微型液压卧式螺杆注塑机系统设计 毕业设计论文.doc

题 目 微型液压卧式螺杆注塑机系统设计 学 科 部： 理工 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 08材料2班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 2011.11.30 2012.05.13 目 录摘要abstract 第一章 前 言 1 1.1微型注塑机发展现状及趋势 1 1.2 本课题研究目的及意义 1 第二章 注塑机的概况 3 2.1 注塑机的组成 3 2.2 注射机生产工作过程 4 2.3 注射机的分类 4第三章 注射装置设计 7 3.1 注射装置类型 7 3.2 注射装置对比选择 8 3.3 螺杆对比选择 8 3.4 螺杆设计计算 9 3.5 螺杆头选型设计 10第4章 注射系统设计 12 4.1 料筒设计 12 4.2 喷嘴选型设计 13第五章 合模系统设计 14 5.1 合模系统类型对比选择 15第六章 液压系统设计 15 6.1 传动系统的种类和特点 16 6.2 液压传动 16 6.3 液压系统原理设计 18 6.4 油泵类型的比较与选用 20 6.5 液压系统有关计算 24第7章 模具设计 26 7.1 塑料材料的分析 26 7.2 拟定模具的结构形式 30 7.3 浇注系统的设计 31 7.4 成型零件的结构及设计计算 33 7.5 模架的确定 35 7.6 其他机构的设计 37参考文献 39总结与展望 40致谢 41 微型液压卧式螺杆注塑机系统设计 摘要: 卧式注塑机：这是最常见的类型。其合模部分和注射部分处于同一水平中心线上，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。其缺点是：模具安装比较麻烦，嵌件发表过如模具有倾斜或落下之可能，机床占地面积较大。目前，市场上的注塑机多采用此种型式。其工作原理如下：卧式注塑机是由料斗加入的塑料在螺杆的带动下，沿螺旋槽向前输送。由于外加热圈的加热和螺杆剪切摩擦生热的作用，塑料变为粘流态，螺杆在转动的同时后退。当螺杆头部积存的熔体压力达到一定值时，螺杆接触行程开关而停止转动和后退，准备下一阶段的注射。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。注塑机的电能消耗主要表现在以下几个部分：液压系统油泵的电能消耗 加热器的电能消耗 循环冷却水泵的电能消耗（在注塑车间内，一般多台注塑机共用一台冷却水泵），其中液压油泵电机的用电量占整个注塑机用电量的80%以上，所以降低其耗电量是注塑机节能的关键。关键词：微型卧式注塑机 螺杆 电能消耗 miniature hydraulic horizontal screw injection molding machine system design abstract： horizontal injection molding machine: this is the most common type of. the clamping part and injection part is in the same horizontal center line, and the mold is opened along the horizontal direction. its characteristics are: low fuselage, easy to operate and repair; machine low center of gravity, the installation is more stable; products after ejection can use gravity automatically fall, easy realization of full automatic operation. its disadvantages are: die more troublesome installation, insert published as die with inclined or the fall of may, covers an area of large machine tool. at present, the market of the use of such type of injection molding machine. its working principle is as follows: horizontal injection molding machine is composed of a hopper to join the plastic in the screw drive, along the spiral groove of forward conveyor. as a result of external heating coil heating and screw shear friction role, plastic to flow, screw while turning back. when the screw head of accumulated melt pressure reaches a certain value, the screw contact trip switch and stop the rotation and back, ready for the next stage of injection. injection molding is a cycle, each cycle includes: quantitative feeding - - - pressure melting and plasticizing injection mold filling cooling - opening mould and parts. remove plastic parts later again closed die, for the next cycle. injection molding machine power consumption is mainly manifested in the following sections:hydraulic system oil pump of the electric energy consumption of electric energy consumption of the heater and the cooling water circulating pump power consumption ( in injection molding workshop, the general number of injection molding machines to share one cooling water pump ), in which the hydraulic oil pump motor power consumption accounts for the injection molding machine with capacity of more than 80%, so reducing its power consumption is injection molding machine key.key word: miniature horizontal injection molding machine screw electric energy consumption 42 第一章 前 言1.1 微型注塑机发展现状及趋势当今我国大部分还是利用大型注塑机。中国注塑机制造业从20世纪60年代开始发展至今，已有近50年的历史。从最古老的人力手动注塑机，到液压手动、半自动、全自动，到油电复合，再到今天的全电动注塑机，中国注塑机产业实现了突飞猛进的发展。如今，从通用注塑机、精密注塑机到专用注塑机的不同品种，中国都有生产，并在全球注射制造业占据着举足轻重的位置。中国大型骨干注塑机生产企业大多是合资企业，引进了国外先进的技术和管理模式。在技术方面，中国生产的注塑机已从普通机型向大型机、全电动机、电液复合机和专用注塑机方面发展。其中海天开发出了中国最大锁模力的注塑机，用于汽车配件的生产；震雄开发出了全电动用于光盘生产的专用机和用于 pet瓶坯注塑的专用机型。虽然从整体上看，中国生产的注塑机还主要是低端产品，但以海天和震雄为代表的注塑机生产企业正努力向中端市场发展。全电式注塑机目前在全世界的发展情况：西元1966年，德国巴顿公司推出以电气马达进料的注塑机，开启电气结构运用於注塑机重要单元的滥觞。但直到1994年，日本fanuc公司运用其原有电气伺服控制的技术优势，并与美国milacron技术合作，推出商品化的全电式注塑机，从此使全电式注塑机进入百家争鸣阶段。在2001年德国杜塞道夫展（k展）上，为数不少的欧洲厂商也展出了全电式注塑机。事实上，自从商品化的电气式注塑机推出以来，全电式注塑机的发展始终以日本市场及北美市场为主，许多欧洲厂商在开发上并不积极，但随著日本厂商及市场的推波助澜，欧洲厂商也不能置身於外，因此於2001年纷纷推出新一代的全电式注塑机，如netstal、engel、mir、oima、negribossi等。以全球欧美日几个主要大厂的发展来看，将全电式注塑机纳入产品线中是必然的趋势。 根据国内市场需求，依靠科技进步，不断调整产品结构。由此可见现阶段急需发展的关键技术包括：1. 液压传动与控制系统的节能技术，如负荷传感 技术、新型节能系统和元件。2.机电一体化技术及it技术的应用 高精度、高频响电液、电气伺服比例系统和元件，液粘调速器速度控制技术。数字液压、气动系统和元件，直动型电液控制元件。3. 液压系统及污染控制技术。4. 无泄漏液压系统和元件。5. 水压传动与控制技术。6. 高速重载齿轮传动设计与制造技术。7. 高速铁路轴承设计制造技术。8. 高速、高精度机床主轴轴承设计与制造技术。9. 各种传动系统降噪和增寿技术。10. 特种传动技术（谐波传动、机械无级变速等）。11. 先进设计技术，如计算机辅助设计与试验，仿真技术。12. 大型传动系统的故障诊断技术。13. 现代制造技术的应用研究，如表面处理技术，计算机辅助制造技术、润滑技术。实际微型液压教学设备。1.2 本课题研究目的及意义1.2.1 研究目的 注塑成型机械及模具在国民经济中的地位日显突出。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。 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如：属于高新技术领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具；第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。cadcaecam技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分模具作为基础工艺装备，在装备工业中自然有其重要地位。因为国民经济各产业部门需要的装备，其零部件有很大一部分是用模具做出来的。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。从五大支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位之重要。伴随着对注塑成型机械及模具的设计、使用和维护方面的专业人才的需求也就更加迫切。 模具人才这几年来非常紧缺，模具企业的老总都很清楚靠挖人是不能解决根本问题，但是他们也知道，模具人才的培训周期长、投入大，为了追求眼前的利益，不愿意自己花费精力和物力，而是到人才市场去招聘，甚至不惜手段猎取其他企业人才，结果造成企业之间形成壁垒，关系紧张。模具设计人才紧缺具有深层次的原因。一方面：机械行业发展的快,导致模具应用的紧缺。另一方面：中国的教育体制不注重职业技能教育，高等教育又缺乏相关的职业技能训练，导致理论与实践脱节。模具设计人才的紧缺还具有地区性差异。针对地区性差异机械英才网专家认为加快人才培训是解决问题的一个关键点。各区域应重视和落实模具人才的培训工作。1.2.2 研究意义 在目前四大类传动方式(机械、电气、液压和气压)中，没有一种动力传动是十全十美的，而液压传动具有下述极其明显的优点：(1)从结构上看，其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率在四类传动方式中是力压群芳的，有很大的力矩惯量比，在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活。(2)从工作性能上看，速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快，能迅速换向和变速，调速范围宽，调速范围可达100：l到2000：1；动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，便于与电气控制相配合，以及与cpu(计算机)的连接，便于实现自动化。(3)从使用维护上看，元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化。（4）所有采用液压技术的设备安全可靠性好。（5）经济：液压技术的可塑性和可变性很强，可以增加柔性生产的柔度，和容易对生产程序进行改变和调整，液压元件相对说来制造成本也不高，适应性比较强。(6)液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化已成为世界发展的潮流，便于实现数字化。 第2章 注塑机的概况塑料注射成型机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成塑料制件的主要成型设备。注射成型能一次成型出形状复杂，尺寸精度和带有嵌件的塑料制品，生产效率高易于自动化。所以塑料注射成型机是目前塑料成型设备中增长最快，产量最多，应用最广的塑料成型设备。2.1 注塑机的组成 注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电器控制系统等组成。如图2-1所示： 图2-1 塑料注射机的基本组成 1-合模系统 2-注射系统 3-电器控制系统 4-液压传动系统2.1.1 注射系统注射系统是注塑机最主要的组成部分之一，一般有柱塞式、往复螺杆式、螺杆预塑式三种主要形式。目前采用最多的是往复螺杆式，其次是柱塞式。其作用是，在一个循环中，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将熔融塑料注入模具型腔中。2.1.2 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。 2.1.3 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。2.1.4 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。2.2 注射机生产工作过程 塑料注射成型是利用塑料的三种物理状态（玻璃态 高弹态和粘流态），在一定的工艺条件下，借助注射机和模具，成型出所需要的制件。尽管所用的注射机，模具和工艺参数不同，但从所要实现的工艺内容即基本工序来看，其工作过程大致表示成如下：2.2.1 合模和锁紧 合模装置推动移动模板及安装在移动模板上的模具动模部分向前移动，与固定模板上的模具定模部分合模并锁紧，以保证成型时提供足够的夹紧力使模具锁紧。 1、 注射装置前移 当合模完成后，整个注射装置被推动前移，使注射机喷嘴与模具主流道口完全贴合，为注射阶段做好准备。 2、 注射、保压 在注射机喷嘴完全贴合模具主流道口后，注射液压缸进入高压油，推动螺杆相对料筒前移，将积聚在料筒头部的熔体以足够的压力经浇注系统注入模具型腔。塑料熔体因温度降低而产生收缩，为保证塑件的致密性、尺寸精度和力学性能，需对模具型腔内的熔体保持一定的压力，以补充塑料。 3、 制件冷却与预塑化 当保压进行到模腔内熔料失去从浇口回流的可能性时（即浇口封闭），注射液压缸内的保压压力即可卸去（此时合模液压缸内的高压也可撤处），使制件在模具内冷却定型。为了缩短成型周期，在制件冷却的同时螺杆传动装置工作，带动螺杆转动，使料斗内的塑料落入料筒经螺杆向前输送，在料筒加热系统的外加热和螺杆的剪切，混炼的作用下，使塑料逐渐依次熔化。4、 注射装置后退 注射装置是否后退可根据加工塑料的工艺而定。有的在预塑化后退回，有的在预塑化前退回，有的注射装置根本不需要退回。注射装置退回的目的主要是避免使喷嘴与冷模长时间接触使喷嘴内料温过低，影响下次注射和制品质量。另一方面，有时为了便于清料，常使注射装置退回。5、 开模、顶出塑件 模具内的制件冷却定型后，合模机构就开启模具。在注射机顶出系统和模具的推出机构的联合作用下，将制件推出，为下次成型做好准备。2.3 注射机的分类近10多年来注射成型机发展很快，类型不断的增加，注射机的分类方法较多。目前使用较多的分类方法为按注射机外形特征分类，这种分类方法主要根据注射和合模装置的排列方式进行分类。2.3.1 卧式注塑机： 1、 机身低，对于安置的厂房无高度限制。 2、 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。 5、 多台并列排列下，成型品容易由输送带收集包装2.3.2 立式注塑机： 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。 4、 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。6、 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。7、 容易保证模具内树脂流动性及模具温度分布的一致性。8、 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。9、 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。2.3.3 角式注塑机： 其注射注射螺杆的轴线与合模机构模板的运动轴线相互垂直排列，其优缺点介于立式与卧式之间。因其注射方向和模具分型面在同一平面上，所以角式注塑机适用于开设侧浇口的非对称几何形状的模具或成型中心不允许留有浇口痕迹的制品。本次课题选用的是卧式注塑机。第3章 注射装置设计3.1 注射装置类型 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、过胶组件、射嘴部分组成。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）。3.1.1 柱塞式注射机 是靠柱塞进行塑化的，塑料原料在机筒内受到筒壁和分流梭两方面传来的热量而熔融，再由柱塞的推动而塑化，并通过喷嘴注入型腔。由于塑料的导热性差，难以使熔体内的热量均匀分布，塑化也不均匀，局部由于过热还会使塑料分解， 因此，柱塞式注塑机只适于加工流动性好、热敏性差的塑料。 柱塞式注射装置由定量加料装置（料筒）、塑化部件（柱塞、分流梭）、注射液压缸、注射座移动液压缸等组成。 3.1.2 螺杆式注射机 其有2种结构，螺杆预塑式和往复螺杆式。都是靠螺杆进行塑化的，主要工作部件是螺杆，它除作旋转运动外，还要作往复运动。它使进入机筒的塑料有一个预塑过程，进入机筒的塑料，一是在机筒的传热及螺杆与塑料间的摩擦发热的共同作用下逐步熔化和塑化，二是因螺杆的旋转而被推送前移，从而完成了塑化和送料。螺杆式注塑机由于塑化效果好，塑件质量高，其应用比柱塞式广泛得多。 螺杆式注射装置主要由塑化部件（螺杆、料筒、喷嘴）、传动装置、注射座、注射座移动液压缸、注射液压缸等组成。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如模腔。因此，注射装置部件是完成均匀塑化、定量注射的核心部件。 3.2 柱塞式与螺杆式注射装置对比3.2.1柱塞式：外加热器加热塑化，热传导，塑化效率和塑化质量较差； 螺杆式：外加热器和剪切塑化，塑化效率和塑化质量较差。3.2.2 柱塞式：有分流梭，压力损失大； 螺杆式：压力损失小，模腔压力大。3.2.3 柱塞式机筒温度比螺杆式高，且易出现过热分解、冷却时间长、生产效率低。3.2.4 螺杆式混色更均匀。不易出现滞料和分解，可可用于热敏性材料。 螺杆预塑式 往复螺杆式 3.3 螺杆对比选择 注塑机螺杆分为:渐变型螺杆、突变型螺杆、通用性螺杆。 渐变型螺杆：指螺槽深度由加料段深的螺槽逐渐过度。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：指螺槽深度由深变浅的过程是在一个较短的轴向距离内完成的。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。通用性螺杆：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。等深变距螺杆制造比较复杂，同时因为均化后螺槽较深，搅拌混合作用较小，故较少使用。等距变深螺杆制造容易，搅拌混合作用大，所以一般采用这种结构。在注射成型中还采用通用螺杆，因为在注射成型中经常更换塑料品种，拆换螺杆比较频繁，既费力又费时。用通用螺杆并通过调节工艺条件来满足不同塑料的成型加工是可行的。此次设计选用通用型螺杆。 3.4 螺杆设计计算 图1 通用型螺杆的几何形状及各部尺寸代号l螺纹部分长；l1加料段长；l2塑化段长；l3计量段长；s螺距； d螺杆直径；h1加料段螺纹深；h3计量段螺纹深；e螺棱宽； r1，r2螺纹根部圆角半径3.4.1 螺杆直径与注射行程的关系 螺杆直径和注射行程距离的大小是决定注塑制品形状和质量保证的关键。从保证注射料量、一次塑化能力和注射压力等条件考虑，螺杆直径与注射行程的比值一般取35。如果这个比值大，说明螺杆行程大，这样，螺杆的工作部分长度就会缩小，这将影响原料的塑化质量；如果这个比值小，说明螺杆行程小，这时，为了保证一次注射量，就要把螺杆直径加大，这会加大注射功率的消耗。3.4.2 螺纹距s、螺纹棱宽e和螺杆机筒间的装配间径值选择 注塑机用螺杆一般多为等螺纹距型，螺纹距与螺杆直径值相等s=22mm，这时该螺杆的螺纹升角为17。螺纹棱宽，通常e=0.1d=0.122=2.2mm(d为螺杆直径）。 螺杆与机筒的装配间隙，也就是指螺杆外径与机筒内径装配后的径向间隙值。如果这个值大，则原料的塑化能力和塑化质量下降，注射时熔料的回流量增加，这将影响一次注射量的准确性，直接影响注塑件的成型质量。如果径向间隙过小，对原料的塑化能力、质量都会提高，但是，过小的装配间隙会给机筒和螺杆的机械加工带来较大难度。正常工作条件下，一般取螺杆与机筒的装配间隙在（0.0020.005) d=（0.0020.005)22=0.0440.11mm之间（d为螺杆直径）。3.4.3 长径比l/d 螺杆的长径比是指螺杆的螺纹、部位长度与螺杆直径之比值，即l/d,一般常用值为2125。这个比值大，可提高塑化原料质量，温度也比较好控制；为了提高塑化能力，螺杆的工作转速也可提高些。但是长径比过大，对机筒和螺杆的加工难度也相应地增加，则提高了加工费用。此处螺杆长径比l/d=153.4.4 螺杆上各段螺纹长度的选择 为了保证塑化原料工作的稳定进行，要求螺杆上的加料段、塑化段和计量段长度应有固定的比例分配关系。表3-4列出了螺杆各：段长度值范围，可供选择参考。 螺杆的各段长度/% 螺杆类型加料段塑化段计量段渐变螺杆350502035突变螺杆6570(34)d2025通用型螺杆455020 302030 由于此次选用的是通用型螺杆，故此螺杆加料段长度选165mm，塑化段长度为82.5mm，计量段长度取82.5mm。3.4.5 螺纹槽深和压缩比 螺杆的螺纹槽深是指计量段螺纹槽深h3值，这个值对注塑机的生产能力和功率消耗影响较大。h3值的选择，要考虑被塑化原料的比热容、导热性、热稳定性、黏度及塑化时的压力等因素影响，一般取h3=(0.040.07)d=0.0722=1.54mm(d为螺杆直径，当直径小时取大些值）。同一种原料塑化，在注塑机中h3值要比挤出机中h3值大些，一般要深15%20%。h1=(0.120.14)d=0.1222=2.64mm。 压缩比是指螺杆上加料段槽深h1与计量段槽深h3的比值，即h1/h3同一种原料塑化，在注塑机中压缩比要比挤出机中压缩比小些。压缩比的大小对原料的塑化质量有较大影响，在注塑机中原料的塑化质量还可以通过调整螺杆的背压来得到改善。 螺杆零件图3.5 螺杆头选型设计 注射螺杆头和挤出螺杆头不一样。挤出螺杆头多为圆头或锥头，而注射螺杆头多为尖头。有的设计成特殊结构。这是为了减少注射时物料流动的阻力特别当加工pvc等热敏性、高粘度的物料时，经常发生螺杆头处排料不干净而造成的滞料分解现象，因此注射螺杆用的螺杆头多为尖头。下面介绍几种使用效果较好的螺杆头。此次设计选用止回螺杆头。3.5.1 锥形螺杆头：下图所示为锥形螺杆头的结构形式。其锥角一般为20300，一种为光滑圆锥头，另一种在锥形处加工出螺纹。这两种螺杆头结构简单，能消除滞料分解现象，适于高粘度、热敏性材料如硬聚氯乙烯等的加工。 3.5.2 止回螺杆头：对于中等粘度和低粘度的塑料，为了伤止注射时熔料沿螺纹槽回流，提高注射效率，通常需要带有止回环的螺杆头。它由止回环、环座和螺杆头主体组成。当螺杆旋转塑化时，沿螺槽前进的熔体将止回环推向前方，熔料通过环与螺杆头之间的间隙进入螺杆头的前面。注射时，料筒和螺杆头前端的熔体压力急剧上升，将止回环压向后退，与环座密合，从而阻止熔料回流。 止回环与料筒之间应选取适当的配合，如果为了提高密封性而使环与料筒的间隙过小，料筒将产生过度磨损，增大螺杆退回的阻力；如果间隙过大；不仅漏流严重，还对物料产生高剪切作用，使塑料过热分解。该间隙一般为0l02毫米。止回环的宽度一般为环径的6080%。3.5.3 新型注射螺杆：为增加混炼、塑化效果，象新型挤出螺杆那样，新型注射螺杆也多是在常规注射螺杆的计量段增设一些混炼剪切元件。在注射螺杆上采用的混炼剪切元件，常见的有屏障型、销钉型等。自然，将这些混炼剪切元件应用到注射螺杆上时应考虑到注射过程、注射螺杆与挤出过程、挤出螺杆的不同之处，不能照搬。 第四章 注射系统设计4.1 料筒设计4.1.1 料筒材料 注射机的料筒是塑化部件的另一个重要零件。其结构型式大多采用整体式。由于要求其耐温、耐压、耐磨及耐腐蚀，因此常采用含铬、钼、铝的特殊合金钢制造，经氮化处理（氮化层深约0.5毫米），表面硬度较高。常用的氮化钢为38crmoal。 注射机料筒也可以不用氮化钢，而用碳钢，内层浇铸xaloy合金衬里。详见挤出机料筒。4.1.2 料筒加料口的断面形状 注射机大多采用自重加料。加料口的形状应尽可能增强对塑料的输送能力。加料口的形式有对称和偏置两种（国产注射机常用偏置加料口）。4.1.3 料筒的壁厚 注射机料筒壁厚的确定及其强度验算可参照挤出机料筒进行。4.1.4 料筒的加热 目前加工热塑性塑料的注射机料筒多采用电阻加热。国产注射机普遍采用电热圈。为了提高加热效率和升温速度，有的在电热圈上涂上远红外加热剂和增加保温层。 通常用热电偶或热电阻对料筒温度进行分段控制，分段多少视料筒长短而定。一般为26段。每段长约（3-5）d，d为螺杆直径。 根据注射螺杆塑化物料时产生的剪切热比挤出机螺杆少的特点，一般对料筒和螺杆无需加冷却装置，而靠自然冷却，但是为了能顺利进料，在料斗座加料口处需进行冷却。料筒加热功率的确定，除了要满足塑料塑化所需要的功率以外，还要保证有足够快的升温速度。4.1.5 料筒的结构 料筒是塑化部件的重要零件，内装螺杆外装加热圈，承受复合应力和热应力的作用，结构如图4-1：图4-1料筒结构1-前料筒；2-电热圈；3-螺孔；4-加料口 螺孔3装热电偶，要与热电偶紧密地接触，防止虚浮，否则会影响温度测量精度。4.2 喷嘴选型设计4.2.1 喷嘴的功能 喷嘴是连接料筒与模具的部件。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。4.2.2 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、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0.15。4.2.3 喷嘴的类型： 射嘴是联接料筒和模具的过渡部分。注射时，料筒内的熔料在螺杆的推动下，以高压和快速流经射嘴注入模具。因此射嘴的结构形式、喷孔大小以及制造精度将影响熔料的压力和温度损失，射程远近、补缩作用的优劣以及是否产生“流涎现象等。目前使用的喷嘴种类繁多，且都有其适用范围，这里只讨论用得最多三种。1、 直通式喷嘴 这种呈短管状，熔料流经这种喷嘴时压力和热量损失都很小，而且不易产生滞料和分解，所以其外部一般都不附设加热装置。但是由于喷嘴体较短，伸进定模板孔中的长度受到限制，因此所用模具的主流道较长。为弥补这种缺陷而加大射嘴的长度，成为直通式射嘴的一种改进型式，又称为延伸式射嘴。这种射嘴必须添设加热设置。为了滤掉熔料中的固体杂质，射嘴中也可加设过滤网。以上两种射嘴适用于加工高粘度的塑料，加工低粘度塑料时，会产生流涎现象。2、 自锁式 注射过程中，为了防止熔料的流涎或回缩，需要对射嘴通道实行暂时封锁而采用自锁式射嘴。自锁式射嘴中以弹簧式和针阀式最广泛，这种射嘴是依靠弹簧压合射嘴体内的阀芯实现自锁的。注射时，阀芯受熔料的高压而被顶开，熔型遂向模具射出。熔胶时，阀芯在弹簧作用下复位而自锁。其优点是能有效地杜绝注射低粘度塑料时的“流涎”现象，使用方便，自锁效果显著。但是，结构比较复杂，注射压力损失大，射程较短，补缩作用小，对弹簧的要求高。杠杆针阀式喷嘴 这种喷嘴与自锁式射嘴一样，也是在注射过程中对射嘴通道实行暂时启闭的一种，它是用外在液压系统通过杠杆来控制联动机构启闭阀芯的。使用时可根据需要使操纵的液压系统准确及时地开启阀芯，具有使用方便，自锁可靠，压力损失小，计量准确等优点。此外，它不使用弹簧，所以，没有更换弹簧之虑，主要缺点是结构较复杂，成本较高。注射时，塑料熔体在螺杆的推动下，以极高的剪切速度流经喷嘴而进入模腔。在这种高速剪切作用下，熔体温度快速升高。特别是对于粘度较高的pvc、pp-r、pmma、pc、高抗冲击abs等，过小的射嘴孔直径会造成塑料的高温分解。而对于充模困难的薄壁精密制品，则宜用射程较远的射嘴，对于厚壁制品则需要补塑作用好的射嘴。另外，对于某些熔体粘度很低的塑料(如pa等)，需要使用具有防流涎功能的自锁射嘴。在许多喷嘴机器上，除了针对一般粘度的通用型喷嘴，还有自锁射嘴、pvc射嘴、pmma射嘴等特殊射嘴可供选用，如果需要，也可以提供射程较远的针对薄壁制品的专用射嘴。图3-6 喷嘴 第五章 合模系统设计合模部分位于机器床身的左侧，其主要由固定模板、移动模板、拉杆、液压缸、连杆、模具调整机构、顶出机构以及安全保护机构等组成。其一,实现模具的可靠开合动作和必要的行程;其二,在注射和保压时,提供足够的锁模力;其三,开模时,提供顶出制件的顶出力及相应的行程; 5.1 合模系统类型对比选择常见的合模装置有液压式合模装置、液压机械式合模装置、液压-曲肘式合模装置，其各自有各自的特点：5.1.1 液压式合模装置的结构特点 1、 模板移动行程开距大，可注射成型有较高度尺寸的制件。 2、 模具的锁模力通过调节液压油的压力得到，这种模具锁模力的大小调节方便。 3、 模板行程调距工作比较方便简单。 4、 液压式合模结构的不足之处是：注射工作消耗动力比较大，输油管路易滴漏油，液压油工作压力的稳定性差。5.1.2 液压-机械式合模装置的结构特点 1、 液压油缸直径比较小，减轻设备体重，节省能源消耗，用液压油量少。 2、 由两个不同直径的油缸与机械装置配合工作（小直径油缸完成模具的移开与闭模动作，机械装置配合锁住定位，然后由大直径油缸加压锁牢模具），能得到高的合模力，锁模工作可靠。 3、 不足之处：液压-机械式合模结构比较复杂，给设备维修工作增加了一定难度。5.1.3 液压-曲肘式合模装置的结构特点液压-曲肘式合模装置实际也是一种液压-机械式合模装置，不同之处在于机械部分是连杆机构或曲肘撑杆机构，合模时由合模机构系统中产生预应力而使模具合紧。由于其驱动力由液压装置提供，所以，称这种结构为液压-曲肘式合模装置。其结构特点如下。 1、 由较小的液压推力，通过连杆机构的放大，得到较大的合模锁紧力。 2、 合模速度快，缩短了注射制品的成型周期。 3、 用液压油量少，节省能源消耗。 4、 降低注塑制件制造成本。 第六章 液压系统设计6.1 传动系统的种类及特点6.1.1 机械传动 有多种形式,主要可分为两类：靠机件间的摩擦力动力和运动的摩擦传动，包括带传动、绳传动和摩擦轮传动等。摩擦传动容易实现无级变速,大都能适应轴间距较大的传动场合,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动，包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。 1