卧式注塑机总体方案设计及注射装置设计
摘 要：注射成型机是将热固性或热塑性的塑料制作成为各种塑料制件的成型设备。注射成型机又是在塑料加工机械中较为复杂及精密的机器。目前，随着机器生产率的提高和自动化生产的发展，塑料制件已日益广泛地运用到国防、电气、航空、机械、科教文卫等各个领域，注塑成型机也得到了极为广泛的运用。内容主要为注塑机注射部分的设计，介绍注塑机注射部分设计及优化研究现状，阐述了基于CAD软件下的优化方法，提出了本论文的基本框架。介绍了塑化部件的设计，研究了螺杆、螺杆头、料筒，分析了其分类和优缺点。介绍了注射油缸的设计，研究了注射油缸直径、活塞杆直径，包括对其尺寸的计算。介绍了传动部分的设计，研究了其所能承受了扭矩和转速，并对其轴承做了介绍。介绍了移动油缸的设计，研究了移动油缸的油缸直径和活塞杆直径，包括对其尺寸的计算。设计这台机器的目的是：为了进一步了解注塑机的结构和其工作原理，把我们学习的理论用到实际中去。
关键词：注塑机；螺杆；注射油缸；传动部分
General scheme design of horizontal injection molding machine and injection device design
Abstract:The injection molding machine is a molding equipment that makes thermosetting or thermoplastic plastics into various plastic parts. Injection molding machine is a more complex and precise machine in plastic processing machinery. At present, with the improvement of machine productivity and the development of automatic production, plastic parts have been widely used in various fields such as national defense, electrical, aviation, machinery, science, education, culture and health, and injection molding machines have also been widely used. Content mainly for injection molding machine injection part design, introduce injection molding machine injection part design and optimization research status, expound the optimization method based on CAD software, put forward the basic framework of this paper. This paper introduces the design of plasticized parts, studies screw, screw head and barrel, and analyzes its classification, advantages and disadvantages. The design of the injection cylinder is introduced. The diameter of the injection cylinder and the diameter of the piston rod are studied. This paper introduces the design of the transmission part, studies the torque and speed it can withstand, and introduces its bearing. The design of the moving cylinder is introduced. The diameter of the moving cylinder and the diameter of the piston rod are studied. The purpose of designing this machine is to further understand the structure and working principle of injection molding machine and apply the theory we have learned to practice.
Keywords: Injection molding machine; screw; injection cylinder; transmission part
一、注塑机设计概述
（一）选题背景
本论文的内容主要为注塑机注射部分的设计，有关各章节内容分述如下：
介绍了课题的背景和意义，总结了注塑机注射部分设计及优化研究现状，阐述了基于CAD软件下的优化方法，总结了注塑机注射部分发展现状及趋势，提出了本论文的基本框架。
第一章， 介绍了塑化部件的设计，研究了螺杆、螺杆头、料筒的选择，分析了其分类和优缺点。
第二章， 介绍了注射油缸的设计，研究了注射油缸直径、活塞杆直径，包括对其尺寸的计算。
第三章， 介绍了传动部分的设计，研究了其所能承受了扭矩和转速，并对其轴承的选择做了介绍。
第四章， 介绍了移动油缸的设计，研究了移动油缸的油缸直径和活塞杆直径，包括对其尺寸的计算。
意义：改进注塑机的构造，降低成本，为了进一步了解注塑机的结构和其工作原理，把我们学习的理论用到实际中去。
（二）注塑机发展概况
中国塑料注射成型机产业从1958年上海生产第一台60克注塑机开始，从无到有、从小到大逐步做强，特别是改革开放30多年来，中国注塑机实现了跨越式的发展，取得了巨大成就。
塑料注射成型机是中国机械工业不可忽视的重要组成部分，产品种类多，应用领域广，关联程度大，综合性能强，技术资金密集，是促进汽车工业、建筑材料工业、电子通信工业、轻工业、国防工业等各行业发展、丰富人民物质文化生活的重要产业，也是具有较强国际竞争力的优势产业，是名符其实的注塑机制造大国和出口大国，在全球塑机市场上具有重要地位。近几年来，随着控制技术的不断发展与完善，注塑机已朝着自动化、节能化、智能化、无人化等方向发展。如采用计算机数字化控制和程序化控制，使注塑机具有自动控制、自动诊断、自动调节、自动补偿功能；控制系统实行模块化、集成化；采用成组技术，通过网络实施多台注塑机的群控。在成型工艺方面，低压注射成型、交变注射成型、注射压缩成型、熔芯成型工艺都已开始出现。
二、注塑成型原理
注射成型是把塑料通过料斗加入机筒中，机筒外部由加热圈加热，使塑料熔融。在机筒内部装有马达驱动旋转的螺杆，塑料在螺杆的旋转作用下沿着螺槽向前输送，同时在加热圈和螺杆剪切的双重作用下塑料逐渐塑化。当已熔融的物料推到螺杆的头部时，螺杆在物料的反作用下进行后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程。然后，螺杆在注射油缸的活塞推力作用下，以高速、高压将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出。
注射成型是一种以高速高压将塑料熔体注入已闭合的模腔内，经冷却定型，得到与模腔相一致的塑料制品的成型方法。
一台标准的注塑机必须具备如下基本功能：
1. 对加工塑料实现塑化计量并将熔料射出的功能；
2. 对成型模具实现启闭和锁紧的功能；
3. 实现在成型过程中所需能量的转换与传递的功能；
4. 对工作程序及工艺条件设计与控制的功能。
图1.1 注塑机
图1.2 注塑机结构示意图
图1.3 注射部分结构示意图
图1.4 注塑的过程
三、总结
注射成型机主要由以下部件组成：注射装置，合模装置，液压传动和电气控制系统。其中注射装置的是使塑料均匀塑化成熔融状态，并且以一定的压力及速度将定量的熔料注射到模腔内。因此，注射装置应具有塑化良好，计量精确的性能，并在注射时对熔料能提供足够的压力和速度。注射装置一般由塑化部件（机筒，螺杆，喷嘴等）料斗，计量装置，螺杆传动装置，注射和移动油缸等组成。因此，注射装置在整个塑料注射成型机的结构中占有不可或缺的地位。
选择注塑机注射装置标准，主要就是看它的主要性能参数，比如注射量、注射质量、注射压力、注射速率等等。随着科技的发展，注射装置是否能在规定的时间内，提供一定数量的，组分和温度均匀的熔料；是否能根据塑料性能和制品结构的情况，应有合适的速度和压力，将一定量的熔料注入模腔，作为衡量注射装置的好坏。
目前小型机市场竞争日趋激烈，用户对机器的要求也越来越多，从过去的价格竞争到现在的参数竞争、性能竞争。在参数方面落后与同行业水平，同时小型机的结构、外形十多年来并未作大的改进，产品缺乏很好的定位（包括产品水平的定位、价格的定位），制造成本居高不下，因此，如何通过本次设计改善结构、外形，降低制造成本，提高装配效率是这次设计的关键。
注射部件本次改善内容：
(1)料筒测温孔加深，更接近熔融塑料的实际温度。
(2)考虑落料方便，修改落料口形式，提高塑料输送。
(3)对注射座、传动座进行分析，3D造型，受力部位进行应力分析，改善局部结构，降低零件重量。
(4)通过对注射油缸、活塞杆等零件增加长度公差，通过尺寸保证减少长度偏差，使原来靠工人手工调整长度的情况得到改善，提高装配效率。
(5)止回环采用平面密封，减少移动距离，提高制品重复精度。
(6)注射缸盖的密封采用O型圈+挡圈的方式，减少无谓的漏油现象。
本次设计以注塑机注射部件为研究对象，对其塑化部件、注射油缸、传动部件、移动油缸等部分进行了研究，取得了一定的成果，但是由于时间、实验条件限制以及个人的一些原因，还有许多地方需要不断地改进和完善，项目还可以做进一步的深入和挖掘，在后续的研究工作中，建议从以下方面入手展开：
对塑化部件中螺杆头进行进一步的完善。在塑化部件的设计中，螺杆头的设计是其重要的一部分，它也存在着一定的经济效益，本文只给出了一种方案，如何得到进一步的优化，仍在研究之中。
对自己的CAD制图能力进行进一步的提高。本次设计使用了CAD来进行制图，但实际操作中明显体现出CAD制图不熟练的问题，应该提高使用CAD的熟练度。
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