第五章塑料注射成型机

14第五章塑料注射成型机15第五章塑料注射成型机

注射成型也称注塑，是将塑料加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料通过机筒前端的喷嘴快速注入温度较低的闭合模具内，经过冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的操作过程，可生产结构复杂的制品，其成型制品占目前全部塑料制品的20～30％，是塑料成型加工中重要方法之一。16第五章塑料注射成型机原料：除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如酚醛塑料等产品：注射成型可生产各种形状、尺寸、精度满足各种要求的制品。注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要而定。17第一节塑料注射成型过程一、注射机的组成

由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成

18第一节塑料注射成型过程(1)注射装置使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的速度和压力将一定量的熔料注射进模具型腔的系统。(2)合模装置也称锁模装置。保证注射模具可靠地闭合，实现模具开、合动作以及顶出制件的系统。(3)液压和电器控制系统保证注射机按预定工艺过程的要求(如压力、温度、速度和时间)和动作程序准确有效工作的系统19二、注射机生产工作过程塑料注射成型是利用塑料的三种物理状态(玻璃态、高弹态和粘流态)，在一定的工艺条件下，借助于注射机和模具，成型出所需要的制件

注塑成型特点

(1)生产周期短、生产效率高

(2)能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品

(3)成型塑料品种多

(4)易于实现自动化因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制品占目前全部塑料制品的20～30％。注射成型是一种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和自动化方向发展第一节塑料注射成型过程20二、注射机生产工作过程1.合模与锁紧注射机的成型周期：从模具开始闭合时算起。模具首先以低压快速进行闭合，当动模与定模很接近时，合模的动力系统自动切换成低压(即试合模压力)、低速，在确认模内无异物存在时，再切换成高压低速而将模具锁紧

第一节塑料注射成型过程212.注射装置前移在确认达到所要求的锁紧程度后，注射装置整体移动液压缸工作，使注射装置前移，保证喷嘴与模具主浇套入口以一定的压力贴合，为注射阶段做好准备第一节塑料注射成型过程223.注射与保压向注射液压缸接入压力油。与液压缸活塞杆相接的螺杆，以高压高速将头部的熔料注入模腔。此时螺杆头部作用于熔料上的压力为注射压力，又称一次压力。注入模腔的熔料需保持一定的压力以进行补缩。此时螺杆作用于熔料的压力称为保压压力，又称二次压力第一节塑料注射成型过程234.制件冷却与预塑化当保压进行到模腔内熔料失去从浇口回流的可能性时(即浇口封闭)，注射液压缸内的保压压力即可卸去，使制件在模内冷却定型同时螺杆继续将塑料往前输送，并产生一定的压力，称为预塑背压。熔料不断前行，螺杆后移，碰到形成开管7，停止后移和转动，这就是计量第一节塑料注射成型过程245.注射装置后退注射装置有的在预塑化后退回，有的在预塑化前退回，有的注射装置根本不退回注射装置退回的目的：一、避免使喷嘴与冷模长时间接触使喷嘴内料温过低，影响下次注射和制件质量。二、有时为了便于清料，常使注射装置退回第一节塑料注射成型过程256.开模与顶出制件模具内的制件冷却定型后，合模机构就开启模具。在注射机的顶出系统和模具的推出机构的联合作用下，将制件自动推出，为下次成型做好准备第一节塑料注射成型过程26三、注射机的分类1.卧式注射成型机卧式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线呈一直线且水平排列优点：机身低，便于操作维修；重心低，稳定；制件可靠重力落下，易实现全自动操作

用途：广泛，适用于大、中、小型注射机第一节塑料注射成型过程272.立式注射成型机卧式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线呈一直线且铅垂排列优点：占地面积小，模具拆装方便

缺点：制件顶出后常需要用手或其他方法取出，不易实现全自动化操作；因机身较高，机器的稳定性差，加料及机器维修不便

用途：用于60cm3以下的小型压力机上第一节塑料注射成型过程28

3.角式注射成型机

优缺点：介于立、卧两种注射成型机之间

用途：大、中、小型注射机第一节塑料注射成型过程29根据塑化方式不同分类：柱塞式注射机、螺杆式注射机柱塞式注射机特点：结构简单、但压力损失大、塑化不均匀，不适合热敏性塑料第一节塑料注射成型过程30螺杆式注射机实际应用：目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机，60g以下的小型制件多用柱塞式第一节塑料注射成型过程31四、注射机的型号规格1.注射量表示法是用注射机的注射容量(单位cm3)表示注射机的规格，以标准螺杆注射时的80%理论注射量表示XS—ZY—125，125表示注射机的注射容量为125cm3,XS—ZY中X表示成型、S表示塑料、Z表示注射、Y表示预塑式2.合模力表示法是指以注射机的最大合模力来表示注射机的规格如LY180为利源机械有限公司的缩写，180指注射机的合模力为180×10KN第一节塑料注射成型过程323.注射量与合模力表示法注射量(单位cm3)与合模力(单位kN)表示法是国际通行的规格表示法用合模力作为分母，注射量作为分子表于注射机的规格(注射量/合模力)如SZ—63/50,其中63表示注射容量为63cm3，合模力为50×10kN，S表示塑料机械，Z表示注塑机第一节塑料注射成型过程第二节注射装置注射装置：是注射机中直接对塑料加热和加压的部分，塑料的塑化和注射都在这里进行第二节注射装置作用：(1)应能均匀加热和塑化一定数量的塑料(2)将熔料注入模腔(3)保压一段时间以防止模内熔料的反流，且向模内补充一部分熔料，补偿制件的冷却收缩主要形式：柱塞式、螺杆预塑式和往复螺杆式，使用最多是往复螺杆式，其次是柱塞式一、常用注射装置1.柱塞式注射装置由定量加料装置、塑化部件、注射液压缸、注射座移动液压缸组成。2.螺杆预塑式注射装置由两个料筒构成：螺杆预塑料筒和注射料筒。优点：注射时压力损失小，注射速率比较稳定。(预塑：塑化的物料积贮于料筒前部空间，为下一制品准备熔料，此一过程称为预塑)3.往复螺杆式注射装置由塑化部件、料斗、螺杆传动装置、注射座、注射座移动液压缸、注射液压缸等组成。柱塞式注射装置的4个基本组成部分示意图定量加料装置塑化装置注射液压缸注射移动液压缸螺杆预塑式注射装置的2个基本组成部分示意图螺杆预塑料筒注射料筒往复螺杆式注射装置的基本组成部分示意图塑化部件料斗螺杆传动装置注射座注射座移动液压缸注射液压缸粒料——料斗6——加料装置5的计量室7——注射液压缸活塞10前进——推动柱塞8前移——与8相连的传动臂9带动计量室7前移——将定量粒料推入料筒加料口柱塞后退——加料口的粒料进入料筒——同时料斗中的第二份粒料落入计量室7粒料前移——在料筒加热器3加热塑化——粒料变为粘流态——通过分流梭2与料筒内壁间的窄缝，使熔料温度均匀，流动性进一步提高——在柱塞的推动下，通过喷嘴1注射到模腔中1.柱塞式注射装置的工作原理(1)料筒:完成对塑料的塑化和注射加料室—柱塞推料时所占据的料筒的运行空间塑化室—料筒的前半部分除分流梭以外的内部空间2.柱塞式注射装置部件(2)柱塞:传递注射液压缸压力，将定量熔料高速注入模腔表面硬度较高、表面粗糙度较小的圆柱体其前端加工成内圆弧或大锥角的凹面，以减少熔料被挤入柱塞与料筒的间隙形成反流柱塞行程与直径比约为3.5~6柱塞与加料室的配合要保证柱塞自由往复运动，又不致漏料。一般选用H8/f9~H9/f9配合2.柱塞式注射装置部件(3)分流梭:又称鱼雷体，与加热料筒的内径采用H7/h6配合

作用：通过其上的肋得到加热料筒的热量，从而使塑化室中的熔体同时受到加热料筒和分流梭两方面的加热，从而提高了塑化能力，改善了塑化质量2.柱塞式注射装置部件2.螺杆式注射装置部件(1)

螺杆注射螺杆与挤出螺杆的不同：注射螺杆在旋转的同时有轴向运动，有效长度是变化的长径比小，只需塑化，不需稳定螺槽深以提高生产率加料段较长螺杆头部多为尖头，有的加止逆环螺杆结构有渐变螺杆、突变螺杆注射成型中常用的是通用螺杆通用螺杆介于渐变型和突变型之间注射螺杆2.螺杆式注射装置部件螺杆头-按加工塑料的质地不同结构不同图a)加工高粘度的非结晶塑料时，螺杆头部前端为圆锥形，圆锥角为30°~40°左右图c)加工结晶塑料时，熔料的粘度较低，高压注射时易回流，常在颈部加一止回环-预塑时，熔料顶开止回环而流向螺杆前端;-注射时，因螺杆前端熔料的压力升高，使止回环后移，将流道关闭，防止回流通用类螺杆2.螺杆式注射装置部件螺杆头的工况：注射螺杆及螺杆头的工作条件较为恶劣1)承受预塑时的扭矩2)经受带负荷的频繁启动以及注射时的高温高压3)受到严重的腐蚀和磨损螺杆头的材料：须选用优质材料加工制成：40Cr和38CrMoAl

加工工艺：经调质、成形、离子氮化、精磨、抛光等一系列工序制成(2)料筒:与螺杆配合实现塑料的塑化和注射。大多采用整体式

使用性能：耐温、耐压、耐磨及耐腐蚀

材料：常采用含铬、铝、铝的特殊合金钢制造

加料口的形式：对称和偏置两种料筒加热应分段进行。加料口处设置冷却装置，防止粒料熔融2.螺杆式注射装置部件(3)喷嘴:预塑时，产生背压，提高塑化质量注射时保证熔料在高压下不外溢保压时便于补料，冷却时防止回流调温，保温和断料功能通用式—用于熔料粘度高的塑料直通式延伸式—用于厚壁制件的生产远射程—用于形状复杂的薄壁制件生产自锁式(适用于加工粘度较低的塑料)2.螺杆式注射装置部件作用1)直通式喷嘴:指熔料从料筒内到喷孔的通道始终是敞开的。分为以下几种:a.通用式喷嘴:

优点：结构简单，容易制造，压力损失较小

缺点:当喷嘴离开模具时，低粘度的熔料容易从喷嘴流出，即产生所谓流涎现象另外，因喷嘴上无加热装置，熔料易冷却

用途：主要用于熔料粘度高的塑料2.螺杆式注射装置部件通用式喷嘴b.延伸式喷嘴:

优点：结构简单，容易制造

结构:喷嘴由于增加了喷嘴体的长度和口径，并设有加热圈，所以，熔料不会冷却，补缩作用大

用途：适用于厚壁制件的生产2.螺杆式注射装置部件延伸式喷嘴c)远射程喷嘴:

结构：它除设有加热圈外，还扩大了喷嘴的贮料室，以防止熔料冷却。这种形式的喷嘴口径较小，射程较远

用途：适用形状复杂的薄壁制件生产2.螺杆式注射装置部件远射程喷嘴2)自锁式喷嘴:自锁式喷嘴的喷孔，除了在注射和保压两个阶段打开外，其余时间一直是关闭的。2.螺杆式注射装置部件注射喷嘴球面半径R和内径Φ要小于浇口套球面半径和内径(约小0.5~lmm)，这样既能防止漏流和死角，又易将注射时积存在喷嘴处的冷料同主流道的料柱一同拉出喷嘴的常用材料为中碳钢，经淬火后使其硬度高于模具浇口套硬度，以延长喷嘴的使用寿命2.螺杆式注射装置部件2.螺杆式注射装置部件螺杆的传动装置在加料预塑时给螺杆提供所需扭矩和转速的工作部件有级调速高速液压马达无级调速低速大扭矩液压马达注射座注射装置的安装基准，分为整体式和组合式2.螺杆式注射装置部件2.螺杆式注射装置部件2.螺杆式注射装置部件2.螺杆式注射装置部件注射座注射装置的安装基准，分为整体式和组合式第三节合模装置1.液压式合模装置(1)单缸直压式合模装置直接用一个液压缸实现开模和合模局限—提高模板运行速度，要用小直径液压缸；要增大锁模力用大直径液压缸(2)充液式合模装置有大小液压合模缸，分别实现合模时提高移模速度和提高锁模力.(3)增压式合模装置有增压液压缸和合模液压缸,增压液压缸在合模之后迫使合模液压缸的压力油进一步压缩，油压升高，锁紧模具第三节合模装置(4)充液增压式合模装置充液式和增压式的组合(5)稳压式合模装置使用小直径快速移模液压缸，大直径短行程的稳压合模液压缸2.液压—曲肘式合模装置(1)单肘式合模装置使用于小型注射机(2)双肘式合模装置中、小型注射机采用第三节合模装置液压—曲肘式合模装置的特点:1.具有增力作用2.具有自锁作用3.运动特性好4.模板间距、锁模力、合模速度的调节困难，必须有专门的调模机构调模装置用来调整模具的厚度变化，不同的合模装置，其调模装置和调模方法也都不相同第三节合模装置三、顶出装置(1)机械顶出结构简单，工作可靠，对制品的冲击大(2)液压顶出利用小型顶出液压缸和顶出杆实现制品的顶出。方便调节力、速度、位置等，有利于实现自动化生产(3)气动顶出利用压缩空气为动力，通过模具上设置的气道和微小的顶出气孔，直接把制件吹出。使用方便，但是辅助设备繁琐第四节注射机的控制系统注射工艺参数包括：压力、速度、温度、时间等注射机的动作：合模、注射、保压、预塑、冷却、开模、顶出制品等。一、普通继电器控制注射机的液压系统1.液压系统的主要组成和作用(1)液压泵两个：双联叶片泵(大泵+小泵)、单叶泵(中泵)

作用：大、中、小泵同时或单独对主油路供油，完成系统对速度及力方面的要求(2)溢流阀(3)电磁换向阀(4)单向阀(5)调压阀实现注射压力的远程调节第二节注射装置双联叶片泵单叶泵第二节注射装置阀1——二位四通电磁换向阀阀1的作用：用以控制阀2，实现大泵供油或卸荷原理：电磁铁YA1通电——大泵供油工作；YA1断电——阀2的遥控口接通油箱，大泵卸荷第二节注射装置阀4用以控制阀3原理：(1)当电磁铁YA2通电时，小泵供油工作，油压由阀3控制(2)电磁阀处于中位时，阀3的遥控口接通油箱，小泵卸荷(3)当电磁铁YA4通电时，小泵油压由阀5控制，实现小泵远程调压控制。第二节注射装置阀7用以控制阀6原理：(1)当电磁铁YA3通电时，中泵供油工作，油压由阀6控制;(2)当电磁阀处于中位时，阀6的遥控口接通油箱，中泵卸荷；(3)当电磁铁YA5通电时，中泵油压由阀8控制，实现中泵远程调压控制。第二节注射装置阀12为三位四通电液换向阀，用以变换合模液压缸油流动方向，以实现合模或开模的动作。第二节注射装置阀13为三位四通电磁换向阀，用以变换顶出液压缸油流动方向，实现制品的顶出和顶出机构的退回第二节注射装置阀14为三位四通电磁换向阀，用以变换注射座整体移动液压缸油流动方向从而控制注射座前进或后退。第二节注射装置阀15为三位四通电液换向阀，用以变换注射液压缸油流动方向及控制螺杆的注射和退回动作。第二节注射装置阀16为单向背压阀，用以调节预塑时螺杆后退的背压第二节注射装置中(慢)速合模:电磁铁YA3、YA6通电。因为是中速合模，不需要大流量压力油，所以大、小泵卸荷。中泵输出的压力油经阀11->阀12->合模液压缸上腔，推动活塞下降，实现中速合模。与此同时，合模液压缸下腔油液经阀12->冷却器->油箱。2.液压系统动作原理第二节注射装置

快速合模一:电磁铁YA1、YA2、YA3、YA6通电。此时需要大流量压力油，大、中、小泵输出的压力油分别经阀9、阀10、阀11汇合后->阀12->合模液压缸上腔，推动活塞实现快速合模。回油路线同上。2.液压系统动作原理第二节注射装置

快速合模二:电磁铁YA2、YA3、YA6通电，大泵卸荷。此时中、小泵输出的压力油分别经阀10和阀11汇合后->阀12->合模液压缸上腔，推动活塞实现较快速合模。回油路线同上。在快速合模过程中，当YA2断电时又转为中(慢)速合模。2.液压系统动作原理第二节注射装置注射座前移:电磁铁YA4、YA12通电。注射座前移速度不需要很快，所以大、中泵卸荷，只要小泵供油。小泵输出的压力油经阀10->阀14->注射座移动液压缸右腔，推动活塞，带动注射座前移。液压缸左腔的油液经阀14->冷却器->油箱。2.液压系统动作原理第二节注射装置注射:电磁铁YA1、YA4、YA5、YA12、YA14均通电。注射时要求大流量压力油，快速完成注射，为此大、中、小泵输出的压力油分别经阀9、阀10和阀11汇合后->阀15->注射液压缸右腔，注射活塞前进，推动螺杆向前运动，实现注射动作。注射液压缸左腔油液->阀15->冷却器->油箱2.液压系统动作原理第二节注射装置保压:电磁铁YA4、YA12、YA14通电，大、中泵卸荷。保压时不需要大流量压力油,小泵工作情况与注射时相同。2.液压系统动作原理第五节注射机的技术参数与使用维护一、注射机主要技术参数1.注射量也称公称注射量。是指对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量

国标规定注射量有两种表示方法:一种是以聚苯乙烯为标准，用注射出熔料的质量(g)表示;另一种是用注射出熔料的容积(cm3)表示;我国注射机系列多采用后一种表示方法第五节注射机的技术参数与使用维护

射机注射量规格：16、25、30、40、60、100、125、160、250、350、400、500、630、1000、1600、2000、2500、3000、4000、6000、8000、16000、24000、32000、48000、64000cm3

理论注射量(公称注射量)第五节注射机的技术参数与使用维护

射机注射量规格：16、25、30、40、60、100、125、160、250、350、400、500、630、1000、1600、2000、2500、3000、4000、6000、8000、16000、24000、32000、48000、64000cm3

理论注射量(公称注射量)第五节注射机的技术参数与使用维护

实际注射量选择设备时，实际注射量应为注射机理论注射量的25%~70%2.注射压力

注射时为了克服熔料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,此压力称为注射压力第五节注射机的技术参数与使用维护

根据塑料的性能，目前对注射压力的使用情况可大致分为以下几类:1)注射压力小于70MPa，用于加工流动性好的塑料，且制件形状简单，壁厚较大。2)注射压力为70~100MPa，用于加工塑料粘度较低，形状、精度要求一般的制件。3)注射压力为100~140MPa，用于加工中、高粘度的塑料，且制件的形状、精度要求一般。4)注射压力为140~180MPa,用于加工较高粘度的塑料，且制件壁薄或不均匀、流程长.、精度要求较高。对于一些精密塑料制件的注射成型，注射压力可用到230~250MPa第五节注射机的技术参数与使用维护3.注射速度、注射速率与注射时间注射速率：是指将公称注射量的熔料在注射时间内注射出去在单位时间内所能达到的体积流率注射速度：是指螺杆或柱塞的移动速度注射时间：则是指螺杆(或柱塞)射出一次注射量所需要的时间第五节注射机的技术参数与使用维护注射速率过低(即注射时间过长)，制件易形成冷接缝，不易充满复杂合理地提高注射速率，能缩短生产周期，降低制件的尺寸公差，能在较低的模温下顺利地获得优良的制件，特别是在成型壁薄、长流程制件及低发泡制件时采用高的注射速率能获得优良的制件1000cm3以下的中小型螺杆式注射机的注射时间通常在3~5s，大型或超大型注射机也很少超过10s。注射速率也不可能过高，否则塑料高速流经喷嘴时易产生大量的摩擦热，使物料发生热解和变色，模腔中的空气由于被急剧压缩而产生热量，在排气口上有可能出现制件烧伤现象。第五节注射机的技术参数与使用维护4.塑化能力塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量。显然，注射机的塑化装置应该在规定的时间内保证能够提供足够的、塑化均匀的熔料。5.锁模力第五节注射机的技术参数与使用维护6.合模装置的基本尺寸(1)模板尺寸模板尺寸：L×H拉杆间距：L0×H0模具模板尺寸必须在模板尺寸及拉杆间距第五节注射机的技术参数与使用维护(2)模板最大开距是指动模开启时移动模板与固定模板之间的最大距离(包括调模行程在内)第五节注射机的技术参数与使用维护(4)模具最大厚度Hmax、和最小厚度Hmin模具最大厚度和最小厚度是指移动模板闭合后达到规定锁模力时，移动模板与固定模板之间所达到的最大和最小距离。这两值之差就是调模机构的调模行程。第五节注射机的技术参数与使用维护7.开合模速度一般注射机动模板运行速度是按慢——快——慢的节奏设计的；从注射机发展过程来看，开合模速度有提高的趋势第六节新型专用注射机一、多模注射成型机特点：多工位操作原理:(1)注射装置和合模装置与一般注射机相似(2)合模装置有多个(3)多模转盘式为多个合模装置围绕同一回转轴均匀排列。一副模具与注射装置的喷嘴接触，注射保压后随转盘的转动而离开，在另一工位上冷却定型，同时，另一副模具转入注射工位，然后再转过一个工位进行开模取出制品。其他工位可进行安放嵌件、喷脱模剂、合模等工序。一、多模注射成型机

新飞冰箱门板多模注射成型机一、多模注射成型机

一、多模注射成型机

优点：充分发挥了注射装置的塑化能力，提高了生产效率，故特别适合于冷却时间长或辅助时间多的制品大批量生产缺点：合模系统复杂而庞大，锁模力有限二、多色注射机

二、多色注射机1.双色注射机分类：“混色”注射和“清色”注射两种(1)双混色注射装置的组成：由两个料“混色”筒和一个公用喷嘴组成原理：由液压和控制系统控制注射的先后次序及注射比率，这样可得到不同混色、具有自然过渡色彩的双色塑料制品双混色