注塑机设计-结构设计【含26张CAD图纸+PDF图】
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青岛农业大学海都学院本科生毕业论文（设计）题 目： 一种注塑机的设计 姓 名： XXX 系 别： 工 程 系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： XX.1 学 号： XXXX 指导教师： XXXX 完成时间： 2012.6.18 2012年6 月18日毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学海都学院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权青岛农业大学海都学院可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学海都学院。论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日目 录摘 要IAbstractII前言1第一章 绪论21.1 注塑机的概述21.2 注塑机的组成和分类21.3 注塑机的发展状况41.4课题的提出及主要任务51.4.1 课题的提出51.4.2 课题的主要任务6第二章 注塑机的设计方案72.1 机器类型的选择72.2 注塑装置92.2.1 塑化部件92.2.2 计量装置10第三章 注射机的基本参数的计算12第四章 注射装置结构及主要零件的设计134.1 液压缸缸体的设计134.1.1 缸体内径计算134.1.2 钢筒壁厚计算134.1.3 缸底计算144.2 活塞杆结构设计154.3 活塞结构设计164.4 柱塞的设计164.5 分流梭结构设计164.6 喷嘴结构设计16第五章 合模装置结构设计175.1 注塑机合模装置的基本参数175.2 合模装置主要零件设计185.2.1 缸体设计185.2.2 活塞杆设计19第六章 液压系统设计206.1 动作过程216.2 液压元件选择216.2.1 选择液压泵216.2.2 确定液压泵的最大流量216.2.3 选择液压泵的规格226.2.4 选择控制阀23第七章 电气控制系统设计247.1 动作过程2572 电气元件的选择257.2.1 电机的选择257.2.2接触器选择267.2.3 熔断器的选择277.2.4 热继电器的选择277.2.5 其它元件的选择27第八章 总结和建议298.1 建议298.2 总结29参考文献30致 谢31 一种注塑机的设计摘 要本机器采用长方形底座支撑，底部内舍设置液压系统，在底座壁上设有塑料窗口，便于观察液压系统的工作情况，便于检查和维修。工作部分的左端是由合模油缸组成，而注射装置在右端，机身与底座是采用螺栓连接。液压系统采用溢流阀来调节系统工作压力，采用节流阀来调节合模速度。采用卧式注塑机这样的设计方式液压系统在底座内，可减少噪音。另外，模具便于安装。本文根据设计任务书要求，首先简要介绍了注塑机的概念、注塑机的组成及分类等，确定了注射剂的技术参数，设计了注射装置结构及合模装置结构。以此为据，选择了合适的液压系统。本机结构简单，安装方面，产品加工容易成型，而且工作安全可靠，基本杜绝故障的发生，此外，注塑机的零部件易加工，价格合理。关键词：塑料成型；注塑机；注射机Design of Plastic molding machineAbstractThe machine uses a rectangular base support, the bottom of the hydraulic system within the care setting, in the base wall with plastic window for easy observation of the work of the hydraulic system, to facilitate inspection and maintenance. Work part of the left fuel tank formed by the mold, and injection device in the right end of the fuselage with the base is connected by bolts. Throttle valve to regulate hydraulic system is the system working pressure, using the throttle to adjust the speed of mold. Horizontal injection molding machine hydraulic system This type of design in the base, can reduce the noise. In addition, the mold is easy to install.This book according to the design task requirements, briefly introduced the concept of injection molding machines, injection molding machine composition and classification, to determine the technical parameters of the injection, designed injection mold device structure and device structure. Based on this, select the appropriate hydraulic system.The machine structure is simple installation, easy molding processing, and safe operation, basically to prevent the occurrence of faults, in addition, the injection molding machine parts easy to process and reasonable price.Key words: Plastic molding; injection molding machine; injection machine32青岛农业大学海都学院毕业论文（设计）前言根据学校对毕业设计的要求以及在青岛海图模具公司的具体情况，在做该设计前我先进行了广泛的调查，先后收集了若干个题目。经过对这些题目的比较，感觉设计一台塑料成型机是比较有意义的。因为塑料制品的重量轻、成本低、美观实用，所以无论是从需要的品种还是需要的数量来看，塑料制品会越来越多，因此，经过指导老师同意，我的毕业设计题目确定为一种注塑机。由于实践经验不足，实践知识和技能的缺乏，在设计中难免会遇到各种困难，但我有决心在老师及工厂工作人员的指导下设计出一台能够满足生产需要的注塑机。第一章 绪论1.1 注塑机的概述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。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，其生产总数占整个塑料成型设备的20-30，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。据有关资料统计，1996-1998年我国出口注塑机8383台（套），进口注塑机42959台（套），其中1998年我国注塑机产量达到20000台，其销售额占塑机总销售额的42.9。 我国塑料加工企业星罗其布，遍布全国各地，设备的技术水平参差不齐，大多数加工企业的设备都需要技术改造。这几年来，我国塑机行业的技术进步十分显著，尤其是注塑机的技术水平与国外名牌产品的差距大大缩小，在控制水平、产品内部质量和外观造型等方面均取得显著改观。选择国产设备，以较小的投入，同样也能生产出与进口设备质量相当的产品。这些为企业的技术改造创造了条件。 1.2 注塑机的组成和分类注塑机的类型有:立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能有两个： （1）加热塑料，使其达到熔化状态； （2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传达动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。 （1）注射系统 注射系统的作用：注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。 注射系统的组成：注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。 螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、射咀部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。 （2）合模系统 合模系统的作用：合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。 合模系统的组成：合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。 （3）液压系统 液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。 （4）电气控制系统 电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。一般有四种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。 （5）加热/冷却系统 加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源；冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，导致原料不能正常下料。 （6）润滑系统 润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以是自动电动润滑； （7）安全保护与监测系统 注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成，实现电气机械液压的联锁保护。 监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。1.3 注塑机的发展状况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。 注塑机是目前中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距较小的塑机品种之一。但主要指普通型注塑机，在特大型、各种特殊、专用、精密注塑机的多数品种方面，有的产品尚属空白，这是与工业发达国家的主要差距 回顾2008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，己由2000年的9.8%降叠2008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，欧美日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。经过多年的技术引进和技术创新，中国塑机行业在低端注塑机领域中，制造水平已经与发达国家相差无几，加上劳动力价格的优势，使得中国的低端注塑机出口占据了世界的半壁江山。此外，近几年来，中国塑机行业不仅在中端注塑机领域有了长足的进步，在高端注塑机领域也取得了重要突破，中国塑机的市场份额有望逐步扩大。 就全球市场格局而言，全球建筑市场的持续发展，将会拉动对塑料管材、壁板等挤压制品的需求，进而推动挤出设备的需求增长。因此，预计全球挤出设备需求，将超过其他类型的塑机产品。美国工业市场研究公司的调查表明，美国和日本塑料机械需求将重新显现复苏迹象，西欧市场需求将在2009年加速增长。中国、印度和俄罗斯塑料机械销售前景看好。土耳其、捷克、伊朗及其他发展中国家和地区，对塑料机械需求也将逐步增长。1.4 课题的提出及主要任务1.4.1 课题的提出通过对油建塑料厂的现场调研发现现有的注塑机存在一些不合理的地方，如：尺寸精度低，可靠性差，工人的劳动强度高，生产效率低，满足不了生产单位的技术要求和产量要求。塑料成型机是将热塑性或热固性塑料制成各种塑料制件的主要成型方法之一。而塑料成型都是在注塑机上进行的。作为一种新型的材料，塑料制件越来越广泛的应用于工业部门和日常生活中，其中注塑成型制件占相当大的比重，随着塑料工业的发展，注塑成型工艺和注塑成型机也不断得到改善和发展。注塑成型机借助于金属压铸件的原理，可成功的加工出各种制品，注塑成型的特点是能够一次成型出外型复杂、尺寸精雀且带有嵌件的塑料制品；对各种加工的适应性强，生产率高；易于实现自动化，所成型的制件经过很少修饰或不修饰就能满足使用要求；还能产加填料改性的某些制品；因此，注塑成型工艺和注塑机得到广泛应用。就世界范围来说，经注塑加工的塑料制品是塑料产量的30%。注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%，成为塑料成型机械制造业中增长最快、产量最多的机种之一。就此为增加注塑成型机的种数，我们初步拟定设计一台注塑机，以提高生产率，保证质量和降低劳动强度。1.4.2 课题的主要任务注塑成型机的设计特点：此成型机是针对所有热塑性和某些热固性塑料而设计的，目的明确；在结构上，此成型机的设计与模具设计机密相关。此成型机体积小，可以节省车间面积。注塑机设计的要求：满足加工量度的要求满足提高生产率的要求结构简单，设计制造容易操作维修方面，使用安全可靠体积小，占地面积小成本低其它如外形美观、噪音小，成型方便，并且符合环境保护等要求注塑成型机的动力源可用电动、滚动综合使用，并且操作方便、高效，结构简单，易加工。本课题将要完成的主要任务如下:注塑机的总体设计注塑装置设计合模装置设计电气液压装置设计设计体会第二章 注塑机的设计方案2.1 机器类型的选择通过对厂家的调研，设计中首先考虑了两种方案方案1、卧式注塑机图2.1 卧式注塑机卧式注塑机是由长方形底座支撑，底部内设置液压系统，在底座上设有塑料窗口，便于观察液压系统的工作情况，工作部分的左端是由合模油缸组成，而注射装置在右端，机身与底座是采用螺栓连接。优点：液压系统在底座内，可减少噪音，另外，便于模具的安装。缺点：底座大，占用面积比立式注塑机多，塑料颗粒落入料筒时，必须压实，喷嘴有流诞现象，比立式严重。方案2、立式注塑机图2.2立式注塑采用圆形底座将机身支撑从上到下依次为注射油缸、计量装置、合模装置。采用拉杆将一系列组件固定。优点：机器高度适中，便于操作，料斗位置适中，便于装料，在落料过程中，塑料颗粒可依靠自重自动在料筒中压实，不需柱塞进行压实。另外，机器占地少，液压系统与主机分工便于维修。缺点：喷油嘴有流诞现象，合模过程中，由于模板自重会使活塞杆推力加大，动模板也对活塞杆产生推力作用，这样液压泵动率将加大。经过调研观察，以及对生产技术人员的情况了解，对注塑机的要求和设想，我选择了方案1，决定设计一部卧式注塑机。2.2 注塑装置设计在注塑机上端，主要是将塑料均匀的塑化，以足够的压力和速度，将一定量的熔料注射到模具型腔内，此装置由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射装置、注射油缸等组成。图2.3注塑装置加入料斗的克里经过定量装置，便于每次注射所需的一定的塑料落入料筒加料室，柱塞前进时，在料筒前端将加热成的熔融塑料经喷嘴注入模具型腔中去。2.2.1 塑化部件它是注射装置重要组成部分，由料筒、柱塞、分流梭和计量装置组成。当注射活塞向前运动时，带动与活塞相连的计量装置向前动，料筒中的物料定量通过加料室依次被柱塞推动到塑化室，分流梭将物料分成薄层，利用热传导加热。柱塞注射时，在料筒和分流梭中的塑料被加热塑化后，便被注射到模型腔中去。塑料颗粒的塑化是由加热器提供的热量以及传到方式进行的，这样使料筒内的塑料形成一定的温度梯度。柱塞式的注射器的大小由料筒的塑化能力决定，提高俗话能力主要依靠增加料筒直径和长度来达到，这是根据热传导原理，对于热的长筒体单位时间里自料筒壁传给物料的热量与料筒温度和物料温度之差及热传导面积成正比，而与物料厚度成反比，但加大料筒直径和长度都加剧塑化和温度不均现象。2.2.2 计量装置根据注射要求，每次从料斗进入加料室的塑料量与每次从料筒中注射到模型内的塑料数量相等，这样才能控制塑料在料筒中的加料塑化时间，计量有容积定量和重量定量两种。容积加料用体积计算，重量加料是按重量计量，由于装置复杂应用较少，所以我采用容积加料法。在注射时，借助推动臂的推动，将一定量的料加入到料筒中，这种结构可以做到随着影响精度的因素变化而能及时调整加入的塑料量，由于塑料加入量的变化，必然影响柱塞行程的最终位置，柱塞行程的大小，又会反映到定量装置行程的变化上，使加料空间和料筒口的重迭面积及时修正，从而使由加料空间和料筒中的塑料得到相应的改变。加料量多少由一次注射量来确定，加料量的调节可通过加料螺母完成，当转动加料螺母，推动料板可做前后往复运动，这样固定板和推料板组成的加料空间起到控制加料量的作用。合模装置应保证成型模具可靠的闭锁，开启，并取浇铸的部件，一个完整的合模装置应具备两个条件：足够的锁模力，使模具在熔料的压力作用下不开缝足够的模板面积、行程、模板间开距，开模时慢、快慢，以防止模板碰撞，实现制品的平移顶出。合模装置由固定模板，活动模板，拉杆，油缸连杆以及模具调整机构，制品顶出机构组成。本设计采用液压合理装配。固定模板和移动模板间开距大，能加工制品的高度范围大，移动模板可在行程范围内任意停留，因此，调节模板间的距离十分简便。采用液压双曲时合模装置，压力油从油缸底部进，活塞前进，肘杆伸直，使模具锁紧，由于双臂可适应较大模板面积，因此，小型注射机都采用上为闭模状态，下为开模状态。开模时，肘杆收缩在机身后部，使移动模板的行程较大。合模油缸注入压力油，活塞前进，带动活塞杆前进，活塞杆与肘杆是相连的，肘杆的运动带动调节螺母，同时动模板向上完成合模过程。 图2.4 合模装置 利用液压双曲肘合模装置，有自锁作用，才能使油缸推力，合模系统处于锁紧状态。此处，顶出装置是为了顶出模内制品而设计的，顶出装置有机械顶出、液压顶出、气动顶出，由于设计的是小型机，无特殊要求，所以使用机械顶出。顶杆固定在机架上，它本身不能动，开模时稳动模板后退，顶出杆穿过移动模板上的孔而达到模板将制品顶出。模型腔中的熔料经冷却，由粘流态，回复到玻璃态从而定型，当完全冷却定型后，模具打开，在顶出机构的作用下，将制品脱出，从而完成一个注射成型过程。顶出杆的长度可根据模具的厚度，通过螺纹调节、顶杆的数目、位置及模具的特点、制品的大小而定的机械顶出，结构简单，但顶出是在左右开模时进行，模具内顶板的复位要在闭模开始以后。第三章 注射机的基本参数的计算（一） 公称注射量：指在对空注射条件下，柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所达到的最大注射量。 公式(3-1)（二） 注射压力：为克服熔料流经喷嘴、流道和型腔的流动阻力，柱塞对熔料必须施加足够压力，成为注射压力。 公式(3-2)（三） 注射速率：为使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，还必须有一定流动速度。 公式(3-3)（四） 合模力：在注射时，要使模型不被模腔压力下而形成的模 腔压力顶开，就必须对模具以足够夹紧力即合模力。 公式(3-4) 由塑料成型机械P228 模腔的平均压力。 F制品在分型面上的投影面积 P根据流长比，查出模腔压力值 Z塑料的流动系数（五） 模板间的最大开距：定模板与动模板之间所达到的最大距离，为使成型后制品顺利取出。模板最大开距L一般为成型制品最大高度h的3-4倍。L=460mm（六） 动模板行程：指动模板行程的最大值，用S表示，S一般取值大于制品最大高度h的两倍。Sm=180mm第四章 注射装置结构及主要零件的设计主要任务是塑料均匀的塑化，熔融状态，并已足够的压力和速度将熔料注入模腔，它的主要组成部分是：塑化部件、料斗、注射油缸和计量装置。活塞向左移动，带动计量装置的移动，将料斗中的物料定量地落入料筒，加料室中的塑料颗粒被分流梭分成薄层，利用热传导。依靠料筒加热器提供的热量，塑料颗粒被逐步熔化。柱塞前进是，料筒和喷嘴已呈粘液流态的物料便被注射到模具型腔中。4.1 液压缸缸体的设计缸体端部采用法兰连接，因为缸体结构简单，易加工，易装拆。缸体材料选用45钢，为无缝钢管，它的机械性能较高，可以调质，应用较多。缸体内径采用H8配合：当活塞采用橡胶密封圈时，R0.10.4m，缸体内径的圆柱度公差按10级精度选取，圆柱度公差按8级精度选择。为防止腐蚀和提高寿命，缸体表面镀3040m厚度的铬层，镀后进行珩磨和抛光。4.1.1 缸体内径计算初选工作压力，工作压力要选择合适。由新编机械设计师手册（下册）P10-76 公式： 公式(4-1)F液压缸的输出推力 KNP选定的工作压力MPa. 查P10-95 表10.4-4P=10MPa F由新编机械设计师手册（下册）P10-95 表10.3-3选F为220KN。取整值=160mm。4.1.2 钢筒壁厚计算缸筒壁在机械正常工作时，承受一定的压力，这样缸筒要有一定厚度 公式(4-2)式由新编机械设计师手册（下册）P10-77 试验压力MPa ：当工作压力P16MPa时，=15P，当工作压力P16MPa时，=1.25MPa。在本设计中P=10MPa，所以=1.2510=12.5MPa；缸体材料抗拉强度MPa 缸体材料许用应力MPa安全系数 =3.55 一般为5由新编机械设计师手册P140表4-8选取 公式(4-3)液压缸内径 mm取整值=15mm4.1.3 缸底计算由于注射油缸底有油口，厚度公式由新编机械设计师手册（下册）P10-78 公式(4-4)式中 h油缸底厚mm； 缸底材料许用应力；取取整值。图4.1 活塞杆4.2 活塞杆结构设计活塞杆选45钢，活塞杆主要承受轴向载荷，45钢比35钢的最小抗拉强度大，所以选45钢，活塞表面粗糙度为Ra 0.63m。必要时可镀铬，镀层厚度为1525m，镀后抛光。活塞杆直径计算活塞杆在稳定状态下不承受轴向载荷，直径按简单按压强度计算： 公式(4-5)根据新编机械设计师手册（下册）P10-76 活塞杆材料许用应力MPa，取=120MPa；F液压缸的输出推力KN，查F=220KN取整值=50mm。活塞杆设计长度长径比若其值大于10mm，则应进行验算，其值小于10mm，则稳定性可靠。稳定性可靠。图4.2 活塞4.3 活塞结构设计 液压缸活塞材料选用耐磨铸铁、灰铸铁、钢及铝合金，在这儿根据机械性能以及成本选用HT300可以达到所需要的要求。活塞外径对内径的径向圆跳动公差值按8级精度取。T=0.015mm外径的圆柱度公差值按10级精度选取。公差值为0.015mm。 4.4 柱塞的设计 柱塞是把注射油缸的压力传递到塑料上，以较快的速度将一定量的熔料注射到模腔内。柱塞所受压力在1210718107Pa范围内，柱塞直径根据公称注射量而定。柱塞材料是40Cr，它硬度高，头度做成内圆弧或大锥度凹面，柱塞与料筒配合要求不偏料，又能自由往复运动。一般采用H8/f9F9/f9配合。 4.5 分流梭结构设计图4.3 柱塞分流梭在加热室中，与料筒内壁形成均匀且较浅通道，热量通过分流梭上数条翅翼而传入，将分流梭加热。分流梭与料筒之间的流道形成一个逐渐压实的空间，以适应塑料物理状态的变化。分流梭光滑，呈流线型，为了便于拆装，又能防止塑料挤入其与料筒之间的间隙，分流梭与料筒采用H7/h6配合。4.6 喷嘴结构设计喷嘴是连接料筒和模具的部件。喷嘴有开式喷嘴、关式喷嘴和特殊用途喷嘴。开式喷嘴结构简单，制造方便，压力损失小。我采用了延长型直通喷嘴，它是开式喷嘴，它延长了喷嘴体的长度，可进行加热，不易产生滞料分解现象。 设计时，喷嘴与料筒采用螺纹联接，材料选用38CrMoAl,经淬火并调质，使其硬质高于主流道的硬度，以延长喷嘴使用寿命。 图4.4 喷嘴 第五章 合模装置结构设计合模装置是保证成型模具可靠闭锁、开启并取出制品的部件。本装置采用液压双曲肘，由于是双臂，可增大模板面积，其特点： 增大作用。即撤去油缸推力，合模仍处于锁紧状态。 自锁作用5.1 注塑机合模装置的基本参数模板尺寸：模板尺寸或拉杆间距是表示模具安装面积的主要参数，它能安装上制品的制量不超过机器的注射量的一般制品，模板面积大约是机器最大成型面积的4-10倍模板尺寸：H=D+2b+2d+21+22拉杆间距：H0=D+2b+21式中：D由机器最大成型面积计算出直径。 b由模具强度与结构决定的容量。 1拉杆内侧余量。 2拉杆外侧余量。综合：模板尺寸：HV=425380 拉杆距离：H0V0=350300合模力：在注射时，要使模具不被模腔压力下而形成的模腔压力顶开，就必须要使它对模具施以足够的夹紧力，即合模力。由塑料成型机械P228公式： 公式(5- 1)式中：模腔的平均压力 F制品在分型面上的投影面积 P根据流长比查出的模腔压力值 Z塑料的流动系数5.2 合模装置主要零件设计5.2.1 缸体设计缸体选用45钢无缝钢管，调质处理241285HBS，内径采用H8配合，缸体内经的圆柱度公差值按8级精度选取为0.01，缸体端的垂直公差值按7级精度取为0.05。 缸体内径计算在设计中，根据载荷力的大小和选定的系统工作压力来计算液压直径 公式(5-2)式由新编机械设计师手册下册P10-76F液压缸的输出推力KNP选定工作压力 MPa合模油缸在合模过程中，不需要很大的工作压力，只需将动模板推至行程极限位置，由双曲肘进行自我缩紧。初选工作压力P=1MPa 由新编机械设计师手册下册P10-75表10.4-3 选择F=2KN取整值： 缸体壁厚度的计算 公式(5-3)式由新编机械设计师手册下册P10-77强度系数，当液压缸采用无缝钢管是，取=1试验压力MPa 当工作压力P16MPa时，=1.25MPa 当P16MPa时，=1.25MPa 当P10MPa时，=1.5MPaZ缸体材料许用应力MPa。取圆整值h=20mm5.2.2 活塞杆设计本设计活塞材料为45钢，此活塞杆上加工出螺纹，用以与活塞联接，螺纹一般按6级精度加工活塞杆直径有新编机械设计师手册（下册）P10-26 公式(5-5)F试验压力MPa，即输出压力。Z活塞杆材料的许用应力。 取圆整值为30mm第六章 液压系统设计液压动力部分采用单泵回路，向主油路供油实现各部分动作。系统中的工作压力由溢流阀来调节。为了调节注射速度和合模速度由节流阀来动作。图6.1 液压系统图6.1 动作过程1、快闭：电磁铁YA1、YA2通电，电磁阀接通油路泵将油压到合模油缸，推动活塞，实现快速闭模。2、慢合：电磁铁YA1、YA2、YA3通电，节流阀来调节油量，从而达到调节合模速度的目的，压力油进入合模油缸。3、油缸注射：电磁铁YA1、YA3、YA5通电，压力油经阀7、9进入油缸10，完成一级注射。4、保压：YA1、YA2通电，油缸11保证足够压力，多余的液压油经6溢流阀流出。5、二次注射：YA1、YA5得电，液压油再次进入注射油缸，溢流阀由调节系统工作压力的作用，使二次注射压力增大。6、冷却：所有电磁阀均断电。7、慢速开模：YA2、YA4得电，使油经节流阀7、9使缸11的油流回油箱。8、快速开模：YA4得电，YA2断电，把节流阀7短路实现快速开模。6.2 液压元件选择6.2.1 选择液压泵确定液压泵的最大工作压力Pp液压泵最大工作压力与执行元件的工作性质有关，当工作时，执行元件行程终点运行停止时才需最大压力。液压泵的压力等于执行元件的最大压力。本设计中，液压缸的最大压力为Pa=10MPa。6.2.2 确定液压泵的最大流量单液压泵的最大流量取决于执行元件所需最大流量。式中由机床液压传动与控制P221式9-13得K考虑系数的修正系数，一般取1.11.3，大流量取小值，小流量取大值。执行元件所需最大流量6.2.3 选择液压泵的规格一般常用的油泵有齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵。节流调速回路只选择定量泵，定量泵有齿轮泵、叶片泵，柱塞泵有定量式和变流式两种。齿轮泵由装在壳体内的一对齿轮所组成，齿轮的两个端面处用两个端来密封，齿轮在电机的带动下旋转，脱离啮合时将液压油吸入进行啮合时，将液压油排出。齿轮泵的结构简单、紧凑、制造容易、成本低、自吸能力强、对油的污染不敏感、对冲击载荷适应性好、旋转部分惯性小，所以工作可靠、维护容易。但是它的径向力不平衡、引起轴载荷较大、寿命低、机身容易变形、磨损大、密封面多且形状复杂，故泄露、压力提高受到限制，与叶片泵相比，齿轮泵效率低、压力不太高、流量大，因而多用于速度中等、作用力不大的简单液压系统中，有时也用来作辅助油泵。叶片泵分双作用叶片泵、单作用叶片泵两种形式，双作用叶片泵为定量泵。双作用叶片泵由定子、转子、配油盘、泵体组成，转子每转一转，每个工作腔完成两次吸油和压油。叶片泵的结构紧凑、外形尺寸小、运行平稳、输油量均匀、脉动及噪声小、耐久性强、使用寿命长、价格比柱塞泵便宜，且叶片泵的效率比齿轮泵高，吸油高度一般不大于500mm。它一般用于中、快速度，作用于中等的液压系统中，特别是中小流量的叶片泵在节流回路的液压系统里使用。柱塞泵分径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类，工作压力可达30050Pa以上。柱塞泵结构复杂、价格较高，尤其轴向柱塞泵，可以得到高压、大流量且流量可调。在设计中根据机床技术手册P90表11-55选型号YB1-406.2.4 选择控制阀主要依据是根据该阀在系统工作的最大压力和通过该阀的实际流量。其他还考虑该阀的动作方式、安装固定方式、压力损失数值工作性能数和工作寿命等条件标准阀类的规格。溢流阀的选择本系统的溢流阀在定量泵节流调速系统中做溢流定压阀。溢流阀分为直动型溢流阀和先导式溢流阀。直动型溢流阀是直接作用式，常用小流量液压系统中，溢流稳定效果好，在高压系统中一般作安全阀使用。先导式溢流阀用在大流量、压力波动较小时使用。通过以前计算，根据机械设计手册（下册）P245表11-178选用型号为Y63管式联接，节流阀的选择液压系统中，执行元件运动速度的大小是靠调节进入执行元件的流量的多少控制。节流阀在一定压差下，依靠改变直流截面的大小来改变，从而控制流量的多少。本系统中调速要求不很严格，所以可选取查机械设计手册（2册）P266表11-218选用型号LT-10最小流量0-10开/分。第七章 电气控制系统设计此设计电气控制系统由电机启动回路、料筒加热回路、动作控制回路等组成。电气控制系统主要用来完成注塑成型机的手动控制。主电路部分采用交流380V电压，控制电路采用交流220V电压。此电路控制动作主要有以下部分：1.闭膜2.注射3.塑化4.二次注射5.保压6.开膜（顶出制品）7.停止图7.1 电气控制原理图7.1 动作过程料筒加热到工艺所要求的温度后，启动油泵电机，按SB0。1.快合：按下起动按钮SB1，中间继电器K1、K3同时得电并自锁，同时常开触点K1、K3闭合，电磁铁YA1、YA2得电实现快合。2.慢合：按下SB2，中间继电器K2得电并自锁，常开触点K2闭合，电磁阀YA2得电。3.油缸注射：按下SB3、K5接触并自锁，电磁铁YA5得电，油缸进油，同时使活塞开始移动。在移动时常闭触点K5断开，电磁铁YA2、YA3同时断电，柱塞在活塞的推动下将塑料颗粒推入到料筒中，并逐渐压实。4.保压：按下SB1、SB2，使YA1、YA2得电，YA5断。5.预塑：加热器对料筒进行加热，塑料颗粒融化，液体膨胀，推动柱塞向右移动，同时计量装置开始计量，量取下一次进料的多少，按下SB5、YA6，得电并自锁，来完成预塑过程。6.二次注射：按下SB3，油射油缸再次进油，在柱塞的作用下，将熔料压入模具中去。7.冷却：按下常闭按钮SB7，设备断电，进入冷却状态。8.快开：按下SB4，中间继电器K4通电并自锁，YA4得电，动模板移动。9.慢开：按下SB2、SB4、YA2、YA4同时得电，进入慢开状态，当碰到行程开关ST2时，K2、K4同时断电。7.2 电气元件的选择7.2.1 电机的选择（1）根据机械负载的性质和生产工艺对电机的启动、制动、反转、调整等要求，选择电机类型。（2）根据生产机械的最高转速要求和电力传动调速系统的速度性能要求，选择电动机的额定转速。（3）根据负载转矩速度变化范围和起动频繁程序等要求，考虑电动机的温度要求，过载能力和起动转矩选择电动机的结构形式。（4）根据使用场合的环境条件，选择电动机的结构形式。（5）根据企业的电压电网标准对功率因素的要求，确定电机的电压等级及类型。确定功率： 公式(7-1)式由机床液压传动与控制P220公式9-17电动机功率液压泵的最高工作压力MPa液压泵的总效率，一般取0.8由机床电气控制技术P178表（选取电机型号）采取Y系列电动机Y160MC-2，是因为它具有高效、起动转矩高、噪音小、振动小、性能好、运行安全可靠、功率等级和安装尺寸符合IBC标准以及使用维修方便等优点。7.2.2接触器选择接触器用于带有负载电路的自动接通或切断分直交流两类，选择它主要考虑以下几点技术要求：（1） 电源种类：交流或直流（2） 主触点额定电压、额定电流（3） 辅助触点种类、数量及触点额定电压（4） 电磁线圈的电源种类、频率和额定电压（5） 额定操作频率，即每小时接通的次数。 公式(7-2)式由机床电气控制技术P62公式3-10K经验常数，取K=1.2电动机功率KW电动机额定电压（V）接触器主要触电电流（A）由机床电气控制技术P184表D-4CJ-20型7.2.3 熔断器的选择熔断器的种类很多，有插入式、填料密管式及快速熔断式。选择熔断器主要是
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