塑料注射机液压系统设计

塑料注射机液压系统设计摘要塑料注射成型机是把各种热塑性塑料加工成各种中小型工业塑料制品的机械设备。现在，随着计算机等自动化设备在现代企业中的不断应用，塑料注射成型机也得到一定程度的发展。本文对塑料注射机的系统设计进行了阐述。本文讨论了塑料注射成型机及其相关设备在国内外的发展情况，并根据现有设备情况，发展速度及经济状况等因素，对主要结构做了合理的选用。例如：锁模部分结构紧凑，占用空间小。我在设计中主要设计了注塑机注射部件的注射油缸的活塞杆的直径的设计、缸体和缸盖厚度的选择，以及用来连接缸体与缸盖的连接件拉杆的选择。油马达与油泵的选择以及驱动油泵所用电机功率的选择。做了液压系统图的设计，以及控制系统PLC的电器气控制方案，对于所使用的油管直径、材料也有一定的设计。此设计主要是通过与同型的各项参数的类比而设计出来的。通过以上工作，塑料注射成型机锁模部分在锁模速度，产品质量等理论上应有一定程度的提高，但需要在实践中不断的提高，但需要在实践中不断改进。关键词：塑料注射成型，锁模部件，锁模力，注射部件DesignofInjectionMoldingMachineofPlasticsHydraulicallyPoweredAbstractInjectionmoldingmachineofplasticsisamachineequipmentwhichprocessesallkindsofthermoplasticplasticmaterialintovariousmediumsmallscaledindustryplasticsproduct.Nowadays,alongwithapplicatinsofcomputertechnology,andatutomationequipmensinmodernenterprise,injectionmoldingmachinehasmakedagreatdevelopments.Thistextcarriesonresearchonthesystemdesignofinjectionmoldingmachine.Thistextdiscuessestheinjectionmoldingmachineofplasticsanditsrelatedequipmentsinthedomesticandinternationaldevelopmentcircumstance.Accordingtothefactors,suchasexsitingequipmentscircumstance,thedevelopmentspeedandeconomiccondition,Imadeareseanablechoiceintheuseofthemainstructure.Forexample:thestructureoftheclampingunitisassembledsecurely,takingupsmallspace.Imainlydesignedabodyandurnsofdesign,thepistondiameterofthediameterthatthemachineofplasticsinjectsthepistonpolethatthepartsinjectstheoilurncoversthethicknessinthedesignofchoice,andconnectanurnofbodywiththeconjuctionpiecethattheurncoverpullsthepoleofchoice,Thechoiceoftheoilmotorandtheoilpumpanddrivethechoiceoftheelectricalengineeringpowerthattheoilpumpuse.ImadethedesignofthesystemdiagramofthepressesofliquidandmethodsofcontrollingsystemoftheelectricalcontrolprojectPLC.Fortheuseofpipelinediameter,material,Ialsohavemadeacertaindesign.ThisdesignderivesfrommanyvarioussimilarproductsBytheabovework,theclampingunitoftheinjectionmoldingmachineofplasticsshouldhaveaexaltationofthecertaindegreetheoreticallyonthespeedofclampingandthequanityofproductetc.,butitisneededtoimprovecontinuouslyinthefulfillment.KeyWords:injectionmoldingofplastic,clampingunit,forceofclamping,injectionunit目录1绪论11.12009年注塑机的国内市场分析.11.22009年国际注塑机市场分析.21.3注塑机发展方向与节能特性.32注塑成型机技术.62.1工作原理62.2注塑机的分类及其特点.73注塑机的机构.93.1.塑化部件.93.2螺旋杆设计.103.2.1螺杆的基本参数.103.2.2注射量.123.2.3注射压力.123.3螺杆头设计.123.4合模部分.133.4.1锁模力.143.4.2锁模装置的基本尺寸.143.4.3其他技术参数.154合模机构174.1肘杆式合模装置基本特征.174.1.1曲肘机构尺寸设计.174.2合模力.184.3合模装置主要零件设计.184.3.1模板184.3.2拉杆.184.3.3连杆的强度校核.194.4齿轮的设计及强度校核.204.4.1设定齿轮类型，精度等级，材料及齿数.204.4.2按齿面接触强度设计.204.4.3按齿根弯曲强度设计.234.4.4几何尺寸计算.244.4.5验算.245油缸的设计265.1油缸设计及校核.265.1.1注射座移动缸的设计265.1.2注射缸的设计265.1.3锁模油缸的设计265.1.4顶出油缸的设计275.1.5油缸壁厚的计算及校核275.2计算执行元件的实际工作压力和实际所需的流量.285.3液压泵的选择.295.4油管的选择.315.5油缸的有效容积.315.6滤油器.326注塑机液压系统设计346.1注塑机液压系统分析.346.2注塑机液压系统拟定与设计.35结论.40致谢.41参考文献.421绪论注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注塑机和模具来实现的。注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。塑料机械是塑料工业发展的重要支柱，它为塑料行业提供了先进的技术装备，它的发展是塑料工业发展的基础，也受塑料工业发展的影响。从世界范围看，塑料机械的品种主要由注塑机、挤出机/挤出生产线和吹塑机三大类产品组成，它们占到了塑料机械总产值的80%以上，其中注塑机又占这三类机械总和的一半以上。1.12009年注塑机的国内市场分析由于注塑机前几年发展过快，现在除了大型机，一般规格的注塑机已经供大于求，但是一些科技含量高的注塑机，市场需求却渐渐走强。主要有以下几种机型：一是全电动、全液压精密类注塑机。这类产品主打市场是电子通讯、音像、家电、汽车等，加工条件要求较高，对注塑机的精密度要求也有所提高，这些产业均为朝阳产业，有很大的发展空间。二是中空注塑机。这是由于塑料零件在振动状态下的应力破坏问题是汽车全塑化及其他一些工程应用上的大难题，而多种橡塑材料结合应用加上真空注塑技术，可有效改善上述缺陷。三是带有空气辅助、水辅助装置的新型注塑机。这类新型注塑机有很大的市场，特别是对外观要求较高、使用寿命较长的产品，如家电、汽车、建筑等更有吸引力。目前其他机械加工企业大部分效益不好，惟独塑料机械发展迅速，而许多过去生产机床和军工产品的企业也开始生产塑料机械，再加上新兴的塑机个体、集体企业发展迅速，因而在普通型塑料机械中主要是价格战，每一种新产品的开发，一开始都是高附加值，用不上一年就会有同类产品问世，价格下降，但最终是由质量决定价格，由服务来决定用户。在未来的塑机市场上主要是质量和服务的竞争。从塑机产品数量分析，预计2005年和2010年分别为7.5万台和10万台。其中注塑机约占35、挤出机组约占25、中空成型机约占5、其他塑机约占35。中外合资企业在行业中数量虽然不多，但具有强大的竞争实力。中外合资企业的工业总产值约占全行业的30以上，在行业前10名企业中，中外合资企业占了56名。原机械工业部所属企业在塑机行业中力量较弱，工业总产值约占全行业的20左右。从产品出口数量来看：注塑机占60.4、挤出机组占6.8、中空成型机占有11.7、其他塑料机械占21.1。从产品出口创汇来看：注塑机占74.1、挤出机组占81、中空成型机占8.0、其他塑料机械占9.8。可以看出我国能够打入国际市场的塑机产品中注塑机占很大比例。我国塑料工业长远规划中，20002005年塑料制品的年均增长率约为10%，20062015年的年均增长率将达到8%，2005年塑料制品的产量达到2500万吨，预计2015年塑料制品总产量翻一番，达到5000万吨。塑料加工工业良好的发展前景仍将是我国塑料机械制造工业高速发展的源动力，预计20012010年，我国对塑料机械需求量的年均增长率为6%左右，预计至2010年为145亿元。也就是说，我国塑机行业的发展潜力很大，后劲很足，尤其是一些科技含量高、性能好、价格相对适中的机型，如特大型、精密、专用注塑机，低温、大功率型单螺杆挤出机，用于生产高阻渗性和耐热性包装材料等的多层共挤吹塑机，生产工业制件（汽车配件等）吹塑机械等，都有很好的发展前景。1.22009年国际注塑机市场分析2006年全球注塑机出口总额为54.6亿美元，其中德国注塑机产业规模居世界首位，出口总额占全世界出口总额的20以上，在全球注塑机竞争中处于优势地位，意大利和日本分列第二、三位。美国的注塑机出口份额逐年下降，由2000年的9.8降至2006年的5.3。日本的电动注塑机在全世界占有重要地位，其中在北美地区的电动注塑机占有率已经达到30左右。目前这些发达国家的注塑机主要以精密注塑机、大型注塑机等高技术含量高附加值的机型为主。而在低端注塑机领域，中国经过这几年的技术引进和技术创新，制造水平已经与发达国家相差无几。而中国劳动力价格优势使得中国的低端注塑机出口占据了世界的半壁江山。目前，以德国为主的发达国家注塑机主要以不断的技术创新来夺取市场份额，产品的利润率非常高。而以中国为代表的发展中国家由于产品技术含量低相似度高，主要以低价竞争为主，产品的利润率非常低。1.3注塑机发展方向与节能特性随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压式，由于环保和节能的需要，以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压式，由于环保和节能的需要，以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，近年来全电动式的精密注塑机越来越多，只有比较两类不同动力源注塑机的特点，才有可能弄清注塑机的技术发展方向。全液压式注塑机在成型精密、形状复杂的制品方面有许多独特优势，它从传统的单缸充液式、多缸充液式发展到现在的两板直压式，其中以两板直压式最具代表性，但其控制技术难度大，机械加工精度高，液压技术也难掌握。全电动式注塑机有一系列优点，特别是在环保和节能方面的优势，由于使用伺服电机注射控制精度较高，转速也较稳定，还可以多级调节。但全电动式注塑机在使用寿命上不如全液压式注塑机，而全液压式注塑机要保证精度就必须使用带闭环控制的伺服阀，而伺服阀价格昂贵，带来成本上升。电动液压式注塑机是集液压和电驱动于一体的新型注塑机，它融合了全液压式注塑机的高性能和全电动式的节能优点，这种电动-液压相结合的复合式注塑机已成为注塑机技术发展方向。注塑行业正面临着一个飞速发展的机遇，然而在注塑产品的成本构成中，电费占了相当的比例，依据注塑机设备工艺的需求，注塑机油泵马达耗电占整个设备耗电量的比例高达50%-65%，因而极具节能潜力，设计与制造新一代“节能型”注塑机，就成为迫切需要关注和解决的问题。注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个阶段，各个阶段需要不同的压力和流量。对于油泵马达而言，注塑过程是处于变化的负载状态，在定量泵的液压系统中，油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压节流。据统计由高压节流造成的能量损失高达36%-68%。随着世界各国在环保，如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益严格的要求，节能已完成为注塑机电液系统的研究重点，针对阀控电液系统有较大能量损失的不足，德、日等国发展了应用变量泵和电液比例阀结合的负载感应型的注塑机电液控制系统。为进一步降低能耗，减少噪音，最新一代的注塑机是用转速可调的电动机驱动液压泵为动力源，在保压、冷却及空转工况保持很低转速，以达到节能、降噪的目的，其工作原理简述如下：利用注塑机同步信号及电气控制系统，根据注塑成型的工艺要求，将电液比例控制系统，模拟成负载跟踪控制系统，使油泵电机的转速与注塑机工作所需液压的流量与压力乘积成正比，将传统的定量泵改造成变频变量泵，从而使溢流阀的回油流量降到最小，无高压节流能量损失，进而将传统有高压节流的“耗能型”注塑机升级为无高压节流的“节能型”注塑机，节能型注塑机除了节能功能之主要特性外，依据其节能原理，还具有附加系列的优点，包括：减轻开、锁模冲击，延长机械和模具使用寿命；延长油路系统（密封组件等）使用寿命，减少维修次数、节省维护费用；降低噪音、改善工作环境；系统油温大幅降低，冷却用水量可节省30%以上；对电机具有过压、过流、缺相等多种保护；注塑机原有的控制方式及油路不变。将注塑机改造升级为“节能型”注塑机，其投资（主要是变频器）应该在一年内可通过节约的电费或油费收回。总之，开发“节能型”注塑机理论可行，投资小、效益明显，或许在不久的将来，变频节能型注塑机会成为注塑机制造业的新卖点。中国注塑机企业主要分布在东南沿海、珠江三角洲一带，其中宁波地区发展势头最猛，现已成为中国最大的注塑机生产基地，年生产量占国内注塑机年总产量1/2以上，占世界注塑机的1/3。中国注塑机虽然发展很快、生产品种也较多，基本上能供给国内塑料原料加工与塑料制品加工、成型所需的一般技术装备，个别产品也进入世界前列，但与工业发达国家如德国、日本、意大利相比，中国注塑机还有一定差距，主要表现在品种少、能耗高、控制水平低、性能不稳定等方面。目前中国注塑机产品主要集中在通用的中小型设备上，技术含量低，20世纪80-90年代的低档产品供大于求，机械制造能力过剩，企业效益下降。有的品种特别是超精大型高档产品还是空白，仍需进口。据2001年统计，中国进口注塑机使用外汇11.2亿美元，而出口注塑机创汇只有1.3亿美元，进口远大于出口。目前中国生产注塑机的厂家较多，据不完全统计已超过60家。注塑机的结构形式有立式和卧式两种。按生产出的制品可分为普通型和精密型注塑机。一次注射量45-51000g；锁模力200-36000kN；加工原料有热固性塑料、热塑性塑料和橡胶三种。热塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、有机玻璃、聚砜及(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等。从加工出的制品来看，有单色、双色的一般和精密塑料制品。上述产品的主要生产厂家都有自己的系列，各有自己的特点。如广东震德塑料机械厂有限公司生产的捷霸CJ系列注塑机每一种规格均有数控和电脑控制两种形式。又如浙江省宁波海天机械有限公司生产的HTF80X-HFT3600X型系列注塑机，可用于生产各种高精密的热性塑料制品，机器采用线型移动传感器控制注射、合模、顶出，采用多重CPU电控系统、大幅面彩色LED显示、全电脑自动控制。普通卧式注塑机仍是注塑机发展的主导方向，其基本结构几乎没有大的变化，除了继续提高其控制及自动化水平、降低能耗外，生产厂家根据市场的变化正在向组合系列化方向发展，如同一型号的注塑机配置大、中、小三种注射装置，组合成标准型和组合型，增加了灵活性，扩大了使用范围，提高了经济效益。近几年来，世界上工业发达国家的注塑机生产厂家都在不断提高普通注塑机的功能、质量、辅助设备的配套能力，以及自动化水平。同时大力开发、发展大型注塑机、专用注塑机、反应注塑机和精密注塑机，以满足生产塑料合金、磁性塑料、带嵌件的塑料制品的需求。单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位，近几年业，单螺杆挤出机有了很大的发展。目前德国生产的大型造粒用单螺杆挤出机，螺杆直径达700mm，产量为36t/h。双螺杆挤出机喂料特性好，适用于粉料加工，且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能，特点是加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。挤出机也是注塑机的主要品种之一，占注塑机总产值的31%，用挤出机加工的塑料制品占其总量的1/3左右。2注塑成型技术2.1注塑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。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。注塑机操作项目：注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统操作和液压系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：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，接着向注射缸通人压力油，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之间），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。图2.1注塑机工作原理图2.2注塑机的分类及其特点注塑机按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、卧式和立卧复合式。其各自的特点如下。立式注塑机的特点：1、注射装置和锁模装置処于同一垂直中心线上，且模具是沿上下方向开闭。其占地面积只有卧式机的约一半，因此，换算成占地面积生产性约有二倍左右。2、容易实现嵌件成型。因为模具表面朝上，嵌件放入定位容易。采用下模板固定、上模板可动的机种，拉带输送装置与机械手相组合的话，可容易地实现全自动嵌件成型。3、模具的重量由水平模板支承作上下开闭动作，不会发生类似卧式机的由于模具重力引起的前倒，使得模板无法开闭的现象。有利于持久性保持机械和模具的精度。、通过简单的机械手可取出各个塑件型腔，有利于精密成型。5、一般锁模装置周围为开开放式，容易配置各类自动化装置，适应于复杂、精巧产品的自动成型。、拉带输输送装置容易实现串过模具中间安装，便于实现成型自动生产。、容易保证模具内树脂流动性及模具温度分布的一致性。、配备有旋转台面、移动台面及倾斜台面等形式，容易实现嵌件成型、模内组合成型。、小批量试生产时，模具构造简单成本低，且便于卸装。10、经受了多次地震的考验，立式机由于重心低，相对卧式机抗震性更好。卧式注塑机的特点：1、即是大型机由于机身低，对于安置的厂房无高度限制。2、产品可自动落下的场合，不需使用机械手也可实现自动成型。3、由于机身低，供料方便，检修容易。4、模具需通过吊车安装。3注塑机的结构3.1塑化部件塑化部件有柱塞式和螺杆式两种，下面就对螺杆式做一下介绍。螺杆式塑化部件如图3.1所示,主要由螺杆、料筒、喷嘴等组成，塑料在旋转螺杆的连续推进过程中，实现物理状态的变化，最后呈熔融状态而被注入模腔。因此，塑化部件是完成均匀塑化，实现定量注射的核心部件。1-喷嘴；2-螺杆头；3-止逆环；4-料筒；5-螺杆；6-加热圈；7-冷却水圈图3.1螺杆式塑化部件结构图螺杆式塑化部件的工作原理：预塑时，螺杆旋转，将从料口落入螺槽中的物料连续地向前推进，加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料，固体物料在外加热和螺杆旋转剪切双重作用下，并经过螺杆各功能段的热历程，达到塑化和熔融，熔料推开止逆环，经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端，并产生背压，推动螺杆后移完成熔料的计量，在注射时，螺杆起柱塞的作用，在油缸作用下，迅速前移，将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具。螺杆式塑化部件一般具有如下特点：螺杆具有塑化和注射两种功能；螺杆在塑化时，仅作预塑用；塑料在塑化过程中，所经过的热历程要比挤出长；螺杆在塑化和注射时，均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇式工作状态，因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性。螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长度，经过很长的热历程，要经过3态（玻璃态、黏弹态、黏流态）的转变，螺杆各功能段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量，将最终影响注射成型周期和制品质量。注塑螺杆按其对塑料的适应性，可分为通用螺杆和特殊螺杆，通用螺杆又称常规螺杆，可加工大部分具有低、中黏度的热塑性塑料，结晶型和非结晶型的民用塑料和工程塑料，是螺杆最基本的形式，与其相应的还有特殊螺杆，是用来加工用普通螺杆难以加工的塑料；按螺杆结构及其几何形状特征，可分为常规螺杆和新型螺杆，常规螺杆又称为三段式螺杆，是螺杆的基本形式，新型螺杆形式则有很多种，如分离型螺杆、分流型螺杆、波状螺杆、无计量段螺杆等。在注射螺杆中，螺杆头的作用是：预塑时，能将塑化好的熔体放流到储料室中，而在高压注射时，又能有效地封闭螺杆头前部的熔体，防止倒流。螺杆头分为两大类，带止逆环的和不带止逆环的，对于带止逆环的，预塑时，螺杆均化段的熔体将止逆环推开，通过与螺杆头形成的间隙，流入储料室中，注射时，螺杆头部的熔体压力形成推力，将止逆环退回流道封堵，防止回流。3.2螺旋杆设计螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长度，经过很长的热历程，要经过3态（玻璃态、黏弹态、黏流态）的转变，螺杆各功能段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量，将最终影响注射成型周期和制品质量。与挤出螺杆相比，注塑螺杆具有以下特点：注射螺杆的长径比和压缩比比较小；注射螺杆均化段的螺槽较深；注射螺杆的加料段较长，而均化段较短；注射螺杆的头部结构，具有特殊形式。注射螺杆工作时，塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。3.2.1螺杆的基本参数螺杆的基本结构如下图所示，主要由有效螺纹长度L和尾部的连接部分组成。ds螺杆外径，螺杆直径直接影响塑化能力的大小，也就直接影响到理论注射容积的大小，因此，理论注射容积大的注塑机其螺杆直径也大。参考经验数据，ds=60mm。L/ds螺杆长径比。L是螺杆螺纹部分的有效长度，螺杆长径比越大，说明螺纹长度越长，直接影响到物料在螺杆中的热历程，影响吸收能量的能力，而能量来源有两部分：一部分是料筒外部加热圈传给的，另一部分是螺杆转动时产生的摩擦热和剪切热，由外部机械能转化的，因此，L/ds直接影响到物料的熔化效果和熔体质量，但是如果L/ds太大，则传递扭矩加大，能量消耗增加。对于普通塑料制品L/ds可以取1923。这里取L/ds=19。L1加料段长度。加料段又称输送段或进料段，为提高输送能力，螺槽表面一定要光洁，L1的长度应保证物料有足够的输送长度，因为过短的L1会导致物料过早的熔融，从而难以保证稳定压力的输送条件，也就难以保证螺杆以后各段的塑化质量和塑化能力。一般L1=(910)ds=540mm。h1加料段的螺槽深度。h1深，则容纳物料多，提高了供料量和塑化能力，但会影响物料塑化效果及螺杆根部的剪切强度，一般h1（0.120.16）ds。这里h1=6mm。L3熔融段长度。熔融段又称均化段或计量段，熔体在L3段的螺槽中得到进一步的均化，温度均匀，组分均匀，形成较好的熔体质量，L3长度有助于熔体在螺槽中的波动，有稳定压力的作用，使物料以均匀的料量从螺杆头部挤出，所以又称计量段。L3短时，有助于提高螺杆的塑化能力，一般L3=（45）ds。这里L3取240mm。h3熔融段螺槽深度，h3小，螺槽浅，提高了塑料熔体的塑化效果，有利于熔体的均化，但h3过小会导致剪切速率过高，以及剪切热过大，引起分子链的降解，影响熔体质量，；反之，如果h3过大，由于预塑时，螺杆背压产生的回流作用增强，会降低塑化能力。L2塑化段（压缩段）螺纹长度。物料在此锥形空间内不断地受到压缩、剪切和混炼作用，物料从L2段入点开始，熔池不断地加大，到出点处熔池已占满全螺槽，物料完成从玻璃态经过黏弹态向黏流态的转变，即此段，塑料是处于颗粒与熔融体的共存状态。L2的长度会影响物料从玻璃态到黏流态的转化历程，太短会来不及转化，固料堵在L2段的末端形成很高的压力、扭矩或轴向力；太长则会增加螺杆的扭矩和不必要的消耗，一般L2=（68）ds。对于结晶型的塑料，物料熔点明显，熔融范围窄，L2可短些，一般为（34）ds，对于热敏性塑料，此段可长些。这里L2=360mmS螺距，其大小影响螺旋角，从而影响螺槽的输送效率，一般Sds。这里S=57。3.2.2注射量注射量是指机器在对空注射（无模具条件下），注射螺杆做一次最大注射行程时，注射装置所达到的最大注射量。反映着注塑机的加工能力，标志着机器所能产生的塑料制品的最大重量。本机的注射量为：500cm本机的理论注射容量：505cm3.2.3注射压力注射压力是指在注射时，螺杆端面处作用于熔料单位面积上的力（单位Mpa）。在塑料注射成型时，注射压力过高，制品可能产生飞边，脱模困难，影响制品的表观质量，会引起制品较大的内应力。同时会影响机器的使用寿命。注射压力过低，则会造成熔料难以充满模腔，甚至不能成型等现象。本机的注射压力为：142Mpa3.3螺杆头设计在注射螺杆中，螺杆头的作用是：预塑时，能将塑化好的熔体放流到储料室中，而在高压注射时，又能有效地封闭螺杆头前部的熔体，防止倒流。螺杆头分为两大类，带止逆环的和不带止逆环的，对于带止逆环的，预塑时，螺杆均化段的熔体将止逆环推开，通过与螺杆头形成的间隙，流入储料室中，注射时，螺杆头部的熔体压力形成推力，将止逆环退回流道封堵，防止回流。对于有些高黏度物料如PMMA、PC、AC或者热稳定性差的物料PVC等，为减少剪切作用和物料的滞留时间，可不用止逆环，但这样的注射时会产生反流，延长保压时间。对螺杆头的要求：螺杆头要灵活、光洁；止逆环与料筒配合间隙要适宜，即要防止熔体回流，又要灵活；既有足够的流通截面，又要保证止逆环端面有回程力，使在注射时快速封闭；结构上应拆装方便，便于清洗；螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反，防止预塑时螺杆头松脱。3.4合模部分模装置是保证模具可靠闭紧和实现模具启闭动作及顶出制品的部件。一个好的合模装置必须具备三方面特性：(1)足够的合紧模具的力和系统刚性，保证模具在熔料的压力下，不产生开缝溢料现象;(2)足够的安装模具的空间及开启模具的行程;(3)快速的移模速度及较慢的合紧模具速度，移模时要具备慢一快一慢的运动特性。合模装置的种类较多，各种不同的合模装置其运动特性的侧重点也不同。目前使用最广泛的有油压直压、油压肘杆式和电动肘杆式，对于不同的油液油缸分布以及肘杆结构又可分出很多种。式直接通过锁模油缸的推力(或拉力)来锁紧模具。锁模力与油缸作用力相等。这种合模装置的特点是可以在成型深孔制品时提供较持久平稳的开模力。油压肘杆式合模装置由合模油缸推动连杆机构，再通过连杆机构的放大作用推动模板的运动和合紧模具，可以实现快速低能耗的合模。下面分别予以介绍。油压直压式合模装置许多机型的移模油缸设在锁模尾板中部，闭模时移动模板被推动前移，与动模板相连的四根顶柱便从尾板脱出到离开闸门板位置，此时闸门板油缸驱动闸门板旋转，将四根顶柱往尾板退入的位置顶住，使高压油缸定位，最后由高压油缸推动顶柱合紧模具。开模时首先由高压开模油缸活塞杆拉动模板打开到设定位置，然后由移模油缸快速开模。对于某些制品，因装配需要一段几乎没有拔模斜度的结构，如果过早由高压开模油缸开模切换到由移模油缸开模，会出现模具打开一点后移模油缸打不开模的现象，这时需要通过调模后退以及调整高压开模行程来使高压开模油缸起作用的行程加长，从而提供足够的开模力。这种合模结构的特点有：(1)由于高压合模油缸处于模板中间，不会出现由于模板弯曲引起的制品飞边；开模行程大且开模力稳定，可以成型深孔制品；(3)由于闸门板旋转及其动作切换以及高压开模油缸与移模油缸在开模时的动作切换耗时较多，难以实现高速开闭模循环。另外，有些小型精密液压注塑机由于取消了合模的顶柱，高速合模时由充液油缸供油，减少了闸门板动作时间，使开合模循环时间大大缩短，而且不需调模。油压直压式合模装置的合模力直接由合紧油缸提供，其大小由油缸的作用面积以及油压力决定。在油缸直径已定的情况下，只能通过增大油压力来加大锁模力。油压肘杆式合模装置许多公司机器都是采用油压肘杆式合模装置，分为五点斜排式或四点斜排式，这是目前最先进的成熟的油压肘杆式合模结构。在移模中，连杆机构具有较大的行程比系数(即行程放大倍数)和较小的力的放大倍数。在模具即将合紧时，连杆机构力的扩大倍数急剧增大，而行程比系数减少这样，即使用一个较小较短的合模推力油缸，也能达到较大的合模力和移模行程。并且机构本身的运动特性就具有慢一快一慢的特点，在高速开合模时对动力控制系统的要求不高。在油压肘杆式合模装置上，由于联结连杆的销轴需要在旋转运动的同时承受较大的表面压力和剪切力。对其材质、强度、表面硬度以及润滑都有较高要求。相对于油压直压式合模装置；油压肘杆式具有速度快、变速平稳、节省电力、超载性能好等优点，但同时也有不能成型深孔制品、调模较复杂、合模力重复精度不高、对模具平行度要求较高等局限。在选择机器时，一定要根据以上特点以及制品特性与要求来决定使用哪种装置.一般而言，肘杆式合模装置刚性比液压式大，而刚性大小对制品尺寸精度的影响极为重要，特别是在注射过程中，因为合模机构要克服因注射过程中引起所需锁模力的变化。当机器在超载时,液压锁模方式难以与肘杆式相抗衡,液压式不仅会和肘杆式发生相同性质的拉杆伸长变形,同时还有附加超载部分高压合模油缸工作油压缩变形量。因此注塑制品精度不仅取决于机器名义合模力大小，而且注射以后各种合装置由于系统刚性不同所反映出来不同回弹行为也将对其产生直接影响。3.4.1锁模力锁模力是注射时，注塑机合模后对模具所能施加的最大夹紧力。在一定程度上反映了注塑机加工制品能力的大小。本机的锁模力：2000kN3.4.2锁模装置的基本尺寸1.模板最大开距：开距是动模开启时，动模板于定模板之间的最大距离本机最大模板开距：650mm2.动模板行程：动模板行程是指动模能够移动的最大值。本机的动模板行程：200mm3.模具的厚度：模具的最大厚度和最小厚度是指动模板闭合后，达到规定合模力时，动模板和定模板之间所能达到的最大和最小距离。本机的模具厚度：150-450mm1-合模油缸；2-调模装置；3-后模板；4-拉杆；5-曲肘连杆；6-动模板；7-定模板；8-顶出油缸；3.4.3其他技术参数1.螺杆转速：0-180rpm2.模具定位孔直径：160mm3.液压顶出形成：100mm4.液压顶出力：50kN5.机器的外形尺寸：（长宽高）5.351.252m6.机器总重：4.5t7.慢速闭模速度：0.024m/s8.慢速启模速度：0.028m/s9.快速闭模速度：0.12m/s10.快速启模速度：0.15m/s11.顶出速度：0.04m/s12.顶退速度：0.03m/s4注塑机的设计计算4.1肘杆式合模装置基本特征双曲肘合模机构在某一位置时的运动原理图。根据图示坐标，可写出移模时C点的坐标方程或用角统一表示成=双曲肘机构的模板行程S=从上式可知，曲肘机构的行程S是随（L1/L2）,或max增大而增加。max4.1.1曲肘机构尺寸设计cos21LaX2121incsC21sioLain)c(a2max1根据运动分析=0.7，模板行程S=300mm，考虑排列位置的限制条件试选载荷系数Kt=1.3计算小齿轮传递的转矩mNnPT451511029.701.90.9由文献6,10-7选取齿宽系数：d=0.4由文献6,10-6查得材料的弹性影响系数：218.9MPaZE由文献6,10-21d按齿面硬度查得：小齿轮的接触疲劳强度极限：；MPaH601lim大齿轮的接触疲劳强度极限：；52li由文献6,10-13计算应力循环次数：mNjLnNh9110.3)5016(760mN8925.38.其中：n-齿轮的转速，r/min；j-齿轮每转一圈时，同一齿面啮合的次数；Lh齿轮的工作寿命，h。由文献6,10-19查得接触疲劳寿命系数：KHN1=0.92;KHN2=1.04计算按接触疲劳许用应力：取失败概率为1%，安全系数S=1，由文献6,10-12设计计算公式得：MPaSKHNH52609.1lim1742li2(2)计算试算小齿轮分度圆直径：32112.HEdtZiTK32458.9.07.=73.296mm计算圆周速度v：smndt/763.210695.7301计算齿宽b：td8.41计算齿宽与齿高之比b/h：模数mzmtt3.2096.71齿高h=2.25mt=2.252.443=2.443mmb/h=29.318/5.497=5.333计算载荷系数：根据v=2.763m/s,7级精度，由文献6,10-8可知动载系数Kv=1；直齿轮，假设KAFt由文献6,10-10a可知设计计算公式；mkdt93.0.196.731计算模数m=d1/z1=80.93/30=2.69mm4.4.3按齿根弯曲强度设计由文献6,10-5设计计算公式得弯曲强度的设计公式为312FSadYzKTm（1）确定公式内的各计算数值：由文献6,10-20c可知小齿轮的弯曲疲劳强度极限;501MPaFE382由参考文献6,10-18可知弯曲疲劳寿命系数：6.01FNK82计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由文献6,10-12设计计算公式得MPaSKFEN12.3074.586118692计算载荷系数K：.14.1FVA查取齿形系数：由文献6,10-5查得齿形系数52.1FaY查取应力校正系数：由文献6,10-5查得应力校正系数625.1SaY8计算大，小齿轮的并加以比较：FSa013.4.376251Y82FSa大齿轮的数值大。（2）设计计算：由文献6,10-5可知3240.195768m对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.184并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径d1=80.93mm。算出小齿轮齿数：325.9801mdz大齿轮齿数：62i这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.4.4几何尺寸计算（1）计算分度圆直径：mzd805.231mzd6405.22（2）计算中心距：a3821（3）计算齿轮宽度：mdb04.1取B2=28mm,B1=32mm4.4.5验算NdTFt75.1823095.7241mbKtA/.63.8满足设计要求，合格。5油缸的设计及校核5.1油缸设计及校核5.1.1注射座移动缸的设计（1）初定系统工作压力并确定执行元件尺寸据资料统计，锁模力在4002000KN之间的注塑机，工作压力范围为714MPa，其中21MPa占23%，14MPa占40%57%，因SZ-60塑料注射机属小功率设备，从设备可靠性出发，故本机的液压系统的工作压力采用8Mpa。2.确定注射座移动缸的活塞及活塞杆直径注射座移动缸的往返速比为0.08/0.061.33，因此活塞杆直径dz0.5DZ，活塞直径Dz为=50mmzD04PF粘a81.32MPKN根据（GB/T23481993）优先数据取Dz50mm，dz28mm。液压缸缸筒长度由所需行程及结构上的需要确定,一般可按公式计算：L=活塞行程+活塞长度+活塞杆导向长度+活塞杆密封长度+其他长度其中,活塞长度=(0.61)D,导向套长度=(0.61.5)D,其他长度是指一些装置所需要的长度，如缓冲装置所需的长度。5.1.2注射缸的设计确定注射缸的活塞及活塞杆直径注射缸的载荷力在注射时是变化的，这里按最大载荷力FW为250KN来确定注射缸的直径DDW235.575mmOPF4MaKN81.3250根据（GB/T23481993）优先数据可得注射缸活塞直径DW260mm，活塞杆直dw0.7DW=182mm。由上公式可得：5.1.3锁模油缸的设计确定锁模油缸内径。锁模油缸采用单活塞油缸。工作缸为无杆腔，油缸内径由参考文献1式（7-20）=0.079=79mmLDPMAX4631094.8注塑机锁模油缸内劲取为=100mm。D由给定的设计参数知：动模往复速比为：=0.15、0.12=1.25由参考文献5可知，取d/D=0.45即：=0.45=0.45100=45mm锁d。活塞直径=45mm5.1.4顶出油缸的设计根据顶出油缸最大推力确定油缸内径：油缸采用单活塞油缸，工作腔为无杆腔。文献1,7-20可知，油缸内径为：=。DPMAX463105=0.084m=84mm由给定的设计参数知顶出往复速度比为：=0.04/0.03=1.33由文献5可知，取d/D=0.5即：=0.5=0.580=40mm锁d。D5.1.5油缸壁厚的计算及校核油缸的内径确定后，由强度条件计算油缸的壁厚由文献1,4.3,1,4.4可知，其中公式为:薄壁圆筒：163.2Dd)3.2(yPD薄壁圆筒：162y式中：-油缸的壁厚（mm）；-油缸的实验压力。取=125；yPyP-缸体材料的许应压力。本机