注塑机毕业设计

摘要

此论文重要讲述的是注塑机的设计，它是成型塑件的一种重要工艺装备。注塑成型是运用塑料的可挤压性和可模塑性，使粘流状态熔体在一定压力的闭合模具中成型含有一定形状和尺寸的塑件制品。此设计为为一盒体的外壳。根据其技术规定和使用规定，选择塑料种类为ABS，再根据塑料的形状和生产批量，选择SZ-300/160注塑成型机。由于该塑件的侧抽芯较长，因此采用液压抽长型芯机构，该系统有较大优点，其液压抽拔力大，运动平稳。

此模采用一模一腔，一次分型脱出塑件。型芯和型腔采用冷却水槽构造的冷却系统，采用气塞排气，可有限避免缺点。在拟定模具构造方案后，绘制模具装配图，并进行计算。最后绘制模具非原则零件图，经全方面审核后投产制造。

核心词：注塑模具，盒形件，型芯，单型腔

Abstract

Thispaperistalkingaboutthedesignofinjectionmoulds;whichisanimportantequipmentofplasticforming.Injectionmoldingistomakeglutinousfusibilityformrequiredplasticproductwithdesignedshapeandsizeinclosedmouldsunderneededpressurebymeansofplasticextrusionandplasticity.Theplasticproductisaoutercoveringforaboxbody.Accordingtoitstechnicalrequestandusedrequest,ABSistobeclosedasitsmaterial.Accordingtoitsdesignedshapeandthenumbersoftheproducts,wechoosethesz-300/160castshaper.Atthesametime,weusethehydraulicpressuretopulloutthelongcoreorganizationwhichissteadyforthelongcore.

Thismoldusesamoldcavity,aminuteleavesmodels.Thecoreandthecavityusesthecoolingwatersystem,tucktoexhaustthegas,butavoidstheflaw.Afterascertainingtheprojectofthestructureofthemould,protractmould-fittingdrawing.Atlast,carryoutanall-aroundcheckoutandauditingandlaunchintomanufacture.

Keywords:theinjectionmoulds,theoutercoveringforaboxbody,core,amoldcavity.

目

录

摘要

I

ABSTRACT

II

第一章引言

1

1.1课题的背景和意义

1

第二章注塑机的构成及工作过程

2

2.1注塑机的构成………………………2

2.2注塑机工作过程……………………2

第三章注塑机成型和操作

3

3.1注塑成型机的工作原理

3

3.2注塑机的构造……………4

3.3注塑机的操作…………5

第四章注塑机的性能参数

6

4.1合模力……………7

4.2合模装置的基本尺寸…………10

第五章注射装置构造设计…………………17

5.1加料口和料筒……………………17

5.2

喷嘴………………18

5.3油缸………………19

5.4柱塞杆……………20

第六章合模装置机构设计…………………20

6.1合模形式对制品尺寸精度的影响………………21

6.2螺杆………………24

6.3飞轮………………25

第七章

总结………………27

参考文献………………27

致谢……………………29

第一章引言

1.1课题的背景和意义

注塑机是一种重要的塑料成型加工设备,其产品涵盖汽车、航空、家电、轻工等领域。塑料注塑制品的质量与机器性能及工艺等各项性能参数紧密有关。在注射成型中，温度、压力、位移、速率等多个性能参数是造成制品出现短射、飞边、翘曲和尺寸超差等缺点的重要因素。为提高注塑制品的质量，精确获取和调节各项性能参数是十分必要的。传统的手工方式检测办法，测量效率低、精度不高，在多参数、变化快等场合含有很大的局限性。随着计算机技术和仪器仪表技术的发展，特别是美国国家仪器公司（NI公司）在20世纪80年代中期提出虚拟仪器的概念，掀起了测试测量领域里一次深刻的技术变革。所谓虚拟仪器就是在以计算机为核心的硬件平台上，其功效由顾客设计和定义，含有虚拟面板，其测试功效由测试软件实现的一种计算机数据采集系统。由于虚拟仪器集成计算机强大的计算解决能力和仪器硬件的测量、控制能力，大大地提高了测量的精确性和自动化程度。但是，就多个计算机数据采集系统而言，由于其硬件配备、编程水平及设计者的设计理念不同，在系统可靠性，操作方便性和应用范畴等方面存在很大差别。在塑料行业，针对注塑机系统的高精度、人性化的专用数据采集系统并不多见。为此，我们设计了一套多功效、多通道数据采集系统，该系统以NI公司的高性能的数据采集卡及信号调理模块为硬件平台，采用当今最流行的图形化编程环境LabVIEW作为软件开发工具，它能够对注塑机性能及工艺等各项参数进行高速实时的数据采集，并将数据及时地送入计算机中进行分析、解决，最后将成果形象地显示在计算机屏幕上。在编程过程中，我们始终坚持人性化的设计思路，站在使用者的角度，将诸多的必要配备工作开放给顾客，由使用者根据自己的需要进行配备，大大提高了系统的通用性和灵活性，实践证明，本数据采集系统测量精度高，工作可靠稳定。是一套可真正应用于生产或科研过程中的非常好的数据采集平台，含有较好的应用前景。笔者认为，此数据采集系统为此后进一步开发其它功效模块，例如数据分析功效模块，故障诊疗功效模块建立了良好基础。

第二章注塑机的基本构成及其工作过程

随注塑成型技术的广泛应用与发展，其机器类型较多，但其中最有代表性的是柱塞式和螺杆式两种。

一、注塑机的构成

一台通用型注塑机重要涉及下列部件

注塑装置：它的重要作用是使塑料均匀的塑化成熔融状态，并以一定的压力和速度将一定的熔料注射到模腔内。因此注射装置应含有塑化良好，计量精确的性能，并且在注射时对熔料能够提供足够的压力和速度。注射装置普通由塑化部件（机筒、螺杆、喷嘴等）料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射和移动装置等构成。

合模装置（锁模装置）：它是确保成形模具可靠的闭合和实现模具启闭动作，即成型制品的工作部件。由于在注射时注入模腔中的熔料还含有一定的压力，这就规定合模装置予以模具以足够的合紧力（普通称为合模力或锁模力）以避免在熔料的压力作用下模具被打开从而造成制品溢边或使制品的精度下降，合模装置重要由模板、拉杆、合模机构、制品顶出装置和安全门等构成。

液压传动和电气控制系统：注射成型是由塑料熔融、模子闭合、注射模、压力保持、制品固化定型、开模取出制品等工序所构成的持续生产过程，液压和电气则是为了确保注射成型机按工艺过程预定的规定（压力、速度、温度、时间）和动作程序，精确无误的进行工作而设立的动力和控制系统，液压部分重要有动力油泵、方向阀、流量阀以及压力控制阀；附属装置；管路和箱体等部分。电气部分重要由动力动作程序和加热等控制构成。

二、注射成型机的工作过程

每台注射成型机的动作程序能够不完全一致，但需要完毕的工艺内容即基本工序来看，其动作大致表达为

1、闭模和合紧

注射成型机的成型周期普通从模具开始闭合起，模具首先以低压快速进行闭合，当动模和定模将近靠近时，合模的动力系统自动切换成低压、低速，在确认模内无异物时，再切换成高压而将模具合紧。

2、注射装置前移与注射

在确认模具达成所规定的合紧程度后，注射装置前移，使喷嘴与模具贴合。当喷嘴与模具完全贴合后，便能够向注射油缸接入压力油。于是与油缸活塞杆相接的螺杆，则以高压高速将头部的熔料注入模腔。此时螺杆头部作用于熔料上的压力为注射力，又称一次压力。

3、压力保持

注入模腔的熔料，由于低压模具的冷却作用，使注入模腔的熔料产生收缩。为制得质量致密的制品，故对熔料还需保持一定的压力进行收缩。此时，螺杆作用于熔料上的压力称为保压压力，又称二次压力。

4、制品冷却与预塑化

当保压进行到模腔内的熔料失去从浇口回流的可能性时（浇口封闭），注射油缸内的保压压力即可除去（此时合模油缸的压力也能够撤除）,使制品在模内冷却定型。此时螺杆在液压马达的驱动下转动，将来自料口的粒状塑料往前输送，并使其塑化。由于螺杆头部熔料压力的作用，使螺杆在转动的同时又发生后退。螺杆在塑化时的后移量，即表达了螺杆头部所积存的熔料体积量。当螺杆退回到计量值时，螺杆即停止转动，准备下一次注射。制品冷却与塑化在时间上普通是重叠的，在普通状况下，规定螺杆塑化时间要少于制品冷却时间。

5、注射装置后退和升模顶出制品

螺杆塑化计量完毕后，为了使喷嘴不致于因长时间与冷模具接触而形成冷料等缘故，经常需要将喷嘴撤离模具，即注射装置后退。此动作进行与否或先后的程序，机器均能够选择。模腔内的熔料经冷却定型后，合模装置即行升模，并自动顶落制品。

第三章注塑机成型和操作

1、注塑成型机的工作原理

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，经固化定型后获得制品的工艺过程。

注射成型是一种循环的过程，每一周期重要涉及：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，进行下一种循环。

2、注塑机的构造

注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机，按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压——机械（连杆）式，按操作方式分为自动、半自动、手动注塑机。

（1）卧式注塑机：这是最常见的类型。其合模部分和注射部分处在同一水平中心线上，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；制品顶出后可运用重力作用自动落下，易于实现全自动操作。现在，市场上的注塑机多采用此种型式。

（2）立式注塑机：其合模部分和注射部分处在同一垂直中心线上，且模具是沿垂直方向打开的。因此，其占地面积较小，容易安放嵌件，装卸模具较方便，自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下，必须用手取下，不易实现自动操作。立式注塑机宜用于小型注塑机，普通是在60克下列的注塑机采用较多，大、中型机不适宜采用。

（3）角式注塑机：其注射方向和模具分界面在同一种面上，它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小，但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机。

（4）多模转盘式注塑机：它是一种多工位操作的特殊注塑机，其特点是合模装置采用了转盘式构造，模具围绕转轴转动。这种型式的注塑机充足发挥了注射装置的塑化能力，能够缩短生产周期，提高机器的生产能力，因而特别适合于冷却定型时间长或因安放嵌件而需要较多辅助时间的大批量制品的生产。但因合模系统庞大、复杂，合模装置的合模力往往较小，故这种注塑机在塑胶鞋底等制品生产中应用较多。

普通注塑机涉及注射装置、合模装置、液压系统和电气控制系统等部分。

注射成型的基本规定是塑化、注射和成型。塑化是实现和确保成型制品质量的前提，而为满足成型的规定，注射必须确保有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，对应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力普通在20～45MPa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核心部件。

3.注塑机的操作

3.1注塑机的动作程序

合模→预塑→倒缩→喷嘴迈进→注射→保压→喷嘴后退→冷却→开模→顶出→开门→取工件→关门→合模。

3.2注塑机操作项目：注塑机操作项目涉及控制键盘操作、电器控制柜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、顶出形式的选择，料筒各段温度及电流、电压的监控，注射压力和背压压力的调节等。

3.2.1注射过程动作选择

普通注塑机既可手动操作，也能够半自动和全自动操作。

手动操作是在一种生产周期中，每一种动作都是由操作者拨动操作开关而实现的。普通在试机调模时才选用。

半自动操作时机器能够自动完毕一种工作周期的动作，但每一种生产周期完毕后操作者必须拉开安全门，取下工件，再关上安全门，机器方能够继续下一种周期的生产。

全自动操作时注塑机在完毕一种工作周期的动作后，可自动进入下一种工作周期。在正常的持续工作过程中不必停机进行控制和调节。但须注意，如需要全自开工作，则（1）半途不要打开安全门，否则全自动操作中断；（2）要及时加料；（3）若选用电眼感应，应注意不要遮闭了电眼。

事实上，在全自动操作中普通也是需要半途临时停机的，如给机器模具喷射脱模剂等。

正常生产时，普通选用半自动或全自动操作。操作开始时，应根据生产需要选择操作方式（手动、半自动或全自动），并对应拨动手动、半自动或全自动开关。

半自动及全自动的工作程序已由线路本身拟定好，操作人员只需在电柜面上更改速度和压力的大小、时间的长短、顶针的次数等等，不会因操作者调错键钮而使工作程序出现混乱。

当一种周期中各个动作未调节妥当之前，应先选择手动操作，确认每个动作正常之后，再选择半自动或全自动操作。

3.2.2预塑动作选择

根据预塑加料前后注座与否后退，即喷嘴与否离开模具，注塑机普通设有三种选择。

（1）固定加料：预塑前和预塑后喷嘴都始终贴进模具，注座也不移动。

（2）前加料：喷嘴顶着模具进行预塑加料，预塑完毕，注座后退，喷嘴离开模具。选择这种方式的目的是：预塑时运用模具注射孔抵住喷嘴，避免熔料在背压较高时从喷嘴流出，预塑后能够避免喷嘴和模具长时间接触而产生热量传递，影响它们各自温度的相对稳定。

（3）后加料：注射完毕后，注座后退，喷嘴离开模具然后预塑，预塑完注座迈进。该动作合用于加工成型温度特别窄的塑料，由于喷嘴与模具接触时间短，避免了热量的流失，也避免了熔料在喷嘴孔内的凝固。

注射结束、冷却计时器计时完毕后，预塑动作开始。螺杆旋转将塑料熔融料挤送到螺杆头前面。由于螺杆前端单向阀的作用，熔融塑料积存在机筒的前端，将螺杆向后迫退。当螺杆退到预定的位置时（此位置由行程开关拟定，控制螺杆后退的距离，实现定量加料），预塑停止，螺杆停止转动。紧接着是倒缩动作，倒缩即螺杆做微量的轴向后退，此动作可使聚集在喷嘴处的熔料的压力得以解除，克服由于机筒内外压力的不平衡而引发的“流涎”现象。若不需要倒缩，则应把倒缩停止，开关调到适宜位置，让预塑停止。开关被压上的同一时刻，倒缩停止开关也被压上。当螺杆做倒缩动作后退到压上停止开关时，倒缩停止。接着注座开始后退。当注座后退至压上停止开关时，注座停止后退。若采用固定加料方式，则应注意调节好行程开关的位置。

普通生产多采用固定加料方式以节省注座进退操作时间，加紧生产周期。

第四章注塑机性能参数

一台注塑机的性能特性，普通用某些性能参数来表达。

合模部分重要性能参数

合模部分的性能参数，重要用来表达该部件在工作时所能提供的力和模具安装尺寸等特性。

一

合模力（吨力、千牛力）

螺杆作用于熔料的压力，在熔料内流经机筒、喷嘴、模具的浇注系统后，将要损失一部分。

余下的即为模腔内的熔料压力，简称模腔压力。在注射时，要使模具不被模腔内的压力所形成的胀模力顶开，就必须对模具施以足够的夹紧力，即合模力。根据图，在注射时胀模力应由材料的静压和由液体的（涉及熔料和油缸内的工作油）冲击而产生的动压所构成。当动模板在受到胀模力作用时，运动部件可能发生退让。若取动模板为平衡体，在不考虑机械摩擦的状况下，沿合模机构轴线方向的力平衡关系为

=0----------（4-1）

式中Pcm------------合模力

Pm------------模腔压力

Pg-------------注射时，由熔料与工作油的冲击，所产生的压力增力

F---------------制品在分型面上的投影面积

m--------------合模装置运动部件的质量

因高分子流动以及对压力的传递不同于牛顿型液体,因此在模腔内由冲击所产生的压力增量是比较小的,式中的位移加速度,重要取决于模具在胀模力的作用下所形成的间隙量,如确保模具完全闭合,则位移加速度应为0,因此可将4-1简化为仅考虑模腔压力作用的合模力体现式

PcmPmF----------（4-2）

因此，要对确实认对机器重量和尺寸影响较大的参数--合模力,首先要分析清晰模腔压力的形成与分布,及其影响因素,进而求得它们之间的关系,可是对于注射过程这样极为复杂的流变现象,至今尚未找到熔料在模内流动的基本因素之间的可靠定量关系,但研究表明,模腔压力的大小及其分布与诸多因素有关.如注射压力、保压压力、树脂温度、模具温度、注射速度、制品壁厚与形状、熔料流动距离以及保压时间等等。在工程实际中，惯用的办法是通过分析清晰合模系统的性能之后测出注射过程中的合模力的变化，用求出模腔平均压力的办法计算合模力

Px=PoF（x）----------（4-3）

式中Px-----------熔料自浇口流入x距离处的压力

Po-----------浇口处的压力

F（x）-------由模腔几何形状及尺寸决定的计算函数

在工程实际中，惯用的办法是通过分析清晰合模系统的性能之后，测出注射过程中的合模力的变化，用求出模腔平均压力的办法计算合模力

Pcm=PcpF----------(4-4)

式中的模腔平均压力(Pcp)可参考4-1选用

表1

成型条件

模腔平均压力

举例

容易成型的制品

250

PE\PP\PS等壁厚均匀的日用品容器

普通制品

300

在模具温度较高时，成型薄壁容器类制品

加工高粘度树脂和有精度规定的制品

350

ABS\PMMA等有精度规定的零件

用高粘度树脂加工高粘度、充模难的制品

400

用于机器零件的高精度的齿轮或凸轮

在上述计算中，由于给的条件和数据不够精细，其成果比较粗鲁。现在大多数是用流长比反映流道阻力，用粘度系数表达塑料流动性的查图计算法，拟定模腔平均压力

Pcp=ap------（4-4）

式中p---根据流长比，由图

查出的模腔压力值（公斤力/厘米的方）

a---塑料的流动系数（查表2）

表2

塑料名称

PE\PS\PP

PA

ABS

CA

PMMA

PC

粘度系数

1

1.2~1.4

1.3~1.4

1.3~1.5

1.5~1.7

1.7~2.0

树脂PE,PS,PP

流长比i=熔流自浇口流入长度/制品厚度

图4-1模腔压力与流长比（i）

使用机器时，，能够根据不同状况，算出所需的合模力，校核所用注塑机的合模力能否满足。在设计机器时，若制品的具体条件未给出，只能根据机器使用范畴和设计的机器性能，某一种以实验为基础的模腔压力值和使用机器时对应所能提供的最大成型面积来拟定机器的合模力

Pcm=Pcp1Fmax

式中Pcp1————模腔计算压力。

Fmax————指在计算压力下，机器所能达成的最大成型压面积。它与注射量的关系，可参考表（3）

注射量

30

90

150

250

360

500

600

1000

1500~

成型面积

<80

<180

<350

<600

<750

<850

<1000

<1500

~2500

合模力是确保制品质量的重要条件，同时它又直接影响到机器的尺寸和重量。因此，研究减少充膜压力即合模力，是一项很有实际意义到工作。近来，由于改善了塑化机构的效能，提供了注射速度并实现其过程控制，机器的合模力有明显下降。

参考表（4）

注射量（克）

使用合模力的范畴

过去（60年代）

现在（70年代）

125

80~110

50~80

500

270~380

180~270

合模力与注射量同样，在一定程度上反映了机器加工制品能力的大小，因此经惯用来作为表达机器规格大小的主参数。

二、合模装置的基本尺寸

合模装置的尺寸直接影响到机器所能加工制品的范畴，如制品面积和高度。它重要有合模力和模具构造及用途来决定，随着塑料制品的广泛应用，对应在注塑机上加工的制品，即使重量相仿，而几何形状上的差别也很大。这就规定合模装置有足够大的尺寸。尺寸小了会影响机器的使用范畴。反之大了又影响机器的尺寸、重量、成本。拟定基本尺寸的办法，仍依靠生产实践的经验积累和综合发展的方向来拟定合模装置各部分的尺寸。

1、

模板尺寸（毫米、米）

图4-2

模具与模板尺寸关系

图4-3模具尺寸发展变化状况

模板尺寸（H×V）或拉杆距离（H0乘V0）均是表达模具安装面积的重要参数。它应能安装上制品重量不超出机器注射量的普通制品模具，模板面积大概是机器最大成型面积的4~10倍。根据图4-2所示的模具安装在模板上的尺寸关系，模板尺寸应为

H=D+2b+2d+2△1+2△2--------（1）

拉杆间距

Ho=D+2b+2△1-----------（2）

式中D-------有机器最大成型面积计算出的直径

b---------由模具强度与构造决定的裕量

d---------拉杆导向部分直径

△1--------拉杆内侧余量

△2--------拉杆外侧余量

近年来，由于模具构造的复杂化和低压成型办法的使用，以及机器塑化能力的提高和合模力的下降，因此普遍规定增大模板尺寸。为合理使用机器，国外某些公司还将合模装置设计成宽窄两种系列的模板，供使用单位选择。

2、.模板间距离与模板高度（毫米、米）

它是用来表达机器所能加工的模具高度的特性参数。根据其构造形式，重要有两种表达办法：对肘杆式合模装置，用模具最大(Hmax)与最小高度(Hmin)及其模板行程(Sm)来表达;对液压式机构，用模具最小高度与模板间的最大距离来表达。这些数据重要取决于机器的注射量和用途。为使成型后的制品容易下落，模板间的最大距离普通为成型制品最大高度的3~4倍。模板的行程，最佳不不大于模具的最大高度，或2倍制品的最大高度。按上述规定，各参数有以下关系。

模板间最大距离

肘杆式

Lmax=Sm+Hmax----------（3）

模板行程

因规定Sm≥2hmax

Lmax=3~4hmax

因此Sm≥1/2~2/3Lmax--------（4）

或表达成

Sm≥Hmax=2hmax------------（5）

图4-4

模板间的尺寸

1-----定模板2------模具3------制品4-----动模板

制品最大高度重要取决于注射量。根据现在机器加工制品的状况，用统计分析的办法，它们之间有以下近似关系

hmax=K-------------(6)

式中V--------机器注射量

Kh-------统计系数大概为30~40

为了在不加大模板行程的状况下，扩大机器的加工范畴，在某些机器上采用调节块构造。由于模具构造的多样、复杂化，近来模板间最大距离有明显增加。

注射部分重要技术参数及意义

1.

螺杆直径Ds（mm）——注塑机螺杆的直径；

2.

螺杆长径比L/Ds——注塑机螺杆螺纹部分的有效长度与其外径之比；

3.

理论注射容积Vi(cm3)——一次注射的最大理论容积；

4.

理论注射量Gi(g)——一次注射的最大理论质量，普通用PS材料；

5.

注射压力Pi(MPa)——注射时螺杆头部熔料的最大压强；

6.

注射速率qi(g/s,cm3/s)——单位时间内，注射的最大理论容积或最大抱负质量（PS）；

7.

注射功率Ni(kW)——螺杆推动熔料的最大功率；

8.

塑化能力Qs(g/s,cm3/s)——单位时间内，螺杆可塑化好的塑料质量（PS）；

9.

螺杆转速ns(r/min)——预塑时，螺杆每分钟最高转数；

10.

注射座推力P(kN)——注射喷嘴对模具主浇套的最大密封推力；

11.

料筒加热功率Nt(kW)——料筒加热圈单位时间供应料筒表面的总热能。

注射部分重要参数的计算

一﹑理论射胶容积和理论射胶量

理论射胶容积是按设计值进行计算﹐公式是

V=π/4Ds2*S(公式1)

式中V-论射胶容积cm3

Ds-螺杆直径cm

S-射胶行程cm

理论射胶量等于理论射胶容积乘以塑料常温下的密度即﹕

G=VXρ（公式2)

式中G-理论射胶量g

V-理论射胶容积cm3

ρ-常温下的塑料密度g/cm3

基于聚苯乙烯(ps)塑料的特性﹐普通采用其密度值作为计算的原则﹕ps的常温下密度为1.05g/cm3。例如理某机射胶容积307cm3﹐理论射胶量为307×1.05=322.4g

二﹑实际射胶容积和射胶量

每次射胶所需要的容积由每个型腔物料的重量乘以型腔的个数﹐再加上浇口、流通的重量，然后除以在该塑模温度下塑料的密度得到：

V=G/ρ熔积Xη（公式3）

式中，V-理论射胶熔积cm3

G-实际最大射胶量

ρ-塑料在模塑温度下的密度g/cm3

η-栓胶圈效率安全系数

考虑到射胶过程期间塑料熔体在栓胶圈关闭之前和随橡胶圈与料筒间隙的回流，因此包含一种安全系数η。对多数塑料说，η是0.97，对尼龙η为0.95。

现在公司的注塑机F3、F3J、PVC、PET等系列产品样本中标示的射胶容积和射胶量就是按以上公式和聚苯乙烯密度原则得出。例如：160F2机，射胶容积V=329cm3，ps的熔化温度下密对ρ熔体=0.93g/cm3,ξ=0.97,套用公式(3)计算得出，实际最大射胶量为296g。

对于聚苯乙烯（PS），另外一种实际射胶量的经验计算办法，就是由理论射胶空积，乘以一系数再乘以室温下的聚苯乙烯的密度得到：

G=V×ρ×α

式中G-最大实际射胶量g

V-理论射胶容积cm3

ρ-ps室温下密度1.05g/cm3

α-系数

按照国家行业原则JB/T7267.94，α取值为0.85。

2.1．锁模力

F（TON）

F=Am*Pv/1000

F：锁模力TON

Am：模腔投影面积CM2

Pv：充填压力KG/CM2

（普通塑胶材料充填压力在150-350KG/CM2）

（流动性良好取较底值，流动不良取较高值）

充填压力/0.4-0.6=射出压力

2.2射出压力

Pi

KG/CM2

Pi=P*A/Ao

Pi:射出压力

P：泵浦压力

A：射出油缸有效面积

Ao:螺杆截面积

A=π*D2/4

D：直径

π：圆周率3.14159

2.3射出容积

V

CM3

V=π*Do2/4*ST

V：射出容积CM3

π：圆周率

Do：螺杆直径CM

ST：射出行程CM

螺杆直径42mm

射出行程165mm

V=π*4.2*4.2/4*16.5=228.6CM3

2.4射出重量

G

Vw=V*η*δ

Vw：射出重量G

V：射出容积

η：比重

δ：机械效率

射出容积=228.6CM3

机械效率=0.85

比重=0.92

射出重量Vw=228.6*0.85*0.92=178.7G

2.5射出速度

S

CM/SEC

S=Q/A

S：射出速度

CM/SEC

Qr：泵浦吐出量（每回转/CC）CC/REV

A：射出油缸有效面积CM2

Q=Qr*RPM/60(每分钟/L)

Q：泵浦吐出量

RPM：马达回转数/每分钟

马达转速1000RPM

泵浦吐出量85CC/REV

射出油缸有效面积140CM2

S=85*1000/60/140=10.1CM/SEC

2.6射出率SvG/SEC

Sv=S*Ao

Sv：射出率G/SEC

S：射出速度CM/SEC

Ao：螺杆截面积

射出速度=10CM/SEC

螺杆直径∮42

面积=3.14159*4.2*4.2/4=13.85CM2

Sv=13.85*10=138.5G/SEC

第五章

注射装置

1.料筒

从柱塞式注射装置工作原理的分析懂得，料筒的重要任务是塑化塑料，并在柱塞的推动下将熔料注入模腔。因此规定料筒在确保塑料塑化良好的前提下，应尽量减少塑料运动过程中的阻力。根据这个原则我们讨论料筒的尺寸。

加料室的直径和柱塞行程的拟定，是一注射量为根据的。落入加料室的塑料，柱塞

迈进时被压成一种圆柱装料柱，此圆柱的体积为V。=

式中d——加料室的直径，cm；

L——圆柱体的长度，cm;

V。——圆柱体的体积.

V．的大小由制品的重量决定。其最大值应与机器的一次最大注射量V。相称，由于料柱的密度较熔料小，故V应比注射量大。根据经验，普通V。比注射量大20—25%。即

V。=1.25V

另外，d和l之间应当保持适宜的比例。由于l过长，会使压力损失增大；过短又会使d增大，从而使注射压力下降。普通取l/d为1-1.5的范畴较好。这样，则上式为

V=

d=

为了使松散的塑料加入顺利，加料室应有足够的空间，加料室S段的容积V1普通取机器一次最大注射量的散重体积的2-2.2倍。即

V1=（2-2.2）

式中G——机器的最大注射量，g;

y——塑料的散重度，

V1——加料室S段的容积。

已知d和V1，柱塞的注射行程则为

S=

式中S——注塞的行程，cm。

柱塞后退到最后位置后来，还应有一部分留在料筒内，其长度为S1,S1普通为（1.5-2）d。这样，加料室的总长度L=l+S+S1。料筒的料扣普通为长方形，其轴向长度为1.5d，宽为2/3d左右。为了使加料口的塑料熔接，确保顺利加料，须在加料口附近设立冷却装置。

2、喷嘴

喷嘴是连接料筒与模具的部件。它的重要功效是：

预塑时，建立背压，排除气体，避免熔料流延，提高塑化质量。

注射时，使喷嘴与模具住浇道良好接触，确保熔料在高压下不外溢。

注射时，建立熔体压力，提高剪切应力，并将压力能转换为动能。提高注射速率和升温，加强混炼效果和均化作用。

保压时，便于想模腔补料；冷却定型时，可增加回流助力，避免模腔中的熔料回流。

喷嘴还承当调温、保温和断料的功效。

现在，生产上采用的喷嘴形式诸多，但按其构造可分为直通式和自锁式两大类。

我们这里用直通式的：

通用式喷嘴：这种喷嘴构造简朴，制造容易，压力损失较小。其缺点是当喷嘴离开模具时，低粘度的熔料容易从喷嘴流出，即产生所谓的流延现象，另外，因喷嘴上无加热装置，熔料容易冷却。因此，这种形式的喷嘴重要用与熔料粘度高的塑料。

延伸式喷嘴，它是通式喷嘴的改型，构造简朴，制造容易。这种形式的喷嘴由于增加了喷嘴体的长度和口径，并设有加热圈，因此熔料不会冷却，补缩作用大，使用于厚制品的生产。

远射程喷嘴：它除设有加热圈外，还扩大了喷嘴的存料室，以避免熔料冷却。这种形式的喷嘴口径较小，射程较远，适合用形状复杂的薄壁制品生产。

这里重要用直通式的，不具体介绍自锁式的了。

图1

3、油缸：

一种注塑机单油缸注射装置，由固定有油马达的油缸后盖和带密封圈的射胶活塞分别与注射油缸、传动轴配合及传动轴与料筒内的螺杆连接构成，所述射胶活塞两端由轴承支承，轴承连接在传动轴上，所述传动轴通过动力输入轴与油马达连接成整体，所述传动轴的一端与动力输入轴配合并在注射油缸中移动。省略了活塞杆，构造简朴、零件少。不管是塑化、注射程序，传动轴始终在注射油缸内左、右移动、旋转与花键轴配合，不会伸到注射油缸外，因此悬臂端长度不会发生变化，旋转稳定、受力均匀，可实现高速注射，适宜在多个不同注射行程及大小的注塑机上使用，实用性强、使用范畴广。

图2

4、柱塞杆：

一种用于控制从漏斗流出的熔融的钢流的柱塞杆，含有部分地容纳在柱塞杆的内部通道中的金属载体元件，所述载体元件压迫在其横向扩大部分的截头圆锥体下表面和柱塞杆通道的互补的座表面之间的密封装置，在载体元件的横向扩大部分上面的位置上存在与载体元件和柱塞杆体中的一种进行螺纹啮合的插入件，而另外的密封装置置于所述插入件和载体元件之间。优选地，插入件是向下旋拧到压迫另外的密封装置的垫圈（２上的螺母。

图3

第六章

合模装置

合模装置的类型选择，直接影响到机器的性能和成本。可是，液压式和肘杆式各有所长，并且各自的特点会随具体状况的变化而发生变化。因此，对合模类型的选择始终是机械设计人员关心的问题。下面就类型选择涉及到几个重要方面的问题进行讨论。

一、合模形式对制品尺寸精度的影响

成型制品的尺寸精度是体现成型制品质量优劣的重要指标之一，决定注射制品的尺寸精度不仅要考虑机器的名义合模力大小，并且还要注意到注射后来多个合膜装置由于系统刚行刚性不同，所反映出不同的回弹行为。在合模力相似和工艺条件相似的条件下，制品尺寸精度在很大程度上取决于合模装置的刚性。就普通而言，肘杆式合模装置的刚性要比液压式的大。这种刚性大小对制品尺寸精度的影响，特别是在机器超载时（即注射时，实际合模压力或制品的投影面积超出设计计算值时），体现更为突出。由于这时液压式不仅有和肘杆式发生相似性质的拉杆伸长变形，同时还要附加超载部分对合模油缸工作油压缩等变形量。据实验资料，在合模力为160吨力的两种合模装置上加工同一种模具，并在超载10%的状况下工作，发现在肘杆式上加工的模具未出现缝隙，而直压式已产生0.47毫米的裂缝。这点也可通过下列计算得到具体阐明。

图1

a------肘杆式

a----------肘杆式

b---直压式

如图（1）所示合模力均为550吨力的肘杆式和直压式两种合模装置。若拉杆相似，其刚度Cp=985000公斤力/厘米（拉杆直径Dp=130毫米，长度Lp=2710毫米，拉杆根数Z=4）；肘杆（L1,L2）刚度C1.2=1960000公斤力/厘米；直压式合模油缸行程S=1200毫米，油缸直径D0=400毫米；工作油压缩系数ß=0.00007平方厘米/公斤力，试比较两种类型的合模装置的刚性。

图示两种合模装置在其它条件相似的状况下，即拉杆、模板、加工模具等相似，其刚性的强弱，重要反映在肘杆式肘杆与直压式合模油缸的刚性上。拉杆、肘杆和直压式合模油缸在工作时的变形计算以下

（1）

拉杆变形量

Pcm=ZCp×Lp=4×98.5×10000Lp

-------------(1)

若Pcm=550000公斤力

则Lp=Pcm／Zcp=1.4毫米

（2）

肘杆变形量

Pcm=C1.2L1.2=1960000L1.2

-----------(2)

若Pcm=5500000公斤力

则L1.2=Pcm／C1.2=2.8毫米

（3）

液压式合模油缸内的工作油，在合模时因压缩而引发的活塞轴向位移量

L0=ν/Fo=νβρ／Fo=sPcmβ/Fo=0.1CoPcm----------------(3)

式中Fo-----------油缸截面

s-------------油缸行程

Co-----------工作油液柱的高度

β------------工作油压缩量

将已知数代人上式得

Pcm=CoLo=π／4×1600Lo／(120×0.00007)

=150000Lo

若Pcm=550吨力

则Lo=PcmCo=36.6毫米

图2

合模机构的合模力与变形

按式（1）、(2)、(3)可作出图2下半部所示的合模机构合模力与变形关系。在注射后，如实际载荷超出550吨力（图2上半部），对两种合模装置如规定形成相似的模具回弹△=1毫米，则液压式计算出超载能力仅为15吨力，而肘杆式按式（2）计算，超载能力可达197.9吨力；反之，如两种合模装置的超载得力规定同样，都为15吨力，肘杆式所形成的间隙不到0.1毫米而液压式就有1毫米。

2.螺杆

注射机螺杆和挤出机螺杆相比，有诸多相似之处。但是由于注射机和挤出机的操作条件不同，因此螺杆的构造有区别。挤出过程能够看做是稳定融入的持续过程，而注射过程则是非稳定的间歇过程。挤出螺杆是联系运动的，螺杆较长，固体床破碎很迟，从而维持莲相对稳定的熔融状态，而注射螺杆是时转时停的，变转边往后退，使螺杆

的有效长度逐步缩短，不能像熔融理论所揭示的那样维持稳定的熔融过程。当螺杆停止运动时，熔模增厚，固体床则对应减薄。

注塑机螺杆的基本参数:

普通螺杆分为三段即加料段，压缩段，均化段。

加料段——底经较小，重要作用是输送原料给后段，因此重要是输送能力问题，参数（L1，h1），h1=（0．12－0．14）D。

压缩段——底经变化，重要作用是压实、熔融物料，建立压力。参数压缩比ε=h1／h3及L2。精确应以渐变度A=（h1－h3）／L2。

均化段（计量段）——将压缩段已熔物料定量定温地挤到螺杆最前端、参数（L3，h3），h3=（0．05－0．07）D。

对整条螺杆而言，参数L／D－长径比

L／D利弊：L／D与转速n，是螺杆塑化能力及效果的重要因素，L／D大则物料在机筒里停留时间长，有助于塑化，同时压力流、漏流减少，提高了塑化能力，同时对温度分布规定较高的物料有利，但大之后，对制造装配使用上又有负面影响，普通L／D为（18～20），但现在有加大的趋势。

其它螺距S，螺旋升角φ=πDtgφ，普通D=S，则φ=17°40′。

φ对塑化能力有影响，普通来说φ大某些则输送速度快某些，因此，物料形状不同，其φ也有变化。粉料可取φ=25°左右，圆柱料φ=17°左右，方块料φ=15°左右，但φ的不同，对加工而言，也比较困难，因此普通φ取17°40′。

棱宽e，对粘度小的物料而言，e尽量取大某些，太小易漏流，但太大会增加动力消耗，易过热，e=（0.08～0.12）D。

总而言之，在现在状况下，因缺少必要的实验手段，对螺杆的设计并没有完整的设计手段。大部分都要根据不同的物料性质，凭经验制订参数以满足不同的需要，各厂大致都同样。一．PC料（聚碳酸酯）

特点：①非结晶性塑料，无明显熔点，玻璃化温度140°～150℃，熔融温度215℃～225℃，成型温度250℃～320℃。

②粘度大，对温度较敏感，在正常加工温度范畴内热稳定性较好，300℃长时停留基本不分解，超出340℃开始分解，粘度受剪切速率影响较小。

③吸水性强

螺杆的注射行程和直径:

注射机的注射量取决于螺杆的注射行程和直径

图3

3、‘飞轮

飞轮设计的基本原理

●飞轮设计的核心：

根据机械的平均角速度和允许的速度波动系数[δ]来拟定飞轮的转动惯量。下面我们以等效力矩为机构位置函数时的状况为例，介绍飞轮设计的基本原理和办法。

◆基本原理

图4

由图(b)能够看出，该机械系统在b点处含有最小的动能增量ΔEmin，它对应于最大的亏功ΔWmin，其值等于图(a)中的阴影面积(-f1)；而在c点，机械含有最大的动能增量ΔEmax，它对应于最大的盈功ΔWmax，其值等于图(a)中的阴影面积f2与阴影面积-f1之和。两者之差称为最大盈亏功，用[W]表达。对于该图所示的系统

[W]=ΔWmax-ΔWmin=∫jcjb（Md-Mr）dj(10.22)

如果无视等效转动惯量中的变量部分，即假设机械系统的等效转动惯量J为常数，则当时j=jb时，w=wmin；当j=jc时,w=wmax。若设为调节机械系统的周期性速度波动，安装的飞轮的等效转动惯量为JF，则根据动能定理可得

由此可得：机械系统在安装飞轮后其速度波动系数的体现式为

在设计机械时，为了确保安装飞轮后机械速度波动的程度在工作许可的范畴内，应满足d≤[d]，即

由此可得应安装的飞轮的等效转动惯量为

式中J为系统中除飞轮以外其它运动构件的等效转动惯量。若J<<JF，则J普通可无视不计，上式可近似写为

若将上式中的平均角速度用平均转速n(r/min)取代，则有

显然，无视J后算出的飞轮转动惯量将比实际需要的大，从满足运转平稳性的规定来看是趋于安全的。

分析式可知，当[W]与n一定时，若加大飞轮转动惯量JF，则机械的速度波动系数将下降，起到减小机械速度波动的作用，达成调速的目的。但是，如果[δ]值获得很小，飞轮转动惯量就会很大，并且JF是一种有限值，不可能使[δ]=0。因此，不能过分追求机械运转速度的均匀性，否则将会使飞轮过于笨重。

另外，当[W]与[δ]一定时，