注射成型機(jī)設(shè)計(jì)

1、摘 要 本文中心內(nèi)容是注射機(jī)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，注射成型機(jī)是塑料機(jī)械的一種，是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。根據(jù)功能不同可分為注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)。生產(chǎn)過(guò)程中工藝的調(diào)節(jié)是提高制品質(zhì)量和產(chǎn)量的必要途徑。由于注塑周期本身很短，如果工藝條件掌握不好,廢品就會(huì)源源不絕。結(jié)合注射成型工藝過(guò)程的注意事項(xiàng)，又有注射量、注射壓力、注射速率、塑化能力、鎖模力、開(kāi)合模速度及開(kāi)合模部分基本尺寸等系列參數(shù)要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。將各部分自身特點(diǎn)和要求與注射成型過(guò)程要求相結(jié)合，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出規(guī)定參數(shù)，整合成一臺(tái)符合規(guī)格的注射成型機(jī)。關(guān)鍵詞：注射成型 注射機(jī)

2、 設(shè)計(jì)目 錄第一章 注射機(jī)簡(jiǎn)介. 1.1 注射成型機(jī)簡(jiǎn)述. 1.2 注射成型過(guò)程介紹.第二章 注射成型機(jī)組成模塊設(shè)計(jì). 2.1 注射機(jī)模塊分類(lèi)及設(shè)計(jì). 2.1.1注射系統(tǒng)設(shè)計(jì). . 2.1.2合模系統(tǒng)設(shè)計(jì). 2.1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 2.2 注射成型機(jī)硬件綜合分析.第三章 注射基本參數(shù)設(shè)計(jì). 3.1 注射參數(shù)概述. 3.2 注射參數(shù)設(shè)計(jì). 3.2.1注射量. 3.2.2注射壓力. 3.2.3注射速率. 3.2.4塑化能力. 3.2.5鎖模力. 3.2.6合模速度和開(kāi)模速度. 3.2.7合模部分基本尺寸. 3.2.8空循環(huán)時(shí)間.3.3 總結(jié).參考文獻(xiàn).致謝.注射成型機(jī)設(shè)計(jì)1、

3、注射機(jī)簡(jiǎn)介1.1注射成型機(jī)簡(jiǎn)述注射成型機(jī)是塑料機(jī)械的一種，簡(jiǎn)稱(chēng)注射機(jī)或注塑機(jī)，是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。注射成型是通過(guò)注塑機(jī)和模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要想合理地設(shè)計(jì)一臺(tái)功能和應(yīng)用都符合要求的注射機(jī)，首先必須了解注射機(jī)的重要模塊組成，以及每個(gè)模塊的功能和特點(diǎn)。 隨著注射成型技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，注射成型機(jī)的類(lèi)型很多，其中最有代表性，應(yīng)用最廣泛的是通用型注射成型機(jī)。其基本功能有兩個(gè)（1）加熱塑料，使其達(dá)到熔化狀態(tài)（2）對(duì)熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。 通用型注射成型機(jī)是用于加工熱塑性塑料的普通單階式、單工位的注射成型機(jī)。最常用的注射機(jī)有兩種，即

4、柱塞注射成型機(jī)和螺桿注射成型機(jī)，二者的主要區(qū)別在于注射原理上，其原理分別如圖1、圖2。圖1-1 柱塞式注射機(jī)注射原理示意圖圖1-2 螺桿式注射機(jī)注射原理示意圖1.2注射成型過(guò)程介紹注射成型機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過(guò)程。 注射成型是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模冷卻啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。 注射成型機(jī)操作項(xiàng)目：注塑機(jī)操作項(xiàng)目包括控制鍵盤(pán)操作、電器控制系統(tǒng)操作和液壓系統(tǒng)操作三個(gè)方面。分別進(jìn)行注射過(guò)程動(dòng)作、加料動(dòng)作、注射壓

5、力、注射速度、頂出型式的選擇，料筒各段溫度的監(jiān)控，注射壓力和背壓壓力的調(diào)節(jié)等。 一般螺桿式注塑機(jī)的成型工藝過(guò)程是：首先將粒狀或粉狀塑料加入機(jī)筒內(nèi)，并通過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)和機(jī)筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機(jī)器進(jìn)行合模和注射座前移，使噴嘴貼緊模具的澆口道，接著向注射缸通人壓力油，使螺桿向前推進(jìn)，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內(nèi)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間和壓力保持（又稱(chēng)保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開(kāi)模取出制品（保壓的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔內(nèi)補(bǔ)充物料，以及保證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。塑化是實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿足成

6、型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時(shí)，由于注射壓力很高，相應(yīng)地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力（模腔內(nèi)的平均壓力一般在2045mpa之間），因此必須有足夠大的合模力。由此可見(jiàn)，注射裝置和合模裝置是注塑機(jī)的關(guān)鍵部件。 對(duì)塑料制品的評(píng)價(jià)主要有三個(gè)方面，第一是外觀質(zhì)量，包括完整性、顏色、光澤等；第二是尺寸和相對(duì)位置間的準(zhǔn)確性；第三是與用途相應(yīng)的物理性能、化學(xué)性能、電性能等。這些質(zhì)量要求又根據(jù)制品使用場(chǎng)合的不同，要求的尺度也不同。制品的缺陷主要在于模具的設(shè)計(jì)、制造精度和磨損程度等方面。但事實(shí)上，塑料加工廠的技術(shù)人員往往苦于面對(duì)用工藝手段來(lái)彌補(bǔ)模具缺陷帶來(lái)的問(wèn)題而成效不大的困難局面。 生產(chǎn)過(guò)程中工藝的調(diào)

7、節(jié)是提高制品質(zhì)量和產(chǎn)量的必要途徑。由于注塑周期本身很短，如果工藝條件掌握不好,廢品就會(huì)源源不絕。在調(diào)整工藝時(shí)最好一次只改變一個(gè)條件，多觀察幾回，如果壓力、溫度、時(shí)間統(tǒng)統(tǒng)一起調(diào)的話，很易造成混亂和誤解，出了問(wèn)題也不知道是何道理。調(diào)整工藝的措施、手段是多方面的。例如：解決制品注不滿的問(wèn)題就有十多個(gè)可能的解決途徑，要選擇出解決問(wèn)題癥結(jié)的一、二個(gè)主要方案，才能真正解決問(wèn)題。此外，還應(yīng)注意解決方案中的辨證關(guān)系。比如：制品出現(xiàn)了凹陷，有時(shí)要提高料溫，有時(shí)要降低料溫；有時(shí)要增加料量，有時(shí)要減少料量。要承認(rèn)逆向措施的解決問(wèn)題的可行性。 2、 注射成型機(jī)組成模塊設(shè)計(jì)2.1注射機(jī)模塊分類(lèi)及設(shè)計(jì) 一臺(tái)通用型注射成型

8、機(jī)由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)與電器控制系統(tǒng)組成。如下圖示例：圖2-1 通用注射機(jī)模塊組成示意圖1. 合模系統(tǒng) 2.注射系統(tǒng) 3.電氣控制系統(tǒng) 4.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)2. 1.1注射系統(tǒng)設(shè)計(jì)注射機(jī)注射系統(tǒng)要將塑料均勻地加熱熔融、塑化后，在很高的壓力和較快的速度下，通過(guò)螺桿或柱塞的推擠注射入模。該系統(tǒng)關(guān)乎注射產(chǎn)品成型質(zhì)量好壞，所以對(duì)其的要求是塑化性能好，而且能夠提供足夠的注射壓力和速度。其主要組成部分包括： 塑化件：螺桿（柱塞和分流梳）、機(jī)筒、噴嘴； 加料裝置（料斗）； 計(jì)量裝置； 螺桿的驅(qū)動(dòng)裝置； 注射油缸； 注射座 圖2-2 xszy-125a注射裝置 1一噴嘴 2、4一料筒 3一螺桿 5一

9、料斗 6一齒輪變速箱 7一電動(dòng) 8、9、l3一螺釘 10一注射油缸 11一壓板 2一注射座整體移動(dòng)油缸 14一注射座2.1.2合模系統(tǒng)設(shè)計(jì)合模系統(tǒng)要保證成型模具可靠地閉合和實(shí)現(xiàn)模具啟閉動(dòng)作的流暢性，這就要求系統(tǒng)要有足夠的鎖模力。由固定模板，移動(dòng)模板、合模油缸、頂出裝置、調(diào)模裝置、安全門(mén)等部件組成。圖2-3 單缸直壓式合模系統(tǒng)1. 合模液壓缸 2.拉桿 3.移動(dòng)模板 4.模具 5.定模板 6.拉桿螺母2.1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)要保證注射成型機(jī)按工藝過(guò)程預(yù)定的要求（壓力、速度、溫度）和動(dòng)作程序準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行工作。該部分通過(guò)人機(jī)對(duì)話指令按設(shè)定的程序加熱塑化塑料

10、，提供合理的合模開(kāi)模壓力，帶動(dòng)柱塞按設(shè)定速度推進(jìn)或者螺桿合理旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，在注射成型過(guò)程中也起著至關(guān)重要的作用。2.2注射成型機(jī)硬件綜合分析 單一地針對(duì)注射機(jī)每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功用設(shè)計(jì)還是不夠的，還必須熟悉注射成型機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程，只有將各系統(tǒng)緊密合理地配合起來(lái)，并能順利地完成塑料產(chǎn)品的注射工作，才能夠真正設(shè)計(jì)出一臺(tái)合理的注射成型機(jī)。注射成型機(jī)的成型周期般從模具開(kāi)始閉合時(shí)起。模具首先以低壓快速進(jìn)行閉合，當(dāng)動(dòng)模與定模快要接近時(shí)，合模機(jī)構(gòu)的動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)切換成低壓(即試合模壓力)、低速，在確認(rèn)模內(nèi)無(wú)異物存在且嵌件沒(méi)有松動(dòng)時(shí)，再切換成高壓而將模具鎖緊。在確認(rèn)模具達(dá)到所要求的鎖緊程度后，注射座前移，使噴嘴和模具流

11、道口貼合，繼而就可向注射油缸充入壓力油，于是與油缸活塞桿相接的螺桿，則以要求的高壓高速將頭部的熔料注入模具型腔中。此時(shí)螺桿頭部作用于熔料上的壓力即為注射壓力(一次壓力)。當(dāng)熔料充滿模腔后，螺桿仍對(duì)熔料保持一定的壓力，以防止模腔中熔料的反流，并向模腔內(nèi)補(bǔ)充因低溫模具的冷卻作用而使熔料收縮所需要的物料，從而保證制品的致密性、一定的尺寸精度、良好的力學(xué)性能。此時(shí)螺桿作用于熔料上的壓力稱(chēng)之為保壓壓力(二次壓力)，在保壓時(shí)螺桿因補(bǔ)縮而有少量的前移。當(dāng)保壓進(jìn)行到模腔內(nèi)的熔料失去從澆口回流的可能性時(shí)(即澆口凝封)，即可卸壓，制品在模腔內(nèi)繼續(xù)冷卻定型。與此同時(shí)，螺桿在螺桿傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從料斗落入料筒中

12、的塑料隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)沿著螺桿向前輸送。在這一輸送過(guò)程中物料被逐漸壓實(shí)，在機(jī)筒外加熱和螺桿摩擦熱的作用下，物料逐漸熔融塑化最后呈粘流態(tài)，并建立起一定的壓力。由于螺桿頭部熔料壓力的作用，使螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又發(fā)生后退，螺桿在塑化時(shí)的后移量。即表示了螺桿頭部所積累的熔料體積量。當(dāng)螺桿回退到計(jì)量值時(shí)，螺桿即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)備下一次注射。制品冷卻與螺桿塑化在時(shí)間上通常是重疊的，這是為了縮短成型周期。在一般情況下，要求螺桿塑化計(jì)量時(shí)間要少于制品冷卻時(shí)間。螺桿塑化計(jì)量結(jié)束后，為使噴嘴不致于長(zhǎng)時(shí)間和冷的模具接觸而形成冷料等緣故，有些塑料品種需要將噴嘴撤離模具，即注射裝置后退(根據(jù)物料可選擇)。模腔內(nèi)的制品經(jīng)冷卻定型

13、后，合模機(jī)構(gòu)即開(kāi)模，在頂出裝置作用下頂出制品。圖2-4 注射機(jī)工作過(guò)程循環(huán)圖3、 注射基本參數(shù)設(shè)計(jì)3.1注射參數(shù)概述注射機(jī)的硬件即組成模塊設(shè)計(jì)之后，就要進(jìn)行軟件即基本參數(shù)的設(shè)計(jì)了。注射機(jī)的規(guī)格性能通常用一些參數(shù)加以表示。其主要參數(shù)有注射量、注射壓力、注射速率、塑化能力、鎖模力、移模速度、合模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸、空循環(huán)時(shí)間等。這些參數(shù)是模具設(shè)計(jì)和注射機(jī)選用時(shí)的依據(jù)。其中注射量和鎖模力的大小反映了注射機(jī)加工能力的大小，通常用來(lái)表示注射機(jī)的規(guī)格型號(hào)。表3-1 注射基本參數(shù)3.2注射參數(shù)設(shè)計(jì)3.2.1注射量注射量指注射機(jī)的螺桿或柱塞作一次最大行程對(duì)空注射時(shí)所能達(dá)到的注射量。它有兩種表示方法，一種是以熔料的

14、容積表示，單位為cm3，與原料的密度無(wú)關(guān)，比較方便，國(guó)產(chǎn)注射機(jī)多用此方法表示；另一種是以聚苯乙烯熔料的質(zhì)量表示，單位為g，以便于比較。注射量是表明注射機(jī)生產(chǎn)塑料制品能力的重要標(biāo)志，所以常用來(lái)表示注射機(jī)的規(guī)格。3.2.2注射壓力注射壓力指螺桿或柱塞施加于料筒中熔料上單位面積的力。它用來(lái)克服熔料從料筒流經(jīng)噴嘴、澆道和充滿模腔時(shí)的流動(dòng)阻力，使制品具有一定的致密度。注射壓力的選擇很重要，它不僅是熔料充模的必要條件，同時(shí)也直接影響到制品的成型質(zhì)量。注射壓力過(guò)高則導(dǎo)致制品可能產(chǎn)生飛邊和脫模困難，制品內(nèi)應(yīng)力大，脫模后易變形。注射壓力過(guò)低則熔料不易充滿模腔。注射壓力的選擇應(yīng)綜合考慮塑料的性能、制品的形狀、壁厚

15、和精度要求、澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)等因素，通常憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行粗選，再依據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)整修正。通常流動(dòng)性好，形狀簡(jiǎn)單的厚壁制品，注射壓力為7080mpa；粘度較低，形狀一般，精度一般，注射壓力為100120mpa；高、中等粘度，形狀較為復(fù)雜，精度有一定要求，注射壓力約140170mpa；較高的粘度，薄壁長(zhǎng)流程，壁厚不均，精度要求嚴(yán)格的制品，注射壓力大約在180220mpa范圍內(nèi)。優(yōu)質(zhì)精密微型制品，注射壓力有用到250360mpa，個(gè)別有用到400mpa以上。3.2.3注射速率注射速率即單位時(shí)間內(nèi)注射出熔料的容積。為了將熔料及時(shí)充滿模腔，得到密度均勻和高精度的制品，必須在短時(shí)間內(nèi)把熔料快速充滿模腔。用來(lái)

16、表示熔料充模快慢特性的參數(shù)有注射速率、注射速度和注射時(shí)間。注射速率小，則熔料充模慢，制品易產(chǎn)生熔接痕、密度不均、內(nèi)應(yīng)力大等缺陷，制品表面質(zhì)量降低。相反，注射速率大，成型溫度塑料過(guò)熱分解減少，成型周期縮短，能耗降低。但注射速率過(guò)高， 熔料易形成噴射狀態(tài)，澆口易摩擦過(guò)熱分解，排氣困難，制品表面質(zhì)量下降。因此，對(duì)注射速度的要求，不僅速度要高，而且要能實(shí)現(xiàn)注射過(guò)程的分級(jí)注射控制，以滿足不同樹(shù)脂和制品的加工要求。目前注射機(jī)所采用的注射速度范圍，一般在812cm/s，高速注射大約為15 20cm/s 。近年來(lái)注射速度有不斷提高的趨勢(shì)，特別是在低發(fā)泡沫塑料制品成型和精密塑料制品成型時(shí)，高的注射速度是獲得優(yōu)質(zhì)

17、制品的先決條件。精密注射用注射機(jī)，為達(dá)到高的注射速度，液壓系統(tǒng)能力有限，往往增設(shè)液壓蓄能器來(lái)加大注射速度。表2為注射機(jī)注射量與注射時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，僅供參考。表3-2 注射量與注射時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系3.2.4塑化能力塑化能力（塑化效率或塑化容量）即單位時(shí)間內(nèi)注射裝置所能塑化的塑料量（ kg/h ）。它受螺桿直徑、螺桿長(zhǎng)徑比、螺桿轉(zhuǎn)速等因素的影響，螺桿的塑化能力應(yīng)該在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，保證提供足夠量的塑化均勻的熔料。塑化能力、注射量、成型周期三者的關(guān)系為： 式中 q塑化能力，單位為（/h）； g注射量（聚本乙烯），（g）； t成型周期，單位為（s）。在生產(chǎn)中為保證塑料既能達(dá)到完全塑化狀態(tài)，又能充滿模腔，選

18、定注射能力和注射量均應(yīng)比實(shí)際需要量大20左右。3.2.5鎖模力鎖模力指注射機(jī)合模裝置對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。熔料是在高壓下注射入模腔的，雖然在流經(jīng)噴嘴、模具的澆道時(shí)有部分壓力損失，但仍具有相當(dāng)大的壓力，該壓力通常稱(chēng)為模腔壓力。模腔壓力是由注射壓力傳遞而來(lái)，其大小取決于注射壓力以及熔料粘度、制品形狀、制品澆道形式、注射機(jī)噴嘴結(jié)構(gòu)等。模腔壓力有頂開(kāi)模具的趨勢(shì)，為保證注射成型過(guò)程模具不致被頂開(kāi)產(chǎn)生溢料，必須有足夠的鎖模力。鎖模力大小的選擇主要決定于模腔壓力和制品的最大成型面積。由于模腔壓力的影響因素較多，實(shí)際中主要按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。對(duì)于pe、pp, ps等壁厚均勻的日用容器類(lèi)制品，容易成型，模腔的

19、平均壓力可取25mpa；對(duì)于成型一般薄壁類(lèi)制品，模腔的平均壓力可取30mpa；對(duì)于加工abs、pmma等高粘度樹(shù)脂和有精度要求的制品，模腔平均壓力可取35mpa；對(duì)于高粘度樹(shù)脂加工高精度、充模難的制品成型，模腔平均壓力可取40mpa。鎖模部分的基本參數(shù)如下表。表3-3 鎖模部分基本參數(shù)（摘 zbg9500387）3.2.6合模速度和開(kāi)模速度合模速度和開(kāi)模速度設(shè)計(jì)。模板移動(dòng)速度是反映設(shè)備工作效率的參數(shù)，它直接影響成型周期的長(zhǎng)短，原則上應(yīng)盡可能提高移模速度。為使模具有開(kāi)模（包括頂出制品）、合模起動(dòng)和終止階段平穩(wěn)，減小慣性力的不良影響，要求模板慢速移動(dòng)；而為了提高生產(chǎn)率，則要求空行程時(shí)模板快速移動(dòng)。

20、因此，在一個(gè)成型周期中，要求模板的移動(dòng)速度是變化的，即模板合模過(guò)程從快到慢（慢快慢），開(kāi)模頂出過(guò)程由慢到快再轉(zhuǎn)慢（慢快慢）。我國(guó)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的移模速度為24m/min；國(guó)外機(jī)器一般為3035m/min，高速機(jī)約為4550m/min，最高的速度已接近70m/min，慢速移模速度一般要求在0. 243m/min范圍內(nèi)。3.2.7合模部分基本尺寸合模部分的基本尺寸設(shè)計(jì)。合模部分尺寸與模具使用范圍有關(guān)的尺寸有：拉桿間距、動(dòng)模板行程、模具的最小厚度和最大厚度等。模具是安裝在模板上的，模板尺寸和拉桿間距限制了裝模方向和模具尺寸（長(zhǎng)x寬）。動(dòng)模板最大行程關(guān)系到設(shè)備所能生產(chǎn)制品的最大高度h,為便于制品取出，一

21、般應(yīng)使s2h 。動(dòng)模板行程根據(jù)合模裝置結(jié)構(gòu)不同其行程大小是不同的。在機(jī)械一液壓聯(lián)合作用的合模裝置中，注射機(jī)動(dòng)模板的行程一般是固定不變的；而在全液壓合模裝置中，注射機(jī)動(dòng)模板行程在合模液壓缸活塞移動(dòng)全程內(nèi)可調(diào)，它能提供的開(kāi)模行程與所使用的模具厚度有關(guān)，即開(kāi)模行程等于模板間最大開(kāi)距減去模具厚度。為減少動(dòng)模板移動(dòng)過(guò)程的功率消耗，在滿足取件需要的前提下，應(yīng)盡量使用最短的行程。模具的最小厚度d max與模具的最大厚度度d min分別指動(dòng)模板移動(dòng)到使模具閉合，并達(dá)到規(guī)定鎖模力時(shí)，動(dòng)模板與定模板間的最小與最大距離。如果模具厚度小于dmin，裝模時(shí)需加墊板，否則不能達(dá)到規(guī)定的鎖模力；如果模具厚度大于d max，則無(wú)法使用。 d max與dmin的差值即為調(diào)