发布时间 : 星期六 文章往复螺杆式注塑机注射系统设计更新完毕开始阅读c265aa0d58fb770bf78a5551
青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 大型家用电器方面的广泛应用，使大型注射机得到了迅速发展。美国最为明显。在1980年全美国约有140台10000kN以上锁模力的{TodayHot}大型注塑机投入巾场，到1985年增至500多台。日本名机公司已经成功地制造了当今世界最大的注塑机，其锁模力达到120000kN，注射量达到92000g。
80年代以来，CAD/CAE／CAPP／CAM计算机应用技术在塑机制造业的广泛采用，促进了我国注塑机研发和制造水平的高速发展[3]。以宁波海天股份有限公司为代表的一批国家级高新技术企业都相继引进美国U.G.S和PTC公司的计算机辅助设计和分析等软件，实现了三维立体参数化建模，机构运动仿真，对主关原件分析，对高应力区的应力分布、应力峰值、危险区域等进行准确的分析计算，帮助设计人员迅速地了解、评估和修改设计方案，保证重要零件结构合理性的可靠性达到完美结合。为了保证高质量的设计输出到高质量的产品输出，旧的加工方式已经很难适应技术、质量竞争的要求。海天公司在“八五”和“九五”规划中，{HotTag}按照滚动发展的科学方法，累积投资2亿元人民币组建了加工中心分厂。新建5万平方米的大型装配分厂，10万平方米的扳金和结构件加工分厂，新建了1万平方米的试验车间和实验室，新建了5928个库位的立体自动仓库。购置了德国OKUMA两条柔性加工线，加入到40多台加工中心组成的机群中。实施了国家863计划——浙江海天CIMS工程，成功应用K3系统，实现了生产计划、物料、成本等计算机集成管理。引进IMAN系统实现了产品技术数据创建和跟踪，产品结构和版本，产品属性和关联数据的查询以及向K3系统的信息传递等计算机集成管理。
1.4需要解决的问题
注射成型（也称注射模塑，简称注塑）是指将注射用原料（粒状或粉状塑料）置于能加热的料筒内，受热、塑化后用螺杆或柱塞施加压力，使熔体经料筒末端的喷嘴注入到所需形状的模具中填满模腔，经冷却定型后脱模，即得到具有要求形状的制品[4]。
注射成形的基本要求是塑化、注射和成形，为满足成形的要求，注射必须保证足够的压力和速度[5]。同时，由于注射压力很高，螺杆将受到很大的轴向力，因此，螺杆的设计要进行必要的强度校核；螺杆兼具传送物料与塑化的功能，因此要合理安排螺杆的结构以及不同功能段的螺槽深度。
由于熔融树脂容易停滞在加热料筒内而发生热分解，因此要设计合理的塑化装置以保证熔融塑料能均匀受热，同时，为达到较大的注射压力，必须合理设计喷嘴的结构以减小压力损失。
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青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 选用普通异步电动机做为驱动装置，要达到任务要求的转速，必须设计合理的传动装置，合理安排传动件的位置。
为准确控制注射量，需设计计量装置，并通过行程开关完成计量的自动控制。
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青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 2 总体方案设计
注射装置是注射机中直接对塑料加热和加压的部分，塑料的塑化和注射都在这里进行。因此，注射装置是注射机的一个非常重要的组成部分。注射装置在注射成型工艺过程中，应能均匀加热和塑化一定数量的塑料；并以一定的压力和速度将熔料注入模腔；保压一段时间以防止模内熔料的反流，且向模内补充一部分熔料，补偿制件的冷却收缩[6]。注射装置主要形式有柱塞式、螺杆预塑式和往复螺杆式（简称螺杆式）。目前采用最多的是往复螺杆式，其次是柱塞式。
2.1柱塞式注射装置
柱塞式注射装置由定量加料装置、塑化部件、注射液压缸、注射座移动液压缸等组成。 柱塞式注射装置具有以下特点：
（1）塑化不均匀，提高料筒能力受到限制。由于料筒内塑料加热熔融塑化的热量来自于料筒的外部加热，且塑料导热性差，塑料在料筒内的运动呈“层流”状态，造成靠近料筒外壁的温度高，塑化快；而料筒中心的塑料温度低，塑化慢。料筒的直径越大，温度差越大，塑化越不均匀，甚至出现内层塑料尚未塑化好 ，而表层塑料已经过热分解变质的状况。对于热敏性塑料则更难于加工成型。
（2）注射压力损失大。因为注射压力不能直接作用于熔料，需要经过未塑化的塑料传递，熔融塑料通过分流梭与料筒内壁的狭缝进入喷嘴，最后注入模腔，造成很大压力损失[8]。据实际测量，采用分流梭的柱塞式注射机，模腔压力仅为注射压力的25%～50%，因此需要提高注射压力。
（3）不容易提高稳定的工艺条件。柱塞在注射时，首先加入料筒的加料区的塑料进行预先压缩，然后才将压力传递给塑化后的熔料，并将头部的熔料注入模腔。可见，即使柱塞等速移动，但熔料的充模速度却是先慢后快，直接影响到熔料在模内的流动状态。且每次加料量的不精确，对工艺条件的稳定和制品质量也会有影响。
此外，料筒的清洗比较困难，但其结构简单，在注射量比较小时，仍不失其应用价值。因而，一般只用于注射量在60cm3以下的小型注射机[7]。
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青岛农业大学海都学院本科毕业论文（设计） 2.2螺杆预塑式注射装置
螺杆预塑式注射装置是由两个料筒组成的，一个是螺杆预塑式料筒，另一个是注射料筒，两个料筒的连接处有单向阀。粒料通过螺杆预塑式料筒而塑化，熔料经过单向阀进入注射料筒[8]。当注射料筒中的熔料量达到预定量时，螺杆塑化停止，注射柱塞前进并将熔料注入模腔。预塑料筒中的螺杆在转动过程中不仅输送塑料，更重要的是对塑料产生剪切摩擦加热和搅拌混合作用。因此，这种注射装置的塑化质量和塑化效率比柱塞式注射装置有显著的提高。另外，由于料筒内取消了分流梭，而且进入注射料筒的是已经塑化的熔料，所以，注射时压力损失大大减小，注射速率也比较稳定，所以在连续注射或者大型注射装置上应用比较多。
螺杆预塑式注射装置虽然解决了柱塞式注射装置在工作过程中的缺陷，扩大了注射量，减小了注射时的压力损失，但由于增加了一个料筒，结构比较复杂庞大。两个料筒的单向阀处容易引起塑料的停滞和分解。同时为了避免熔料泄露，注射料筒和柱塞间的配合要求比较高。因此，给制造和使用带来了一定的困难。为了克服这些缺点，在结构上做了进一步改进，产生了往复螺杆注射装置。
2.3往复螺杆式注射装置
往复螺杆注射装置也叫螺杆一线式（简称螺杆式）注射装置，主要由塑化部分、料斗、螺杆、传动装置 、注射座、注射座移动液压缸、注射液压缸等组成。塑化部件和螺杆传动装置等装在注射座上，注射座借助注射座移动液压缸可以沿底座的导轨往复运动使喷嘴撤离或者紧贴模具。 同时，为了便于拆换螺杆和 清洗料筒，在底座中部设有一个回转装置，使得注射座能够绕其转轴旋转一定角度。
往复螺杆注射装置还有采用液压马达直接驱动型，可根据注射液压缸数目分为单缸式和双缸式两类结构 。对于双缸式液压马达随动式注射装置，螺杆和液压马达直接连接传递运动。双注射油缸放置在料筒两侧平行排列，注射时，液压马达随螺杆一起作轴向移动，故称随动式。这种形式注射装置结构紧凑，能耗低，它是恒定力矩驱动装置，当螺杆出现过载时，液压马达无法驱动，起到对螺杆的保护作用，而电动机驱动装置为恒定功率驱动装置，当螺杆过载时容易扭断螺杆[9]。目前普遍采用液压马达直接驱动的注射装置。
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