XS-ZY-250A塑料注塑成型機注射噴嘴結構設計含10張CAD圖,xs,zy,塑料,注塑,成型,注射,噴嘴,結構設計,10,cad XS-ZY-250A塑料注塑成型機注射噴嘴結構設計 摘 要 隨著我國加工塑料行業(yè)飛快高速的發(fā)展，注塑成型設備的自動化程度也跟著飛快提升。精密注塑機長期依靠國外品牌，擠出裝備中的膜機組、精密醫(yī)用導管擠出機組、雙向拉伸PET等市場也被國外的公司占領。所以目前最重要的就是要開發(fā)我們具有自主知識產權的國產擠出裝備和精密注塑。首先，我們不用在購買外國品牌，節(jié)省資金；其次也可以讓我國的精密注塑機在國際塑料機械高端市場上占據(jù)一席之地。本課題主要設計了注塑機的注射裝置，主要由料筒、噴嘴、螺桿等組成，還計算了加熱材料所需時間。節(jié)能已經是國家重要發(fā)展方向，所以生產量很高的注塑機的節(jié)能問題也被廣泛關注。 關鍵詞：注塑機；注射裝置；噴嘴；螺桿 ABSTRACT With the rapid development of China's processing plastics industry, the degree of automation of injection molding equipment is also increasing rapidly. Precision injection molding machine relies on foreign brands for a long time, and the market of membrane unit, precision medical catheter extrusion unit and biaxial tensile pet in extrusion equipment are also occupied by foreign companies. So at present, the most important thing is to develop our own domestic extrusion equipment and precision injection molding with independent intellectual property rights. First of all, we don't need to buy foreign brands to save money; second, we can also let our precision injection molding machines occupy a place in the international high-end plastic machinery market. In this paper, the injection device of injection molding machine is designed, which is mainly composed of barrel, nozzle, screw and so on. Energy saving has been an important development direction of our country, so the energy saving problem of injection molding machine with high production volume has also been widely concerned. Key words：Injection machine; injection device; nozzle; screw 5 目 錄 第一章 緒論 1 1.1研究背景及研究意義 1 1.1.1研究背景 1 1.1.2研究意義 2 1.2注射模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 2 1.2.1國外注塑模發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.2國內注塑模發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.3未來模具發(fā)展方向 3 第二章 注射裝置主要零部件 5 2.1塑料注塑成型機設計參數(shù) 5 2.2螺桿式注射裝置部件 5 2.2.1螺桿螺紋設計 5 2.2.2螺桿頭設計 7 2.3料筒的設計 7 2.4噴嘴的設計 9 第三章 有關工藝參數(shù)的確定 10 3.1型腔數(shù)量的確定 10 3.2噴嘴系統(tǒng)容積的確定 10 3.3加熱時間的確定 10 結束語 11 致 謝 12 參考文獻 13 第一章 緒論 1.1研究背景及研究意義 1.1.1研究背景 塑料模具工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速，早在7年前塑料的年產量按體積計算已經超過鋼鐵和有色金屬年產量的總和，塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產業(yè)及與人民日常生活相關的各個領域中得到了廣泛的應用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場中塑料成形模具產量中約半數(shù)以上是注塑模具。 注塑模具是生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，以及塑料制品在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產品對模具的要求也越來越高，傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應當今的要求。與傳統(tǒng)的模具設計相比，計算機輔助工程（CAE）技術無論是在提高生產率、確保產品質量方面，還是在降低成本、減輕勞動強度方面，都具有極大的優(yōu)越性。注塑模具在加工中，各種數(shù)控加工均有用到，應用很多的是數(shù)控銑及加工中心，數(shù)控線切割加工與數(shù)控電火花加工在模具數(shù)控加工中的應用也非常普遍，線切割主要應用在各種直壁的模具加工，如沖壓加工中的凹凸模，注塑模中的鑲塊、滑塊，電火花加工用的電極等。對于硬度很高的模具零件，采用機加工辦法無法加工，大多采用電火花加工，另外對于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用電火花加工。而數(shù)控車床主要用于加工模具桿類標準件，以及回轉體的模具型腔或型芯，如瓶體、盆類的注塑模具，軸類、盤類零件的鍛模。在模具加工中，數(shù)控鉆床的應用也可以起到提高加工精度和縮短加工周期的作用。模具應用廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)中的產品構件成形加工，幾乎都需要使用模具來完成。所以，模具產業(yè)是國家高新技術產業(yè)的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術資源。優(yōu)化模具系統(tǒng)結構設計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應用針對各種類模具型件所采用的高性能、易切削的專門使用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和新產品試制，應用快速原型制造技術和快速制模技術，以快速制造成型沖模、塑料注射?；驂鸿T模等，應當是未來5~20年的模具生產技術的發(fā)展趨勢。 無切削加工是機械制造業(yè)發(fā)展的目的，而模具就是這種這種無切削加工實現(xiàn)的關鍵，其主要是利用壓力加工來實現(xiàn)。模具的加工成形有低消耗和低成本的特點，且產品質量好生產效率高，因此被廣泛應用于加工。 1.1.2研究意義 塑料相對金屬，密度小，但強度比較高，絕緣性能良好，具有非常好的抗化學腐蝕性，百在機械、化工、汽車、航空航天等領域，塑料已經大規(guī)模的取代金屬。目前塑料制件在工業(yè)、日常生活各領域幾乎無所不在。所以掌握模具設計這一門技巧，對于未來從事相關行業(yè)的我度們來說極其重要。在本次設計的過程中，我們還要鍛煉CAD\CAXA等繪圖軟件的運用。讓我們對塑料注塑模具的成型、加工等有了更加具體的了解。為我們以后的工作奠定了堅實的基礎。 此次我的課題，我的題目是設計XS-ZY-250A塑料注塑成型機注射噴嘴結構，通過這次畢業(yè)設計，把我大學四年所學都統(tǒng)統(tǒng)的運用起來，同時通過查閱容大量的文獻資料豐富自己的知識儲備，拓展眼見，鍛煉獨自思考及解決問題的能力，為以后的工作積累了經驗。 1.2注射模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1.2.1國外注塑模發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，模具設計業(yè)和制造業(yè)發(fā)生了非常大的變化。模具的要求也越來越高，需要精度高、效率高、壽命高，此外也需要能自動化生產，型號選擇也要多。據(jù)統(tǒng)計,汽車、自行車、電視機等很多家用電器所使用的零件，八成以上都是用模具進行成型和加工。模具生產的費用雖然占成本比例增加，但是總體利潤提高了。所以日本因為模具提高了社會的動力；德國的模具工業(yè)也發(fā)展較好，且已經發(fā)展了關于模具的獨立的行業(yè)。現(xiàn)今社會已經模具技術水平的高低表現(xiàn)了了整個國家的機械制造工藝水平。 1.2.2國內發(fā)展現(xiàn)狀 在我們國家，注塑機占塑料加工工業(yè)領域很大比例，注塑機的年產值占塑料成型設備總的比重大約是40%。而注塑機主要分為注塑機、擠出機和吹塑機。如圖1-1所示。 圖1-1 我國塑料成型設備 雖然注塑機使用的方面有很多，但是在國內，由于技術等問題，仍然有可以提升優(yōu)化的地方。注塑機的產品應用廣泛，主要被用于車輛、家用電器、產品包裝等行業(yè)。如圖1-2所示。 圖1-2 我國注塑機應用領域 在國外一些發(fā)達國家的塑料成型設備中，注塑機產量占了六到九成，然而從圖1-2中可以看出，在我國，注塑機產量只占了四成，所以，我國的注塑機還有非常大的提升空間。 1.2.3未來模具發(fā)展方向 據(jù)分析，未來我國模具的10大發(fā)展趨勢是： 一、模具日趨大型化。 二、模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。 三、多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求越來越高。 四、熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。 五、隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 六、標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質量和降低模具制造成本。 七、快速經濟模具的前景十分廣闊。 八、隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。 九、以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。 十、模具技術含量將不斷提高。 第二章 注射裝置主要零部件 2.1塑料注塑成型機設計參數(shù) 本次論文是為了設計XS-ZY-250A塑料注塑成型機注射噴嘴結構，而Y表示螺桿式。上網(wǎng)查找到機械工業(yè)出版社出版的《塑料模設計手冊》得到了注塑機的設計參數(shù)如表2-1所示。 表2-1 設計參數(shù)表 項目 單位 XS-ZY-250A 公稱注射量 ㎝3 250 螺桿直徑 mm 45 螺桿行程 mm 270 最大注射壓力 MPa 130 注射容量（理論值） ㎝3 270 螺桿轉速 r/min 0～180 注射座行程 mm 365 注射座最大推力 KN 40 噴嘴球半徑 ㎜ 15 噴嘴孔直徑 ㎜ 4 2.2螺桿式注射裝置部件 螺桿式注射裝置部件主要由螺桿、料筒、噴嘴，等組成。塑料在螺桿轉動下被連續(xù)推進，實現(xiàn)了固態(tài)到液態(tài)狀態(tài)的變化，最后呈現(xiàn)出了熔融狀態(tài)，然后被注入模腔。因此，注射裝置部件是完全均勻塑化、定量注射的核心部件。 2.2.1螺桿螺紋設計 螺桿是注射部份的重要成零件，它和塑料有最直接的接觸，塑料會通過螺槽的有效長度，塑料會經過三態(tài)和很長的熱力層。螺桿各功能段的長度會影響塑件的成型周期和制品質量。同時，螺桿要經受物料的磨蝕作用和頻繁的負載啟動，要求在正常的工作條件下不出現(xiàn)斷裂破壞，表面具有一定的硬度，增強耐磨損和耐腐蝕的能力，目前螺桿材料多采用高強度的合金鋼。 注塑螺桿分類多種，按其對塑料的適應性，可以分通用螺桿和特殊螺桿。本次設計選擇的是通用螺桿，選擇的材料是高強度的合金鋼。我設計的螺桿的基本結構如圖2-1所示，主要組成是有效螺紋長度加上后面的連接部分。 圖2-1 螺桿基本結構圖 （1） ?Ds ——?螺桿外徑。螺桿的直徑大小對材料的塑化能力有很大的影響，也就會影響到理論注射容積的大小。根據(jù)表2-1可知ds=45mm。 （2） L/Ds?——?螺桿長徑比。L是螺桿螺紋部分的有效長度。? 螺桿長徑比愈大，說明螺紋所占比例就越大，就會直接影響到材料運輸?shù)穆烦涕L度，而運輸時需要吸熱，也就影響了物料吸收熱量的能力。 （3）L1?——?加料段長度。加料段又稱輸送段或進料段。為提高螺桿的輸送效率，螺槽表面一定要光潔，本次設計我設置的粗糙的為0.8。L1長度的要求就是能保證材料能有足夠的輸送時間，一般L1＝（9~10）ds。所以本次設計中加料段長度為：；? （4）h1?——?加料段的螺槽深度。h1的深度，決定了加工材料的容納體積，h1深，就會提高供料量，但是物料太多會影響物料塑化效果以及螺桿根部的剪切強度。一般h1≈0.12～0.16?ds,本次設計??； （5）L2?——?熔融段螺紋長度。L3可以使物料以均勻的料量從螺桿頭部擠出，并且能穩(wěn)定壓力，一般，本次設計中??； （6）h2?——?熔融段螺紋深度。一般來說h2是由壓縮比ε來決定的。h2不能過大，否則會降低塑化能力；也不能過小，會引起大分子鏈的降解，影響熔體質量，公式為： （2-1） 螺桿壓縮比是指熔融螺槽深度（h1）與均化段螺槽深度（h2）之比。螺桿壓縮比不能過大，會減弱塑化能力；壓縮比最好取得小一點，可以增加對物料的適應性。本設計中采用的螺桿是通用螺桿，通用螺桿可取2.3~2.6，取，所以均化段螺槽深度（h2）根據(jù)公式2-1可轉換成公式： 實際壓縮比為，即為理論螺桿壓縮比大于實際螺桿壓縮比。 （7）L3?——?塑化段螺紋長度。L3長度會影響到物料從固態(tài)到黏流態(tài)的轉化過程，不能過短否則會導致物料來不及轉化，會堵塞螺桿形成高壓力；太長會導致很多不必要的能量消耗，對于注塑機來說是一種浪費；一般，本次論文中取； （8）螺紋總長度為。 螺桿尾部的連接部分組成我設計的長度是210mm。 2.2.2螺桿頭設計 為了適應不同塑料的加工，螺桿頭的結構形式也不一樣。加工高粘度的非結晶塑料時，螺桿頭部前端為圓錐形，圓錐角度為30°~40°。這種螺桿頭部的錐度小，可防止熔料的停滯和分解，所以本次設計中的螺桿頭采用30°，如圖2-2所示。 圖2-2 螺桿頭基本結構圖 2.3料筒的設計 料筒和螺桿會同時完成塑料的塑化和注射，料筒的結構形式大部分都是采用整體式，由于料筒要求耐溫、耐壓、耐磨及耐蝕，因此需要采用含有鉻、鉬、鋁的特殊合金鋼制造。本次設計我選用的材料是45鋼。 （1）加料口的斷面形狀 加料口的形狀要盡可能加強對塑件的輸送，加料口的形狀分為對稱和偏置兩種，如下圖2-3所示。本設計中的料筒采用對稱形狀的。 圖2-3 加料口斷面形狀 （2）料筒的壁厚 為了使料筒取得足夠的熱容量和和合適的熱慣性，根據(jù)設計的經驗一般取料筒外徑（D0）和內徑（Di）之比（K）為2～2.5。表2-2為部分料筒的K值。 表2-2 部分料筒的K值 螺桿直徑（mm) 34 42 50 65 85 110 130 料筒壁厚（mm) 25 29 35 47.5 47 75 75 比值（K) 2.47 2.40 2.40 2.48 2.10 2.36 2.15 料筒的直徑計算公式為：；在計算料筒壁厚時，螺桿直徑Ds=45mm（即Di=45mm），料筒外徑的比值取K=2.40 （2-2） 將D0調整為110mm 料筒壁厚： （2-3） (3)料筒的長度 根據(jù)上文螺桿、螺桿頭和噴嘴后半部分的長度以及螺桿行程可計算出料筒總長為： 。 2.4噴嘴的設計 噴嘴是為了使料筒與模具相連接的零部件。噴嘴有多種功能：①預塑時，建立背壓，驅除氣體，防止熔體流涎，提高塑化能力和計量精度；②注射時，與模具主澆套形成接觸壓力，保持噴嘴與澆套良好接觸，形成密閉流道，防止塑料熔體在高壓下外溢；③注射時，建立熔體壓力，提高剪切應力，并將壓力頭轉變成速度頭，提高剪切速度 和溫升，加強混煉效果和均化作用；④改變噴嘴結構使之與模具和塑化裝置相匹配，組成新的流道型式或注塑系統(tǒng)；⑤噴嘴還承擔著調溫、保溫和斷料的功能；⑥減小熔體在進出口的粘彈效應和渦流損失，以穩(wěn)定其流動；⑦保壓時，便于向模具制品中補料，而冷卻定型時增加回流阻力，減小或防止模腔中熔體向回流。 噴嘴在預塑時需要建立背壓，防止熔料流涎，可以提高注塑機的塑化質量。根據(jù)噴嘴的結構不同可以分為直通式和自鎖式；直通式噴嘴是指熔料從進入料筒內到到達噴嘴噴孔的通道一直打開著；自鎖式是噴嘴除了在注射和保壓兩個階段打開之外，其余時間都是關閉狀態(tài)。本次設計選用的是直通式，根據(jù)表2-1，設計的噴嘴如圖2-4所示： 圖2-4 噴嘴 注塑在充模時，熔料在螺桿的壓力作用下流經噴嘴進入模腔。熔料通過小口徑的噴嘴時受到較大的剪切作用，部份壓力在克服阻力時轉變?yōu)闊崮?，使熔料溫度得以提高，同時部份壓力轉變?yōu)樗俣饶?，提高了熔料的流動速度，使熔料快速充滿模腔。在保壓階段，少量的熔料流經噴嘴進入模腔，補充制品收縮所需的熔料，所以注射噴嘴影響注射熔料的壓力損失、剪切熱的多少、射程的大小及補縮作用的大小.本次設計噴嘴使用的材料為45鋼，經淬火后其硬度高于模具澆口套硬度，可以延長噴嘴的使用壽命。 第3章 有關工藝參數(shù)的確定 3.1型腔數(shù)量的確定 型腔數(shù)量的確定是模具進行模架選擇和整體結構設計首先需要考慮的問題，而型腔數(shù)量的確定方式多種多樣。有這里，我們主要根據(jù)注塑機的規(guī)格來設計型腔數(shù)量。利用注塑機的參數(shù)來確定型腔數(shù)量也有多種方式，因為塑件需要較大批量的生產，根據(jù)現(xiàn)實情況，一模一腔是不符合經濟技術要求的，考慮采取多模腔設計。本次設計中根據(jù)注射系統(tǒng)注射量是250g,我選擇并決定了一模四腔的設計方式。 3.2噴嘴系統(tǒng)容積的確定 由于設計的是螺桿式，所以料筒內的容積就是： V=Ll×D0-L×h≈1.2×10^5㎝3 3.3加熱時間的確定 列舉一種塑料，比如低密度聚乙烯（LDPE）。其熔點約為105～115℃，這里取110℃，密度約0.920 g/cm3，比熱容約為2218～2301J·(kg·K)^-1,這里取2350J·(kg·K)^-1。根據(jù)公式（3-1） Q=cm△t （3-1） Q：表示熱量； c：表示比熱容； m：表示物體的質量； △t：表示物體的變化溫度，即t-t0； 假設常溫為20℃，m=р*v=1.104×10^5g則Q≈2335KJ。 選擇一個額定電流為500A的加熱線圈。則加熱線圈發(fā)熱時間為： T=Q/I≈22s 結束語 經過了這幾個月的學習，我終于完成了《XS-ZY-250A塑料注塑成型機注射噴嘴結構設計》的論文。從開始接到論文題目到到論文文章的完成，我學習了很多，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，是我大學生活里最后一個任務了。本次設計首先對注塑模的發(fā)展現(xiàn)狀等進行了闡述，分析了國內外的發(fā)展狀況，對于未來注塑模的發(fā)展提出了自己的看法。然后，對我要設計的注射裝置主要的零部件進行了選用與繪圖。先對零部件進行選擇和計算，然后用caxa繪圖，再截圖插入論文中，可以更直接的撰寫論文。 接著，對有關參數(shù)進行計算與確定，如型腔數(shù)的確定，噴嘴容積的計算和加熱時間的計算。并且根據(jù)實際情況進行選擇與判斷判斷。最后達到了所設想的目標。 在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受，從一開始對題目不知所措我開始查看相關的資料和書籍，逐漸理清了腦子里模糊的思路，慢慢的完善了起來，每一次將不對的地方改進過來，都會讓我收獲到學習的快樂。在論文的寫作和繪圖中，我也充分認識到注射裝置在注塑模的重要性。雖然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，甚至還有很多設想沒有寫進去，但我已經足夠滿足了。當看著自己的論文完成的一刻，自己這么多天的努力沒有白費，真的是非常的幸福。我相信其中熬夜查資料的辛苦最終都會化為成功的喜悅。這次寫論文的經歷也讓我明白了很多，我發(fā)現(xiàn)做論文是要用心去做的，不能投機取巧，不然是學不到任何知識的，只有自己真的有學習和研究的過程，才能獲得成績。希望這次的經歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步。 當然，本設計肯定也還具有一些缺陷，這里誠懇地希望各位老師能予以指正。非常感謝！ 致 謝 本科四年的學習生涯很快就要結束了，我這么多天終于把這篇論文寫完了。在這段既辛苦有艱難的歷程中，帶給我作為學生時期最重要的成功。在論文的寫作過程中遇到了很多的困難和障礙，例如結構問題，尺寸計算等，都在同學和老師的幫助下度過了。在對題目迷惑不知從何下手的時候，我的論文指導老師給我提供了很多方面的支持與幫助，所以在這里要強烈感謝我的論文指導老師——王志斌老師，王老師同時也是我的學業(yè)導師。他不但上課時認真負責，幽默有趣，總是妙語連珠，大家都愛上他的課，而且在課后也非常盡職盡責地關心同學們的學習情況。盡管他平時課務繁忙、空余時間不多，且由于疫情不方便講解，但是他依舊會百忙中抽出時間通過視頻等方式對于我們的問題進行解答。在撰寫論文的過程中，王老師給予了我非常多的幫助，無論是在軟件方面的問題，還是論文格式這些問題上面，他都愿意盡心盡力地為我指導講解，并且不斷鼓勵我。從王老師身上我不僅學到了有關知識，我我覺得更加重要的是他那種嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。在此，我向指導和幫助過我的老師們和同組的同學們表示最衷心的感謝！? 同時，我也要感謝和我同一組的同學們，他們在我寫論文的過程中給予我了很多有用的素材，在我有不懂的地方也會指導我，告訴我要怎么去做，也在論文的排版和撰寫過程中提供熱情的幫助！此外，還需要感謝支持我學習和照顧我的父母。感謝父母讓我到大學進行進一步的學習，是父母讓我有了接受高等教育的機會，能夠學到更多更有用的知識，能有機會學成為社會做貢獻，他們的辛苦和汗水換來了我學到的知識，沒有他們的支持我也許變成一個碌碌無為的人沒有夢想和希望，所以非常感謝我的父母！ ?金無足赤，人無完人。由于我的學術水平有限，我的論文一定要不足之處，在這里懇請各位老師和同學批評和指正！朝夕相處的同學與教書育人的老師也會很快地與我分離。最后對于教授我知識的老師與對我十分照顧的同學表示由衷的感謝。 參考文獻 [1]周俊,張海燕,周飛.注塑機液控單向閥式噴嘴的探討[J].冶金管理,2019(13):70+77. 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