注塑机机筒设计的分析对比

郭永增

(宁波市海达塑料机械有限公司，浙江 宁波 315200)

注塑机机筒是注射机构的重要塑化零件，机筒头部需要连接机筒前体，又要承受注射压力的冲击，是机筒疲劳强度的薄弱环节，机筒头部的裂纹是机筒失效的主要现象，故机筒外径及其机筒前体的连接形式是机筒设计中的重点。

1 连接螺钉的设计校核

所选机型相关参数如下：

系统压力P系统=16 MPa，注射压力P注射=137 MPa，注射推力F注射=270 kN，注射行程215 mm，螺杆直径50 mm。

机筒、机筒前体材料：38CrMoAl

弹性模量：206 GPa

泊松比：μ=0.3

抗拉强度极限：σb=980 MPa

材料屈服极限：σS=835 MPa

机筒与机筒前体采用内六角螺钉连接，由于注射力大，布置10个12.9级高强度螺钉，其拉伸强度为1 200 MPa，材料的屈服强度极限为σS=1 080 MPa，安全系数n取3.5[1]，则许用螺钉拉应力：

单个螺钉的工作拉力为：

为保证螺钉连接的可靠性，对螺钉施加一定的预紧力，注射时取螺钉的残余预紧力为：

取螺钉的相对刚度0.2，螺钉的预紧力为：

注射时单个螺钉的总拉力为：

则螺钉拉伸强度条件满足公式[1]：

查机械设计手册，选取内六角螺钉M20×90，螺距2.5 mm，小径为17.29 mm。

2 机筒的设计及强度校核

根据已选定的螺钉尺寸设计机筒与机筒前体得出以下两种设计方案：

(1）方案一

机筒与机筒前体采用M20×90的内六角螺钉连接，根据螺钉排布定外径为140 mm的直筒型联接式，其最容易发生径向裂纹的位置在螺钉连接的螺钉孔底直径截面，如图1所示，疲劳强度截面外径92.5 mm，内径50 mm。

图1 直筒型机筒设计方案

注塑机机筒疲劳强度公式[2]：

式中：

K—疲劳强度截面的径比K=92.5/50=1.85；

σS—材料屈服强度极限，取575 MPa[2]；……