注塑机注射装置设计修改

1、 编号: 湖北文理学院理工学院本科毕业论文（设计）题 目 SZ-800/3000注塑机注射装置设计 机械与汽车工程系 机械设计制造及其自动化专业学 号 学生姓名 程玲 指导教师 黄能会 起讫日期 2015.10 2016.5 SZ-800/3000注塑机注射装置设计摘要：塑料制品由于重量轻、优良的化学稳定性、容易成型而且外形美观价格低廉等优点获得广泛应用，例如广泛用于耳机、手机、MP4、计算机、汽车仪表盘等产品的外壳。现今大约32%的塑料制品都是通过注塑成形工艺加工出来的,注塑成形工艺是通过注塑机和模具来实现的。 本论文对注塑成形工艺的设备进行了研究与设计。重要的是注塑机注射装置的设计，具体包

2、括螺杆式塑化装置设计、螺杆传动装置的设计及注射座的设计。 最后主要利用CAD软件在模具设计过程中的应用。关键词：注射装置；螺杆式塑化装置；螺杆传动装置。SZ-800/3000 injection molding machine of injection device and mold design Abstract: Plastics industry is widely used because of light weight, excellent chemical stability,easy to shape,aesthetic appearance,low cost and other

3、 advantages. For example, it uses widely for shell products of mobile phone, of MP4, of Computers,of car dashboards, and of other products. Nowadays, about 32 percent of plastic is manufactured by injection molding process, so injection moldingprocessis an importantforming method. This thesisis to s

4、tudyand designthe equipment of the Injection moldingprocess. The important isthe design ofinjection molding machineinjection device, including screw-type plasticizing device design, screwtransmissiondesign and injection-seatdesign.Finally,major theapplications of CADsoftware in the molddesign proces

5、s.Key words: injection device; screw-type plasticizing device;screwtransmissiondesign . 目 录1绪论11.1 塑料工业及塑料成型加工方法的概括11.1.1 塑料工业11.1.2 塑料成型加工方法11.2 注塑模具的现状及趋势11.2.1 注塑模具发展现状11.2.2 塑料模具发展趋势21.3 注塑机和模具的工作原理及组成21.3.1 注塑成型原理21.3.2 注塑机的原理及组成41.3.3 注射模具的组成52 SZ-800/3000注塑机注射装置设计72.1 螺杆式塑化部件72.1.1 螺杆设计72.1.2

6、 止逆螺杆头的设计72.1.3 喷嘴的设计132.1.4 机筒（料筒）162.2 螺杆的传动装置192.2.1 螺杆传动装置的特点192.2.2 螺杆的传动形式192.2.3 注射油缸的设计202.2.4 螺杆转速和调速范围222.2.5 螺杆传动特性及驱动功率的计算223 SZ-800/3000注塑机注射座及加料计量装置的设计253.1注射座的设计253.1.1 注射座结构设计253.1.2 注射座的转动装置253.1.3 移动注射座的推力（拉力）263.1.4 移动油缸的设计263.2加料计量装置284 SZ-800/3000注塑机294.1 SZ800/3000注塑机总体结构294.2

7、SZ800/3000注塑机性能参数29结论30参考文献31致谢321 绪论1.1 塑料工业及塑料成型加工方法的概括1.1.1 塑料工业塑料工业是制造合成树脂和塑料制品的高分子化工部门，也有把塑料加工机械和模具工业包括在内的。塑料工业的生产量和品种，主要依赖于合成树脂的生产和开发，其中在机械制造，建筑等部门的某些领域，可取代金属和木材；在电子，电器等部门，塑料已成为必需材料之一；塑料制品广泛用于各个领域。进入21世纪以来，中国塑料工业已经远远超出我们预想的范围，给我们轻工行业做出了重要贡献。不仅使用量的速度在增长，而且拉动了我们的经济效应。从塑料制品生产，塑料合成来看，都表明了中国在塑料工业有飞

8、快的发展。1.1.2 塑料成型加工方法塑料成型加工是将塑料原料转化成具有使用价值的商品的工程技术。它是通过成型设备完成塑料原料塑化、变形、定型以分子链结构、凝聚态结构等物理和化学变化，最终成为高分子材料制品的过程。因此塑料成型加工方法、成型设备、成型工艺、原料特性均是决定塑料制品性能或质量的基本因素。塑料成型加工方法主要有：压制成型、注射成型、吹塑成型、浇注成型、压延成型、挤出成型、涂层成型以及发泡成型等。1.2 注塑模具的现状及趋势1.2.1 注塑模具发展现状塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。 注塑模具在量和质方面都有较快的发

9、展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨。在CAD/CAM技术得到普及的同时， CAE技术应用越来越广，以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展，各种新机构、新品种、新工艺、新材料的模具广泛得到应用，特别是汽车、手机等工业快速发展，使得注塑模具的发展飞快。整体来看我国塑料模具在数量和质量上以及在技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求相比，差距还是挺大的。虽然塑料模具已经大大使用，但一些大型、精密、复杂的中高档塑料模具每年仍需大量进口。然而那些低档塑料模具却远远达不到要求，需求量也供应不过来，1.2.2 塑料模具发展趋势新的技术的使用使产品用料更省，性能更高。“水辅注射成型”、

10、“薄壁注射成型、“金属粉末注射成型等似乎尚有些陌生的术语，已在轻工行业得到应用。塑料注塑成型加工技术仍在继续的发展，且发展趋势明显地表现在以下两个方面： (1) 在模具设计制造中将全面推广CAD/CAE/CAM技术。进一步扩大CAE技术的应用范围，利用计算机来操作进行辅助工作，达到模拟制造生产过程，从而达到自动化生产加工，使计算机灵活运用于模具设计制造。(2) 模具标准化程度将不断提高。这样我们生产的产品越来越高端，越来越接近国际化，显示我国的轻工业行业朝国际迈了大大地一步。为跟上了模具工业发展的步伐，模具标准化工作有待加强，随之将进一步提高模具标准化程度，模具标准件生产也必将得到更大的发展。

11、1.3 注塑机和模具的工作原理及组成1.3.1 注塑成型原理注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料成型的主要方法。其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，将粒状或粉状塑料加入到注塑机的料斗，在注塑机内塑料受热熔融并使之保持流动状态，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，快速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过冷却定型后，熔融的塑料就固化成为所需的塑件。过程如图1一l所示。图1-1 注射成型原理注塑成型过程主要有加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却定型及脱模顶出等步骤。（1） 加料：将粒状或粉状塑料加入到注塑机的料斗中；（2） 塑化：加入的塑料在料筒中进行加热，使其由固体颗粒转变成熔融状态

12、并具有良好的可塑性；（3） 充模：塑化好的熔体被柱塞或螺杆推杆至料筒前端，经过喷嘴，模具浇注系统进入并充满型腔；（4） 保压：在模具中熔体冷却收缩时，柱塞或螺杆迫使料筒中的熔料不断补充到模具中，从而形成形状完整、质地致密的塑件；（5） 倒流：保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中压力解除，这时型腔中的熔料压力将比浇口前方的高，如果浇口尚未冻结，型腔中的熔料就会通过浇口流向浇注系统；倒流的目的使塑件产生收缩、变形及质地疏松等缺陷。如果保压结束后浇口已经冻结，那就不会存在倒流现象。（6） 冷却：塑件在模内的冷却过程是指从浇口处的塑料熔体完全冷却时起到塑件将从模腔内推出为止的全部过程。实际上冷却过程从塑

13、件注入型腔起就开始了，它包括从充模完成、保压开始到脱模前的这一段时间。（7） 脱模：塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。1.3.2 注塑机的原理及组成注塑机的原理注塑机是借助螺杆（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。注塑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。注塑机的组成往复螺杆式注塑机的组成如图1-2所示。 图1-2往复螺杆式注塑机注射系统:主要作用就是在注塑机的一个循环中，能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后

14、，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，结束后对注射到模腔中的熔料保持定型。注射系统的组成：由塑化装置和动力传递装置组成。合模系统:主要作用就是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给模具足够的锁模力，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。 控制系统:控制系统控制注射机按工艺过程所需要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，并为动作程序的执行提供动力。安全系统:安全装置是用来保护人和机器安全的装置。它主要由各种安全阀、安全门、光电检测元件、限位开关等组成，目前的注射机能够实现多重安全保护。1.3.3

15、注射模具的组成注射模均由动模、定模两大部分构成。定模部分:安装在注射机的固定模板上.动模部分:安装在注射机的移动模板上。如图1-3所示。1-动模板 2-定模板 3-冷却水道 4-定模座板 5-定位圈 6-浇口套7-凸模 8-导柱 9-导套 10-动模座板 11-支承板 12-限位柱 13-推板14-推杆固定板 15-拉料杆 16-推板导柱 17-推板导套 18-推杆19-复位杆 20-垫块 21-注射机顶杆图1-3 注射模的结构 根据模具上各部件所起的作用，可细分为以下几个部分。（1）成型零件：构成模具型腔的零件（2）浇注系统：将熔融塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道，一般由主流道， 分流道，浇口

16、，冷料穴组成。（3）导向机构：是指保证动、定模合模时正确对合和推出机构运动的平稳性。为了确保动、定模之间的正确导向与定位，需要在动、定模部分采用导柱、导套或在动、定模部分设置互相吻合的内外锥面导向。推出机构的导向通常由推板导柱和推板导套所组成。（4）侧向分型与抽芯机构：塑件上的侧向如有凹凸形状、孔或凸台，这就需要有侧向的凸模或成型块来成型。在塑件被推出之前，必须先拔出侧向凸模(侧向型芯)或侧向成型块，然后才能顺利脱模。带动侧向凸模或侧向成型块移动的机构称为侧向分型与抽芯机构。（5）推出机构：推出机构是指模具分型后将塑件从模具中推出的装置。一般情况下，推出机构由推杆、复位杆、推杆固定板、推板、主

17、流道拉料杆及推板导柱和推板导套等所组成。推出机构由推板13、推杆固定板14、拉料杆15、推板导柱16、推板导套17、推杆18和复位杆19等组成。（6）温度调节系统：为了满足注射工艺对模具的温度要求，必须对模具的温度进行控制，所以模具常常设有冷却或加热的温度调节系统。冷却系统一般在模具上开设冷却水道，加热系统则在模具内部或四周安装加热元件。 （7）排气系统：为了将型腔中的空气及注射成型过程中塑料本身挥发出来的气体排出模外，其常用的方法是在分型面上有目的地开设排气槽，小型模具由于排气量小，通常可直接利用推杆或活动型芯与模具之间的配合间隙和分型面直接排气。 （8）支承零部件：用来安装固定或支承前述的

18、各部分机构的零部件均称为支承零部件。它们与导向机构组装构成注射模具的基本骨架。 2 SZ-800/3000注塑机注射装置设计2.1 螺杆式塑化部件螺杆式塑化部件如图2-1所示，主要由螺杆、机筒（又称料筒）、喷嘴等组成。塑料在转动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、定量注射的核心部件。 1喷嘴 2机筒 3螺杆图2-1螺杆式塑化部件2.1.1 螺杆设计注射成型机在使用过程中，由于经常需要更换塑料品种，同时拆换螺杆也就比较频繁。这样不仅使螺杆劳动强度大，而且会影响机器的生产。因此，设计一种适应性比较强的通用性螺杆既必要而且又是可能的。通

19、用型螺杆的分段如图2-2所示。其结构特点是：压缩段的长度约35个螺距。减少剪切作用，同时注意到一些结晶型塑料未经足够的预热是不能软化熔融和难以压缩的特点。图2-2通用型螺杆a 螺杆参数（1）螺杆直径（Ds）和行程（S）往复螺杆式的螺杆直径，应从保证注射量和塑化能力这两个条件来确定。从满足注射量要求，而计算出的螺杆直径。因此，螺杆直径先由下式计算出后，再校核其塑化能力。 D s= (2.1) 式中 V-机器注射量(cm3) s-注射行程（cm），s=kDs k-螺杆行程与直径的比值，常取3左右，最大可到5左右，视螺杆性能而定。已知机器注射量V=800cm3，标称螺杆的注射压力= 182 MPa,

20、标称螺杆的塑化能力为35公斤/时（PS）。标称螺杆直径：因标称螺杆常用来加工PS或PE塑料，其形式为止逆结构的螺杆，故取注射系数为=0.8； k=5，代入后即得：D s=59 将其圆整为60mm 螺杆行距S=kDs=560=300mm 所以S=300 mm螺杆塑化能力校核：若取标称螺杆的转速n=212r/min；均化段槽深h3=3.75,螺距S= Ds=60mm（=1742）；PS塑化温度230时，=0.97克/厘米3；效率=0.9，代入下式得： G= (2.2) =3224g/min =193kg/h计算结果表明其塑化能力符合要求。（2）螺杆长径比（L/ Ds） L是螺杆螺纹部分的有效长度。

21、本次设计螺杆的L/=21.7 螺杆长度L=21.7*60=1302mm。（3）加料段长度（）的长度应保证物料有足够的输送能长度，一般=(5060%)L，本次设计加料段长度为：（4）加料段的螺槽深度（）越深，容纳物料就越多，使供料量越多，但会影响其塑化效果和螺杆根部的剪切强度。一般（0.120.16） 。本设计取。（5）熔融段螺纹长度（）熔体在段的螺槽中得到进一步的均化，长度有稳定压力的作用，使物料以均匀的料量从螺杆头部挤出，所以又称计量段。一般=(2030%)L。本设计取。（6）熔融段螺槽深度（）和螺杆压缩比（）均化段的螺槽深度是螺杆性能的重要参数之一。小，螺槽浅，提高了塑料熔体的塑化效果，有

22、利于熔体的均化。但过小会使剪切速率过高，则剪切热就过大，引起大分子链的降解，熔体质量会有影响。所以合适的应由压缩比来决定： (2.3) 压缩比大，会增强剪切效果，但回减弱塑化能力，压缩比取得小一些有利于提高塑化能力和增加对物料的适应性。通用螺杆可取2.32.6，本设计取=2.4。所以均化段螺槽深度：实际压缩比为=0.937.5/3.4=2.05。通常所说的压缩比大于实际压缩比。 （7）塑化段（压缩段）螺纹长度（）物料在料筒中不断地受到压缩和剪切作用，物料从段入点开始，物料完成从玻璃态向黏流态的转变。长度会影响从固态到黏流态的转化历程，一般=(2030%)L。本设计取。（8）螺距（S）螺距的大小

23、影响螺旋角，从而影响螺槽的输送效率，一般S=60mm。（9）螺棱宽度（e） 螺棱宽度影响螺槽的容料量、容体的漏流以及螺棱耐磨损程度，一般为（0.050.1）。本设计取。（10）螺棱推力圆角（R1）和背面圆角（R2）螺棱推力圆角R1和背面圆角R2的大小影响螺槽的有效容积、物料的滞留情况以及螺棱根部的强度等，一般R2=e=5mm,R1 =（0.30.5）R2,本设计取R1=0.4R2=0.45=2mm。螺杆设计小结：表2.1 SZ800/3000注塑机注射螺杆基本参数直径D/mm长径比螺纹深度(进料) h1/mm螺纹深度（计量）h3/mm螺纹深度比h1 /h3螺纹径向间隙/mm螺距S/mm螺纹宽度

24、e/mm螺旋升角/6021.77.53.42.20.156051742b螺杆头设计 最高的压力发生在螺杆最前端的螺杆头位置，因此，从加工的观点来说，可装配一个闭锁组件，避免材料回流到后面的牙部之中；此种情形在射出及保持压力阶段特别地重要。最简单的设计，就是在螺杆前端加装一个比螺杆根径大的螺杆头，由于在螺杆头及料管之间的间隙相当的小，使得压力升高且避免材料回流；而螺杆的角度在度之间。无论如何，如果要做到完全的防止回流，那么一定要使用止逆阀才可以。螺杆头的基本要求：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

25、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。2.1.2止逆螺杆头设计 止逆螺杆头是装配在螺杆最前端的组件，它最主要的功用在于射出及保持压力阶段时，防止塑料之回流。如果经由一个能够迅速关闭的断面而产生相当大的压力差，那么，这个止逆螺杆头的功用将是最好的。在进料阶段，当熔体通过断面时，在反方向同样地有压力差，使得在有背压的状况下，塑料熔体仍然可以持续地往前输送。如果熔融塑料在通过断面时，压力上升得大时，将会对输出量产生影响，压力甚至于会使塑料破坏。一般止逆阀的设计，都会将通道截面积设计成螺杆尾端的环状通道面积的以上。这次设计采用最普遍的止逆螺杆头，

26、动作原理如图2-4所示，它包含了三个部分。1-头部 由螺纹轴和螺杆接在一起2-环座3-轴向滑动环在关闭的位置时，滑动环紧地靠在环座上，接触面系和轴成度之锥面；在进料阶段，滑动环位于打开的位置，靠在像是散热片一样的到片的肋上。止逆杆螺杆头的材料选用45号钢，进行调质HB220270热处理。实物如下图2-3。 a螺杆头 b 滑动环 c 环座图2-3 a螺杆头、b滑动环及c环座实物图图2-3止逆螺杆头2.1.3 喷嘴的设计塑化后的熔融塑料，在螺杆的压力作用下，以相当高的剪切速度流经喷嘴而进入模腔。当熔料高速流经狭小口径的喷嘴时，将受到比较大的剪切作用，有部分压力经阻力损失而转变成热能，使熔料温度得到

27、提高。同时，还有部分压力能将转变成速度能，使熔料高速射入模腔。在压力保持阶段，还需有少量的熔料经喷嘴向模内补缩。可见喷嘴设计是否完善，会影响到注射熔料的压力损失、剪切热的多少、补缩作用的大小和射程的远近。（1）喷嘴结构形式喷嘴形式主要塑料的特性和用途来定。对于粘度高、热稳定性差的硬聚氯乙烯适宜用流道阻力小，剪切作用小的较大口径的开式喷嘴；对低粘度结晶型塑料用带有加热的锁闭型喷嘴为好。而对薄壁复杂形状的制品要用小直径远射程的喷嘴；反之，厚壁制品最好用较大直径的补缩性能好的喷嘴。根据常用的喷嘴，基本上可将它分为开式喷嘴和锁闭喷嘴以及特殊用途的喷嘴三种类型。开式喷嘴结构简单、压力损失小、补缩作用大、

28、不易产生滞料分解现象。因此，主要用来加工高粘度塑料，如硬聚氯乙烯、聚碳酸脂、有机玻璃、聚苯醚以及一些增强或填充塑料。由于这类喷嘴易于产生“垂延”现象（即预塑时熔料从喷嘴口流出）。“垂延”不仅使原料大量浪费，而且还会给工艺操作和实现机器自动化方面带来很多不便。为此，在一些机器上，设置了在螺杆预塑停止后，再作微小的轴向后移（后移量根据实际需要可进行调整），使喷嘴处的熔料压力获得解除，克服了因压力不平衡而引起的“垂延”现象。喷嘴头部形状多数为球形，但也有平头。喷嘴头与模具的主浇套应有良好配合。喷嘴部分的加热，可按每平方厘米的表面积为2瓦配置加热器。喷嘴安装后的中心和模板定位圈孔对中，允差一般不朝过0

29、.15。（2）喷嘴的口径喷嘴口径关系到熔料的压力损失、剪切发热及其补缩作用等。根据熔料流经喷嘴口径时的流率与压力之间的关系 （2.7） （2.8） 式中 q熔体流率 压力降 熔体表现粘度 K口模常数 喷嘴口径 喷嘴口径处的长度熔体流经喷嘴时剪切率与流率的关系 = （2.9） 式中 剪切速率 熔体流率 喷嘴口径从式（2.7）和式（2.9）可知，如熔料的流率（注射速率）不变，则塑料流经喷嘴口径处形成的压力降及剪切速率同口径三次方成反比。加工时，由于对不同塑料所允许施加的剪切速率不同，如对高粘度热敏性塑料施加的剪切速率要低于一般塑料。如根据塑料性能需保持一定的剪切速率，则注射速率与喷嘴直径三次方成比

30、例。因此，喷嘴口径可参照下式进行计算 3 （2.10） 式中 d喷嘴口径q注射速率（）有塑料性能决定的待定系数，对热敏性、高粘度塑料取0.650.80；对一般性塑料约0.350.40又因 （2.11） 式中 S注射行程 注射时间 k注射行程与螺杆直径之比由式（2.9）与（2.11）可知，喷嘴口径应与螺杆直径成比例，根据实际经验：对于高粘度塑料，喷嘴口径约为螺杆直径的1/101/15；而中、低粘度的塑料1/151/20。该设计中喷嘴口径定为4。如图2-4所示：图2-4 喷嘴2.1.4 机筒（料筒）料筒的结构其实就是一根中间开了下料口的圆管。这次设计的料筒基本结构如图2-5所示。图2-5 料筒机筒

31、是塑化部件的另一个重要零件。注射成型机的机筒，大多数采用整体式结构。材料用45号钢内表面镀铬，氮化钢（）内表面经氮化处理或用合金钢衬套以及内孔浇铸x合金的双金属料筒。其表面硬度不应低于RC65，粗糙度应在Ra0.8um，在机筒设计时，一般需考虑塑料的加入与输送、加热与冷却、强度等问题。（1）加料口处的截面注射成型机大多数使用的是自重加料。因此，在设计加料口处的截面形状时，应该尽可能增强对塑料的输送能力。目前在螺杆式塑化部件上普遍应用的加料口形式，有对称和偏置设置的加料口两种。本次设计中采用对称型加料口。图2-6 对称型料口（b）机筒的壁厚影响机筒壁厚的因素是多方面的，除满足强度要求外，还要充分

32、注意到本身结构及其对成型工艺条件所带来的影响。例如，过薄的机筒虽然温升快、重量轻，但因热容量小，故难于取得稳定的温度条件。反之，厚的机筒不仅结构笨重，升温慢，而且还会因热惯性大，导致温度在调节过程中，产生比较严重的滞后现象。因此，为了使机筒具有足够的热容量和合适的热惯性，根据经验一般取机筒外径（）和内径（）之比（K）为22.5。表2-2 部分机筒的K值螺杆直径（毫米）3442506585110130150机筒壁厚（毫米）25293547.547757560比 值（K）2.472.402.402.482.102.362.151.80在初步确定机筒直径（）后，可根据机筒受力情况，按厚壁筒计算中的能

33、量理论，校核其强度或计算壁厚机筒的总应力 (2.12)机筒壁厚 (2.13)式中 注射压力（公斤力/） 材料许用应力， 材料在工作温度下的屈服极限（公斤力/） 安全系数，一般取2.53我们在这里计算机筒壁厚，螺杆直径=60（即=60），注射压力p=182Mpa，机筒材料（在300条件下工作，=575MPa）机筒外径（取K=2.47）。=2.4760= 148将其圆整为15cm 机筒壁厚 =4.5cm机筒总应力 =381MPa 材料许用应力 =383MPa 因，故安全。（d）机筒与螺杆的配合间隙机筒与螺杆的间隙值时是设计的重要数据，间隙大了，将会使塑化能力下降和注射时熔料回泄量增加，反之，小了又

34、会增加制造方面的困难和螺杆的功率消耗。根据实际使用情况，间隙值一般为0.0020.005。本次设计间隙值取为0.15mm。2.2 螺杆的传动装置2.2.1 螺杆传动装置的特点螺杆传动装置是供给螺杆在预塑时所需要的动力和速度的工作部件。注射机螺杆传动装置一般具有如下特点：（a）螺杆预塑是间歇式进行工作的，因此，启动频繁并带有负载；（b）螺杆在转动时，出料仅供注射用，对制品无直接联系。而塑料的塑化状况，可以通过调整背压等途径进行调节。因此，对螺杆的转速要求并不十分严格；（c）传动装置一般设置在注射座架上，工作时并随之往复运动。因此，传动装置要力求简单紧凑。2.2.2 螺杆的传动形式目前在注射机螺杆

35、上，愈来愈多地采用液压马达传动。其传动特性软、启动惯性小、不会超负荷工作，对螺杆能起到安全保护作用等。还有其体积比同规格的电动机小得多，传动装置容易实现体积小、重量轻、结构简单的要求（特别是对低速高扭矩直接驱动螺杆的方式）。从动力源的利用来说，由于目前绝大多数注射机的传动采用液压传动，当螺杆预塑时，机器正处在冷却定型阶段，此时油泵处于卸载状态。如用液压马达传动，可方便地得到和合理地使用动力源。液压马达能够在比较大的范围内，并且在螺杆转动过程中实现螺杆转速的无级调节。这点在控制熔料温度的调节系统中和要求精确计量而须对螺杆转速进行程序化设计时是不可缺少的。本次设计采用双缸式驱动，螺杆直接由低速高扭

36、矩液压马达驱动，而注射油缸（双注射油缸）放置在料筒两侧。由于这种布置油马达需同螺杆一起作轴向位移，故此形式为随动式。比注射油缸与料筒平行排列的形式，具有轴向长度短，油缸、螺杆、传动三者的连接方式比较简单等优点。所以，易于拆装，不存在油缸转动密封以及螺杆滑动连接等问题。因此，日前这种形式已成为我国生产的注射成型机主要型式。如下图2-8所示：图2-7 螺杆传动装置2.2.3 注射油缸的设计由于采用双缸注射，所以平均每个注射缸最大载荷力 FS= 式中 DS=0.06m; p-喷嘴处最大注射压力，己知p=182MPa所以：Fs=103kN取液压缸的机械效率为0.9，作用于活塞上的载荷力F=115kN(

37、a) 确定注射缸的活塞及活塞直径 活塞杆的直径查表得d1=45mm5,工作压力查表得11MPa5。当液态塑料料充满模具型腔时，每个注射缸的活塞上的载荷达到最大值115KN，此时注射缸活塞移动速度也近似为零，回油量极小；故背压可以忽略不计，这样 （2.14）取D1=125mm(b) 确定液压缸的壁厚和外径 （2.15）式中 -液压缸壁厚（m） D-液压缸内径（m） py- 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa） -缸筒材料的许用力。锻钢：=110120MPa所以 实取=13.5mm缸体外径D11=D1+2=125+217=152mm(c) 缸盖厚度的确定一般的液压缸多为平底

38、缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时 （2.16）有孔时 （2.17） 式中 t-缸盖有效厚度（m） D2-缸盖止口内径（m） do-缸盖孔的直径（m）所以：无孔时 有孔时 (d) 最小导向长度的确定对一般液压缸，最小导向长度H应满中以下要求 式中 L-液压缸的最大行程 D-液压缸的内径所以活塞的宽度，一般取B=（0.61.0）D=0.8125=100mm缸盖滑动支承面的长度l1=(0.61.0)D=100mm2.2.4 螺杆转速和调速范围螺杆的塑化能力与螺杆的转速成正比。在一般情况下螺杆的塑化能力随螺杆转速的增加而增加。但在较高转速条件下，其塑化能力的增加也非正比增加

39、，有时却相反。这是由于螺杆加料处的摩擦条件在改变，甚至发生加料加不进的现象。此外，螺杆转速又关系到螺杆对塑料的剪切速率和熔料的轴向温差，故对热敏性塑料（PVC等）螺杆转速要低，而对热稳定性好、粘度低的塑料（PS、PE等）需要较高的转速。因此，对螺杆转速的确定，主要根据塑化能力、剪切均化等方面的要求来定。根据目前使用情况，对于热敏性（或高粘度）的塑料，螺杆线速度一般在1520m/min以下。而加工一般的塑料的线速度约为3045m/min.在此我们选=40m/min。在确定螺杆线速度后，可由下式计算出螺杆的转速 （2-18）式中 n螺杆最高转速（转/分） V允许螺杆的最大线速度（米/分） 螺杆直径

40、（米） n=212r/min为了在塑化时对不同的剪切作用和平衡注射循环周期中预塑工序的时间，而需要对螺杆转速进行调节。螺杆的调速范围有机器用途决定。2.2.5 螺杆传动特性及驱动功率的计算 (1)螺杆传动特性螺杆传动系统的设计，除了转速应能满足使用要求外，另一个重要方面，是它的外特性应该满足负载特性的要求。对液压马达传动系统，一般根据负载最大扭矩来设计。因此，不会出现在高速时产生功率或扭矩不够的现象。因为塑化时的负载均包括在传动系统的外特性之中。(2)螺杆驱动功率计算目前注射螺杆常用的计算方法有比能法和经验计算发两种。这里我们采用比能计算法。螺杆在塑化时所需要做的功，主要用在提高塑料温度即热能

41、上，其次是输送物料所要作的功。如从能量之间的守恒关系，它们之间应符合 (2.19)式中 外加热功率 螺杆驱动功率 螺杆塑化能力 塑料平均比热 、塑料塑化前与塑化后的温度 塑化时压力增加值 H能量损失因注射螺杆塑化时的压力较低，式中因输送物料而需提高压力所做的功（），相对其它项要小得多。随着压力的增加，熔料焓的增加比较小。如把1公斤的熔料提高一个大气压力，耗能仅约为0.097瓦。如将机筒加热所提供的热量和输送物料所需的能量，合并于能量损失项H中考虑，并设定能量损失为30%，则将上式可简化成螺杆驱动功率的近似表达式 （2.20）式中 螺杆驱动功率（千瓦） 塑料平均比热（千卡/公斤） A单位换算系数

42、，A=860千卡/千瓦小时 能量损失系数， G螺杆塑化能力（公斤/时） 塑化前塑料温度（） 塑化后塑料温度（） 塑化前的塑料热焓（千瓦时/公斤） 塑化后的塑料热焓（千瓦时/公斤）如塑料起始温度定为=20，则可将式（3-8）表示成 （2-21）式中 比能，即塑料起始温度为20，塑化1公斤塑料所需的能量（千瓦时/公斤） G螺杆塑化能力（公斤/时） 能量损失系数计算螺杆驱动功率：螺杆直径=60，其塑化能力G=126公斤/时，加工塑料：PS，塑料加工前温度=20，塑料加工后温度=200，根据加工温度（20200）和加工塑料为PS，查表得比能=0.09千瓦时/公斤，并取=0.7代入下式得 =16.2KW

43、3.SZ800/3000注塑机注射座设计3.1注射座的设计注射座是用来连接与固定塑化部件、注射油缸、移动油缸等的重要结构零件或组件，是注射装置的安装基准。一般说注射座比其它零件，形状要复杂，加工制造精度要求较高。因此，在设计时它的结构工艺性就显得十分重要。3.1.1 注射座结构设计此设计采用组装式结构，如图2-9所示图2-9注射座的形式3.1.2 注射座的转动装置在更换螺杆或杆修时，经常需要拆卸螺杆。由于机筒前端装有模板，给装拆螺杆带来不便。因此，在较多的机器上，将注射装置设计成可转动的结构，或从塑化装置后部拆卸螺杆。小型机器的注射座可用人力搬转，较大的机器则需要单独设置传动装置（如液压油缸之

44、类）搬转注射座。3.1.3 移动注射座的推力（拉力）移动注射座一般采用液压缸。油缸的推力，除应能克服注射座在移动过程中的阻力外，还须保证注射座在注射时不会产生回退现象。一般说后者所需的力，远大于运动阻力。据有关资料推荐，为使注射座在注射时不后退，假设作用于主浇套上的熔料压力即为注射压力，则移动油缸的推力为： (2.22) 式中 P移动油缸推力（公斤力） 主浇套直径（厘米） 注射压力（公斤力/）喷嘴顶推力，查得135KN2.3.1.4 移动油缸的设计由于采用双缸注射，所以平均每个注射缸最大载荷力 FS=67.5KN 。液压缸的机械效率为0.9，则作用于活塞上的载荷力F=75kN 。(1)确定移动

45、油缸的活塞及活塞直径 活塞杆的直径查表得d1=40mm5 当喷嘴顶紧浇口套时，每个移动缸活塞上的载荷达到最大值75KN，注射座移动速度也近似为零，回油量极小；故背压可以忽略不计，这样取D1=100mm(2)确定液压缸的壁厚和外径 式中 -液压缸壁厚（m） D-液压缸内径（m） py- 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa） -缸筒材料的许用力。锻钢：=110120MPa所以 实取=10mm缸体外径D11=D1+2=100+210=120mm(3)缸盖厚度的确定一般的液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时 有孔时 式中 t-缸盖有效厚度（

46、m） D2-缸盖止口内径（m） do-缸盖孔的直径（m）所以：无孔时 有孔时 (4)最小导向长度的确定对一般液压缸，最小导向长度H应满中以下要求 式中 L-液压缸的最大行程 D-液压缸的内径所以活塞的宽度，一般取B=（0.61.0）D=0.8100=80mm缸盖滑动支承面的长度l1=(0.61.0)D=80mm3.2加料计量装置螺杆式注射装置的加料计量装置只有料斗和螺杆行程计量控制两部分组成。螺杆的计量有螺杆预塑时的行程来度量的，因此对螺杆式只需控制好影响熔料密度的工艺条件（背压、塑化温度等）和行程，就可以实现高精度的计量。4. SZ800/3000注塑机4.1 SZ800/3000注塑机总体结构 把我们毕设小组另外一个同学设计的合模装置与我设计注塑装置组合起来后，就得到SZ800/3000注塑机的总体结构图。如图4