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1、毕业设计诚信声明书本人郑重声明：在毕业设计工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计是本人在 曾海泉 指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计中加以说明；在本人的毕业设计中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。本设计和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学生签名：年 月 日SZ500注塑机注射装置设计学生：*指导老师：*（厦门理工学院机械工程系，厦门361024）【摘要】针对注塑机注射装置的设计，本文着手设计一款注塑量为60g合模力为500KN的注射装置。经过查找各种资料最终选定设计卧式单缸液压马达直接驱动的往
2、复螺杆式注射装置。本文首先简要介绍了注塑机行业的发展情况和今后的发展方向，其次就是对注射装置的结构设计，设计的内容包括对液压马达的选择，和对螺杆、料筒、喷嘴、料斗等的设计，同时还对注塑机的基本参数进行了计算。最后使用CAD软件画出注塑机和注射装置的装配图，并且选出典型零件画出零件图。关键词： 注射装置设计，结构设计，参数计算，CAD画图37The injection device design for SZ500injection machinesStudent: Chen LiTutor: Ceng Hai Quan(Department of Mechanical Engineering,
3、 XiamenUniversity of Technology, Xiamen, 361024, China)【Abstract】To design the injection device,the paper is devoted to design the injection device for injection machines which injection molding 60g and force 500KN. I eventually choice the injection device of the horizontal single cylinder hydraulic
4、 motor drivers and screw reciprocating motion . First, this paper briefly introduces the injection machines of industry development and future development, and secondly, design the structural of the injection device, The main designs are the selection for the hydraulic motor, design for the screw,ba
5、rrel,and nozzle,and the calculation of the basic parameters for the injection machine.Then,draw theassembly drawing of the injection machines and injection device.Key words: Injection device design, Structural design，Calculate the parameters , CAD drawing目 录中文摘要1英文摘要1 前言11.1 国内外发展状况11.1.1 注塑机工业概况11.
6、1.2 注塑机的发展现状与水平41.1.3 我国注塑机工业和技术今后的主要发展方向71.2 设计背景101.2.1 注塑机的工作原理101.2.2 注塑成型机的基本功能101.2.3 注塑成型机的分类111.3 研究内容111.3.1 注射装置的工作原理111.3.2 注射装置的典型部件111.3.3 注射系统的基本要求121.3.4 注射装置的分析和确定121.4 研究目的与意义122 注射装置设计及结构分析132.1 注射装置设计依据132.2 注射装置的整体设计132.3 选择液压马达142.4 螺杆设计162.4.1 参数选定172.4.2 材料与热处理方式192.4.3 螺杆塑化部件
7、的特点192.5 螺杆头与止逆阀设计202.5.1 螺杆头设计202.5.2 螺杆头的基本要求202.5.3 止逆阀设计212.6 喷嘴设计222.7 料筒设计232.7.1 料筒结构232.7.2 加料口252.8加热装置设计252.9 加料斗设计262.10 螺杆驱动传动的连接件设计262.11 注射装置机架导向设计263 注塑机的基本参数273.1 理论注射量273.2 理论注射质量283.3 注射压力283.4 注射速率283.5 塑化能力29结语30致 谢31参考文献321 前言1.1 国内外发展状况1.1.1 注塑机工业概况在讨论注塑机设计之前，先要对国内外的注塑机工业的状况、注塑
8、机工业的发展方向有一个比较清晰的了解，这也就使我们对本课题的意义有所了解。首先要对注塑机有一个整体的认识。注塑机产业本身虽不大, 但因为注塑机产业是为塑料制品加工工业提供重要技术装备的, 它能影响到塑料制成品的加工质量, 还能影响到模具、机械加工等上下游产业。注塑机产品集成了包括伺服、变频、传感、液压传动、冲压、注射成型等各种机械加工前沿技术, 可以放大新型材料的各项功能, 实现精密、节能、环保等技术要求。因此, 注塑机是一国机械加工业的缩影, 其发展状况在一定程度上反映出一个国家及地区国民经济及技术发展水平。注塑机工业是随塑料工业的发展而发展的。塑料工业是一门新兴工业。自塑料问世后的几十年以
9、来，由于其原料丰富、制作方便和成本低廉，塑料工业发展很快，它在某些方面己取代了多种有色金属、黑色金属、水泥、橡胶、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成为各个工业部门不可缺少的材料。中国塑料工业经过长期的奋斗和面向全球的开放，已形成门类较齐全的工业体系，成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产业，作为一种新型材料，其使用领域已远远超越上述三种材料。进入21世纪以来，中国塑料工业取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业，近几年增长速度一直保持在10%以上，在保持较快发展速度的同时，经济效益也有新的提高。从合成树脂、塑料机械和塑料制品生产来看，都显示了中国塑料工业强劲
10、的发展势头。优质优良的塑料制品是通过合理的成型工艺取得的。合理工艺的可靠实施，离不开正常运行的设备与模具。塑料成型设备与模具是塑料工业中的一个重要组成部分，是保质、保量完成塑料制品生产的必要基础。注塑机是塑料机械的主要加工设备，就世界范围来说，注塑机加工的塑料量占30%，注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%，成为塑料成型机械制造业中增长最快、产量最多的机种之一。从塑料制品的市场分析看，结合我国原有塑料机械产品生产能力的充分发挥，20012010年，我国塑料机械产品国内市场容量的年平均增长率约为6%。2000年、2005年分别为80亿元、110亿元，预计2010年达145亿元。随着我国产品质量
11、的提高和品种的增加，塑料机械产品在国内市场的份额也将随之提高，预计分别为70%、75%和80%；塑料机械产品的工业总产值分别为56亿元、82.5亿元和116亿元。随着我国产品出口的增加，预计2010年，我国塑机产品工业总产值达到140亿元，为2000年的2.33倍，年平均增长率约为9%，其中20012005年增长率为10%，20062010年增长率为8%。 从塑料机械产品数量分析， 2000年、2005年分别为5.5万台、7.5万台，预计2010年为10万台，其中，注塑机约占35%，挤出机组占25%，中空成型机约占5%，其他塑机为35%。 我国塑料一般通用设备除了可以满足国内需求外，设备出口量
12、也在逐年增加。近3年，我国塑料机械产品出口处于历史上增长最快的时期。长期以来，出口创汇一直在5000万美元左右，1998年首次超过1亿美元，2001年增至2.38亿美元，比2000年增长31.09%。 有关专家分析认为，今后我国塑料机械产品的出口将以注塑机为主。从出口数量上分析，预计各种机种所占比例分别为：注塑机60.4%、挤出机6.8%、中空成型机11.7%、其他塑机21.1%。从塑料机械产品出口创汇额来看，注塑机74.1%、挤出机占8.1%、中空成型机占8%、其他塑料机械产品占9.8%。从注塑机问世起，锁模力在10005000KN，注射量在502000g的中小型注塑机占绝大大多数。到了20
13、世纪70年代后期，由于工程塑料的发展，特别是在汽车、船舶、宇航、机械以及大型家用电器方面的广泛应用，使大型注塑机得到了迅速发展。80年代以来，CAD/CAE/CAPP/CAM计算机应用技术在注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。注塑机朝着组合结构、专用化、系列化、标准化、复合化、微型化、大型化、个性化、智能化方向发展。用户可以根据自己的实际要求，进行“组合和匹配”。另外围绕节能、省料的技术方针及满足专用材料和特殊用途的需要，开发了许多新型设备和特殊专用设备，如低压注射成型机、气体辅助注射成型机、夹芯注塑机，薄壁注塑机、结构反应注塑机、超高速注射机、注射压缩成型机等。
14、另还有一些科技含量高的注塑机，市场需求也正渐渐走强。一是全电动、全液压精密类注塑机。这类产品主打市场是电子通讯、音像、家电、汽车等，加工条件要求较高，对注塑机的精密度要求也有所提高，这些产业均为朝阳产业，有很大的上升空间。二是中空注塑机发展较快。这是由于塑料零件在振动状态下的应力破坏问题是汽车全塑化及其他一些工程应用上的大难题，而多种橡塑材料结合应用加上中空注塑技术，可有效改善上述缺陷。三是带有空气辅助、水辅助装置的新型注塑机。这类技术有很大的近期市场，特别是对外观要求比较高，使用寿命较长的产品，如家电、汽车、建筑等更有吸引力。随着新工艺、新设备的出现必将更好地推动我国注塑行业的发展。回顾20
15、08年全球注塑机出口总额为54.6亿美元，其中德国注塑机产业规模居世界首位，出口总额占全世界出口总额的20%以上，在全球注塑机竞争中处于优势地位。意大利和日本分列第二、三位。美国的注塑机出口份额逐年下降，己由2000年的9.8%降叠2008年的5.3%。日本的电动注塑机在全世界占有重要地位，其中在北美地区的电动注塑机占有率已经达到30%左右。目前，欧美日的注塑机主要以精密注塑机、大型注塑机等高技术含量、高附加值的机型为主。经过多年的技术引进和技术创新，中国塑机行业在低端注塑机领域中，制造水平已经与发达国家相差无几，加上劳动力价格的优势，使得中国的低端注塑机出口占据了世界的半壁江山。此外，近几年
16、来，中国塑机行业不仅在中端注塑机领域有了长足的进步，在高端注塑机领域也取得了重要突破，中国塑机的市场份额有望逐步扩大。我国的注塑机从无到有、从小到大、从单一品种到多品种，有了长足的发展，特别是改革开放以来，我国注塑机的研究和制造业呈现出一片前所未有的新气象，我国注塑机的产量现成为世界上生产大国，为我国的塑料工业发展作出了巨大贡献。我国的塑料工业发展前景广阔，相比于工业发达国家的塑料工业，我国的塑料工业还处于初级阶段，注塑机加工塑料制品占塑料制品总量的三分之一，所以注塑机在我国发展前景广阔。回顾2009，世界塑料机械行业走过艰辛的一年：日本塑料机械销售业绩直降50%，法国塑料机械市场缩水40%，
17、中国台湾地区09年台湾塑料和橡胶机械产量下跌超过30。但是据统计数据显示，2009年下半年中国大陆塑料机械行业强劲反弹。据中国塑料机械协会副会长钱耀恩先生透露，2010年中国塑料机械行业迎来了百年不遇的发展机遇：一是中国汽车消费行业迅猛发展，汽车塑料用量猛增；二是中国政府在刺激经济的发展、拉动投资等方面很见成效，从四万亿投资计划到汽车下乡、建材下乡、再到轻工业产振兴规划都让人们对中国经济的恢复与发展充满信心。据有关数据统计，预计到2010年，北美人均塑料消费量将达到145千克;西欧人均塑料达到22.8千克，仅为发达国家的六分之一。这也意味着我国塑料产业还拥有较大的攀升空间和发展前景，市场需求的
18、增加将带动塑料机械行业的快速增长。特别是特大型、精密、专用注塑机，低温、大功率型单螺杆挤出机，以及相关工业制品应用的吹塑机械等产品的发展前景看好。塑料机械产业明显的跃升，促使注射产品的应用领域进一步扩大，而且具有较高技术含量和高附加值的注射产品开发应用不断增多，提高了我国注塑行业的整体水平。企业技术装备、市场开发能力、产品应用范围和参与市场竞争的能力等方面与以往相比均有了较大提高，沿海工业发达地区的注射产品档次接近港台同类产品的水平。沿海经济法达地区，忧郁经济高速增长，急需注塑产品的配套服务，给注塑行业发展带来机遇。目前国内经济发达地区广东、浙江、上海、江苏和山东等省市注塑产品产量约占全国总产
19、量65%，且从过去劳动密集型逐渐转向技术、资本密集型发展，生产力布局日趋合理。目前注塑行业年加工能力350万吨以上，单机注塑加工容量可从4克5万克。塑料制品的广泛应用为塑机行业的发展提供了不竭的动力，我国塑料行业的巨大发展潜力为中国塑料机械行业的迅速成长开拓了广阔的空间。目前，注塑机分为肘杆式（机械式）、全液压式、全电动式、电动/液压复合式四类，这四类各有各的优缺点，各有各的市场。在我国，产品结构不甚合理，肘杆式在市场中占主导地位，而全电动式注塑机在国内还是“瘸腿”，目前没有一家企业正式批量生产，仅作为样品机进行宣传。此外电动/液压复合式注塑机作为一种集液压和电驱动于一体的新型注塑机，它融合了
20、全液压式高性能的优点，已成为当今精密注塑机发展的方向。中国是世界最大的信息产业市场，手机机体90%以上的塑料件全部由国外塑机生产，以塑料为主原料的数码产业，国产塑机更是无人问津。就全球市场格局而言，全球建筑市场的持续发展，将会拉动对塑料管材、壁板等挤压制品的需求，进而推动挤出设备的需求增长。因此，预计全球挤出设备需求，将超过其他类型的塑机产品。美国工业市场研究公司的调查表明，美国和日本塑料机械需求将重新显现复苏迹象，西欧市场需求将在2009年加速增长。中国、印度和俄罗斯塑料机械销售前景看好。土耳其、捷克、伊朗及其他发展中国家和地区，对塑料机械需求也将逐步增长。1.1.2 注塑机的发展现状与水平
21、注塑机是塑料机械的主要品种之一，占塑料机械总产值的38%，有1/3的塑料制品是由注塑机生产的。中国注塑机企业主要分布在东南沿海、珠江三角洲一带，其中宁波地区发展势头最猛，现已成为中国最大的注塑机生产基地，年生产量占国内注塑机年总产量1/2以上，占世界注塑机的1/3。中国注塑机虽然发展很快、生产品种也较多，基本上能供给国内塑料原料加工与塑料制品加工、成型所需的一般技术装备，个别产品也进入世界前列，但与工业发达国家如德国、日本、意大利相比，中国注塑机还有一定差距，主要表现在品种少、能耗高、控制水平低、 性能不稳定等方面。目前中国注塑机产品主要集中在通用的中小型设备上，技术含量低，20世纪80-90
22、年代的低档产品供大于求，机械制造能力过剩，企业效益下降。有的品种特别是超精大型高档产品还是空白，仍需进口。据2001年统计，中国进口注塑机使用外汇11.2亿美元，而出口注塑机创汇只有1.3亿美元，进口远大于出口。目前中国生产注塑机的厂家较多，据不完全统计已超过60家。注塑机的结构形式有立式和卧式两种。按生产出的制品可分为普通型和精密型注塑机。一次注射量45-51000g；锁模力200-36000kN；加工原料有热固性塑料、热塑性塑料和橡胶三种。热塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、有机玻璃、聚砜及(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等。从加工出的制品来看，有单色
23、、双色的一般和精密塑料制品。上述产品的主要生产厂家都有自己的系列，各有自己的特点。如广东震德塑料机械厂有限公司生产的捷霸CJ系列注塑机每一种规格均有数控和电脑控制两种形式。又如浙江省宁波海天机械有限公司生产的HTF80X-HFT3600X型系列注塑机，可用于生产各种高精密的热性塑料制品，机器采用线型移动传感器控制注射、合模、顶出，采用多重CPU电控系统、大幅面彩色LED显示、全电脑自动控制。普通卧式注塑机仍是注塑机发展的主导方向，其基本结构几乎没有大的变化，除了继续提高其控制及自动化水平、降低能耗外，生产厂家根据市场的变化正在向组合系列化方向发展，如同一型号的注塑机配置大、中、小三种注射装置，
24、组合成标准型和组合型，增加了灵活性，扩大了使用范围，提高了经济效益。近几年来，世界上工业发达国家的注塑机生产厂家都在不断提高普通注塑机的功能、质量、辅助设备的配套能力，以及自动化水平。同时大力开发、发展大型注塑机、专用注塑机、反应注塑机和精密注塑机，以满足生产塑料合金、磁性塑料、带嵌件的塑料制品的需求。注塑机是目前中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距较小的塑机品种之一。但主要指普通型注塑机，在特大型、各种特殊、专用、精密注塑机的多数品种方面，有的产品尚属空白，这是与工业发达国家的主要差距。随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压式
25、，由于环保和节能的需要，以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。早期的注塑机都是全液压式，由于环保和节能的需要，以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，近年来全电动式的精密注塑机越来越多，只有比较两类不同动力源注塑机的特点，才有可能弄清注塑机的技术发展方向。全液压式注塑机在成型精密、形状复杂的制品方面有许多独特优势，它从传统的单缸充液式、多缸充液式发展到现在的两板直压式，其中以两板直压式最具代表性，但其控制技术难度大，机械加工精度高，液压技术也难掌握。全电动式注塑机有一系列优点，特别是在环保和节能方面的优势，由于使用伺服电
26、机注射控制精度较高，转速也较稳定，还可以多级调节。但全电动式注塑机在使用寿命上不如全液压式注塑机，而全液压式注塑机要保证精度就必须使用带闭环控制的伺服阀，而伺服阀价格昂贵，带来成本上升。电动液压式注塑机是集液压和电驱动于一体的新型注塑机，它融合了全液压式注塑机的高性能和全电动式的节能优点，这种电动-液压相结合的复合式注塑机已成为注塑机技术发展方向。注塑行业正面临着一个飞速发展的机遇，然而在注塑产品的成本构成中，电费占了相当的比例，依据注塑机设备工艺的需求，注塑机油泵马达耗电占整个设备耗电量的比例高达50%-65%，因而极具节能潜力，设计与制造新一代“节能型”注塑机，就成为迫切需要关注和解决的问
27、题。随着世界各国在环保，如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益严格的要求，节能已完成为注塑机电液系统的研究重点，针对阀控电液系统有较大能量损失的不足，德、日等国发展了应用变量泵和电液比例阀结合的负载感应型的注塑机电液控制系统。为进一步降低能耗，减少噪音，最新一代的注塑机是用转速可调的电动机驱动液压泵为动力源，在保压、冷却及空转工况保持很低转速，以达到节能、降噪的目的，其工作原理简述如下：利用注塑机同步信号及电气控制系统，根据注塑成型的工艺要求，将电液比例控制系统，模拟成负载跟踪控制系统，使油泵电机的转速与注塑机工作所需液压的流量与压力乘积成正比，将传统的定量泵改造成变频变量泵，从而使溢流阀的回油流量
28、降到最小，无高压节流能量损失，进而将传统有高压节流的“耗能型”注塑机升级为无高压节流的“节能型”注塑机，节能型注塑机除了节能功能之主要特性外，依据其节能原理，还具有附加系列的优点，包括：减轻开、锁模冲击，延长机械和模具使用寿命；延长油路系统（密封组件等）使用寿命，减少维修次数、节省维护费用；降低噪音、改善工作环境；系统油温大幅降低，冷却用水量可节省30%以上；对电机具有过压、过流、缺相等多种保护；注塑机原有的控制方式及油路不变。将注塑机改造升级为“节能型”注塑机，其投资（主要是变频器）应该在一年内可通过节约的电费或油费收回。总之，开发“节能型”注塑机理论可行，投资小、效益明显，或许在不久的将来
29、，变频节能型注塑机会成为注塑机制造业的新卖点。1.1.3 我国注塑机工业和技术今后的主要发展方向中国加入世界经贸组织(WTO)后，国外的机械制造业加速对华转移，世界一些知名的注塑机企业，如德国德马克、克虏伯、巴登菲尔，日本住友重工等公司先后“进驻”中国，有的还进一步设立了技术中心。国外注塑机制造商的进入给中国注塑机行业带来了发展活力，同时也使中国注塑机制造企业充满了机遇与挑战。从50年代技术创新推出了螺杆式塑料注塑成型机至今已有50多年的历史。目前在工程塑料业中，80采用了注塑成型。近年来由于汽车、建筑、家用电器、食品、医药等产业对注塑制品日益增长的需要，推动了注塑成型技术水平的发展和提高。我
30、国塑料机械2000年销售额在70亿元人民币左右，以台数记约为8.5万台，其中40左右是注塑成型机。从美国、日本、德国、意大利、加拿大等主要生产国来看，注塑机的产量都在逐年增加，在塑料机械中占的比重最大。从注塑机问世起，锁模力在10005000kN，注塑量在502000g的中小型注塑机占绝大多数。到了70年代后期，由于工程塑料的发展，特别是在汽车、船舶、宇航、机械以及大型家用电器方面的广泛应用，使大型注塑机得到了迅速发展。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
31、达到120000kN，注塑量达到92000g。80年代以来，CAD/CAECAPPCAM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。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”
32、和“九五”规划中，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。海天公司在2000年实现今年销售收入8.6亿元人民币，出口创汇1000万美元
33、，创利税2亿元人民币完成销售具有国际90年代水平的大型注塑机100台，进行了两项国际先进水平的重大技术装备研制，其一是注塑机的防护门、配电箱等扳金件表面喷塑流水线形成批量生产能力，其二是注塑机螺杆和机筒双金属喷涂工艺投入批量生产，使关键零部件已经形成了三个完整的系列，它们是以曲肘式锁模的HTW和HTFX系列，直压式锁模的HTK系列，伺服电机控制的HTD系列。基本参数由锁模力580kN到36000kN，注塑重量由70g至51460g，处于国内的领先地位。海天公司十分注重研究国际注射机的发展动态，努力赶上先进生产力发展的水平。国际上移模速度，已从过去的2030m/min提高到4050mmin，最高
34、的达到70m/min。海天公司的中小型机已经跨进4050mmin水平，大型机处在3035mmin水平。注塑速度从过去的100mm/s提高到现在的250mms，有的达到450mms。日本制钢所研制的电动型注塑机达到900mm/s。海天牌注塑机一般都超过130mm/s。用蓄能器加速达到450mm/s。注塑压力从过去的120150MPa提高到目前的180250MPa。日本的SN120P机已达到460MPa，它生产的制品收缩率几乎为零，制品公差可保证在0.020.03mm，壁厚可保证0.l0.2mm。节能方面从过去的流量比例和压力比例控制发展到变量控制或定量控制，变频调速控制，伺服控制技术的注塑机，能
35、耗仅为传统机器的30，海天公司采用变频伺服技术的注塑机，能耗仅为传统的50。注塑机的高效率主要体现在工作节拍快，制品周期短，普遍比过去提高24以上。高效注塑机的开模与预塑一般都是同步完成。开模中同时完成抽芯和顶出。日展会上最快注塑机，工作周期只有1秒钟。注塑机的控制技术历经了继电器、接触器控制及可编程序控制器控制和专用计算机控制的发展过程。自60年代末美国费洛斯公司首先应用计算机控制技术，经过80年代以来的高速发展，已经不是简单的动作控制，而是包括熔体温度、注塑压力、注塑速度、保压时间、冷却过程及液压回路的各种参数的综合控制。过去大多数采用开环控制，目前正在向闭环控制方向发展。德国克劳斯马菲公
36、司PM控制系统，通过合模力、模腔压力和充模过程的控制，使制品质量的误差精确到0.15。海天的控制技术与当今的国际先进水平的差距还比较大，我们自主研制的专用电脑在可靠和稳定性、抗干扰能力及反馈响应灵敏度、分辨率精度等方面与西门子、巴巴康门等有一定距离。另外硬件的运动精度、综合误差都需进一步提高。目前注塑机发展的另一个重要方面，是各种专用注塑机，如排气式注塑机、发泡注塑机、多色注塑机等等。以加拿大HUSKY公司为代表的瓶胚机、包装机，集中体现了高新技 术含量的特征。该公司推出的低压注塑成型技术，在锁模力只有传统技术三分之一时，仍可高质量的保证制品成型，使机器的体积和重量都大幅度降低，在节能和制品成
37、本控制方面都具有重大意义。我们海天公司也积极研制了HTC系统的热固性材料的注塑机，HTP包装专用注塑机并出口到北美市场，HTE瓶胚专用注塑机，HTS双色成型注塑机，我们将会把这些研发进一步推向深入。5年前，中国在绿色能源投资上仅有50多亿美元，截止到2010年，中国在绿色能源的投资上达到300多亿美元，超过美国成为世界上在绿色能源上投资最多的国家。另外，低碳经济已经毋庸置疑成为2010年中国经济发展的主旋律，同样，塑料机械的节能标准在09年已经出台，绿色环保节能也将成为塑机行业发展的必然方向。我们应该抓住机遇，迎接挑战，扬长避短，找到本企业的发展空间。首先，应该确立外向型发展战略，大力扩大出口
38、，创造条件使自己的产品进军国际市场，特别是优势产品应该加强出口工作力度，提高市场占有率。鼓励更多的企业到境外设研究所，办企业，特别是东南亚、中东、非洲、俄罗斯和东欧市场都具有很大的潜力。第二，积极扩大国际经济技术合作，大力引进国外先进技术，可以是合资合作，也可以是购买技术。选择国际知名品牌的制造商，设立联合的产品开发研究机构。第三，积极推行专业化生产，改变大而全、缺乏高、精、尖的弱势，提高关键零件部件的质量水平，把创造世界名牌产品作为奋斗的目标。确立优质高效 精益求精、至诚服务、誉满全球的质量方针。跟踪世界先进技术，通过加大科技投人，加强产、学、研相结合的研究开发，突出自主的技术创新加速科技成
39、果的产业化，加快塑机产品的升级。1.2 设计背景1.2.1 注塑机的工作原理注塑机的工作原理是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，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的作用下，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、
40、固化定型后，模具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落下。注塑机作业循环流程如图1-1所示 图1-1注塑机工作程序框图1.2.2 注塑成型机的基本功能注射成型机必须具备以下基本功能： 对所加工的塑料物料能实现塑化、计量并把熔融物料压入模具模腔的功能； 对成型模具能实现启闭和锁紧的功能； 对成型过程中所需的能量能实现转换、传递和控制的功能； 对成型过程及工艺条件可进行设定与调整的功能。1.2.3 注塑成型机的分类根据注射装置对塑料的塑化方式的不同可分为柱塞式和螺杆式两大类，尤其以螺杆式注塑机最为常见。根据合模装置的不同可以分为机械式、液压式和液压机械式。根据注射装
41、置的排列方式的不同可分为卧式注射成型机、立式注射成型机、角式注射成型机和多工位注射成型机，而其中卧式注射成型机较为常见。按机器的特殊结构和用途还可以分为热塑性通用型注射成型机、热固性塑料注射成型机、排气式注射成型机、发泡注射成型机、多组分注射成型机、鞋用注射成型机等。1.3 研究内容本文将对注塑机注射装置的几个关键部件：注射部件、塑化部件、驱动部件进行分析设计。1.3.1 注射装置的工作原理注射装置必须实现以下功能：接受自由流动的粒料、加热和塑化粒料、把熔体注射到成型模腔中并使模腔里熔体处在一定的压力下（保压）。1.3.2 注射装置的典型部件（一）注射部件 ：常见的注塑装置有单缸形式和双缸形式
42、。工作原理是：预塑时，在塑化部件中的螺杆通过液压马达驱动主轴旋转，主轴一端与螺杆键连接，另一端与液压马达键连接，螺杆旋转时，物料塑化并将塑化好的熔料推到料筒前端的储料室中，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，并通过推力轴承使推力座后退，通过螺母拉动活塞杆直线后退，完成计量，注射时，注射油缸的杆腔进油通过轴承推动活塞杆完成动作，活塞的杆腔进油推动活塞杆及螺杆完成注射动作。（二）塑化部件：塑化部件有柱塞式和螺杆式两种。一般多采用螺杆式。我们这里主要介绍一下螺杆式。螺杆式塑化部件如图1-2所示,主要由螺杆、料筒、喷嘴等组成，塑料在旋转螺杆的连续推进过程中，实现物理状态的变化，最后呈熔融状态而被注入模
43、腔。因此，塑化部件是完成均匀塑化，实现定量注射的核心部件。图1-2螺杆式塑化部件结构图1-喷嘴；2-螺杆头；3-止逆环；4-料筒；5-螺杆；6-加热圈；7-冷却水圈螺杆式塑化部件的工作原理：预塑时，螺杆旋转，将从料口落入螺槽中的物料连续地向前推进，加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料，固体物料在外加热和螺杆旋转剪切双重作用下，并经过螺杆各功能段的热历程，达到塑化和熔融，熔料推开止逆环，经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端，并产生背压，推动螺杆后移完成熔料的计量，在注射时，螺杆起柱塞的作用，在油缸作用下，迅速前移，将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具。1.3.3 注射系统的基本要求注射系统的主要作
44、用就是塑化物料并在高压和高速下将塑料熔体注入模腔，并进行压力保持。其必须满足一下要求： 在预定的时间内能将固态的塑料熔融塑化为粘流态的物料，并且能按预定的熔料量、温度为注射成型提供均匀的熔料； 根据工艺要求能将塑化好的熔料以适合的压力和速度注射入模具的型腔中； 当完全充模后，能在预定的时间内持续对模腔中的熔料保持一定的压力（保压），保证制品的补缩和彻底排掉气体。1.3.4 注射装置的分析和确定根据注塑机的注射量和合模力，了解注塑机注射装置的结构及工作过程，参考其他注塑机注射装置的介绍，对注射装置进行分析，确定注射装置的合理结构1.4 研究目的与意义塑料产品是人们日常生活必不可少的生活用品，塑料
45、产品的应用范围也越来越广，人们对塑料产品的要求从实用性、可靠性己经提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对塑料产品也提出了许多新的要求。对塑料产品的这种不断提出的新要求，促使塑料产品的成型设备不断的改进，成型设备的生产技术也不断得到新的发展，使塑料产品成形技术在成型领域中占有越来越重要的地位。在塑料成型设备中，注射成型机占的比重最大。注射成型制品在家用电器、电子工业、汽车制造等行业的用量日益增加，有力地推动了注塑机的发展。注射成型是目前塑料加工中最普遍采用的加工方法之一，半数以上产量的塑料成型模具是注射成型模具，其生产的制品约占塑料制品总量的20%3%。注射成型的主要特点
46、是生产周期短，生产效率高；成型制品的形状由简到繁、尺寸由小到大，但尺寸精确；可以自动化、高速化生产，具有极高的经济效益。由于注塑机及其应用的现有技术与德国、日本等国家相比还存在明显的差距，我国每年对高端注塑机的进口量仍然很大，特别是精密、高速注塑机占全部进口量的90%以上。因此，我们必须高度重视注塑机和注射成型加工领域的知识创新与技术进步，以尽快实现由该领域的生产大国向技术强国的跨越。因此，对SZ500注塑机注射装置的设计具有相当重要的意义，只有了解注塑机的基本原理与结构，掌握注塑机的工作过程，才有可能来发展注塑机。同时还培养自己综合应用所学理论知识和技能，学习到正确的设计思想，培养认真的工作
47、作风，掌握科技论文的写作技巧。2 注射装置设计及结构分析2.1 注射装置设计依据理论注射质量60g合模力500KN2.2 注射装置的整体设计注塑机加工能力分类如图表2-1 表2-1注塑机加工能力的分类注塑机类型超小型小型中型大型超大型合模力/KN16016020002500400050001250016000理论注射容量/cm31616630800315040001000016000根据上表，合模力500KN，理论注射容量60 g为小型注塑机。电动驱动很少用于小型注塑机，通常用于夹紧力大于15000KN的机器。所以我们选用液压马达直接驱动。所以，这次注塑注射装置的整体设计选择为卧式单缸液压马达
48、直接驱动的往复螺杆式小型注塑机的注射装置。其主要构成部分如图2-1所示图2-1单缸液压马达直接驱动的往复式注射装置的主要构成部分2.3 选择液压马达密度：一般塑料密度范围为0.921.09克/厘米3理论注射质量为60g，那么理论注射容量为60g（0.921.09）g/cm3=(55.265.4) cm3所以理论注射容量定为66 cm3螺杆转速Ns=（min-1）= =294r/min（高熔体速度，v=0.41.5m/s）选用BMD-E160作为这次设计的注塑机的螺杆驱动装置。BMD系列摆线液压马达是一种内啮合摆线齿轮式小型、低速、大扭矩液压马达。它的结构简单，外观新颖，底速稳定性好使用寿命长。实物