杆直径成比例。根据经验，高粘度塑料喷嘴孔径为螺杆直径的1/151/10；而中、低粘度的塑料，喷嘴孔径为螺杆直径的1/201/15。由于PVC粘度高，所以使用喷嘴孔径为螺杆直径的1/201/15。喷嘴孔径为：d=（1/201/15）D式中：d喷嘴孔径 D螺杆直径经计算得喷嘴孔径为22.67mm，这里取3mm。2、喷嘴球半径 喷嘴与模具主浇道衬套的尺寸关系，为防止注射成型时出现漏料和熔料积存死角的现象，喷嘴端部球头半径应稍大于主浇道衬套的凹球面半径R。（即R。R），喷嘴孔径d应稍小于模具主浇道小端直径d。（即dd。），且应使两孔轴线同心。 喷嘴球半径比主流道进