機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì)【全套圖紙】

《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì)【全套圖紙】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì)【全套圖紙】（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、III 摘摘 要要 注射成型機(jī)是將熱固性或熱塑性的塑料制作成為各種塑料制件的成型設(shè)備。注射成 型機(jī)又是在塑料加工機(jī)械中較為復(fù)雜及精密的機(jī)器。目前，隨著機(jī)器生產(chǎn)率的提高和自 動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展，塑料制件已日益廣泛地運(yùn)用到國(guó)防、電氣、航空、機(jī)械、科教文衛(wèi)等 各個(gè)領(lǐng)域，注塑成型機(jī)也得到了極為廣泛的運(yùn)用。 本論文的內(nèi)容主要為注塑機(jī)注射部分的設(shè)計(jì)，有關(guān)各章節(jié)內(nèi)容分述如下： （1）介紹了課題的背景和意義，總結(jié)了注塑機(jī)注射部分設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究現(xiàn)狀，闡述了 基于 CAD 軟件下的優(yōu)化方法，提出了本論文的基本框架。 （2）介紹了塑化部件的設(shè)計(jì)，研究了螺桿、螺桿頭、料筒，分析了其分類(lèi)和優(yōu)缺點(diǎn)。 （3）介紹了注射油缸的設(shè)

2、計(jì)，研究了注射油缸直徑、活塞桿直徑，包括對(duì)其尺寸的計(jì) 算。 （4）介紹了傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，研究了其所能承受了扭矩和轉(zhuǎn)速，并對(duì)其軸承做了介紹。 （5）介紹了移動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)，研究了移動(dòng)油缸的油缸直徑和活塞桿直徑，包括對(duì)其尺 寸的計(jì)算。 設(shè)計(jì)這臺(tái)機(jī)器的目的是：為了進(jìn)一步了解注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)和其工作原理，把我們學(xué)習(xí) 的理論用到實(shí)際中去。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：注塑機(jī)；螺桿；注射油缸；傳動(dòng)部分 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 Abstract The injection molding machine is an equipment that thermosetting or thermoplastic

3、 plastic can be made into all kinds of plastic parts. Plastic industry and its molding machinery industry are emerging parts. Injection molding machine is complicated in plastic processing machinery and precision of the machine. At present, with the development of the machine productivity and automa

4、tion production, plastic parts have been increasingly widely used in national defense, electrical, aviation, machinery, science，education，culture，health and so on. The content of this paper is mainly for the design of injection molding machine injection parts, relevant chapters of the content will b

5、e introduced with the topic background and significance, In chapter 1, the paper summarizes the injection molding machine with the injection part of the design and optimization research present situation, which is elaborated and based on CAD. The paper also puts forward the basic framework of this p

6、aper. In chapter 2, the paper introduces the plasticizing unit, the screw, cylinder head, and analyses the classification of advantages and disadvantages. In chapter 3, the paper introduces the design of the injection cylinder, and studies the injection cylinder diameter, also with the diameter of t

7、he piston rod, which includes the calculation of its size. In chapter 4, the paper introduces the transmission part of the design. It can withstand the torque and rotate speed which is studied, and the paper also introduces the present of the bearing. In chapter 5, the paper introduces the design of

8、 the moving oil cylinder, the mobile oil cylinder diameter of cylinder and the piston rod diameter, including the calculation of the size. My purpose to design this machines to further understand the structure of the injection molding machine and its working principle; we study the theory in practic

9、e. Key words: injection molding machine; Screw; Injection of oil cylinder; the transmission part III 目目 錄錄 1 緒論1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義1 1.2 注塑機(jī)發(fā)展概況1 1.3 注塑成型原理.2 1.4 本課題應(yīng)達(dá)到的要求.5 2 塑化部件設(shè)計(jì)6 21 柱塞式6 22 螺桿式.6 2.2.1 螺桿式塑化部件6 3 注射油缸的設(shè)計(jì)12 3.1 注射裝置的形式12 3.2 注射油缸的結(jié)構(gòu)12 3.3 注射油缸直徑的計(jì)算14 4 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)15 4.1 螺桿傳動(dòng)方式的介紹15 4.

10、2 螺桿轉(zhuǎn)速的計(jì)算17 4.3 螺桿傳動(dòng)特性及驅(qū)動(dòng)功率18 4.4 傳動(dòng)部件中軸承的選擇.20 4.4.1 軸承類(lèi)型介紹20 4.4.2 選擇軸承時(shí)的考慮因素22 4.4.3 軸承尺寸的計(jì)算23 5 移動(dòng)油缸25 5.1 移動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu)25 5.2 移動(dòng)油缸的計(jì)算26 結(jié)論與展望27 致謝28 參考文獻(xiàn)29 附錄30 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 本論文的內(nèi)容主要為注塑機(jī)注射部分的設(shè)計(jì)，有關(guān)各章節(jié)內(nèi)容分述如下： 介紹了課題的背景和意義，總結(jié)了注塑機(jī)注射部分設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究現(xiàn)狀，闡述了基于 CAD 軟件下的優(yōu)化方法，總結(jié)了注塑機(jī)注射

11、部分發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，提出了本論文的基 本框架。 第一章，介紹了塑化部件的設(shè)計(jì)，研究了螺桿、螺桿頭、料筒的選擇，分析了其分類(lèi) 和優(yōu)缺點(diǎn)。 第二章，介紹了注射油缸的設(shè)計(jì)，研究了注射油缸直徑、活塞桿直徑，包括對(duì)其尺寸 的計(jì)算。 第三章，介紹了傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，研究了其所能承受了扭矩和轉(zhuǎn)速，并對(duì)其軸承的選 擇做了介紹。 第四章，介紹了移動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)，研究了移動(dòng)油缸的油缸直徑和活塞桿直徑，包括對(duì) 其尺寸的計(jì)算。 意義：改進(jìn)注塑機(jī)的構(gòu)造，降低成本，為了進(jìn)一步了解注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)和其工作原理， 把我們學(xué)習(xí)的理論用到實(shí)際中去。 1.2 注塑機(jī)發(fā)展概況注塑機(jī)發(fā)展概況 中國(guó)塑料注射成型機(jī)產(chǎn)業(yè)從 1958 年上海生產(chǎn)第一

12、臺(tái) 60 克注塑機(jī)開(kāi)始，從無(wú)到有、 從小到大逐步做強(qiáng)，特別是改革開(kāi)放 30 多年來(lái)，中國(guó)注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，取得 了巨大成就。 塑料注射成型機(jī)是中國(guó)機(jī)械工業(yè)不可忽視的重要組成部分，產(chǎn)品種類(lèi)多，應(yīng)用領(lǐng)域 廣，關(guān)聯(lián)程度大，綜合性能強(qiáng)，技術(shù)資金密集，是促進(jìn)汽車(chē)工業(yè)、建筑材料工業(yè)、電子 通信工業(yè)、輕工業(yè)、國(guó)防工業(yè)等各行業(yè)發(fā)展、豐富人民物質(zhì)文化生活的重要產(chǎn)業(yè)，也是 具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，是名符其實(shí)的注塑機(jī)制造大國(guó)和出口大國(guó)，在全球塑 機(jī)市場(chǎng)上具有重要地位。近幾年來(lái)，隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，注塑機(jī)已朝著自 動(dòng)化、節(jié)能化、智能化、無(wú)人化等方向發(fā)展。如采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制和程序化控制， 使

13、注塑機(jī)具有自動(dòng)控制、自動(dòng)診斷、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)補(bǔ)償功能；控制系統(tǒng)實(shí)行模塊化、 集成化；采用成組技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施多臺(tái)注塑機(jī)的群控。在成型工藝方面，低壓注射 成型、交變注射成型、注射壓縮成型、熔芯成型工藝都已開(kāi)始出現(xiàn)。 1.3 注塑成型原理注塑成型原理 注射成型是把塑料通過(guò)料斗加入機(jī)筒中，機(jī)筒外部由加熱圈加熱，使塑料熔融。在機(jī) 筒內(nèi)部裝有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的螺桿，塑料在螺桿的旋轉(zhuǎn)作用下沿著螺槽向前輸送，同時(shí)在 加熱圈和螺桿剪切的雙重作用下塑料逐漸塑化。當(dāng)已熔融的物料推到螺桿的頭部時(shí)，螺 桿在物料的反作用下進(jìn)行后退，使螺桿頭部形成儲(chǔ)料空間，完成塑化過(guò)程。然后，螺桿 在注射油缸的活塞推力作用下，以高速、高壓

14、將儲(chǔ)料室內(nèi)的熔融料通過(guò)噴嘴注射到模具 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 的型腔中，型腔中的熔料經(jīng)過(guò)保壓、冷卻、固化定型后，在合模機(jī)構(gòu)的作用下，開(kāi)啟模 具，并通過(guò)頂出裝置把定型好的制品從模具頂出。 注射成型是一種以高速高壓將塑料熔體注入已閉合的模腔內(nèi)，經(jīng)冷卻定型，得到與 模腔相一致的塑料制品的成型方法。 一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的注塑機(jī)必須具備如下基本功能： 1.對(duì)加工塑料實(shí)現(xiàn)塑化計(jì)量并將熔料射出的功能； 2.對(duì)成型模具實(shí)現(xiàn)啟閉和鎖緊的功能； 3.實(shí)現(xiàn)在成型過(guò)程中所需能量的轉(zhuǎn)換與傳遞的功能； 4.對(duì)工作程序及工藝條件設(shè)計(jì)與控制的功能。 圖 1.1 注塑機(jī) 圖 1.2 注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 3 圖

15、 1.3 注射部分結(jié)構(gòu)示意圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 塑料干燥 脫模過(guò)程 模具溫度 冷卻時(shí)間 塑化過(guò)程 注射過(guò)程 保壓過(guò)程 模具冷卻 干 燥 溫 度 / 時(shí) 螺桿轉(zhuǎn)速 塑化溫度 塑 化 量 背 壓 抽膠位置 注射位置 注射壓力 注射時(shí)間 注射速度 模具溫度 保壓壓力 保壓時(shí)間 模具溫度 圖 1.4 注塑的過(guò)程 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 5 1.4 本課題本課題應(yīng)達(dá)到的要求應(yīng)達(dá)到的要求 熟練掌握注射裝置的型式和結(jié)構(gòu)； 熟練掌握注射裝置的工作原理； 熟練掌握螺桿式塑化部件的設(shè)計(jì)； 熟練掌握注射油缸的設(shè)計(jì) 熟練掌握螺桿傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)； 熟練掌握移動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)； 熟練使用 AUTO-CAD 進(jìn)行設(shè)

16、計(jì)及 3D 制圖技巧。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 2 塑化部件設(shè)計(jì)塑化部件設(shè)計(jì) 21 柱塞式柱塞式 注塑機(jī)塑化部件主要有兩種形式：柱塞式、螺桿式。柱塞式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸 向的尺寸短，安裝方便，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，可使用再生料；缺點(diǎn)是熱能消耗大，注射 壓力損失大，塑化效果差，由于現(xiàn)在對(duì)塑料制品的要求越來(lái)越高，因此單獨(dú)使用較少。 22 螺桿式螺桿式 特點(diǎn)是：塑化功能好，使塑化和注射良好的統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，得到普遍應(yīng)用。 此次塑化部件采用螺桿式塑化裝置。 2.2.1 螺桿式塑化部件螺桿式塑化部件 主要由螺桿、機(jī)筒（又稱(chēng)料筒） 、螺桿頭、止回環(huán)、止回墊、噴嘴、加熱部分組成。 塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的

17、連續(xù)推進(jìn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了物理狀態(tài)的變化，最后呈熔融狀態(tài)而被注入 模腔。 螺桿是塑化部件中的關(guān)鍵部件，和塑料有直接接觸，塑料通過(guò)螺槽的有效長(zhǎng)度，經(jīng) 過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的加熱歷程，所以螺桿的各個(gè)功能段的長(zhǎng)度、幾何形狀、幾何參數(shù)將直接影響 塑料的輸送效率和塑化質(zhì)量，最終影響注射成型周期和制品的質(zhì)量。 注射螺桿在熔融過(guò)程中為非穩(wěn)定過(guò)程，主要表現(xiàn)為熔融效率不穩(wěn)定和塑化后的熔料 存在較大的軸向溫差。特別是后者直接關(guān)系到制品的質(zhì)量。影響軸向溫差的因素有： 樹(shù)脂性能：對(duì)于粘度大，熱物理學(xué)性能差的樹(shù)脂，其溫差大； 加工條件：螺桿轉(zhuǎn)速高、行程大、油缸背壓低、料筒全長(zhǎng)溫度差大，其溫差大； 螺桿形狀及要素：對(duì)長(zhǎng)徑比小、壓縮比小的

18、普通螺桿，其溫差大； 因此，在設(shè)計(jì)時(shí)從保證塑化質(zhì)量出發(fā)，螺桿轉(zhuǎn)速、注射行程需要控制。 注射螺桿按其對(duì)塑料的適應(yīng)性，一般分為通用螺桿和特殊螺桿。通用螺桿又稱(chēng)常規(guī) 螺桿，可加工絕大部分具有低,中黏度的熱塑性塑料，結(jié)晶型和非結(jié)晶型的民用塑料和工 程塑料，是螺桿最基本的形式。與其相應(yīng)的還有特殊螺桿，是用來(lái)加工普通螺桿難以加 工的塑料，例如熱固性塑料、聚氯乙烯、高粘度的 PMMA。 按螺桿結(jié)構(gòu)及其幾何形狀的特征，可分為常規(guī)螺桿和新型螺桿。常規(guī)螺桿又稱(chēng)三段 式螺桿，是螺桿的基本形式。新型螺桿形式有很多，主要有分離型螺桿、分流型螺桿、 波狀螺桿、橫紋螺桿、無(wú)計(jì)量段螺桿、兩段式排氣螺桿、強(qiáng)混煉型螺桿等等。 注

19、塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 7 表 2-1 已知條件 名 稱(chēng)參 數(shù)備 注 螺桿直徑 mm38 長(zhǎng)徑比 L/D21 理論容積 cm3172 注射量（PS） g155 注射壓力 MPa176 油泵排量 L/min53 工作油壓力 MPa160 液壓馬達(dá)NH3-300 噴嘴壓力 t3.4 根據(jù)表中的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定螺桿長(zhǎng)度、機(jī)筒外徑、注射油缸直徑、注射油缸行 程，注射速率、塑化能力、移動(dòng)油缸直徑、移動(dòng)油缸行程等。 假設(shè)已知下列參數(shù)，確定螺桿長(zhǎng)度、機(jī)筒外徑、注射油缸直徑、行程，注射速率、 塑化能力、移動(dòng)油缸直徑、行程等。 L3：均化段（計(jì)量） L/D：螺桿長(zhǎng)徑比 L1：加料段（輸送）L2：壓縮段（塑化）

20、h1:加料段的螺槽深度h3:均化段的螺槽深度 i：壓縮比,ih1/h3 e:螺棱法向?qū)挾?L1L2L3 L h1 h3 S e D :螺紋升角 S :螺距 圖 2.1 螺桿的示意圖 2.2.1.1 螺桿的基本形式和幾何參數(shù)螺桿的基本形式和幾何參數(shù) 如上圖所示，主要由有效螺紋長(zhǎng)度 L 和尾部的連接部分組成。螺桿頭部設(shè)有裝螺桿 頭的反向螺紋。本次設(shè)計(jì)采用普通形式的通用型螺桿，從而適應(yīng)多種塑料加工，避免頻 繁更換螺桿，有利生產(chǎn)效率的提高。 通用型螺桿有效長(zhǎng)度分成加料段、壓縮段、均化段。 A注射行程 由已知條件得螺桿直徑，理論注射容積，因此求得注射行程。 （2.1） 3 44 k Vc S Vc Ds

21、 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 螺桿直徑(mm) S D 機(jī)器理論注射容積 C V 注射行程(cm)，S S kDS 螺桿行程與直徑的比值，常取，最大可到 5 左右，視螺桿性能而定,k43 可求得 S=151.7mm L=21DS=798mm B壓縮比 螺桿壓縮比是 h1/h3 之比，壓縮比大，剪切效果強(qiáng)，塑化能力弱，對(duì)于普通型塑料， 一般取 2.2-2.6 之間。 h1 是加料段的螺槽深度。h1 深，則容納的物料多，提高了供料量，但會(huì)影響物料塑 化效果以及螺桿根部的剪切強(qiáng)度。一般 h1=（0.120.2）Ds,本次設(shè)計(jì)取 h1=6.33mm. h3 是熔融段螺紋深度。h3 小，螺槽淺，提高了

22、塑料熔體的塑化效果，有利于熔體的 均化。但 h3 過(guò)小會(huì)導(dǎo)致剪切速率過(guò)高，以及剪切熱過(guò)大，引起大分子鏈的降解，影響熔 體質(zhì)量。反之，如果 h3 過(guò)大，由于在預(yù)塑時(shí)，螺桿背壓產(chǎn)生的回流作用增強(qiáng)，會(huì)降低塑 化能力。所以合適的 h3 應(yīng)由壓縮比來(lái)決定，本次設(shè)計(jì)取 h3=2.5mm 壓縮比 53 . 2 5 . 2/33 . 6 3/1hh C螺桿幾何參數(shù) L1 是加料段長(zhǎng)度。加料段又稱(chēng)輸送段或進(jìn)料段。為了提高輸送能力，螺槽表面一定 要光潔。L1 的長(zhǎng)度應(yīng)保證物料有足夠的輸送長(zhǎng)度，一般 L1=（910）Ds, 本次設(shè)計(jì)取 L1 =380mm. L3 是熔融段（均化段、計(jì)量段）螺紋長(zhǎng)度。熔體在 L3 段

23、的螺槽中得到進(jìn)一步的均 化：溫度均勻，黏度均勻，組分均勻，分子量分布均勻，形成較好的熔體質(zhì)量。L3 長(zhǎng)度 有助于穩(wěn)定熔體在螺槽中的波動(dòng)，有穩(wěn)定壓力的作用，使物料以均勻的料量從螺桿頭部 擠出，所以又稱(chēng)計(jì)量段。一般 L3=（45）Ds，本次設(shè)計(jì)取 L3=190mm L2 是塑化段（壓縮段）螺紋長(zhǎng)度。物料在此錐體空間中不斷地受到壓縮、剪切和混 煉作用，物料從 L2 段入點(diǎn)開(kāi)始，熔池不斷地加大，到出點(diǎn)處熔池已占滿全螺槽，物料完 成從玻璃態(tài)，經(jīng)過(guò)黏彈態(tài)向黏流態(tài)的轉(zhuǎn)變，從固體床向熔體床的轉(zhuǎn)變。L2 長(zhǎng)度會(huì)影響物 料從固態(tài)到黏流態(tài)的轉(zhuǎn)化歷程，太短會(huì)來(lái)不及轉(zhuǎn)化，固料賭塞在 L2 段的末端，形成很高 的壓力、扭

24、矩或軸向力、太長(zhǎng)也會(huì)增加螺桿的扭矩和不必要的能耗，一般 L2=（48） Ds，本次設(shè)計(jì)取 L2=190mm S 是輸送槽螺距，其大小影響螺旋角，從而影響螺槽的輸送效率，一般 S DS e 是螺棱寬度，其寬窄影響螺槽的容料量、熔體的漏流以及螺棱耐磨損程度，一般為 （0.051） S D 本次設(shè)計(jì)取 e=3.5mm D.螺桿材料與熱處理 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 9 目前國(guó)內(nèi)常用材料為 38CrMoAl，熱處理采用氣體氮化工藝或高頻淬火加鍍鉻處理。 本次設(shè)計(jì)采用氣體氮化工藝。 圖 2.2 螺桿 2.2.1.2 螺桿頭螺桿頭 注塑螺桿和擠出螺桿之間重要區(qū)別，在于前者裝有各種特殊結(jié)構(gòu)形式的螺桿頭，這 是

25、由螺桿工作特性所決定的。在注射螺桿中螺桿的作用是預(yù)塑時(shí)，能將塑化好的熔體放 流到儲(chǔ)料室中，而在高壓注射時(shí)，又能有效地封閉螺桿頭前部的熔體，防止倒流。 螺桿頭要求： 1、止逆環(huán)與料筒配合間隙要適宜，既要防止熔料回泄又要靈活； 2、既有足夠的流通截面，又要保證止逆環(huán)端面有回程力，使注射時(shí)快速封閉； 3、止逆環(huán)屬于易磨損件，應(yīng)采用硬度高的耐磨、耐蝕合金材料制造； 4、結(jié)構(gòu)上應(yīng)拆裝方便，便于清洗； 5、螺桿頭的螺紋與螺桿的螺紋方向相反，防止預(yù)塑時(shí)螺桿頭松脫。 圖 2.3 螺桿頭示意圖 2.2.1.3 料筒料筒 料筒是塑化部件的重要零件，內(nèi)裝螺桿外裝加熱圈，承受復(fù)合應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用。 A. 料筒壁厚

26、料筒壁厚要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，因?yàn)榱贤矁?nèi)要求要承受熔料和氣體的壓力，且 料筒長(zhǎng)徑比很大，在注塑座上懸臂；料筒要求有足夠的熱容量，否則難以保證溫度穩(wěn) 定性；如果太厚。料筒笨重，浪費(fèi)材料，熱慣性大，升溫慢，溫度調(diào)節(jié)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。 表 2-2（部分機(jī)筒的 K 值） 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 螺桿直徑（mm）3442506585110130150 機(jī)筒壁厚（mm）25293547.547757560 比值（k）2.472.402.402.462.102.362.151.80 根據(jù)插值法算得 及mm27505. 2K (2.2)mm94.17 1- K Do (2.3) VD VS D q is

27、 i c i s i . 2 4 . 2 4 （2.4mmcm D V S s c 7 . 15117.15 4 ） 機(jī)筒壁厚（mm） 螺桿的螺紋長(zhǎng)度（mm）L 機(jī)筒內(nèi)徑（mm） b D 機(jī)筒外徑（cm） o D 注射速率（cm3/s） i q 注射時(shí)間（s） i 表 2-3 間隙值/mm 螺桿直徑1525255050808011011015 0 15020 0 最大徑向間隙0.120.200.300.350.150.50 B 料筒間隙 料筒間隙系指料筒內(nèi)壁與螺桿外徑的單面間隙。此間隙太大塑化能力降低，注射回 泄量增加，注射時(shí)間延長(zhǎng)；如果太小，熱膨脹作用使螺桿與料筒摩擦加劇，能耗加大， 甚至卡

28、死，此間隙=（0.0020.005）DS C加料口形式 加料口結(jié)構(gòu)形式直接影響進(jìn)料效果和塑化部件吃料能力，注塑機(jī)大多數(shù)靠料斗中物 料的自重加料，因此一般選擇加大物料與螺桿的接觸角大，接觸面積大，有利于提高進(jìn) 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 11 料效率，不易在料斗中形成架橋空穴。 D 料筒材料 料筒、螺桿材料要求在高溫下耐磨、抗腐蝕，大多采用優(yōu)質(zhì)氮化鋼 38CrMoAlA 加工 后進(jìn)行氮化處理。對(duì)于加工某些增強(qiáng)纖維填充物的復(fù)合材料，需配高碳、高硬度抗蝕耐 磨的雙金屬片料筒。 圖 2.4 機(jī)筒 2.2.1.3 噴嘴噴嘴 噴嘴是連接塑化裝置與模具流道的重要組件。具體功能有：預(yù)塑時(shí)，在螺桿頭部建立 背壓，阻

29、止熔體從噴嘴流出；注射時(shí)，建立注射壓力，產(chǎn)生剪切效應(yīng)，加速能量轉(zhuǎn)換， 提高熔體溫度均化效果；保壓時(shí)，直保溫補(bǔ)縮作用。噴嘴可分為敞開(kāi)式、鎖閉式。由于 敞開(kāi)式噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，壓力損失小，因此本次設(shè)計(jì)采用敞開(kāi)式噴嘴。 噴嘴頭與模具的澆套要同心，兩個(gè)球面應(yīng)配合緊密，否則會(huì)溢料。一般要求兩個(gè)球面 半徑名義尺寸相同，而取噴嘴球面為負(fù)公差，其口徑略小于澆套口徑 0.51mm 為宜，二 者同軸度0.250.3。 噴嘴口徑尺寸關(guān)系到壓力損失、剪切發(fā)熱以及補(bǔ)縮作用，與材料、注塑座及噴嘴結(jié)構(gòu) 形式有關(guān) 表 2-4 噴嘴口徑 機(jī)器注射量/g3020025080010002000 通用料開(kāi)式噴嘴/mm233.5

30、4.556 硬聚氯乙烯類(lèi)開(kāi)式噴嘴 /mm 345667 鎖閉式噴嘴/mm233445 表 2-4 注射成型機(jī)（通用型）注射量與注射時(shí)間關(guān)系 注射量（g）注射時(shí)間（s）注射量（g）注射時(shí)間（s） 50 100 250 500 1000 0.8 1 1.25 1.5 1.75 2000 4000 6000 10000 2.25 3.0 3.75 5.0 根據(jù)表 1-2 可求得注射時(shí)間s i 09 . 1 （2.5）sg W q i i / 2 . 142 09 . 1 155 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 2.5 注射部分 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 13 3 注射油缸的設(shè)計(jì)注射油缸的設(shè)計(jì) 3.

31、1 注射裝置的形式注射裝置的形式 目前，常見(jiàn)的注塑裝置分為單缸和雙缸。在單缸中以液壓馬達(dá)或伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)注 塑螺桿的為常見(jiàn)，雙缸以低速或高速液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)居多，近年來(lái)還發(fā)展一種用伺服電機(jī) 驅(qū)動(dòng)螺桿預(yù)塑和注塑的注塑裝置。 單缸注射的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在注射活塞與活塞桿之間布置有滾動(dòng)軸承和徑向軸承，結(jié)構(gòu) 較為復(fù)雜，由于螺桿、油馬達(dá)、注射油缸是一線式排列，導(dǎo)致軸向尺寸加大，影響其穩(wěn) 定性。 雙缸注射的優(yōu)點(diǎn)是：軸向尺寸短，各部分重量在注射座上分配均勻，工作穩(wěn)定，并且 便于液壓管路和閥板的布置，使之與油缸及液壓馬達(dá)接近，管路短，有利于提高控制精 度、節(jié)能等。 因此，本次選擇雙缸注射的形式。 3.2 注射油缸的

32、結(jié)構(gòu)注射油缸的結(jié)構(gòu) 注射油缸缸筒通過(guò)其后、前端蓋用螺釘緊固在注射座的缸體座上?；钊麠U通過(guò)頭部的 螺紋及螺母，壓蓋，螺釘與推力座固緊。注射油缸進(jìn)油時(shí)，活塞帶動(dòng)活塞桿及其置于推 力座的軸承，推動(dòng)注射螺桿前進(jìn)或后退。通過(guò)活塞桿頭部的螺母可以對(duì)兩個(gè)平行活塞桿 的軸向位置以及注射螺桿的軸向位置進(jìn)行同步調(diào)整。 注射油缸固定在缸體座上，注射活塞桿與軸承推力座通過(guò)螺母調(diào)節(jié)活塞桿的軸向位置 并使之固緊。油馬達(dá)固定在推力座上，并與注射螺桿相連接。推力座由注射活塞桿帶動(dòng)， 對(duì)螺桿實(shí)施推力，既能實(shí)現(xiàn)防延時(shí)的直線后退動(dòng)作，又能實(shí)現(xiàn)在預(yù)塑時(shí)由油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺 桿的旋轉(zhuǎn)與物料反推作用下直線后退的復(fù)合作用。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位

33、論文 14 圖 3.1 注射座 圖 3.1 注射油缸分部件 其中推力軸位于推力座的中心線上，由推軸承、止推軸承及徑向軸承將其軸向固定， 推力軸的大端與小端分別與油馬達(dá)的輸出軸和注射螺桿尾部的花鍵相連接。注射時(shí)，推 力座通過(guò)主軸推動(dòng)螺桿進(jìn)行注射；預(yù)塑時(shí)，通過(guò)油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)推力軸帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)預(yù) 塑。 3.3 注射油缸直徑的計(jì)算注射油缸直徑的計(jì)算 圖 3.2 注射油缸示意圖 注射油缸直徑 mmD 活塞桿直徑 mmd 根據(jù)壓強(qiáng)公式 （3.1） S F P 現(xiàn)已知工作油壓力 P=160MPa 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 15 4 - - 22 ）（ 活塞桿油缸 dD SS S （3.2） 假設(shè)活塞桿的直徑

34、d=45mm，可求得注射油缸直徑 D=100mm 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 4 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 4.1 螺桿傳動(dòng)方式的介紹螺桿傳動(dòng)方式的介紹 螺桿的傳動(dòng)方式與布置將影響到螺桿工作效能與注射裝置的整體結(jié)構(gòu)。螺桿傳動(dòng)裝 置主要討論螺桿傳動(dòng)及其傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。 螺桿傳動(dòng)裝置是供給螺桿在預(yù)塑時(shí)所需要的動(dòng)力和速度的工作部件。注塑機(jī)螺桿傳 動(dòng)一般有一下幾個(gè)特點(diǎn)： （1） 螺桿預(yù)塑是間歇式進(jìn)行工作的。因此啟動(dòng)頻繁并帶有負(fù)載。 （2） 螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，出料僅供注射用，對(duì)制品無(wú)直接聯(lián)系。而塑料的塑化狀況，可以 通過(guò)調(diào)整背壓等途徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，對(duì)螺桿的轉(zhuǎn)速要求并不十分

35、嚴(yán)格。 （3） 傳動(dòng)裝置一般設(shè)置在注射座架上，工作時(shí)并隨之往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，傳動(dòng)裝置要力 求簡(jiǎn)單緊湊。 根據(jù)上述注射螺桿的傳動(dòng)特點(diǎn)和要求，目前使用的傳動(dòng)形式比較多，如從實(shí)現(xiàn)螺桿 變速方式進(jìn)行分類(lèi)，可分為無(wú)級(jí)調(diào)速和有級(jí)調(diào)速兩大類(lèi)；從布置形式上分，有平行于螺 桿軸線（垂直交叉）和螺桿同軸線對(duì)稱(chēng)（一線）布置兩類(lèi)；從工作時(shí)傳動(dòng)裝置是否隨螺 桿同時(shí)發(fā)生軸向位移，也可分為傳動(dòng)部件隨動(dòng)式和固定式兩種。在無(wú)級(jí)調(diào)速類(lèi)中，主要 以油馬達(dá)傳動(dòng)為主；在有級(jí)調(diào)速類(lèi)中，主要以電動(dòng)機(jī)齒輪變速箱傳動(dòng)為主。 表 4-1 油馬達(dá)與電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)對(duì)比 項(xiàng)目油馬達(dá)傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)變速傳動(dòng) 調(diào)速性通過(guò)改變流量，可實(shí)現(xiàn)在大范 圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)節(jié)可

36、在工 作過(guò)程中進(jìn)行 實(shí)現(xiàn)有級(jí)和范圍較小的調(diào)節(jié) 傳動(dòng)特性一般屬于恒力矩傳動(dòng)恒功率傳動(dòng)，即低速時(shí)扭矩大 啟動(dòng)與停止啟動(dòng)力矩?。ǎ?；啟%9070 動(dòng)特性軟，慣性小 啟動(dòng)力矩大（以上）特%200 性硬，慣性大 效率較低（） ，在低速下%7060 工作效率更低 較高（）%9590 結(jié)構(gòu)緊湊，但油路復(fù)雜笨重 過(guò)載保護(hù)油馬達(dá)不會(huì)超負(fù)荷下工作，易 于實(shí)現(xiàn)螺桿保護(hù) 必須單獨(dú)設(shè)置螺桿保護(hù) 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 17 圖 4.1 傳動(dòng)座 目前在注塑機(jī)螺桿上，越來(lái)越多地采用油馬達(dá)。其原因，除了傳動(dòng)特性軟，啟動(dòng)慣 性小，不會(huì)超負(fù)荷工作，對(duì)螺桿能起安全保護(hù)作用等。還有液壓馬達(dá)傳動(dòng)，其體積比同 規(guī)格的電動(dòng)機(jī)小的得多，傳

37、動(dòng)裝置容易實(shí)現(xiàn)體積小、重量輕，目前絕大多數(shù)注射機(jī)的傳 動(dòng)采用液壓傳動(dòng)，當(dāng)螺桿預(yù)塑時(shí)，機(jī)器正處在冷卻定型階段，此時(shí)油泵處于卸載狀態(tài)。 如果用油馬達(dá)傳動(dòng)，可方便地得到和合理地使用動(dòng)力源。正是這樣，則要求螺桿塑化時(shí) 間必須在制品冷卻時(shí)間內(nèi)完成，否則就會(huì)出現(xiàn)油泵在動(dòng)力分配上的矛盾。近來(lái)由于螺桿 技術(shù)的發(fā)展，塑化能力有了較大的提高，使原塑化時(shí)間得到縮短，一般情況下能做到制 品冷卻前完成塑化。這也是目前油馬達(dá)得到普遍應(yīng)用的重要因素之一。油馬達(dá)能夠在比 較大的范圍內(nèi)，并且在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。這點(diǎn)在控制熔料溫度 的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中和要求精確計(jì)量而須對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行程序化設(shè)計(jì)時(shí)是不可缺少的。 由于注

38、射螺桿對(duì)調(diào)速要求并不嚴(yán)格，加之電動(dòng)機(jī)有級(jí)調(diào)速系統(tǒng)具有易維護(hù)、壽命長(zhǎng)、 效率高、螺桿預(yù)塑時(shí)間不受制品冷卻時(shí)間限制，驅(qū)動(dòng)功率（扭矩）可很大，目前主要用 于大型機(jī)上。新近日本 FANUC 公司開(kāi)發(fā)了全部由 AC 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的注射機(jī)，實(shí)現(xiàn)了低 能耗、無(wú)油污染、低噪音新型注射成型機(jī)。對(duì)于電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，因傳動(dòng)特性硬，設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)該防止螺桿過(guò)載的保護(hù)環(huán)節(jié)。 4.2 螺桿轉(zhuǎn)速的計(jì)算螺桿轉(zhuǎn)速的計(jì)算 螺桿的塑化能力與螺桿的轉(zhuǎn)速成正比。在一般情況下螺桿的塑化能力隨螺桿轉(zhuǎn)速的增 加而增加。但在較高轉(zhuǎn)速下，其塑化能力的增加也非正比增加，有時(shí)卻相反。這是由于 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 螺桿加料處的摩擦條件發(fā)生了變化

39、，甚至發(fā)生料加不進(jìn)的現(xiàn)象。對(duì)于結(jié)晶型熔解熱大的 塑料，高轉(zhuǎn)速時(shí)如對(duì)機(jī)筒溫度不作相應(yīng)調(diào)整，則會(huì)因料不能得到充分地預(yù)熱而使塑化能 力得不到提高。此外，螺桿轉(zhuǎn)速又關(guān)系到螺桿對(duì)塑料的剪切速率和熔料的軸向溫差，故 對(duì)熱敏性塑料（PVC 等）螺桿轉(zhuǎn)速要低，而對(duì)熱穩(wěn)定性好，粘度低的塑料（PS、PE 等） 需要較高的轉(zhuǎn)速。因此，對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速的確定，主要根據(jù)塑化能力，剪切均化等方面的要 求而定。 根據(jù)目前使用的情況，對(duì)于熱敏性（或高粘度）的塑料，螺桿線速度一般在 1520m/min 以下；而加工一般塑料的線速度約為 3040m/min。對(duì)于長(zhǎng)徑比在 15 左右 的一般螺桿，為得到較小的軸向溫差，螺桿的塑化行程最后

40、不要超過(guò) 3DS，螺桿線速度不 宜大于 30m/min。在選擇螺桿線速度時(shí)，還應(yīng)注意其他條件的影響，如背壓、螺桿的結(jié)構(gòu) 與參數(shù)等，所以其數(shù)值要求也不十分嚴(yán)格。 為了在塑化時(shí)對(duì)不同塑料施加不同的剪切作用和平衡注射循環(huán)周期中預(yù)塑工序的時(shí)間 （因經(jīng)常受到制品冷卻時(shí)間所限） ，而需要對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。螺桿的調(diào)節(jié)范圍由機(jī)器 用途決定，為了適應(yīng)高速注射機(jī)的發(fā)展需要，螺桿轉(zhuǎn)速在向提高的方向發(fā)展，以求得到 更高的塑化能力。例如在一些機(jī)器上，螺桿直徑 DS4060mm 的轉(zhuǎn)速已達(dá)到 300450r/min，其圓周線速度高達(dá) 5060m/min。 表 4-2 部分小型機(jī)使用的螺桿轉(zhuǎn)速 廠家螺桿直徑（mm）最高轉(zhuǎn)

41、速（r/min） 巴登費(fèi)爾德（德）5022400230 阿爾堡（德）4518600270 名機(jī)（日本）7050458350 東芝（日本）7036335205 根據(jù)已知液壓馬達(dá)的型號(hào)，可查得 NH300 液壓馬達(dá)的排量為 289ml/r,額定壓力 20MPa, 最高壓力為 25MPa,額定扭矩為 856Nm 可根據(jù)公式計(jì)算 （4.1） v q n 油泵排量（L/min）q 液壓馬達(dá)排量（ml/r）v 液壓馬達(dá)的容積效率，一般為 0.9 可求得液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 n=174r/min 4.3 螺桿傳動(dòng)特性及驅(qū)動(dòng)功率螺桿傳動(dòng)特性及驅(qū)動(dòng)功率 注射螺桿的驅(qū)動(dòng)功率，一般要比同規(guī)格的擠出螺桿要小些，這是由于兩者

42、的工作狀況 和螺桿設(shè)計(jì)參數(shù)等方面不一致。但是注射螺桿在塑化時(shí)的負(fù)載特性與擠出螺桿相比卻具 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 19 有類(lèi)似性。即： （1） 在塑化同一種塑料時(shí)，螺桿在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，其轉(zhuǎn)速與功率基本呈線性關(guān)系； （2） 不同直徑的螺桿或相同直徑的螺桿塑化不同類(lèi)型的塑料，所需的扭矩不一樣。大 直徑的螺桿，塑化高粘度的塑料，需要較大扭矩 表 4-3 不同直徑螺桿所需扭矩 螺桿直徑 （mm） 303540506082 螺桿長(zhǎng)徑 比 1613.712.816.61815 扭矩 （NM） 20030045080012001500 螺桿傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除了轉(zhuǎn)速應(yīng)能滿足使用要求外，另一個(gè)重要方面，是它

43、的外 特性應(yīng)滿足負(fù)載特性的要求。油馬達(dá)傳動(dòng)系統(tǒng)，一般根據(jù)負(fù)載最大扭矩來(lái)設(shè)計(jì)。因此， 不會(huì)出現(xiàn)在高速時(shí)產(chǎn)生功率或扭矩不夠的現(xiàn)象。因此塑化時(shí)的負(fù)載均包括在傳動(dòng)系統(tǒng)的 外特性之中。而一般異步電動(dòng)機(jī)在傳動(dòng)系統(tǒng)中、低速下工作時(shí)效率較低，反之如果用較 小功率來(lái)設(shè)計(jì)，又會(huì)產(chǎn)生部分塑料在提高轉(zhuǎn)速后出現(xiàn)扭矩不夠的現(xiàn)象。 在螺桿預(yù)塑時(shí)，對(duì)高粘度塑料常需要大扭矩，而轉(zhuǎn)速要求并不高。對(duì)一般塑料卻相 反，轉(zhuǎn)速高而扭矩小。因此，采用變極電動(dòng)機(jī)（雙速）系統(tǒng)和變力矩的液壓馬達(dá)傳動(dòng)系 統(tǒng)是一種比較經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)。 對(duì)于注射螺桿的驅(qū)動(dòng)功率，至今尚無(wú)獨(dú)自的計(jì)算理論，主要參照擠出螺桿的計(jì)算。 目前注射螺桿常用的計(jì)算方法有比能法和經(jīng)驗(yàn)

44、計(jì)算法兩種。本次選用經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法來(lái)計(jì)算。 由螺桿均化段功率消耗理論計(jì)算式可知，螺桿所需功率主要取決于螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿 幾何參數(shù)、加工塑料性能。由于其計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，較多采用的是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的經(jīng) 驗(yàn)計(jì)算公式。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，螺桿功率與轉(zhuǎn)速之間呈指數(shù)關(guān)系。 （4.2） nBNs 取決于螺桿結(jié)構(gòu)與參數(shù)的常數(shù)B 實(shí)驗(yàn)指數(shù)，一般為5 . 13 . 1 螺桿轉(zhuǎn)速n 對(duì)于目前轉(zhuǎn)速較低的國(guó)產(chǎn)注射機(jī)，螺桿驅(qū)動(dòng)功率用下列經(jīng)驗(yàn)式進(jìn)行計(jì)算還較為接近 式中 （4.3） nD C NS S 4 . 15 . 2 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 螺桿驅(qū)動(dòng)功率（KW） NS 由螺桿結(jié)構(gòu)參數(shù)及傳動(dòng)方式有關(guān)的系數(shù)，可

45、取為C00016. 0C 螺桿直徑（cm） DS 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）n 可求得=6.17kW NS 螺桿所需扭矩與直徑及轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，可以用下式表示 （4.4） DM m st 10 螺桿扭矩（Nm） Mt 螺桿直徑（cm） DS 比例系數(shù)，對(duì)于熱塑性塑料5 . 12 . 1 由樹(shù)脂性能而定的指數(shù)， m37 . 2m 取，由于已知 ，可求得 8 . 23 . 1m， mm DS 38 N Mt 0013 . 0 由于塑料之間的性能差異較大，相應(yīng)所需的功率或扭矩相差也很懸殊。因此，螺桿 的驅(qū)動(dòng)功率一般需留的余量，以作備用。%3020 隨螺桿塑化能力的提高，螺桿驅(qū)動(dòng)功率與螺桿轉(zhuǎn)速一樣，近來(lái)也

46、提高了許多。 圖 4.2 傳動(dòng)分部件 傳動(dòng)分部件主要由以下幾個(gè)部分組成（1）推力軸（2）螺釘（3）滾動(dòng)軸承（4）注油 杯（5）螺母擋圈（6）絲堵（7）擋圈（8）油封及其封蓋，而這些部分中，主要的是滾 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 21 動(dòng)軸承。 4.4 傳動(dòng)部件中軸承的選擇傳動(dòng)部件中軸承的選擇 4.4.1 軸承類(lèi)型介紹軸承類(lèi)型介紹 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承 轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專(zhuān)業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī) 格的軸承。滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。 如果僅按滾動(dòng)軸承用于承受的外載荷不同來(lái)分類(lèi)時(shí)，滾動(dòng)軸承

47、可以概括地分為向心軸 承、推力軸承和向心推力軸承三大類(lèi)。主要承受徑向載荷 Fr的軸承叫做向心軸承，其中 有幾種類(lèi)型可同時(shí)承受不大的軸向載荷；只能承受軸向載荷 Fr的軸承叫做推力軸承，推 力軸承中與軸頸配合在一起的元件叫做軸圈，與機(jī)座孔配合的元件叫做座圈；能同時(shí)承 受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫做向心推力軸承。 滾動(dòng)軸承的類(lèi)型很多，現(xiàn)將常用的各類(lèi)滾動(dòng)軸承的性能和特點(diǎn)介紹于下表 表 4-4 常用軸承的主要類(lèi)型 類(lèi)型 代號(hào) 類(lèi)型名 稱(chēng) 結(jié)構(gòu)代 號(hào) 基本額定動(dòng) 載荷比 極限轉(zhuǎn)速 比 軸向承載 能力 性能和特點(diǎn) 1 調(diào)心球 軸承 100000.60.9中少量 因外圈滾道表面是以軸承中點(diǎn) 為中心的球面，故能

48、自動(dòng)調(diào)心， 允許內(nèi)圈（軸）相對(duì)外圈（外 殼）軸線偏移量23 調(diào)心滾 子軸承 200001.84低少量 性能、特點(diǎn)與調(diào)心球軸承相同， 但具有較大的徑向承載能力， 允許內(nèi)圈對(duì)外圈軸線偏移量 1.52.5 2 推力調(diào) 心滾子 軸承 290001.62.5低很大 用于承受以軸承載荷為主的軸 向、徑向聯(lián)合載荷，但徑向載 荷不得超過(guò)軸向載荷的 55%。 運(yùn)轉(zhuǎn)中滾動(dòng)體受到離心力矩作 用，滾動(dòng)體與滾道間產(chǎn)生滑動(dòng)， 并導(dǎo)致軸圈與座圈分離。為保 證正常工作，需施加一定的軸 向預(yù)載荷。允許允許軸圈對(duì)座 圈軸線偏移量1.52.5 3 圓錐滾 子軸承 300001.52.5中較大 可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向 載荷（30

49、000 型以徑向載荷為主， 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 =10 18 大錐角 圓錐滾 子軸承 =27 30 30000 B 1.12.1中很大 30000B 型以軸向載荷為主） 。 外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸 承游隙。一般成對(duì)使用 推力球 軸承 510001低 只能承受 單向的軸 向載荷 5 雙向推 力球軸 承 520001低 能承受雙 向的軸向 載荷 只能承受軸向載荷。高速時(shí)離 心力大，鋼球與保持架磨損， 發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降低，故極限 轉(zhuǎn)速很低。為了防止鋼球與滾 道之間的滑動(dòng)，工作時(shí)必須加 有一定的軸向載荷。軸線必須 與軸線重合，以保證鋼球載荷 的均勻分配 6 深溝球 軸承 600001高

50、少量 主要承受徑向載荷也可同時(shí)承 受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系 數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來(lái) 承受純軸向載荷。工作中允許 內(nèi)、外圈軸線偏移量816， 大量生產(chǎn)，價(jià)格最低 4.4.2 選擇軸承時(shí)的考慮因素選擇軸承時(shí)的考慮因素 選用軸承時(shí)，首先是選擇軸承類(lèi)型。常用的標(biāo)準(zhǔn)軸承的基本特點(diǎn)已經(jīng)說(shuō)明，下面再 歸納出合理選擇軸承時(shí)所應(yīng)考慮的主要因素。 4.4.2.1 軸承的載荷軸承的載荷 軸承所受載荷的大小、方向、和性質(zhì)，是選擇軸承類(lèi)型的主要依據(jù)。 根據(jù)載荷的大小選擇軸承類(lèi)型時(shí)，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承 受較大的載荷，承載后的變形也較小。而球軸承中則主要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的 或中等的載荷

51、，故在載荷較小時(shí)，可優(yōu)先選用球軸承。 根據(jù)載荷的方向選擇軸承類(lèi)型的時(shí)候，對(duì)于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小 的純軸向載荷可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷可選用推力滾子軸承。對(duì)于純徑向 載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時(shí)， 還有不大的軸向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸 承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。 4.4.2.2 軸承的轉(zhuǎn)速軸承的轉(zhuǎn)速 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對(duì)類(lèi)型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候， 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 23 才會(huì)有較顯著的影響。軸承樣本中

52、列入了各種類(lèi)型、各種尺寸軸承的極限轉(zhuǎn)速值。這個(gè) 轉(zhuǎn)速是指載荷不大，冷卻正常，且為 0 級(jí)公差軸承時(shí)的最大允許轉(zhuǎn)速。但是，由于極限 轉(zhuǎn)速主要是受工作時(shí)溫升的限制，因此，不必認(rèn)為樣本中的極限轉(zhuǎn)速是一個(gè)絕對(duì)不可超 越的界限。從工作轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的要求看，可以確定以下幾點(diǎn) （1） 球軸承與滾子軸承相比較，有較高的極限轉(zhuǎn)速，故在高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用球軸 承。 （2） 在內(nèi)徑相同的條件下，外徑越小，則滾動(dòng)體就越小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體加在外圈 滾道上的離心力也就越小，因而也就更適合在更高的轉(zhuǎn)速下工作。故在高速 時(shí)，宜選用相同內(nèi)徑而外徑較小的軸承。若采用一個(gè)外徑較小的軸承而承載 能力達(dá)不到要求時(shí)，可再并裝一個(gè)相同的軸承，或

53、者考慮采用寬系列的軸承。 外徑較大的軸承，宜用于低速重載的場(chǎng)合。 （3） 保持架的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響極大。實(shí)體保持架比沖壓保持架允許高 一點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，青銅實(shí)體保持架允許更高的轉(zhuǎn)速。 （4） 推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速很高時(shí)，若軸向載荷不十分大，可以 采用角接觸球軸承承受純軸向力。 （5） 若工作轉(zhuǎn)速略超過(guò)樣本中的規(guī)定極限轉(zhuǎn)速，可以選用較高公差等級(jí)的軸承， 或選用較大游隙的軸承，采用循環(huán)潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)油的冷卻等 措施來(lái)改善軸承的高速性能。若工作轉(zhuǎn)速超過(guò)極限轉(zhuǎn)速較多，應(yīng)選用特制的 高速滾動(dòng)軸承。 油缸注射時(shí)螺桿前進(jìn)，右端的軸承承受較大的軸向力，當(dāng)油缸退桿時(shí)，左側(cè)的軸承 承受

54、較大的軸向力，并且由于螺桿在旋轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的徑向力，所以左側(cè)選擇圓錐 滾子軸承，右側(cè)選擇推力球軸承 4.4.3 軸承尺寸的計(jì)算軸承尺寸的計(jì)算 已知注射油缸直徑為 100mm，活塞桿的直徑為 45mm，故根據(jù)壓強(qiáng)公式可計(jì)算出軸 承所受到的軸向力 （4.5）kN d D F2002160 4 )( 2 2 圖 4.3 軸承示意圖 以此查找機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中常用滾動(dòng)軸承表，確定軸承的基本尺寸其中 D=130mm,d=75mm,B=31mm. 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 25 5 移動(dòng)油缸移動(dòng)油缸 5.1 移動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu)移動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu) 移動(dòng)油缸是由油缸體、油缸端蓋、活塞

55、、活塞桿、密封件等零件組成，其形狀與注 射油缸類(lèi)似。當(dāng)移動(dòng)油缸進(jìn)油時(shí)，實(shí)現(xiàn)注射座的前進(jìn)和后退動(dòng)作，并保證注塑?chē)娮炫c模 具主澆套圓弧面緊密地接觸，產(chǎn)生能封閉熔體的注射座壓力。 圖 5.1 移動(dòng)油缸 5.2 移動(dòng)油缸的計(jì)算移動(dòng)油缸的計(jì)算 圖 5.2 移動(dòng)油缸示意圖 移動(dòng)油缸直徑 mmD 活塞桿直徑 mmd 根據(jù)壓強(qiáng)公式 S F P 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 現(xiàn)已知 P=160MPa 4 - - 22 ）（ 活塞桿油缸 dD SS S 假設(shè)活塞桿的直徑 d=30mm，可求得移動(dòng)油缸直徑 D=60mm 圖 5.3 移動(dòng)油缸分部件 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 27 6 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 6.1 結(jié)

56、論結(jié)論 注射成型機(jī)主要由以下部件組成：注射裝置，合模裝置，液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)。 其中注射裝置的是使塑料均勻塑化成熔融狀態(tài)，并且以一定的壓力及速度將定量的熔料 注射到模腔內(nèi)。因此，注射裝置應(yīng)具有塑化良好，計(jì)量精確的性能，并在注射時(shí)對(duì)熔料 能提供足夠的壓力和速度。注射裝置一般由塑化部件（機(jī)筒，螺桿，噴嘴等）料斗，計(jì) 量裝置，螺桿傳動(dòng)裝置，注射和移動(dòng)油缸等組成。因此，注射裝置在整個(gè)塑料注射成型 機(jī)的結(jié)構(gòu)中占有不可或缺的地位。 選擇注塑機(jī)注射裝置標(biāo)準(zhǔn)，主要就是看它的主要性能參數(shù)，比如注射量、注射質(zhì)量、 注射壓力、注射速率等等。隨著科技的發(fā)展，注射裝置是否能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，提供一 定數(shù)量的，組分和溫

57、度均勻的熔料；是否能根據(jù)塑料性能和制品結(jié)構(gòu)的情況，應(yīng)有合適 的速度和壓力，將一定量的熔料注入模腔，作為衡量注射裝置的好壞。 目前小型機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，用戶(hù)對(duì)機(jī)器的要求也越來(lái)越多，從過(guò)去的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng) 到現(xiàn)在的參數(shù)競(jìng)爭(zhēng)、性能競(jìng)爭(zhēng)。在參數(shù)方面落后與同行業(yè)水平，同時(shí)小型機(jī)的結(jié)構(gòu)、外 形十多年來(lái)并未作大的改進(jìn)，產(chǎn)品缺乏很好的定位（包括產(chǎn)品水平的定位、價(jià)格的定位） ， 制造成本居高不下，因此，如何通過(guò)本次設(shè)計(jì)改善結(jié)構(gòu)、外形，降低制造成本，提高裝 配效率是這次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 注射部件本次改善內(nèi)容： (1)料筒測(cè)溫孔加深，更接近熔融塑料的實(shí)際溫度。 (2)考慮落料方便，修改落料口形式，提高塑料輸送。 (3)對(duì)注

58、射座、傳動(dòng)座進(jìn)行分析，3D 造型，受力部位進(jìn)行應(yīng)力分析，改善局部結(jié)構(gòu)， 降低零件重量。 (4)通過(guò)對(duì)注射油缸、活塞桿等零件增加長(zhǎng)度公差，通過(guò)尺寸保證減少長(zhǎng)度偏差，使 原來(lái)靠工人手工調(diào)整長(zhǎng)度的情況得到改善，提高裝配效率。 (5)止回環(huán)采用平面密封，減少移動(dòng)距離，提高制品重復(fù)精度。 (6)注射缸蓋的密封采用 O 型圈+擋圈的方式，減少無(wú)謂的漏油現(xiàn)象。 6.2 不足之處及未來(lái)展望不足之處及未來(lái)展望 本次設(shè)計(jì)以注塑機(jī)注射部件為研究對(duì)象，對(duì)其塑化部件、注射油缸、傳動(dòng)部件、移 動(dòng)油缸等部分進(jìn)行了研究，取得了一定的成果，但是由于時(shí)間、實(shí)驗(yàn)條件限制以及個(gè)人 的一些原因，還有許多地方需要不斷地改進(jìn)和完善，項(xiàng)目還

59、可以做進(jìn)一步的深入和挖掘， 在后續(xù)的研究工作中，建議從以下方面入手展開(kāi)： 對(duì)塑化部件中螺桿頭進(jìn)行進(jìn)一步的完善。在塑化部件的設(shè)計(jì)中，螺桿頭的設(shè)計(jì)是其 重要的一部分，它也存在著一定的經(jīng)濟(jì)效益，本文只給出了一種方案，如何得到進(jìn)一步 的優(yōu)化，仍在研究之中。 對(duì)自己的 CAD 制圖能力進(jìn)行進(jìn)一步的提高。本次設(shè)計(jì)使用了 CAD 來(lái)進(jìn)行制圖，但實(shí) 際操作中明顯體現(xiàn)出 CAD 制圖不熟練的問(wèn)題，應(yīng)該提高使用 CAD 的熟練度。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 致致 謝謝 本論文的工作是在指導(dǎo)老師陳浩的悉心指導(dǎo)下完成的，在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間， 陳老師給予了本人無(wú)微不至的關(guān)心和耐心的指導(dǎo)，在學(xué)習(xí)和課題的研究過(guò)程

60、中，從選題 到理論研究的探索，再到論文的修改及最后的定稿，都給予了我寶貴的意見(jiàn)和指導(dǎo)，值 得此論文完成之際我表示深深的感謝。四年來(lái)，陳老師以其寬闊的學(xué)術(shù)視野，深邃的洞 察力，認(rèn)真的治學(xué)精神，開(kāi)拓的創(chuàng)新精神，扎實(shí)的研究功底以及孜孜不倦的工作態(tài)度使 我終生受益，謝謝您，陳老師。 特別感謝我的家人，在我近 20 年的求學(xué)生涯中，他們給予了我最無(wú)私的幫助、支持 和鼓勵(lì)，在此向他們致以最崇高的敬意和感謝；同時(shí)，還要感謝在我參加實(shí)習(xí)的公司和 開(kāi)發(fā)部的設(shè)計(jì)師們的詳細(xì)指導(dǎo)，謝謝你們這幾個(gè)月來(lái)對(duì)我的關(guān)心和問(wèn)候。 最后，在此向各位評(píng)審和論文答辯的老師表示衷心的感謝和祝福！ 注塑成型機(jī)注射部分設(shè)計(jì) 29 參考文獻(xiàn)參

61、考文獻(xiàn) 1 璞良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)M. 北京：高等教育出版社，2006：307-311 2 張建國(guó)，王興天.注塑技術(shù)與注塑機(jī)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：97-122 3 李育錫.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2008: 3-204 4 左亞軍.基于正交試驗(yàn)法的注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究D.廣東：廣東工業(yè)大學(xué)，2012 5 趙攀峰.二板式全液壓型注塑機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究D.浙江：浙江大學(xué)，2012 6 周雅文.注射成型螺桿的性能評(píng)價(jià)及優(yōu)化D.北京：北京化工大學(xué)，2010. 7 北京化工學(xué)院，華南工學(xué)院.塑料機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：輕工業(yè)出版社，1983：318-520 8

62、范有發(fā).沖壓與塑料成型設(shè)備M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001： 10-50 9 戴偉民.塑料注塑成型（第 2 版）M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009：1-50 10 Johannaber, F. Injection Molding Machines: a users guideM.German: Mnchen: Hanser Verlag ,1994:1 -50 11 Johannaber, F.Theoretical Background, ADAMS/Flex HelpM.USA: MSC.Software ,2003:1-50 12 Ambrugi, F., Braccesi, C.,

63、Cianetti, F.: Simulation of moving parts on flexible bodies using multybody approach. Test case on a reinforced highway bridge. Mechanical DynamicsM.UK: Universt di Perugia, 2000:1-50 14 Hoshino, H., Zeischka, J.Time varying surface loading of flexible bodies through MFORCE and load shape functionsM

64、.UK: Mechanical Dynamics, 2002:1-50 15 Will, D., Hubert, S., Gebhardt, N. Hydraulik, Grundlagen, Komponenten, Schaltungen. M Berlin Heidelberg: Springer Verlag, 2004:1-50 16 Richardson, M.H., Schwarz, B.J. Introduction to operating deflection shapesM.UK Vibran Technologie, Jamestown, 1999:1-50 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 附附 錄錄 符號(hào)說(shuō)明符號(hào)說(shuō)明 螺桿直徑(mm)注塑螺桿的外徑 S D 螺桿長(zhǎng)徑比注塑螺桿螺紋部分的有效長(zhǎng)度（L）與其外徑 DS之比； S DL/ 理論注射容積(cm3)一次注射的最大理論容積； C V 理論注射量(g)一次注射的最大理論質(zhì)量，一般用 PS 料； i G 注射壓力(MPa)注射時(shí)螺桿頭部熔料的最大壓強(qiáng)； i P 注射速率(cm3/s,g/s)單位時(shí)間內(nèi)，注射的最大理論容積或最大理論質(zhì)量（PS） ； i q 注射功率(kw)螺桿推進(jìn)熔料的最大功率； i N 塑化能力(cm3/s,g/s)單