注塑机结构设计与控制
对材质的要求：由注射过程可知，螺杆是在高温、一定腐蚀、强烈磨损、大扭矩下工作的，因此，螺杆必须：
1）耐高温，高温下不变形； 2）耐磨损，寿命长； 3）耐腐蚀，物料具有腐蚀性； 4）高强度，可承受大扭矩，高转速； 5）具有良好的切削加工性能；
6）热处理后残余应力小，热变形小等。
目前我国常用的螺杆材料有45号钢、40Cr、氨化钢、38CrMoAl等。热处理方式为调质、渗碳、高频淬火、镀硬铬等。
材料及热处理选用：这次的设计材料选用38CrMoAl。热处理：调质HB220—270，高频淬火HRC45—48
3.3.2 螺杆头与止逆阀设计
(1) 螺杆头设计
最高的压力发生在螺杆最前端的螺杆头位置，因此，从加工的观点来说，可藉由装配一个闭锁组件，避免材料回流到后面的牙部之中；此种情形在射出及保持压力阶段特别地重要。最简单的设计，就是在螺杆前端加装一个比螺杆根径大的螺杆头，由于在螺杆头及料管之间的间隙相当的小，使得压力升高且避免材料回流；而螺杆的角度在６０～９０度之间。无论如何，如果要做到完全的防止回流，那么一定要使用止逆阀才可以。
这次设计采用一般适合热塑性塑料的螺杆头，实图如下。增加输出量的螺牙设计，在射出阶段时，避免材料的堆积以及防止回流。材料选用45号钢，进行调质HB220—270热处理。
螺杆头的基本要求 ①螺杆头要灵活、光洁；
②止逆环与料筒配合间隙要适宜，即要防止熔体回流，又要灵活；
③既有足够的流通截面，又要保证止逆环端面有回程力，使在注射时快速封闭； ④结构上应拆装方便，便于清洗；
⑤螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反，防止预塑时螺杆头松脱。
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注塑机结构设计与控制 (2)止逆阀设计
因为止逆阀上面有密封的组件，可藉由移动而和另外组件密合达到防止逆流的效果。防腐蚀处理，通常是镀铬或镍；而高合金钢的螺杆头也同样被使用。
止逆阀是装配在螺杆最前端的组件，它最主要的功用在于射出及保持压力阶段时，防止塑料之回流。如果经由一个能够迅速关闭的断面而产生相当大的压力差，那么，这个止逆阀的功用将是最好的。在进料阶段，当熔体通过断面时，在反方向同样地有压力差，使得在有背压的状况下，塑料熔体仍然可以持续地往前输送。如果熔融塑料在通过断面时，压力上升得大时，将会对输出量产生影响，压力甚至于会使塑料破坏。一般止逆阀的设计，都会将通道截面积设计成螺杆尾端的环状通道面积的８０％以上。
这次设计采用最普遍的环状止逆阀，动作原理如图2-8所示，它包含了三个部分。 1-头部 藉由螺纹轴和螺杆接在一起 2-环座 3-轴向滑动环
在关闭的位置时，滑动环紧地靠在环座上，接触面系和轴成４５～６０度之锥面；在进料阶段，滑动环位于打开的位置，靠在像是散热片一样的３到４片的肋上。止逆环的材料选用45号钢，进行调质HB220—270热处理。
图2-8环状止逆阀
3.3.3 喷嘴设计
喷嘴是连接塑化装置与模具流道的重要部件，注射时，料筒内的熔料在螺杆的推动下，以高压和快速流经喷嘴嘴注入模具。因此喷嘴的结构形式、喷孔大小以及制造精度将影响熔料的压力和温度损失，射程远近、补缩作用的优劣以及是否产生“流涎\现象等。目前使用的喷嘴种类繁多，且都有其适用范围，这里只讨论用得最多三种。
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(1)直通式喷嘴 这种喷嘴呈短管状，熔料流经这种喷嘴时压力和热量损失都很小，而且不易产生滞料和分解，所以其外部一般都不附设加热装置。但是由于喷嘴体较短，伸进定模板孔中的长度受到限制，因此所用模具的主流道较长。为弥补这种缺陷而加大喷嘴的长度，成为直通式喷嘴的一种改进型式，又称为延伸式喷嘴。这种喷嘴必须添设加热设置。为了滤掉熔料中的固体杂质，喷嘴中也可加设过滤网。以上两种喷嘴适用于加工高粘度的塑料，加工低粘度塑料时，会产生流涎现象。
(2)自锁式喷嘴 注射过程中，为了防止熔料的流涎或回缩，需要对喷嘴通道实行暂时封锁而采用自锁式喷嘴。自锁式喷嘴中以弹簧式和针阀式最广泛，这种喷嘴是依靠弹簧压合喷嘴体内的阀芯实现自锁的。注射时，阀芯受熔料的高压而被顶开，熔型遂向模具射出。熔胶时，阀芯在弹簧作用下复位而自锁。其优点是能有效地杜绝注射低粘度塑料时的“流涎”现象，使用方便，自锁效果显著。但是，结构比较复杂，注射压力损失大，射程较短，补缩作用小，对弹簧的要求高。
（3）杠杆针阀式喷嘴 这种喷嘴与自锁式喷嘴一样，也是在注射过程中对喷嘴通道实行暂时启闭的一种，它是用外在液压系统通过杠杆来控制联动机构启闭阀芯的。使用时可根据需要使纵的液压系统准确及时地开启阀芯，具有使用方便，自锁可靠，压力损失小，计量准确等优点。此外，它不使用弹簧，所以，没有更换弹簧之虑，主要缺点是结构较复杂，成本较高。
注射时，塑料熔体在螺杆的推动下，以极高的剪切速度流经射嘴而进入模腔。在这种高速剪切作用下，熔体温度快速升高。特别是对于粘度较高的PVC、PP-R、PMMA、PC、高抗冲击ABS等，过小的喷嘴孔直径会造成塑料的高温分解。而对于充模困难的薄壁精密制品，则宜用射程较远的喷嘴，对于厚壁制品则需要补塑作用好的喷嘴。另外，对于某些熔体粘度很低的塑料(如PA等)，需要使用具有防流涎功能的自锁喷嘴。在许多机器上，除了针对一般粘度的通用型喷嘴，还有自锁喷嘴、PVC喷嘴、PMMA喷嘴等特殊喷嘴可供选用，这次选用的是适合用于热塑性塑料的喷嘴。如下图2-10
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图2-10喷嘴结构
3.3.4 料筒设计
(1) 料筒结构
料筒的结构其实就是一根中间开了下料口的圆管。这次设计的料筒基本结构如图2-11所示。
图
2-11料筒基本结构 1-电热圈；2-螺孔；3-加料口
料筒材料常用38CrMnAl,氮化处理深0.5mm,硬度Hv900～1000
（2）机筒的壁厚
影响机筒壁厚的因素是多方面的，除满足强度要求外，还要充分注意到本身结构及其对成型工艺条件所带来的影响。例如，过薄的机筒虽然温升快、重量轻，但因热容量小，故难于取得稳定的温度条件。反之，厚的机筒不仅结构笨重，升温慢，而且还会因热惯性大，导致温度在调节过程中，产生比较严重的滞后现象。因此，为了使机筒具有
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注塑机结构设计与控制 足够的热容量和合适的热惯性，根据经验一般取机筒外径（D0）和内径（Di）之比（K）为2～2.5。
表3-1 部分机筒的K值
螺杆直径（毫米） 机筒壁厚（毫米） 比 值（K） 在初步确定机筒直径（D0?KDi）后，可根据机筒受力情况，按厚壁筒计算中的能量理论，校核其强度或计算壁厚
2.47 2.40 2.40 2.48 2.10 2.36 2.15 1.80 25 29 35 47.5 47 75 75 60 34 42 50 65 85 110 0 130 153K2机筒的总应力 ?r?p2????
K?1Di?机筒壁厚 ???2??????1??
????3p??式中 p——注射压力（公斤力/厘米2） ???——材料许用应力，
?t——材料在工作温度下的屈服极限（公斤力/厘米2） n——安全系数，一般取2.5～3
我们在这里计算机筒壁厚，螺杆直径Ds=35㎜（即Di=35㎜），注射压力p=1400公斤力/厘米2，机筒材料38CrMoAl（在300℃条件下工作，?t=5750公斤力/厘米2）机筒外径（取K=2.47）
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