注塑機設計-結構設計【含26張CAD圖紙+PDF圖】

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青島農(nóng)業(yè)大學海都學院 本科生畢業(yè)論文（設計） 題 目： 一種注塑機的設計 姓 名： XXX 系 別： 工 程 系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： XX.1 學 號： XXXX 指導教師： XXXX 完成時間： 2012.6.18 2012年6 月18日 畢業(yè)論文（設計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設計）是在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得青島農(nóng)業(yè)大學海都學院或其他教育機構的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 論文（設計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設計）版權使用授權書 本畢業(yè)論文（設計）作者同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文（設計）的復印件和電子版，允許論文（設計）被查閱和借閱。本人授權青島農(nóng)業(yè)大學海都學院可以將本畢業(yè)論文（設計）全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設計）。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設計）或與該論文（設計）直接相關的學術論文或成果時，單位署名為青島農(nóng)業(yè)大學海都學院。 論文（設計）作者簽名： 日期： 年 月 日 指 導 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 目 錄 摘 要 I Abstract II 前言 1 第一章 緒論 2 1.1 注塑機的概述 2 1.2 注塑機的組成和分類 2 1.3 注塑機的發(fā)展狀況 4 1.4課題的提出及主要任務 5 1.4.1 課題的提出 5 1.4.2 課題的主要任務 6 第二章 注塑機的設計方案 7 2.1 機器類型的選擇 7 2.2 注塑裝置 9 2.2.1 塑化部件 9 2.2.2 計量裝置 10 第三章 注射機的基本參數(shù)的計算 12 第四章 注射裝置結構及主要零件的設計 13 4.1 液壓缸缸體的設計 13 4.1.1 缸體內徑計算 13 4.1.2 鋼筒壁厚計算 13 4.1.3 缸底計算 14 4.2 活塞桿結構設計 15 4.3 活塞結構設計 16 4.4 柱塞的設計 16 4.5 分流梭結構設計 16 4.6 噴嘴結構設計 16 第五章 合模裝置結構設計 17 5.1 注塑機合模裝置的基本參數(shù) 17 5.2 合模裝置主要零件設計 18 5.2.1 缸體設計 18 5.2.2 活塞桿設計 19 第六章 液壓系統(tǒng)設計 20 6.1 動作過程 21 6.2 液壓元件選擇 21 6.2.1 選擇液壓泵 21 6.2.2 確定液壓泵的最大流量 21 6.2.3 選擇液壓泵的規(guī)格 22 6.2.4 選擇控制閥 23 第七章 電氣控制系統(tǒng)設計 24 7.1 動作過程 25 7．2 電氣元件的選擇 25 7.2.1 電機的選擇 25 7.2.2接觸器選擇 26 7.2.3 熔斷器的選擇 27 7.2.4 熱繼電器的選擇 27 7.2.5 其它元件的選擇 27 第八章 總結和建議 29 8.1 建議 29 8.2 總結 29 參考文獻 30 致 謝 31 一種注塑機的設計 摘 要 本機器采用長方形底座支撐，底部內舍設置液壓系統(tǒng)，在底座壁上設有塑料窗口，便于觀察液壓系統(tǒng)的工作情況，便于檢查和維修。工作部分的左端是由合模油缸組成，而注射裝置在右端，機身與底座是采用螺栓連接。液壓系統(tǒng)采用溢流閥來調節(jié)系統(tǒng)工作壓力，采用節(jié)流閥來調節(jié)合模速度。采用臥式注塑機這樣的設計方式液壓系統(tǒng)在底座內，可減少噪音。另外，模具便于安裝。 本文根據(jù)設計任務書要求，首先簡要介紹了注塑機的概念、注塑機的組成及分類等，確定了注射劑的技術參數(shù)，設計了注射裝置結構及合模裝置結構。以此為據(jù)，選擇了合適的液壓系統(tǒng)。 本機結構簡單，安裝方面，產(chǎn)品加工容易成型，而且工作安全可靠，基本杜絕故障的發(fā)生，此外，注塑機的零部件易加工，價格合理。 關鍵詞：塑料成型；注塑機；注射機 Design of Plastic molding machine Abstract The 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 machine 32 青島農(nóng)業(yè)大學海都學院畢業(yè)論文（設計） 前言 根據(jù)學校對畢業(yè)設計的要求以及在青島海圖模具公司的具體情況，在做該設計前我先進行了廣泛的調查，先后收集了若干個題目。經(jīng)過對這些題目的比較，感覺設計一臺塑料成型機是比較有意義的。因為塑料制品的重量輕、成本低、美觀實用，所以無論是從需要的品種還是需要的數(shù)量來看，塑料制品會越來越多，因此，經(jīng)過指導老師同意，我的畢業(yè)設計題目確定為一種注塑機。 由于實踐經(jīng)驗不足，實踐知識和技能的缺乏，在設計中難免會遇到各種困難，但我有決心在老師及工廠工作人員的指導下設計出一臺能夠滿足生產(chǎn)需要的注塑機。 第一章 緒論 1.1 注塑機的概述 注塑機具有能一次成型外型復雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質地密致的塑料制品，被廣泛應用于國防、機電、汽車、交通運輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們日常生活各個領域。在塑料工業(yè)迅速發(fā)展的今天，注塑機不論在數(shù)量上或品種上都占有重要地位，其生產(chǎn)總數(shù)占整個塑料成型設備的20％--30％，從而成為目前塑料機械中增長最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機種之一。據(jù)有關資料統(tǒng)計，1996--1998年我國出口注塑機8383臺（套），進口注塑機42959臺（套），其中1998年我國注塑機產(chǎn)量達到20000臺，其銷售額占塑機總銷售額的42.9％。 　　我國塑料加工企業(yè)星羅其布，遍布全國各地，設備的技術水平參差不齊，大多數(shù)加工企業(yè)的設備都需要技術改造。這幾年來，我國塑機行業(yè)的技術進步十分顯著，尤其是注塑機的技術水平與國外名牌產(chǎn)品的差距大大縮小，在控制水平、產(chǎn)品內部質量和外觀造型等方面均取得顯著改觀。選擇國產(chǎn)設備，以較小的投入，同樣也能生產(chǎn)出與進口設備質量相當?shù)漠a(chǎn)品。這些為企業(yè)的技術改造創(chuàng)造了條件。 1.2 注塑機的組成和分類 注塑機的類型有:立式、臥式、全電式，但是無論那種注塑機，其基本功能有兩個： （1）加熱塑料，使其達到熔化狀態(tài)； （2）對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。 注塑機通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳達動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等組成。 （1）注射系統(tǒng) 　　注射系統(tǒng)的作用：注射系統(tǒng)是注塑機最主要的組成部分之一，一般有柱塞式、螺桿式、螺桿預塑柱塞注射式3種主要形式。目前應用最廣泛的是螺桿式。其作用是，在注塑料機的一個循環(huán)中，能在規(guī)定的時間內將一定數(shù)量的塑料加熱塑化后，在一定的壓力和速度下，通過螺桿將熔融塑料注入模具型腔中。注射結束后，對注射到模腔中的熔料保持定型。 　　注射系統(tǒng)的組成：注射系統(tǒng)由塑化裝置和動力傳遞裝置組成。 　　螺桿式注塑機塑化裝置主要由加料裝置、料筒、螺桿、射咀部分組成。動力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動油缸以及螺桿驅動裝置（熔膠馬達）。 　?。?）合模系統(tǒng) 　　合模系統(tǒng)的作用：合模系統(tǒng)的作用是保證模具閉合、開啟及頂出制品。同時，在模具閉合后，供給予模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進入模腔產(chǎn)生的模腔壓力，防止模具開縫，造成制品的不良現(xiàn)狀。 　　合模系統(tǒng)的組成：合模系統(tǒng)主要由合模裝置、調模機構、頂出機構、前后固定模板、移動模板、合模油缸和安全保護機構組成。 　?。?）液壓系統(tǒng) 　　液壓傳動系統(tǒng)的作用是實現(xiàn)注塑機按工藝過程所要求的各種動作提供動力，并滿足注塑機各部分所需壓力、速度、溫度等的要求。它主要由各自種液壓元件和液壓輔助元件所組成，其中油泵和電機是注塑機的動力來源。各種閥控制油液壓力和流量，從而滿足注射成型工藝各項要求。 　　（4）電氣控制系統(tǒng) 　　電氣控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)合理配合，可實現(xiàn)注射機的工藝過程要求（壓力、溫度、速度、時間）和各種程序動作。主要由電器、電子元件、儀表、加熱器、傳感器等組成。一般有四種控制方式，手動、半自動、全自動、調整。 　　（5）加熱/冷卻系統(tǒng) 　　加熱系統(tǒng)是用來加熱料筒及注射噴嘴的，注塑機料筒一般采用電熱圈作為加熱裝置，安裝在料筒的外部，并用熱電偶分段檢測。熱量通過筒壁導熱為物料塑化提供熱源；冷卻系統(tǒng)主要是用來冷卻油溫，油溫過高會引起多種故障出現(xiàn)所以油溫必須加以控制。另一處需要冷卻的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，導致原料不能正常下料。 　　（6）潤滑系統(tǒng) 　　潤滑系統(tǒng)是注塑機的動模板、調模裝置、連桿機鉸等處有相對運動的部位提供潤滑條件的回路，以便減少能耗和提高零件壽命，潤滑可以是定期的手動潤滑，也可以是自動電動潤滑； 　?。?）安全保護與監(jiān)測系統(tǒng) 　　注塑機的安全裝置主要是用來保護人、機安全的裝置。主要由安全門、液壓閥、限位開關、光電檢測元件等組成，實現(xiàn)電氣——機械——液壓的聯(lián)鎖保護。 　　監(jiān)測系統(tǒng)主要對注塑機的油溫、料溫、系統(tǒng)超載，以及工藝和設備故障進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況進行指示或報警。 1.3 注塑機的發(fā)展狀況 目前中國生產(chǎn)注塑機的廠家較多，據(jù)不完全統(tǒng)計已超過60家。注塑機的結構形式有立式和臥式兩種。按生產(chǎn)出的制品可分為普通型和精密型注塑機。一次注射量45-51000g；鎖模力200-36000kN；加工原料有熱固性塑料、熱塑性塑料和橡膠三種。熱塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚氨酯、聚碳酸酯、有機玻璃、聚砜及(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等。從加工出的制品來看，有單色、雙色的一般和精密塑料制品。上述產(chǎn)品的主要生產(chǎn)廠家都有自己的系列，各有自己的特點。如廣東震德塑料機械廠有限公司生產(chǎn)的捷霸CJ系列注塑機每一種規(guī)格均有數(shù)控和電腦控制兩種形式。又如浙江省寧波海天機械有限公司生產(chǎn)的HTF80X-HFT3600X型系列注塑機，可用于生產(chǎn)各種高精密的熱性塑料制品，機器采用線型移動傳感器控制注射、合模、頂出，采用多重CPU電控系統(tǒng)、大幅面彩色LED顯示、全電腦自動控制。 普通臥式注塑機仍是注塑機發(fā)展的主導方向，其基本結構幾乎沒有大的變化，除了繼續(xù)提高其控制及自動化水平、降低能耗外，生產(chǎn)廠家根據(jù)市場的變化正在向組合系列化方向發(fā)展，如同一型號的注塑機配置大、中、小三種注射裝置，組合成標準型和組合型，增加了靈活性，擴大了使用范圍，提高了經(jīng)濟效益。 近幾年來，世界上工業(yè)發(fā)達國家的注塑機生產(chǎn)廠家都在不斷提高普通注塑機的功能、質量、輔助設備的配套能力，以及自動化水平。同時大力開發(fā)、發(fā)展大型注塑機、專用注塑機、反應注塑機和精密注塑機，以滿足生產(chǎn)塑料合金、磁性塑料、帶嵌件的塑料制品的需求。 注塑機是目前中國塑料機械中發(fā)展速度最快、水平與工業(yè)發(fā)達國家差距較小的塑機品種之一。但主要指普通型注塑機，在特大型、各種特殊、專用、精密注塑機的多數(shù)品種方面，有的產(chǎn)品尚屬空白，這是與工業(yè)發(fā)達國家的主要差距 回顧2008年全球注塑機出口總額為54.6億美元，其中德國注塑機產(chǎn)業(yè)規(guī)模居世界首位，出口總額占全世界出口總額的20%以上，在全球注塑機競爭中處于優(yōu)勢地位。意大利和日本分列第二、三位。美國的注塑機出口份額逐年下降，己由2000年的9.8%降疊2008年的5.3%。日本的電動注塑機在全世界占有重要地位，其中在北美地區(qū)的電動注塑機占有率已經(jīng)達到30%左右。目前，歐美日的注塑機主要以精密注塑機、大型注塑機等高技術含量、高附加值的機型為主。經(jīng)過多年的技術引進和技術創(chuàng)新，中國塑機行業(yè)在低端注塑機領域中，制造水平已經(jīng)與發(fā)達國家相差無幾，加上勞動力價格的優(yōu)勢，使得中國的低端注塑機出口占據(jù)了世界的半壁江山。此外，近幾年來，中國塑機行業(yè)不僅在中端注塑機領域有了長足的進步，在高端注塑機領域也取得了重要突破，中國塑機的市場份額有望逐步擴大。 就全球市場格局而言，全球建筑市場的持續(xù)發(fā)展，將會拉動對塑料管材、壁板等擠壓制品的需求，進而推動擠出設備的需求增長。因此，預計全球擠出設備需求，將超過其他類型的塑機產(chǎn)品。美國工業(yè)市場研究公司的調查表明，美國和日本塑料機械需求將重新顯現(xiàn)復蘇跡象，西歐市場需求將在2009年加速增長。中國、印度和俄羅斯塑料機械銷售前景看好。土耳其、捷克、伊朗及其他發(fā)展中國家和地區(qū)，對塑料機械需求也將逐步增長。 1.4 課題的提出及主要任務 1.4.1 課題的提出 通過對油建塑料廠的現(xiàn)場調研發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的注塑機存在一些不合理的地方，如：尺寸精度低，可靠性差，工人的勞動強度高，生產(chǎn)效率低，滿足不了生產(chǎn)單位的技術要求和產(chǎn)量要求。 塑料成型機是將熱塑性或熱固性塑料制成各種塑料制件的主要成型方法之一。而塑料成型都是在注塑機上進行的。作為一種新型的材料，塑料制件越來越廣泛的應用于工業(yè)部門和日常生活中，其中注塑成型制件占相當大的比重，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，注塑成型工藝和注塑成型機也不斷得到改善和發(fā)展。 注塑成型機借助于金屬壓鑄件的原理，可成功的加工出各種制品，注塑成型的特點是能夠一次成型出外型復雜、尺寸精雀且?guī)в星都乃芰现破?；對各種加工的適應性強，生產(chǎn)率高；易于實現(xiàn)自動化，所成型的制件經(jīng)過很少修飾或不修飾就能滿足使用要求；還能產(chǎn)加填料改性的某些制品；因此，注塑成型工藝和注塑機得到廣泛應用。 就世界范圍來說，經(jīng)注塑加工的塑料制品是塑料產(chǎn)量的30%。注塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的50%，成為塑料成型機械制造業(yè)中增長最快、產(chǎn)量最多的機種之一。 就此為增加注塑成型機的種數(shù)，我們初步擬定設計一臺注塑機，以提高生產(chǎn)率，保證質量和降低勞動強度。 1.4.2 課題的主要任務 注塑成型機的設計特點：此成型機是針對所有熱塑性和某些熱固性塑料而設計的，目的明確；在結構上，此成型機的設計與模具設計機密相關。此成型機體積小，可以節(jié)省車間面積。 注塑機設計的要求： ①滿足加工量度的要求 ②滿足提高生產(chǎn)率的要求 ③結構簡單，設計制造容易 ④操作維修方面，使用安全可靠 ⑤體積小，占地面積小 ⑥成本低 ⑦其它如外形美觀、噪音小，成型方便，并且符合環(huán)境保護等要求 ⑸注塑成型機的動力源可用電動、滾動綜合使用，并且操作方便、高效，結構簡單，易加工。 本課題將要完成的主要任務如下: ⑴注塑機的總體設計 ⑵注塑裝置設計 ⑶合模裝置設計 ⑷電氣液壓裝置設計 ⑸設計體會 第二章 注塑機的設計方案 2.1 機器類型的選擇 通過對廠家的調研，設計中首先考慮了兩種方案 方案1、臥式注塑機 圖2.1 臥式注塑機 臥式注塑機是由長方形底座支撐，底部內設置液壓系統(tǒng)，在底座上設有塑料窗口，便于觀察液壓系統(tǒng)的工作情況，工作部分的左端是由合模油缸組成，而注射裝置在右端，機身與底座是采用螺栓連接。 優(yōu)點：液壓系統(tǒng)在底座內，可減少噪音，另外，便于模具的安裝。 缺點：底座大，占用面積比立式注塑機多，塑料顆粒落入料筒時，必須壓實，噴嘴有流誕現(xiàn)象，比立式嚴重。 方案2、立式注塑機 圖2.2立式注塑 采用圓形底座將機身支撐從上到下依次為注射油缸、計量裝置、合模裝置。采用拉桿將一系列組件固定。 優(yōu)點：機器高度適中，便于操作，料斗位置適中，便于裝料，在落料過程中，塑料顆?？梢揽孔灾刈詣釉诹贤仓袎簩?，不需柱塞進行壓實。另外，機器占地少，液壓系統(tǒng)與主機分工便于維修。 缺點：噴油嘴有流誕現(xiàn)象，合模過程中，由于模板自重會使活塞桿推力加大，動模板也對活塞桿產(chǎn)生推力作用，這樣液壓泵動率將加大。 經(jīng)過調研觀察，以及對生產(chǎn)技術人員的情況了解，對注塑機的要求和設想，我選擇了方案1，決定設計一部臥式注塑機。 2.2 注塑裝置 設計在注塑機上端，主要是將塑料均勻的塑化，以足夠的壓力和速度，將一定量的熔料注射到模具型腔內，此裝置由塑化部件以及料斗、計量裝置、傳動裝置、注射裝置、注射油缸等組成。 圖2.3注塑裝置 加入料斗的克里經(jīng)過定量裝置，便于每次注射所需的一定的塑料落入料筒加料室，柱塞前進時，在料筒前端將加熱成的熔融塑料經(jīng)噴嘴注入模具型腔中去。 2.2.1 塑化部件 它是注射裝置重要組成部分，由料筒、柱塞、分流梭和計量裝置組成。 當注射活塞向前運動時，帶動與活塞相連的計量裝置向前動，料筒中的物料定量通過加料室依次被柱塞推動到塑化室，分流梭將物料分成薄層，利用熱傳導加熱。柱塞注射時，在料筒和分流梭中的塑料被加熱塑化后，便被注射到模型腔中去。 塑料顆粒的塑化是由加熱器提供的熱量以及傳到方式進行的，這樣使料筒內的塑料形成一定的溫度梯度。 柱塞式的注射器的大小由料筒的塑化能力決定，提高俗話能力主要依靠增加料筒直徑和長度來達到，這是根據(jù)熱傳導原理，對于熱的長筒體單位時間里自料筒壁傳給物料的熱量與料筒溫度和物料溫度之差及熱傳導面積成正比，而與物料厚度成反比，但加大料筒直徑和長度都加劇塑化和溫度不均現(xiàn)象。 2.2.2 計量裝置 根據(jù)注射要求，每次從料斗進入加料室的塑料量與每次從料筒中注射到模型內的塑料數(shù)量相等，這樣才能控制塑料在料筒中的加料塑化時間， 計量有容積定量和重量定量兩種。容積加料用體積計算，重量加料是按重量計量，由于裝置復雜應用較少，所以我采用容積加料法。 在注射時，借助推動臂的推動，將一定量的料加入到料筒中，這種結構可以做到隨著影響精度的因素變化而能及時調整加入的塑料量，由于塑料加入量的變化，必然影響柱塞行程的最終位置，柱塞行程的大小，又會反映到定量裝置行程的變化上，使加料空間和料筒口的重迭面積及時修正，從而使由加料空間和料筒中的塑料得到相應的改變。加料量多少由一次注射量來確定，加料量的調節(jié)可通過加料螺母完成，當轉動加料螺母，推動料板可做前后往復運動，這樣固定板和推料板組成的加料空間起到控制加料量的作用。 合模裝置應保證成型模具可靠的閉鎖，開啟，并取澆鑄的部件，一個完整的合模裝置應具備兩個條件： ⑴足夠的鎖模力，使模具在熔料的壓力作用下不開縫 ⑵足夠的模板面積、行程、模板間開距，開模時慢、快慢，以防止模板碰撞，實現(xiàn)制品的平移頂出。 合模裝置由固定模板，活動模板，拉桿，油缸連桿以及模具調整機構，制品頂出機構組成。 本設計采用液壓合理裝配。固定模板和移動模板間開距大，能加工制品的高度范圍大，移動模板可在行程范圍內任意停留，因此，調節(jié)模板間的距離十分簡便。 采用液壓雙曲時合模裝置，壓力油從油缸底部進，活塞前進，肘桿伸直，使模具鎖緊，由于雙臂可適應較大模板面積，因此，小型注射機都采用上為閉模狀態(tài)，下為開模狀態(tài)。開模時，肘桿收縮在機身后部，使移動模板的行程較大。合模油缸注入壓力油，活塞前進，帶動活塞桿前進，活塞桿與肘桿是相連的，肘桿的運動帶動調節(jié)螺母，同時動模板向上完成合模過程。 圖2.4 合模裝置 利用液壓雙曲肘合模裝置，有自鎖作用，才能使油缸推力，合模系統(tǒng)處于鎖緊狀態(tài)。此處，頂出裝置是為了頂出模內制品而設計的，頂出裝置有機械頂出、液壓頂出、氣動頂出，由于設計的是小型機，無特殊要求，所以使用機械頂出。頂桿固定在機架上，它本身不能動，開模時穩(wěn)動模板后退，頂出桿穿過移動模板上的孔而達到模板將制品頂出。 模型腔中的熔料經(jīng)冷卻，由粘流態(tài)，回復到玻璃態(tài)從而定型，當完全冷卻定型后，模具打開，在頂出機構的作用下，將制品脫出，從而完成一個注射成型過程。 頂出桿的長度可根據(jù)模具的厚度，通過螺紋調節(jié)、頂桿的數(shù)目、位置及模具的特點、制品的大小而定的機械頂出，結構簡單，但頂出是在左右開模時進行，模具內頂板的復位要在閉模開始以后。 第三章 注射機的基本參數(shù)的計算 （一） 公稱注射量：指在對空注射條件下，柱塞作一次最大注射行程時，注射裝置所達到的最大注射量。 公式(3-1) （二） 注射壓力：為克服熔料流經(jīng)噴嘴、流道和型腔的流動阻力，柱塞對熔料必須施加足夠壓力，成為注射壓力。 公式(3-2) （三） 注射速率：為使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，還必須有一定流動速度。 公式(3-3) （四） 合模力：在注射時，要使模型不被模腔壓力下而形成的模 腔壓力頂開，就必須對模具以足夠夾緊力即合模力。 公式(3-4) 由《塑料成型機械》P228 ——模腔的平均壓力。 F——制品在分型面上的投影面積 P——根據(jù)流長比，查出模腔壓力值 Z——塑料的流動系數(shù) （五） 模板間的最大開距：定模板與動模板之間所達到的最大距離，為使成型后制品順利取出。模板最大開距L一般為成型制品最大高度h的3-4倍。 L=460mm （六） 動模板行程：指動模板行程的最大值，用S表示，S一般取值大于制品最大高度h的兩倍。 Sm=180mm 第四章 注射裝置結構及主要零件的設計 主要任務是塑料均勻的塑化，熔融狀態(tài)，并已足夠的壓力和速度將熔料注入模腔，它的主要組成部分是：塑化部件、料斗、注射油缸和計量裝置。 活塞向左移動，帶動計量裝置的移動，將料斗中的物料定量地落入料筒，加料室中的塑料顆粒被分流梭分成薄層，利用熱傳導。依靠料筒加熱器提供的熱量，塑料顆粒被逐步熔化。柱塞前進是，料筒和噴嘴已呈粘液流態(tài)的物料便被注射到模具型腔中。 4.1 液壓缸缸體的設計 缸體端部采用法蘭連接，因為缸體結構簡單，易加工，易裝拆。 缸體材料選用45鋼，為無縫鋼管，它的機械性能較高，可以調質，應用較多。 缸體內徑采用H8配合：當活塞采用橡膠密封圈時，R0.1~0.4μm，缸體內徑的圓柱度公差按10級精度選取，圓柱度公差按8級精度選擇。為防止腐蝕和提高壽命，缸體表面鍍30~40μm厚度的鉻層，鍍后進行珩磨和拋光。 4.1.1 缸體內徑計算 初選工作壓力，工作壓力要選擇合適。由《新編機械設計師手冊》（下冊）P10-76 公式： 公式(4-1) F——液壓缸的輸出推力 KN P——選定的工作壓力MPa. 查P10-95 表10.4-4 P=10MPa F由《新編機械設計師手冊》（下冊）P10-95 表10.3-3選F為220KN。 取整值=160mm。 4.1.2 鋼筒壁厚計算 缸筒壁在機械正常工作時，承受一定的壓力，這樣缸筒要有一定厚度 公式(4-2) 式由《新編機械設計師手冊》（下冊）P10-77 ——試驗壓力MPa ：當工作壓力P16MPa時，=15P，當工作壓力P16MPa時，=1.25MPa。在本設計中P=10MPa，所以=1.2510=12.5MPa； ——缸體材料抗拉強度MPa ——缸體材料許用應力MPa ——安全系數(shù) =3.5~5 一般為5 由《新編機械設計師手冊》P140表4-8選取 公式(4-3) ——液壓缸內徑 mm 取整值=15mm 4.1.3 缸底計算 由于注射油缸底有油口，厚度公式由《新編機械設計師手冊》（下冊）P10-78 公式(4-4) 式中 h——油缸底厚mm； ——缸底材料許用應力；取 取整值。 圖4.1 活塞桿 4.2 活塞桿結構設計 活塞桿選45鋼，活塞桿主要承受軸向載荷，45鋼比35鋼的最小抗拉強度大，所以選45鋼，活塞表面粗糙度為Ra 0.63μm。必要時可鍍鉻，鍍層厚度為15~25μm，鍍后拋光。 活塞桿直徑計算 活塞桿在穩(wěn)定狀態(tài)下不承受軸向載荷，直徑按簡單按壓強度計算： 公式(4-5) 根據(jù)《新編機械設計師手冊》（下冊）P10-76 ——活塞桿材料許用應力MPa，取=120MPa； F——液壓缸的輸出推力KN，查F=220KN 取整值=50mm。 活塞桿設計長度 長徑比若其值大于10mm，則應進行驗算，其值小于10mm，則穩(wěn)定性可靠。 穩(wěn)定性可靠。 圖4.2 活塞 4.3 活塞結構設計 液壓缸活塞材料選用耐磨鑄鐵、灰鑄鐵、鋼及鋁合金，在這兒根據(jù)機械性能以及成本選用HT300可以達到所需要的要求。 活塞外徑對內徑的徑向圓跳動公差值按8級精度取。T=0.015mm 外徑的圓柱度公差值按10級精度選取。公差值為0.015mm。 4.4 柱塞的設計 柱塞是把注射油缸的壓力傳遞到塑料上，以較快的速度將一定量的熔料注射到模腔內。柱塞所受壓力在12×107~18×107Pa范圍內，柱塞直徑根據(jù)公稱注射量而定。 柱塞材料是40Cr，它硬度高，頭度做成內圓弧或大錐度凹面，柱塞與料筒配合要求不偏料，又能自由往復運動。一般采用H8/f9~F9/f9配合。 4.5 分流梭結構設計 圖4.3 柱塞 分流梭在加熱室中，與料筒內壁形成均勻且較淺通道，熱量通過分流梭上數(shù)條翅翼而傳入，將分流梭加熱。分流梭與料筒之間的流道形成一個逐漸壓實的空間，以適應塑料物理狀態(tài)的變化。分流梭光滑，呈流線型，為了便于拆裝，又能防止塑料擠入其與料筒之間的間隙，分流梭與料筒采用H7/h6配合。 4.6 噴嘴結構設計 噴嘴是連接料筒和模具的部件。噴嘴有開式噴嘴、關式噴嘴和特殊用途噴嘴。開式噴嘴結構簡單，制造方便，壓力損失小。我采用了延長型直通噴嘴，它是開式噴嘴，它延長了噴嘴體的長度，可進行加熱，不易產(chǎn)生滯料分解現(xiàn)象。 設計時，噴嘴與料筒采用螺紋聯(lián)接，材料選用38CrMoAl,經(jīng)淬火并調質，使其硬質高于主流道的硬度，以延長噴嘴使用壽命。 圖4.4 噴嘴 第五章 合模裝置結構設計 合模裝置是保證成型模具可靠閉鎖、開啟并取出制品的部件。 本裝置采用液壓——雙曲肘，由于是雙臂，可增大模板面積，其特點： ① 增大作用。即撤去油缸推力，合模仍處于鎖緊狀態(tài)。 ② 自鎖作用 5.1 注塑機合模裝置的基本參數(shù) 模板尺寸：模板尺寸或拉桿間距是表示模具安裝面積的主要參數(shù)，它能安裝上制品的制量不超過機器的注射量的一般制品，模板面積大約是機器最大成型面積的4-10倍 模板尺寸：H=D+2b+2d+2△1+2△2 拉桿間距：H0=D+2b+2△1 式中：D——由機器最大成型面積計算出直徑。 b——由模具強度與結構決定的容量。 △1——拉桿內側余量。 △2——拉桿外側余量。 綜合：模板尺寸：H×V=425×380 拉桿距離：H0×V0=350×300 合模力：在注射時，要使模具不被模腔壓力下而形成的模腔壓力頂開，就必須要使它對模具施以足夠的夾緊力，即合模力。由《塑料成型機械》P228公式： 公式(5- 1) 式中：——模腔的平均壓力 F——制品在分型面上的投影面積 P——根據(jù)流長比查出的模腔壓力值 Z——塑料的流動系數(shù) 5.2 合模裝置主要零件設計 5.2.1 缸體設計 缸體選用45鋼無縫鋼管，調質處理241~285HBS，內徑采用H8配合，缸體內經(jīng)的圓柱度公差值按8級精度選取為0.01，缸體端的垂直公差值按7級精度取為0.05。 ① 缸體內徑計算 在設計中，根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)工作壓力來計算液壓直徑 公式(5-2) 式由《新編機械設計師手冊》下冊P10-76 F——液壓缸的輸出推力KN P——選定工作壓力 MPa 合模油缸在合模過程中，不需要很大的工作壓力，只需將動模板推至行程極限位置，由雙曲肘進行自我縮緊。初選工作壓力P=1MPa 由《新編機械設計師手冊》下冊P10-75表10.4-3 選擇F=2KN 取整值： ③ 缸體壁厚度的計算 公式(5-3) 式由《新編機械設計師手冊》下冊P10-77 ——強度系數(shù)，當液壓缸采用無縫鋼管是，取=1 ——試驗壓力MPa 當工作壓力P>16MPa時，=1.25MPa 當P<10MPa時，=1.5MPa [Z]——缸體材料許用應力MPa。 [Eb]——缸體材料抗拉強度MPa n——安全系數(shù) n=3.5~8，一般取n=5 [Zb]由《新編機械設計師手冊》P140表4-8 [Zb]=560MPa，所以[Z]=560/5=112MPa =1.5×1×150/（2.3×1.2×1.5×1）×1=2.4mm 取圓整值=10mm 缸底無油口，缸底厚度公式由《新編機械設計師手冊》（下冊）P10-78 公式(5-4) 式中——液壓缸內徑mm； ——試驗壓力MPa 當工作壓力P>16MPa時，=1.25MPa 當P<10MPa時，=1.5MPa [Z]——缸體材料許用應力MPa。 取圓整值h=20mm 5.2.2 活塞桿設計 本設計活塞材料為45鋼，此活塞桿上加工出螺紋，用以與活塞聯(lián)接，螺紋一般按6級精度加工 活塞桿直徑有《新編機械設計師手冊》（下冊）P10-26 公式(5-5) F——試驗壓力MPa，即輸出壓力。 [Z]——活塞桿材料的許用應力。 取圓整值為30mm 第六章 液壓系統(tǒng)設計 液壓動力部分采用單泵回路，向主油路供油實現(xiàn)各部分動作。系統(tǒng)中的工作壓力由溢流閥來調節(jié)。為了調節(jié)注射速度和合模速度由節(jié)流閥來動作。 圖6.1 液壓系統(tǒng)圖 6.1 動作過程 1、快閉：電磁鐵YA1、YA2通電，電磁閥接通油路泵將油壓到合模油缸，推動活塞，實現(xiàn)快速閉模。 2、慢合：電磁鐵YA1、YA2、YA3通電，節(jié)流閥來調節(jié)油量，從而達到調節(jié)合模速度的目的，壓力油進入合模油缸。 3、油缸注射：電磁鐵YA1、YA3、YA5通電，壓力油經(jīng)閥7、9進入油缸10，完成一級注射。 4、保壓：YA1、YA2通電，油缸11保證足夠壓力，多余的液壓油經(jīng)6溢流閥流出。 5、二次注射：YA1、YA5得電，液壓油再次進入注射油缸，溢流閥由調節(jié)系統(tǒng)工作壓力的作用，使二次注射壓力增大。 6、冷卻：所有電磁閥均斷電。 7、慢速開模：YA2、YA4得電，使油經(jīng)節(jié)流閥7、9使缸11的油流回油箱。 8、快速開模：YA4得電，YA2斷電，把節(jié)流閥7短路實現(xiàn)快速開模。 6.2 液壓元件選擇 6.2.1 選擇液壓泵 ①確定液壓泵的最大工作壓力Pp 液壓泵最大工作壓力與執(zhí)行元件的工作性質有關，當工作時，執(zhí)行元件行程終點運行停止時才需最大壓力。液壓泵的壓力等于執(zhí)行元件的最大壓力。本設計中，液壓缸的最大壓力為Pa=10MPa。 6.2.2 確定液壓泵的最大流量 單液壓泵的最大流量取決于執(zhí)行元件所需最大流量。式中由《機床液壓傳動與控制》P221式9-13得 K——考慮系數(shù)的修正系數(shù)，一般取1.1~1.3，大流量取小值，小流量取大值。 ——執(zhí)行元件所需最大流量 6.2.3 選擇液壓泵的規(guī)格 一般常用的油泵有齒輪泵、螺桿泵、柱塞泵。節(jié)流調速回路只選擇定量泵，定量泵有齒輪泵、葉片泵，柱塞泵有定量式和變流式兩種。 ①齒輪泵由裝在殼體內的一對齒輪所組成，齒輪的兩個端面處用兩個端來密封，齒輪在電機的帶動下旋轉，脫離嚙合時將液壓油吸入進行嚙合時，將液壓油排出。 齒輪泵的結構簡單、緊湊、制造容易、成本低、自吸能力強、對油的污染不敏感、對沖擊載荷適應性好、旋轉部分慣性小，所以工作可靠、維護容易。 但是它的徑向力不平衡、引起軸載荷較大、壽命低、機身容易變形、磨損大、密封面多且形狀復雜，故泄露、壓力提高受到限制，與葉片泵相比，齒輪泵效率低、壓力不太高、流量大，因而多用于速度中等、作用力不大的簡單液壓系統(tǒng)中，有時也用來作輔助油泵。 ②葉片泵 分雙作用葉片泵、單作用葉片泵兩種形式，雙作用葉片泵為定量泵。 雙作用葉片泵由定子、轉子、配油盤、泵體組成，轉子每轉一轉，每個工作腔完成兩次吸油和壓油。 葉片泵的結構緊湊、外形尺寸小、運行平穩(wěn)、輸油量均勻、脈動及噪聲小、耐久性強、使用壽命長、價格比柱塞泵便宜，且葉片泵的效率比齒輪泵高，吸油高度一般不大于500mm。它一般用于中、快速度，作用于中等的液壓系統(tǒng)中，特別是中小流量的葉片泵在節(jié)流回路的液壓系統(tǒng)里使用。 ③柱塞泵 分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類，工作壓力可達300×50Pa以上。 柱塞泵結構復雜、價格較高，尤其軸向柱塞泵，可以得到高壓、大流量且流量可調。 在設計中根據(jù)《機床技術手冊》P90表11-55選型號YB1-40 6.2.4 選擇控制閥 主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大壓力和通過該閥的實際流量。其他還考慮該閥的動作方式、安裝固定方式、壓力損失數(shù)值工作性能數(shù)和工作壽命等條件標準閥類的規(guī)格。 ①溢流閥的選擇 本系統(tǒng)的溢流閥在定量泵節(jié)流調速系統(tǒng)中做溢流定壓閥。 溢流閥分為直動型溢流閥和先導式溢流閥。直動型溢流閥是直接作用式，常用小流量液壓系統(tǒng)中，溢流穩(wěn)定效果好，在高壓系統(tǒng)中一般作安全閥使用。 先導式溢流閥用在大流量、壓力波動較小時使用。通過以前計算，根據(jù)《機械設計手冊》（下冊）P245表11-178選用型號為Y63管式聯(lián)接， ②節(jié)流閥的選擇 液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件運動速度的大小是靠調節(jié)進入執(zhí)行元件的流量的多少控制。節(jié)流閥在一定壓差下，依靠改變直流截面的大小來改變，從而控制流量的多少。 本系統(tǒng)中調速要求不很嚴格，所以可選取查《機械設計手冊》（2冊）P266表11-218 選用型號LT-10最小流量0-10開/分。 第七章 電氣控制系統(tǒng)設計 此設計——電氣控制系統(tǒng)由電機啟動回路、料筒加熱回路、動作控制回路等組成。 電氣控制系統(tǒng)主要用來完成注塑成型機的手動控制。 主電路部分采用交流380V電壓，控制電路采用交流220V電壓。 此電路控制動作主要有以下部分： 1.閉膜2.注射3.塑化4.二次注射5.保壓 6.開膜（頂出制品）7.停止 圖7.1 電氣控制原理圖 7.1 動作過程 料筒加熱到工藝所要求的溫度后，啟動油泵電機，按SB0。 1.快合：按下起動按鈕SB1，中間繼電器K1、K3同時得電并自鎖，同時常開觸點K1、K3閉合，電磁鐵YA1、YA2得電實現(xiàn)快合。 2.慢合：按下SB2，中間繼電器K2得電并自鎖，常開觸點K2閉合，電磁閥YA2得電。 3.油缸注射：按下SB3、K5接觸并自鎖，電磁鐵YA5得電，油缸進油，同時使活塞開始移動。在移動時常閉觸點K5斷開，電磁鐵YA2、YA3同時斷電，柱塞在活塞的推動下將塑料顆粒推入到料筒中，并逐漸壓實。 4.保壓：按下SB1、SB2，使YA1、YA2得電，YA5斷。 5.預塑：加熱器對料筒進行加熱，塑料顆粒融化，液體膨脹，推動柱塞向右移動，同時計量裝置開始計量，量取下一次進料的多少，按下SB5、YA6，得電并自鎖，來完成預塑過程。 6.二次注射：按下SB3，油射油缸再次進油，在柱塞的作用下，將熔料壓入模具中去。 7.冷卻：按下常閉按鈕SB7，設備斷電，進入冷卻狀態(tài)。 8.快開：按下SB4，中間繼電器K4通電并自鎖，YA4得電，動模板移動。 9.慢開：按下SB2、SB4、YA2、YA4同時得電，進入慢開狀態(tài)，當碰到行程開關ST2時，K2、K4同時斷電。 7.2 電氣元件的選擇 7.2.1 電機的選擇 （1）根據(jù)機械負載的性質和生產(chǎn)工藝對電機的啟動、制動、反轉、調整等要求，選擇電機類型。 （2）根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉速要求和電力傳動調速系統(tǒng)的速度性能要求，選擇電動機的額定轉速。 （3）根據(jù)負載轉矩速度變化范圍和起動頻繁程序等要求，考慮電動機的溫度要求，過載能力和起動轉矩選擇電動機的結構形式。 （4）根據(jù)使用場合的環(huán)境條件，選擇電動機的結構形式。 （5）根據(jù)企業(yè)的電壓電網(wǎng)標準對功率因素的要求，確定電機的電壓等級及類型。 確定功率： 公式(7-1) 式由《機床液壓傳動與控制》P220公式9-17 ——電動機功率 ——液壓泵的最高工作壓力MPa ——液壓泵的總效率，一般取0.8 由《機床電氣控制技術》P178表（選取電機型號）采取Y系列電動機Y160MC-2，是因為它具有高效、起動轉矩高、噪音小、振動小、性能好、運行安全可靠、功率等級和安裝尺寸符合IBC標準以及使用維修方便等優(yōu)點。 7.2.2接觸器選擇 接觸器用于帶有負載電路的自動接通或切斷分直交流兩類，選擇它主要考慮以下幾點技術要求： （1） 電源種類：交流或直流 （2） 主觸點額定電壓、額定電流 （3） 輔助觸點種類、數(shù)量及觸點額定電壓 （4） 電磁線圈的電源種類、頻率和額定電壓 （5） 額定操作頻率，即每小時接通的次數(shù)。 公式(7-2) 式由《機床電氣控制技術》P62公式3-10 K——經(jīng)驗常數(shù)，取K=1.2 ——電動機功率KW ——電動機額定電壓（V） ——接觸器主要觸電電流（A） 由《機床電氣控制技術》P184表D-4CJ-20型 7.2.3 熔斷器的選擇 熔斷器的種類很多，有插入式、填料密管式及快速熔斷式。選擇熔斷器主要是選擇熔斷器的種類、額定電壓、熔斷器額定電流等級和熔斷體的額定電流。 額定電流是根據(jù)所保護電路的電壓來選擇的，熔體的電流是熔斷器選擇的核心。 =（1.5~2.5） 公式(7-3) 式由《機床電氣控制技術》P61公式3.7 ——熔體額定電流；A ——電機額定電流；A =2×7=14A 由P186表C查為7.0A 由表P186表D-12選用型號為 7.2.4 熱繼電器的選擇 熱繼電器用于電動機的過載保護。 熱繼電器元件的額定電流IRT應接近或略大于電機額定電流Icd，即 IRT=（0.95~1.05）Icd 公式(7- 4) 式由《機床電氣控制技術》P62公式3-9 Icd——電動機額定電流；A 由P186表D選Icd=7.0A，IRT =1×7=7A 由表P186 D-11，選取型號JR1613-20/3 D 7.2.5 其它元件的選擇 按鈕為LA系列 自動空氣開關又稱自動空氣斷電器。自動開關既能接通或分斷正常工作電流，也能自動斷開過載或短路電流，分斷能力大，有欠壓和過載短路保護作用。 選擇自動開關應考慮其它參數(shù)，額定電壓、額定電流和允許切斷的極限電流等。 自動開關的脫扣器額定電流應大于或等于負載允許的長期平均電流，自動開關的極限分斷能力應大于至少等于電路短路電流。 由《機床電氣控制技術》P191表D-24選DW10-200。 第八章 總結和建議 8.1 建議 在設計過程中，我所設計的注塑機基本符合要求。同時也存在一些不合理的方面，為了滿足生產(chǎn)單位的需要，要充分發(fā)揮優(yōu)點，防止弊端，此注塑機存在以下優(yōu)缺點： 優(yōu)點：注塑機結構簡單、安裝方便、產(chǎn)品加工易成型，而且工作安全可靠，基本杜絕故障的發(fā)生。液壓系統(tǒng)采用溢流閥來調節(jié)系統(tǒng)工作壓力，采用節(jié)流閥來調節(jié)合模速度。 此外，注塑機的零部件易加工，價格合適。 缺點：注塑機要求工人來操作，對工人的技術水平要求較高，熔料被注射后，在噴嘴有流溢現(xiàn)象。 另外，注塑機采用四拉桿三模板聯(lián)接，這樣對模板孔要求甚高，兩模板之間有縫隙存在。 8.2 總結 經(jīng)過這次畢業(yè)設計，使自己基本掌握了簡單機械設備的設計方法、步驟，對零件的加工，熱處理有了進一步的認識。了解了電氣控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的設計過程和方法，鍛煉了自己獨立思考的能力，為今后的血洗工作打下良好的基礎。 設計過程中得到了劉玉高老師的耐心指導和大力幫助，翻閱了眾多資料，運用所學的知識，順利完成了本次畢業(yè)設計任務。 由于自己的水平有限，沒有實踐經(jīng)驗。設計中難免會出現(xiàn)不合理的地方。希望老師給予批評、指正。 參考文獻 [1] 北京化工學院. 塑料成型機械. 輕工業(yè)出版社，1982，1~5 [2] 天津輕工學院. 塑料機械設計. 中國輕工業(yè)出版社，1994,17~124 [3] 徐灝. 新編機械設計師手冊（下冊）. 機械工業(yè)出版社，1994，10~140 [4] 蔡春源，新編機械設計手冊，遼寧科學技術出版社，1993,10~78 [5] 齊占慶. 機場電氣控制技術. 機械工業(yè)出版社，1994 [6] 西北工業(yè)大學機械設計原理及機械零件教研室. 機械設計. 北京：高等教育出版社，2008，363~381 [7] 甘永利. 幾何量公差與檢測. 上海：上?？茖W技術出版社，2008，31~47 [8] 大連理工大學工程畫教研室．機械制圖．北京：高等教育出版社，2003．8 [9] 孫恒，張作模，葛文杰．機械原理．北京：高等教育出版社，2006．7 [10] 任工昌，苗新強，郭志剛. 注塑機雙肘桿鎖模機構的優(yōu)化設計.機械設計與制造.2009,1期：18~19 [11] Tomasz Jachowicz. all-electric injection molding machines. Polimery?. 2007，52(2)?：211 致 謝 本論文是在尊敬的劉玉高老師的精心指導下完成的。從論文的選題、寫作到實驗，以及論文的完成都滲透了劉老師大量的心血。劉老師一貫的認真負責、一絲不茍的工作作風深深地感染了我，在此特向我尊敬的劉老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。 感謝所有的老師和同學在設計過程中的幫助和關心。 感謝學校給予我設計的支持與幫助。 由于本人的經(jīng)驗和知識水平有限，文中難免存在著錯誤和不足，敬請各位專家和老師批評指正，特此致以誠摯的感謝。