注塑机设计中常用的计算规范(个人从实践经验总结)

一、螺杆塑化能力： G = 0.01768·h3·n·ρ

式中：        Ds——螺杆直径（cm） 

L——螺杆行程（cm）

实际注射量：   G1=ρV

式中：        ρ—熔料的密度（g/cm3），计算时选PS料，ρ= 0.92。

V——理论注射容积（cm3）

注1：计算公式来源于经验公式。

二、螺杆的强度

根据螺杆最常见的破坏，是在加料段螺槽根径处发生断裂，所以螺杆的强度计算就以此处计算其应力。

            σr  =   ≤〔σ〕

式中：压缩应力                    

σc = = 

剪应力                                    

            τ= 

      材料许用应力          

〔σ〕= 

式中

熔胶筒的总应力 

               σr = P  ≤ 〔σ〕

熔胶筒壁厚              

                   δ=  (－ 1 ) 

式中

采用经验公式计算        

                 Ns = C··n

    式中：Ns——螺杆驱动功率（kw）

          C ——与螺杆结构参数及传动方式有关的系数取C=0.00016

          Ds——螺杆直径（cm）

          n ——螺杆转速（r/min）

螺杆所需扭矩与直径及转速之间的关系，可用下式表示：

Mt = 10α·D

式中：Mt——螺杆扭矩（N·m）

      D——螺杆直径（cm）

      α——比例系数，对于热塑性塑料α=1.2～1.5

      m ——由树脂性能而定的指数，m=2.7～3

螺杆的驱动功率一般需留20～30%的余量，以作备用。

五、传动轴的强度：

传动轴最常见的破坏是在承受扭矩的最小截面处发生断裂，所以传动轴的强度计算就以此处进行计算：

                    σr  =   ≤〔σ〕

式中：压缩应力                    

σc = = 

剪应力                                    

            τ= 

      材料许用应力          

〔σ〕= 

式中

1、基本额定动负荷计算：

                C = ·P ＜ C（或Ca）

式中C ——基本额定动负荷计算值（N）；

     P ——当量动负荷，见下式（N）；

    ——寿命系数，按表7-2-4选取；

     ——速度系数，按表7-2-5选取；

         ——力矩负荷系数，力矩负荷较小时1.5，力矩负荷较大时2；

         ——冲击负荷系数，按表7-2-6选取；

         ——温度系数，按表7-2-7选取；

        Cr ——轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动负荷（N）；

        Ca ——轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定动负荷（N）。

P  =  XFr  +  YFa

式中 P——当量动负荷（N）；

     Fr——径向负荷（N）；

     Fa——轴向负荷（N）；

     X——径向系数；

     Y——轴向系数；

2、基本额定静负荷计算：

 = ＜ Cor ( 或Coa)

式中 C0——基本额定静负荷计算值（N）；

        P0——当量静负荷（N），计算公式见表7-2-10；

        S0——安全系数，静止轴承和缓慢摆动或转速极低的轴承S0见表7-2-11；旋转轴承S0见表7-2-12，推力调心滚子轴承S0≥2；轴承箱刚度较低时S0取较高值，反之取较低值；

        Cor——轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静负荷（N）；

        Coa——轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定静负荷（N）。

七、射胶活塞杆强度：

根据射胶活塞杆的受力情况可简化成受纯拉伸的杆件，其强度条件为：

σ =  ≤〔σ〕

式中：   P —— 射胶油缸拉力（N）；

      Dmin  —— 活塞杆最小截面处直径（cm）；

     〔σ〕—— 许用拉伸应力（N/cm2）。

八、导柱强度

由于导柱在工作过程中，合模时受拉伸，开模时受开模力的作用而被压缩，承受交变载荷作用。因此，导柱在完成结构设计后，应按疲劳强度进行验算，其强度条件为：

             σ=  ≤〔σ〕         σmax  = 〔σ〕

式中  σt ——由合模力产生的拉应力（MPa）；

σt = 

Pcm——合模力（N）；

Dp ——导柱直径（cm）；

Z  ——导柱根数；

σc——由开模力产生的压应力（MPa）；

                    σc = 

          P    —— 开模力 P=（0.1～0.15）Pcm（N）；

〔σ-1〕—— 许用拉压疲劳极限（MPa）；

                     〔σ-1〕 =  

         σ-1 ——材料拉压疲劳极限（MPa）；

          n  ——安全系数，n =1.5～1.8；

         ——应力集中系数，=1.8～2；

 ——比例因素系数，导柱直径D p≤100mm时， =1.1，D p＞100mm取=1.25；

         σmax——超负荷时的最大拉应力（MPa），形成超负荷的原因有：肘杆机构工作时发生热变形，模具不平行，注射后实际合模力将大于名义合模力等，一般可按超载30%～40%考虑：

                     σmax  =   

〔σ〕——材料许用应力（MPa）：

           〔σ〕  = 

           σs——材料屈服极限（MPa）。

九、螺母强度：

螺母的螺纹强度计算，主要是根据受力情况对螺纹的抗压、抗剪、抗弯强度进行验算。

a.螺纹的的挤压强度（见图4-127）

                     σc  =      ≤ 〔σc 〕 

式中 P0 ——作用在每一圈螺纹上的力（N）；

                  P0  =  

         Pcm——合模力（N）；

          m——螺纹的工作圈数；

          Z ——导柱根数；

          d ——螺纹的大径（cm）；

          d1——螺纹的小径（cm）；

     〔σc 〕——螺母材料许用抗挤压应力（MPa）。

b.螺纹的抗剪强度：

                 τ（MPa） =    ≤  [τ]

式中 α——螺牙根部宽度（cm）；

     S ——螺距（cm）；

     β——螺纹牙形系数，公制三角形螺纹β= 0.81，梯形螺纹β= 0.63～0.68。

c.螺纹弯曲强度图4-128 。对拉杆螺纹：

                  σb（MPa） =    ≤ 〔σb 〕

式中 〔σb 〕——抗弯许用应力（MPa）。

        Wb  ——抗弯截面模量，（MPa）。

            Mb  ——弯矩(N·m )；

                      Mb (N·cm) = P0·

               t  ——螺牙高度(cm)。

                      Wb = 

        对螺母螺纹，其抗弯截面模量按下式计算：

                      Wb = 

十、销轴强度：

销轴的强度主要决定于剪切应力，而弯曲应力因影响较小，在计算中给予适当的修正就可以。因此，销轴的强度可按纯剪切考虑

               τ =  K  ≤ 〔τ〕

式中  P——合模时在销轴上产生的最大负荷（N）；

           对五孔直排式双曲肘合模机构，P = Pcm/2；

           对五孔斜排式双曲肘合模机构，P = Pcm/2·cos；

      F——销轴剪切面积（cm2）；

      K——弯曲应力的影响系数，对四个剪切面的销轴K=1.4；六个剪切面K=1.3；八个剪切面K=1.25；

      〔τ〕——抗剪许用应力（MPa）：

               〔τ〕=  0.6

式中 σ-1——材料拉伸疲劳极限，σ-1 = 0.3 σs（MPa）；

     n  ——安全系数，可取n = 2.5～3.0 ；

         σs ——材料屈服极限（MPa）。

十一、钢套接触应力：

               =   ≤ 〔  〕

式中——接触应力（N/cm2）；

     P——钢套上的负荷（N）；

          对五孔直排式双曲肘合模机构，P = Pcm/2；

          对五孔斜排式双曲肘合模机构，P = Pcm/2·cos；

     d——钢套的内径（cm）；

     L——钢套的接触长度（cm）；

     ——销轴与钢套的接触半角（°）；

                 查图4-130（见注2  P312页）；

                 图中： =  钢套单位长度上的负荷（N/cm）；

E = ；E和分别为销轴与钢套材料的弹性模数；

ε为钢套与销轴之间的间隙（cm）。

        〔  〕——许用接触应力（MPa）：

                   〔  〕=  0.8 

          σs    ——材料的屈服极限（MPa）；

           n     ——安全系数，一般取n =1.8～2.5 。