1、本科毕业论文（20 届）新型螺杆式注塑机设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 -摘要本次注塑机注塑部分的设计主要是适用于生活用品制造的小型塑料制品的，主要是由于生活用品制造其结构比较简单，自动化要求低，虽然利润薄弱，但属于消耗品，市场需求比较大。本文首先介绍了注塑机的的发展概况；其次阐述了注塑机的工作原理，其过程与注射器的工作原理有点类似，不同的是前者需要利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒内，料筒外由加热圈加热，使物料熔融。物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，并把已熔融的物料推到螺杆的头部。然后，螺杆在注射油缸活
2、塞杆推力的作用下通过喷嘴注射到模具的型腔中。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件从模具顶出落下。接着说明了注塑机的组成机构，最后进行了有针对性的设计。这次的设计主体的注塑机注射部分。注塑机的注射部分主要包括塑化部件、注射座、注射油缸、座移油缸和液压马达，而其中最主要的设计就是塑化部件。因为塑化部件又包括螺杆、料筒、螺杆头和喷嘴，其中螺杆的选择将会影响到整个注塑机的性能。在设计计算部分分别对螺杆直径、螺杆行程、螺杆行程比、理论注射容量等关键部分的反复计算校核，最终确定了最后的设计方案。关键词：注塑机；螺杆；油缸；喷嘴- 3 -AbstractThis part of t
3、he design of injection molding machine is mainly suitable for daily use made of small plastic products, manufacture of daily necessities mainly due to its simpl- e structure, low automation requirements, although it is weak profits, but expendable, relatively large market demand .This paper introduc
4、es the overview of development in the injection molding machi- ne；The second section describes the working principle of injection molding machine，the process works somewhat similar to the syringe, the difference is that the former need to use the thermal physical properties of plastics,the material
5、from the hopper to join the barrel，outer ring heat from the heating barrel melting of materials. Materials under the action of the screw, forward along the screw conveyor trough and compaction and the elting of the material has been pushed to the screw head, then, screw in the injection c- ylinder p
6、iston rod thrust through the nozzle under the effect of the Cavity injected into the mold.Mold in the mold under the effect of body, open mold, top of the device thro- ugh the workpiece from the mold to shape a good top up down. Then shows the comp- osition of body injection molding machine. Finally
7、, a targeted design. The design of the main part of plastic injection molding machines. The injection molding machine some of the major components, including plastics, injection seat, injection tank, seat transfer cylinder and hydraulic motor. The design is the most important plastics components，bec
8、ause of plasticizing component also includes screw, barrel, screw heads and nozzles ,one screw will influence the choice of the performance of the injection molding machine. part in the design calculations were the screw diameter, screw travel, screw travel than the theoretical injection capacity of
9、 the repeated calculation of the critical part of the check. Ultimately determine the final design.Key Words: injection molding machine; screw; fuel tank; spray nozzle- 4 -目 录第一章：绪论 .61.1 注塑机的功能： .61.2 国内研究发展动态： .61.3 设计意义： .71.4 研究的内容： .81.5 研究背景： .81.6 行业展望： .81.7 注塑行业发展重要性： .81.8 国外注塑机的发展： .12第二章
10、 注塑机的概述 .142.1 注射机的简单介绍 .142.2 注塑机的原理 .152.3 注塑机的种类 .162.4 注塑机的组成结构分析 .162.4.1 注射部件的组成.172.4.2 塑化部件.182.4.3 注射油缸.242.4.4 推力座.242.4.5 座移油缸.242.4.6 对注射部件精度要求.242.5 合摸部分 .242.5.1 合模机构.252.5.2 合模架的组成.272.5.3 调模装置.27- 5 -2.5.4 顶出装置.282.5.5 合模部件的精度.292.6 安全防护门 .292.7 液压润滑 .292.8 机身 .29第三章 注射部分设计计算 .303.1
11、基本尺寸的确定方法 .303.2 注塑机设计参数 .313.3 主要参数的选择和计算 .323.3.1 螺杆直径计算.323.3.2 螺杆行程计算.323.3.3 螺杆行程比计算.323.3.4 理论注射容量计算.323.3.5 实际注射质量计算.333.3.6 射注油缸直径确定.333.3.7 注射压力计算.343.3.8 注射速率确定.353.3.9 塑化能力确定.353.3.10 螺杆驱动功率确定.363.3.11 螺杆转动扭矩确定.373.3.12 注射座推力确定.383.3.13 加热功率确定.38三维图 .39【参考文献】 .42结 论 .43致 谢 .44- 6 -第一章：绪论1
12、.1 注塑机的功能：注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的 20-30，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。塑料工业不仅是国民经济重要工业部门，还是一个新兴的综合性很强的工业体系。它是由树脂合成，塑料回收，塑料制品成型和应用，塑料原料设备，助剂生产，再生与利用和相应的树脂合成设
13、备，塑料辅助设备，塑料准备设备，塑料成型设备，塑料二次加工设备，塑料回收和再利用设备，助剂生产设备，模具制造和机头等组成的工业体系。随着塑料工业的飞速发展，塑料制品的应用领域不断扩展，塑料加工设备已成为国家机械工业的重要组成部分。塑料加工设备是建立在橡胶机械和金属压铸机的基础上发展起来的。塑料的加工机械按其工艺流程可分为塑料的准备加工设备、塑料的成型加工设备、塑料的二次加工设备、塑料的辅助加工设备、废旧塑料的回收加工设备。塑料的成型设备是塑料加工设备中的重要组成部分，分别有注塑机和辅助设备，挤出机和辅助设备，中空吹塑成型机，压延成形机，滚塑成型机，泡沫塑料成型机。 成型加工中，注塑成型占有关键
14、性位置，它的设备是注塑机。注塑成型同挤出成型比，属于周期性地生产单个制件，然而挤出机却是连续成型的是管、板、片、薄膜、线材等制品。注塑成型特点有：可单次成型复杂的外形、精确的尺寸、光洁的表面的塑料制品；客成型带有金属嵌件的制件，使其具有良好的装配性能与互换性，利于塑件的应用，标准化和系列化；注塑成型的模具更换快速；非常适宜工程塑料和特种塑料的成型，获得具有特殊性能，特殊用途的制品，有 20%塑料与 80%以上的工程塑料是注塑成型的；自动化程度高，生产效率高，智能化强，可实现电脑网络管理；注塑制品广泛地应用在家电、汽车、机械、电子、建筑、医疗卫生、农林、交通运输、宇航、军工等行业。1.2 国内研
15、究发展动态：据有关资料统计，1996-1998 年我国出口注塑机 8383 台（套） ，进口注塑机 42959 台（套） ，其中 1998 年我国注塑机产量达到 20000 台，其销售额占塑机总销售额的 42.9。2006 年，世界注塑机的年产量为 91480 台，而我国大陆的注塑机产量为 57600 台，占世界注塑机年产量的 62.97%，其中，我国宁波地区的注塑机年产量约为世界年产量的 1/3，是世界上最大的注塑机生产基地。到 2008 年，由于我国注塑机产业发展过快，除大型机之外，一般规格的注塑机已经供大于求，销售量难以维持顶峰期的1/3。塑料机械工业是随着高分子化学和塑料加工工艺的发展
16、而发展起来的，并且逐步形成为一个独立的工业部门。二次世界大战后，许多塑料原料已能大规模生产，塑料制品代替纤维、木材、纸、玻璃、金属等材料制成的产品，在人们生活和国民经济各部门各个领域- 7 -的应用越来越多。目前，塑料、金属、木材、水泥被称为现代工业建设的四大结构材料。20 世纪八十年代中期，人们对塑料的物理机械性能的认识达到一定高度，在人们生活中的广泛应用得到了充分的体现，加上塑料的易加工性、可重复使用，而且塑料可合金化，可复合化，从而使国民经济的发展对塑料的需求量急剧上升。 塑料机械是为塑料原材料和塑料制品加工提供技术装备的。与塑料原材料、塑料制品加工有着密切的因果关系。塑料机械工业的发展
17、依赖于塑料原材料工业和塑料制品加工工业的发展，这跟机械工业的发展决定机床工业的发展是同样的理由。 由于塑料制品广泛应用于国民经济各部门和人民生活的各个方面，正因如此，塑料机械已成为建筑材料业、包装业、电器、电子、通讯业，汽车及其它交通业、农业、轻工业、石化工业、机械工业、国防工业等部门的重要技术装备。塑料机械与机床一样是一种基础机械，是国家装备制造业的重要组成部分。 中国塑料机械工业总产值相对于我国国民经济总体而言，是很轻微的，相对于整个机械工业来说也是很小的，世界各国基本上也是如此。比如 1999 年，美国塑料机械工业年总产值约占其国民经济总产值的万分之五，日本为万分之四点五左右，法国为万分
18、之二，德国、意大利则为万分之十左右，我国 1999 年为万分之七点二左右。2001 年塑料机械工业总产值约占我国机械工业总产值的千分之四点二，2003 年却占千分之五点九。尽管塑料机械工业其直接占国民经济和机械工业的份量很小，不过由于目前各国国民经济中，制造业已广泛地使用塑料制品，因此，塑料机械实际上已成为各种制造业的必须技术装备，因而显示出其在国民经济中的重要地位。 由近十年来世界经济的发展可以看到，哪怕世界经历了 1994 年至 1997 年金融危机，在此阶段内世界经济的各个重要领域，都受到了非常大的冲击，而世界塑料工业包括塑料机械工业却在同一时期内都仍保持 3.5%4.5%的增长，这说明
19、塑料原材料工业与塑料机械工业有很强的增长力，从这一角度来说：欧州、美州工业发达国家曾有人预言：21 世纪是塑料的世纪，21 世纪的世界是塑料的世界，同时也预言，中国是 21 世纪内塑料工业最大的市场也是至今世界上所剩下的唯一的最大市场。21 世纪以来，我国国民经济的持续高速发展，经济全球化两个市场的强劲拉动，塑料行业近年来的增长速度一直保持在 10%以上，以塑料加工和应用为核心、包括塑料机械与模具、塑料树脂和助剂为一整体的中国塑料工业已成为新型朝阳产业。1.3 设计意义：塑料工业不仅是国民经济重要工业部门，还是一个新兴的综合性很强的工业体系。随着塑料工业的飞速发展，塑料制品的应用领域不断扩展，
20、塑料加工设备已成为国家机械工业的重要组成部分，尤其用于农用，建筑，包装，汽车等大型产业，故注塑机新型设计，优化设计等显得尤为重要。随着注塑机的发展及国际市场的不断扩大，给塑机辅机以及周边设备的市场带来了巨大的市场和更多的商机，从前，中国客户大都只注重加工设备投资，而选购相对较为廉价的辅机及周边设备。随着汽车、移动电话、电子电器、食品饮料包装、塑料建材等市场的迅猛发展，为之配套的塑料制品加工商为了满足终端市场对高品质塑料产品的需求，开始选用高档次的辅助设备配合生产。- 8 -中国注塑机企业主要分布在东南沿海、珠江三角洲这一带，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
21、注塑机年总产量 1/2 以上，占世界注塑机的 1/3。学习熟悉并尝试设计新型螺杆式注塑机对于我们也是会带来很明显的进步。1.4 研究的内容：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。而本文主要进行注射部分的研究。注射装置的主要作用是使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将熔料注射入模具中。它主要由塑化部件（机筒、螺杆或柱塞、喷嘴等）、料斗、螺杆传动装置（油马达等）、注射油缸、注射座移
22、动油缸等组成。1.5 研究背景：加入 WTO 以后，将对我国塑机行业的发展产生重大影响，对企业来说机遇和挑战并存。除了幼稚工业在一定时段内得到保护外，其他的行业关税壁垒的保护将不复存在。关税的降低会使大量的进口机占领国内市场，先进的技术、优秀的品质及良好的服务都具有强劲的竞争力。利用我国开放的优惠条件，一些发达国家和地区的塑机制造商，已经进入我国内地。在江苏省昆山市的经济开发区，已经汇集了多家代表台湾塑机制造业的厂家。香港震雄的塑机制造业已经全部搬迁到深圳新工业园区，他们充分利用国内的人力和物力资源，减少生产成本，然后同我们开展市场竞争。而我国的塑机行业也可以低税进口质优价廉的配套零件，提高整
23、机的质量水平，有利于出口。1.6 行业展望：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，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
24、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果的产业化，加快塑机产品的升级。由于注塑机前几年发展过快，现在除了大型机，一般规格的注塑机已经供大于求，销售量能维持在顶峰期的 13 左右已经很不错了。但是一些科技含量的注塑机，市场需求却渐渐走强。- 9 -1.7 注塑行业发展重要性：中国塑料机械工业总产值相对于我国国民经济总体而言，是很轻微的，相对于整个机械工业来说也是很小的，世界各国基本上也是如此。比如 1999 年，美国塑料机械工业年总产值约占其国民经济总产值的万分之五，日本为万分之四点五左右，
25、法国为万分之二，德国、意大利则为万分之十左右，我国 1999 年为万分之七点二左右。2001 年塑料机械工业总产值约占我国机械工业总产值的千分之四点二，2003 年却占千分之五点九。尽管塑料机械工业其直接占国民经济和机械工业的份量很小，不过由于目前各国国民经济中，制造业已广泛地使用塑料制品，因此，塑料机械实际上已成为各种制造业的必须技术装备，因而显示出其在国民经济中的重要地位。 由近十年来世界经济的发展可以看到，哪怕世界经历了 1994 年至 1997 年金融危机，在此阶段内世界经济的各个重要领域，都受到了非常大的冲击，而世界塑料工业包括塑料机械工业却在同一时期内都仍保持 3.5%4.5%的增
26、长，这说明塑料原材料工业与塑料机械工业有很强的增长力，从这一角度来说：欧州、美州工业发达国家曾有人预言：21 世纪是塑料的世纪，21 世纪的世界是塑料的世界，同时也预言，中国是 21 世纪内塑料工业最大的市场也是至今世界上所剩下的唯一的最大市场。21 世纪以来，我国国民经济的持续高速发展，经济全球化两个市场的强劲拉动，塑料行业近年来的增长速度一直保持在 10%以上，以塑料加工和应用为核心、包括塑料机械与模具、塑料树脂和助剂为一整体的中国塑料工业已成为新型朝阳产业。目前注塑机主要有以下几大市场：第一是农用塑料制品现代农业中所需的农用棚膜、地膜、饲草膜、养殖膜、灌溉塑料管、节水用器材等“十一五”期
27、间都需大幅度增长。 根据农业部门预计，直至 2010 年全国园艺设施面积将递增至 3800 万亩左右，耐候功能膜的年需求量增加到约 30 万吨，大概占棚膜年销量的 40%；地膜覆盖载培面积将扩大至 3.1 亿亩，地膜的年耗用量将增加约至 78 万吨；除农用溥膜外，农产品贮藏保鲜的包装用膜及塑料容器的需求量将在“十五”的基础上翻两番；畜牧、水产专用暧棚面积扩大到 150 万亩左右，氨化、青贮、缠绕膜的年需求量将达到 30 万吨左右。“十一五”期间全国计划发展农用节水灌溉面积 1.5 亿亩，其中的 1.3 亿亩是对现有灌溉面积进行节水技术改造，0.2 亿亩是新增节水灌溉面积；发展 1.5 亿亩农用
28、节水灌溉面积需投入 1000 亿元，对节水灌溉产品、材料和制剂的投入占总投入的 50%到 70%左右。第二是建筑用塑料制品建筑业是中国的支柱产业之一，塑料制品需求量将持续上升。在今后 5 至 15 年塑料建材必将成为新的消费热点和经济增长点。在塑料建筑制品的品种逐步系列化、配套化、标准化，环保节能的要求与推广应用的力度加大，需要各种塑料管、门窗、高分子防水材料、装饰装修材料、保温材料和其它建筑用塑料制品将有较大加幅度增加。按照建设部“十一五”规划，5 年内建筑节能要达到 1.02 亿吨标准煤，节能- 10 -建筑总面积 21.6 亿平方米，其中新建筑 16 亿平方米，改造现有建筑 5.6 亿平
29、方米。中国有 400 亿平方米，不单有建筑，目前大约有三分之一需要进行节能改造，按照每平方米100 元的改造标准，这部分建筑节能材料和技术在未来的市场容量可达 1.3 万亿元。对于具有节能管道、节材管道、节水管道、节地的塑料管道到 2010 年建筑给水与排水管道百分之八十采用塑料管，建筑雨水排水管道百分之七十采用塑料管。在“十一五”期间，塑料管道工程用量平均每年可达 200 万吨。对于综合成本较低、性能优越、一次性投入稍高的塑料新型材料如 PU、EPS、XPS、PP、PVC 等发泡材料的应用前景潜力十分巨大，拓展领域也非常广阔。第三是包装用塑料制品包装用的塑料主要包括塑料软包装、编织袋、中空容
30、器、周转箱等。是塑料制品应用中的最大领域之一。2005 年塑料包装已超过 700 万吨，占包装材料总产量的 1/3 左右，居各种包装材料的魁首。各种矿产品、化工产品、合成树脂、原盐、粮食、糖、棉花以及羊毛等包装已大量采用塑料编织袋和重包装袋取代纸袋和黄麻袋，将塑料包装作为主要包装材料是必然的趋势。还有饮料、洗涤用品、化妆品、化工产品等在中国迅速发展，必需的复合膜、包装膜、容器、周转箱等塑料包装材料也有很大的需求。食品和药品包装需求十分旺盛。中国是拥有13 亿人口大国，而食品与药品是国计民生大宗重要物资，相应的包装需求十分旺盛。中国药用包装的增长速度位居世界八大药物生产国榜首。单品种而论，塑料泡
31、罩式包装和塑料瓶包装需求量大幅增长。第四是汽车用塑料制品据汽车界权威专家估计，2006 年中国汽车总需求量将达 650 万辆左右。中国汽车塑料平均使用量达 70 公斤，年消费 40 多万吨。汽车用塑料品种有：PVC、PP、PE、PU、ABS、PA、POM 等。随着汽车报废量增加，车用塑料、家电以及电子电器塑料量稳步增加，塑料回收再生利用一样成为废料来源的重点，不过处理原则类似。2010 年，中国的汽车塑料需用量将 80 万吨左右。因此，对报废汽车塑料件的回收、再生利用来说任务非常艰巨。第五是其它塑料制品其它塑料制品如医用高分子材料，2005 年市场需求规模达 120 至 150 亿元。 “十一
32、五”医用塑料制品将大幅度扩展，未来市场需求将提升至 200 至 250 亿元。日用塑料制品花样更多， “十一五”期间需求量也需大幅增长。随着注塑机的发展及国际市场的不断扩大，给塑机辅机以及周边设备的市场带来了巨大的市场和更多的商机，从前，中国客户大都只注重加工设备投资，而选购相对较为廉价的辅机及周边设备。随着汽车、移动电话、电子电器、食品饮料包装、塑料建材等市场的迅猛发展，为之配套的塑料制品加工商为了满足终端市场对高品质塑料产品的需求，开始选用高档次的辅助设备配合生产。一般情况下，引进技术将至少会比国外水平落后 10 年左右，因此需要对引进技术再创新研发。但注塑机研发具有周期长、投入大的特点，一般从发明到出产品约需 5 年到 10 年，因此国内许多企业因技术难度大、资金还有人才缺乏而裹足不前。不过作为具有长远战略
