注射成型机设计原创毕业设计1.docx

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注射成型机设计原创毕业设计1

摘要

本文中心内容是注射机的设计问题，注射成型机是塑料机械的一种，是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。

根据功能不同可分为注射系统、合模系统、液压传动系统和电器控制系统。

生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。

由于注塑周期本身很短，如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。

结合注射成型工艺过程的注意事项，又有注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、开合模速度及开合模部分基本尺寸等系列参数要按标准设计。

将各部分自身特点和要求与注射成型过程要求相结合，按照行业标准，进而设计出规定参数，整合成一台符合规格的注射成型机。

关键词：

注射成型注射机设计

目录

第一章注射机简介................................................

1.1注射成型机简述...........................................

1.2注射成型过程介绍.........................................

第二章注射成型机组成模块设计....................................

2.1注射机模块分类及设计.....................................

2.1.1注射系统设计........................................2.1.2合模系统设计.........................................

2.1.3液压传动系统和电气控制系统设计.......................

2.2注射成型机硬件综合分析...................................

第三章注射基本参数设计..........................................

3.1注射参数概述.............................................

3.2注射参数设计.............................................

3.2.1注射量...............................................

3.2.2注射压力.............................................

3.2.3注射速率............................................

3.2.4塑化能力............................................

3.2.5锁模力..............................................

3.2.6合模速度和开模速度..................................

3.2.7合模部分基本尺寸....................................

3.2.8空循环时间..........................................

3.3总结.....................................................

参考文献..........................................................

致谢..............................................................

注射成型机设计

1、注射机简介

1.1注射成型机简述

注射成型机是塑料机械的一种，简称注射机或注塑机，是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。

注射成型是通过注塑机和模具来实现的。

要想合理地设计一台功能和应用都符合要求的注射机，首先必须了解注射机的重要模块组成，以及每个模块的功能和特点。

随着注射成型技术的广泛应用与发展，注射成型机的类型很多，其中最有代表性，应用最广泛的是通用型注射成型机。

其基本功能有两个

（1）加热塑料，使其达到熔化状态

（2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。

通用型注射成型机是用于加工热塑性塑料的普通单阶式、单工位的注射成型机。

最常用的注射机有两种，即柱塞注射成型机和螺杆注射成型机，二者的主要区别在于注射原理上，其原理分别如图1、图2。

图1-1柱塞式注射机注射原理示意图

图1-2螺杆式注射机注射原理示意图

1.2注射成型过程介绍

注射成型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，经固化定型后取得制品的工艺过程。

注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：

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，进行下一个循环。

注射成型机操作项目：

注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制系统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、顶出型式的选择，料筒各段温度的监控，注射压力和背压压力的调节等。

一般螺杆式注塑机的成型工艺过程[1]是：

首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品（保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料，以及保证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。

塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。

同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在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关键部件。

对塑料制品的评价主要有三个方面，第一是外观质量，包括完整性、颜色、光泽等；第二是尺寸和相对位置间的准确性；第三是与用途相应的物理性能、化学性能、电性能等。

这些质量要求又根据制品使用场合的不同，要求的尺度也不同。

制品的缺陷主要在于模具的设计、制造精度和磨损程度等方面。

但事实上，塑料加工厂的技术人员往往苦于面对用工艺手段来弥补模具缺陷带来的问题而成效不大的困难局面。

生产过程中工艺的调节是提高制品质量和产量的必要途径。

由于注塑周期本身很短，如果工艺条件掌握不好,废品就会源源不绝。

在调整工艺时最好一次只改变一个条件，多观察几回，如果压力、温度、时间统统一起调的话，很易造成混乱和误解，出了问题也不知道是何道理。

调整工艺的措施、手段是多方面的。

例如：

解决制品注不满的问题就有十多个可能的解决途径，要选择出解决问题症结的一、二个主要方案，才能真正解决问题。

此外，还应注意解决方案中的辨证关系。

比如：

制品出现了凹陷，有时要提高料温，有时要降低料温；有时要增加料量，有时要减少料量。

要承认逆向措施的解决问题的可行性。

2、注射成型机组成模块设计

2.1注射机模块分类及设计

一台通用型注射成型机由注射系统、合模系统、液压传动系统与电器控制系统组成。

如下图示例：

图2-1通用注射机模块组成示意图

1.合模系统2.注射系统3.电气控制系统4.液压传动系统

2.1.1注射系统设计

注射机注射系统要将塑料均匀地加热熔融、塑化后，在很高的压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤注射入模。

该系统关乎注射产品成型质量好坏，所以对其的要求是塑化性能好，而且能够提供足够的注射压力和速度。

其主要组成部分包括：

①塑化件：

螺杆（柱塞和分流梳）、机筒、喷嘴；②加料装置（料斗）；③计量装置；④螺杆的驱动装置；⑤注射油缸；⑥注射座

图2-2XS—ZY-125A注射装置

1一喷嘴2、4一料筒3一螺杆5一料斗6一齿轮变速箱7一电动

8、9、l3一螺钉10一注射油缸11一压板2一注射座整体移动油缸

14一注射座

2.1.2合模系统设计

合模系统要保证成型模具可靠地闭合和实现模具启闭动作的流畅性，这就要求系统要有足够的锁模力。

由固定模板，移动模板、合模油缸、顶出装置、调模装置、安全门等部件组成。

图2-3单缸直压式合模系统

1.合模液压缸2.拉杆3.移动模板4.模具5.定模板6.拉杆螺母

2.1.3液压传动系统和电气控制系统设计

液压传动系统和电器控制系统要保证注射成型机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度）和动作程序准确无误地进行工作。

该部分通过人机对话指令按设定的程序加热塑化塑料，提供合理的合模开模压力，带动柱塞按设定速度推进或者螺杆合理旋转前进，在注射成型过程中也起着至关重要的作用。

2.2注射成型机硬件综合分析

单一地针对注射机每个系统进行功用设计还是不够的，还必须熟悉注射成型机的整个工作过程，只有将各系统紧密合理地配合起来，并能顺利地完成塑料产品的注射工作，才能够真正设计出一台合理的注射成型机。

注射成型机的成型周期—般从模具开始闭合时起。

模具首先以低压快速进行闭合，当动模与定模快要接近时，合模机构的动力系统自动切换成低压（即试合模压力）、低速，在确认模内无异物存在且嵌件没有松动时，再切换成高压而将模具锁紧。

在确认模具达到所要求的锁紧程度后，注射座前移，使喷嘴和模具流道口贴合，继而就可向注射油缸充入压力油，于是与油缸活塞杆相接的螺杆，则以要求的高压高速将头部的熔料注入模具型腔中。

此时螺杆头部作用于熔料上的压力即为注射压力（一次压力）。

当熔料充满模腔后，螺杆仍对熔料保持一定的压力，以防止模腔中熔料的反流，并向模腔内补充因低温模具的冷却作用而使熔料收缩所需要的物料，从而保证制品的致密性、一定的尺寸精度、良好的力学性能。

此时螺杆作用于熔料上的压力称之为保压压力（二次压力），在保压时螺杆因补缩而有少量的前移。

当保压[2]进行到模腔内的熔料失去从浇口回流的可能性时（即浇口凝封），即可卸压，制品在模腔内继续冷却定型。

与此同时，螺杆在螺杆传动装置的驱动下转动，从料斗落入料筒中的塑料随着螺杆的转动沿着螺杆向前输送。

在这一输送过程中物料被逐渐压实，在机筒外加热和螺杆摩擦热的作用下，物料逐渐熔融塑化最后呈粘流态，并建立起一定的压力。

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。

即表示了螺杆头部所积累的熔料体积量。

当螺杆回退到计量值时，螺杆即停止转动，准备下一次注射。

制品冷却与螺杆塑化在时间上通常是重叠的，这是为了缩短成型周期。

在一般情况下，要求螺杆塑化计量时间要少于制品冷却时间。

螺杆塑化计量结束后，为使喷嘴不致于长时间和冷的模具接触而形成冷料等缘故，有些塑料品种需要将喷嘴撤离模具，即注射装置后退（根据物料可选择）。

模腔内的制品经冷却定型后，合模机构即开模，在顶出装置作用下顶出制品。

图2-4注射机工作过程循环图

3、注射基本参数设计

3.1注射参数概述

注射机的硬件即组成模块设计之后，就要进行软件即基本参数[3]的设计了。

注射机的规格性能通常用一些参数加以表示。

其主要参数有注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、移模速度、合模装置的结构尺寸、空循环时间等。

这些参数是模具设计和注射机选用时的依据。

其中注射量和锁模力的大小反映了注射机加工能力的大小，通常用来表示注射机的规格型号。

表3-1注射基本参数