高分子材料成型加工设备第七章注射成型机

注射成型机1精选ppt第一节概述第二节注射机的根本组成与分类第三节往复螺杆式注射机的工作原理第四节注射机的根本参数2精选ppt注射成型:

是一种以高速高压将塑料熔体注入到已闭合的模具型腔内，经冷却定型，得到的与模腔相一致的塑料制件的成型方法。注射成型的特点:

a)能一次成型出外形复杂，尺寸精确或带有嵌件的塑料制件b)对各种塑料加工的适应性强c)机器生产率高以及易于实现自动化生产等第一节概述3精选ppt注射成型机:是将热塑性塑料或热固性塑料制成各种塑料制件的主要成型设备4精选ppt注射成型机:是在金属压铸机的原理上逐渐形成的1932年德国弗兰兹，布劳恩厂生产出全自动柱塞式卧式注射成型机1956年世界上出现了第一台往复螺杆式注射成型机5精选ppt金属压铸成型机6精选ppt柱塞式注射机的塑化机构7精选ppt螺杆式注射机的塑化机构8精选ppt一、注射成型机的单元操作闭模和合紧注射装置前移和注射压力保持制品冷却和预塑化注射装置后退和开模顶出装置

第二节注射机的根本组成与分类9精选ppt闭模高压低速锁紧注座前移注射开模冷却保压固定塑化塑化退回退回塑化制品顶出试合模发信注射动作选择制品落下检测发信注射成型机工作循环周期图10精选ppt锁紧前移注射保压冷却后移开模顶出闭模11精选ppt闭模前移注射保压冷却后移开模顶出锁紧12精选ppt闭模锁紧注射保压冷却后移开模顶出前移13精选ppt闭模锁紧前移保压冷却后移开模顶出注射14精选ppt闭模锁紧前移注射冷却后移开模顶出保压15精选ppt闭模锁紧前移注射保压后移开模顶出冷却16精选ppt闭模锁紧前移注射保压冷却开模顶出后移17精选ppt闭模锁紧前移注射保压冷却后移顶出开模18精选ppt闭模锁紧前移注射保压冷却后移开模顶出19精选ppt1〕由单元操作分析可知注射机应具备的功能a)对加工塑料实现塑化计量并将熔料射出的功能b)对成型模具实现启闭和锁紧的功能c)实现在成型过程中所需能量的转化与传递的功能d)对工作程序及工艺条件设定与控制的功能2〕注射成型机的主要组成a)注射装置b)合模装置c)液压传动和电气控制系统二、注射成型机的组成20精选ppt注射装置合模装置液压传动系统电气控制系统21精选ppt三、注射成型机的分类1、按排列形式分类立式注射成型机卧式注射成型机角式注射成型机〔L型〕多模注射成型机22精选ppt卧式注射机23精选ppt卧式注射机卧式注射机24精选ppt立式注射机25精选ppt立式注射机26精选ppt角式注射机27精选ppt

类型

合模力kN

注射量cm3超小型<200~400<30小型400~200060~500中型3000~6000500~2000大型8000~20000>2000超大型>200002、按机器加工能力分类28精选ppt3、按机器用途热塑性塑料通用型热固型发泡型排气型高速型多色，精密，鞋用，螺纹制品用等29精选ppt塑料在注射过程中的行为变化的两个内容：1、塑料熔体的形成，增压和流动2、制品的成型第三节往复螺杆式注射机工作原理30精选ppt一、塑料在有机筒内塑化熔融物理模型1、塑化过程主要包括两个阶段〔1〕第一阶段可看作是短暂的挤出过程〔2〕第二阶段螺杆静止2、影响塑化质量的主要因素及其调整〔1〕树脂性能〔2〕加工条件〔3〕螺杆形状及要素31精选ppt二、熔料的充模与成型熔料充模与成型是指熔料在模内发生的全部行为塑料在模内的状态可用Spencer—Gilmore状态方程表示

P----塑料压力

V----塑料比容

T-----塑料温度

R,π,W------取决于塑料特征的常量32精选ppt由此可知，制品质量主要取决于塑料在模塑时的比容变化。因此，模内塑料压力的变化直接反映了模内成型的过程，并可以此作为实现制品质量有效控制的重要手段。1、模内压力根据模塑过程可将压力周期图分为四个阶段：

A、充模和压实阶段

B、保压增密阶段

C、倒流阶段

D、制品冷却阶段33精选pptπ

π

π

34精选ppt二、全程压力分布及压力损失35精选ppt第四节注射机的根本参数注射机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、合模装置的根本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是设计、制造、购置和使用注射成型机的依据。一、公称注射量1、定义：公称注射量是指在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能到达的最大注射量。公称注射量在一定程度上反映了注射机的加工能力，标志着能成型的最大塑料制品，因而经常被用来表征机器规格的参数。36精选ppt2、表示方法注射量一般有两种表示方法，一种是以聚苯乙烯为标准，用注射出熔料的重量〔单位克〕表示，另一种是用注射出熔料的容积〔单位厘米3〕表示。我国注射机系列标准采用后一种表示方法。3、理论注射量公称注射量即实际最大注射量。还有一个理论最大注射量，其表达式为Q理=πD2S/4式中Q理——理论最大注射量〔厘米3〕D——螺杆或柱塞的直径〔厘米〕S——螺杆或柱塞的最大行程〔厘米〕37精选ppt4、公称注射量〔即实际最大注射量〕该式说明，理论上直径为D的螺杆移动S，应当射出Q理的注射量，但是在注射时有少局部熔料在压力作用下回流，以及为了保证塑化质量和在注射完毕后保压时补缩的需要，故实际注射量要小于理论注射量，为描述二者的差异，引入公称注射量。Q公称=αQ理式中α---注射系数38精选ppt5、注射系数〔相当于密炼机的填充系数〕影响注射系数的因素很多，如螺杆的结构和参数、注射压力和注射速度、背压的大小、模具的结构和制品的形状以及塑料的特性等。对采用止回环的螺杆头，注射系数a一般在0.75、0.85之间。对那些热扩散系数小的塑料，a取小值，反之取大值。通常多取0.8。39精选ppt二、注射压力1、定义：注射压力是指注射螺杆或柱塞的端部作用在物料单位面积上的压力。注射压力大小与流动阻力、制品的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制品精度要求等因素有关。2、计算注射压力的计算如下：P注=〔D0/D〕2P0式中P0——油压〔MPa〕D0—--注射油缸内径D——螺杆〔柱塞〕外径40精选ppt3、注射压力的选取注射压力的选取很重要。1〕注射压力过高，制品可能产生毛边，脱模困难，影响制品光洁度，使制品产生较大内应力，甚至成废品，还会影响到注射装置及传动系统的设计。2〕注射压力过低，那么易产生物料充不满模腔，甚至根本不能成型等现象。3〕注射压力的选取时应考虑的因素：a、熔料的流动性。流动性好的物料选用的注射压力低。b、塑化方式。柱塞式注射机比螺杆式注射机注射压力高近1.5倍。41精选pptc、喷嘴的孔径和模腔的形状。喷嘴的孔径大，模腔的形状简单，制品壁较厚，胶料流程短，模温较高，那么所需的注射压力较低。注射压力的大小要根据实际情况选用：如加工粘度低、流动性好的塑料，其注射压力可选用35—55MPa；加工中等粘度的塑料，形状一般，但有一定的精度要求的制品，注射压力可选100—140MPa；对高粘度工程塑料的注射成型，其注射压力大约选在140—170MPa范围内。加工优质精密微型制品，注射压力可用到230—250MPa以上。42精选ppt三、注射时间〔注射速率、注射速度〕1、定义：注射时间是指注射螺杆或柱塞往模腔内注射最大容量的物料时所需要的最短时间。注射速率是表示单位时间内从喷嘴射出的熔料量。注射速度是表示注射螺杆或柱塞的移动速度。注射时间、注射速率或或注射速度三者是一致的。注射时间短，那么注射速率或或注射速度快。43精选ppt所谓注射速率、注射速度、注射时间可用下面二式定义：q注=Q公/t注；V注=S/t注式中q注——注射速率〔厘米3／秒〕Q公——公称注射量〔厘米3〕t注——注射时间〔秒〕V注——注射速度〔毫米／秒〕S——注射行程。即螺杆移动距离，〔毫米〕可见，注射速率是将公称注射量的熔料在注射时间内注射出去,单位时间内所到达的体积流率。注射速度是指螺杆或柱塞的移动速度；而注射时间，即螺杆〔或柱塞〕射出一次公称注射量所需要的时间。44精选ppt2、注射速率或注射速度或注射时间的选定注射速率或注射速度或注射时间的选定很重要，直接影响到制品的质量和生产率。〔1〕注射速率过低〔即注射时间过长〕，制品易形成冷接缝，不易充满复杂的模腔。〔2〕注射速率过高，熔料高速流经喷嘴时，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产生热量，在排气口处有可能出现制品烧伤现象。45精选ppt合理地提高注射速率，能缩短生产周期，减少制品的尺寸公差，能在较低的模温下顺利地获得优良的制品。一般说来，注射速率应根据工艺要求、塑料的性能、制品的形状及壁厚、浇口设计以及模具的冷却情况来选定。为了提高注射制件的质量，尤其对形状复杂制品的成型，近年来开展了变速注射，即注射速度是变化的。其变化规律根据制件的结构形状和塑料的性能决定。46精选ppt四、螺杆直径和注射行程注射机的一次注射量由螺杆直径D和注射行程S所决定，而S值与D值之间应保持一定比例。K=S/Dk称为比例系数。k值过大，使螺杆的有效长度缩短，影响塑化能力和质量；k值过小，为保证到达同样的注射容积，势必要增大D值，这将会导致塑化部件变得庞大。一般k值的范围为1～3。螺杆直径D可由下式求得：D=(4V/aπk)1/3式中V——最大注射容积，厘米3；a——注射系数。47精选ppt五、塑化能力1、定义：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，保证能够提供足够量的塑化均匀的熔料。2、塑化能力与成型周期：塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调，假设塑化能力高而机器的空循环时间太长，那么不能发挥塑化装置的能力，反之，那么会加长成型周期。目前注射机的塑化能力有了较大的提高。48精选ppt3、计算：1〕理论公式螺杆预塑式塑化装置的塑化能力，可用挤出理论中所介绍的熔体输送理论的计算公式，计算出注射机的塑化能力。2〕经验公式Q=3.6W/T式中Q—塑化能力，千克/小时W—实际注射量，克T—塑化时间〔一个生产周期内〕49精选ppt六、注射功及注射功率机器能否将一定量的熔料注满模腔，主要取决于注射压力和注射速度，即决定于充模时机器作功能力的大小。注射功及其注射功率即作为表示机器注射能力大小的一顶指标。注射功为油缸注射总力与行程的积，即A=p•Fs•S注射功率为油缸注射总力与注射速度的积，即为N=p•Fs•v=p•q•10-3式中N—注射功率〔kw〕Fs--机筒内孔截面〔cm2〕p—注射压力〔MPa〕v—注射速度〔cm／s〕q—注射速率〔cm3／s〕50精选ppt注射功率大，有利于缩短成型周期，消除充模缺乏，改善制品外观质量，提高制品精度。随着注射压力和注射速度的提高，近来注射功率也有了较大的提高。因注射时间短，机器的油泵电动机允许作瞬时超载，故机器的注射功率一般均大于油泵电动机的额定功率。对于油泵直接驱动的油路，注射功率即为注射时的工作负载，也是电动机的最大负载。油泵电动机功率大约是注射功率的70～80％。51精选ppt七、锁模力〔合模力〕1、定义锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。在此力的作用下。模具不应被熔融的塑料所顶开。锁模力同公称注射量一样，也在一定程度上反映出机器所能塑制制品的大小，是一个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。52精选ppt2、计算：为使注射时模具不被熔融物料顶开，那么锁模力应为F＞KPA式中F—锁模力P—注射压力或模腔内的平均压力〔MPa〕A—制品在模具分型面上的投影面积K—考虑到压力损失的折算系数。橡胶一般在1.1—1.25之间选取，塑料一般在0.4—0.7之间选取，对粘度小的取大值，对粘度大的取小值；模具温度高时取大值，模具温度低时取小值。53精选ppt3、减少锁模力采取如下措施可以减少锁模力：1〕改进注射螺杆的结构设计从而提高塑化质量；2〕对注射量施行精确控制；3〕提高注射速度并对其实现程序控制；〔变速注射〕4〕改进合模装置；5〕提高螺杆和模具的制造精度和光洁度等。〔减少流动阻力〕近年来国外注射机的锁模力有普遍降低的趋势。54精选ppt八、合模装置的根本尺寸包括模板尺寸、拉杆空间、模板间最大开距、动模板的行程、模具最大厚度与最小厚度等。这些参数规定了机器所加工制品使用的模具尺寸范围。1、模板尺寸(H×V)和拉杆有效间距(H0×V0)这两个尺寸都涉及到所用模具的大小。因此，模板尺寸及拉杆间距应满足机器规格范围内常用模具尺寸的要求。模板面积(H×V)大约是拉杆有效面积(H0×V0)的2.5倍。55精选ppt2、模板间最大开距模板间最大开距是指定模板与动模板之间能到达的最大距离〔包括调模行程在内〕。为使成型后的制品顺利取出，模板最大开距L一般为成型制品最大高度h的3~4倍。据统计模板最大开距L与公称注射量Q常有如下关系:L=125Q1/356精选ppt3、动模板行程动模板行程是指动模板行程的最大值。一般用S表示〔见图〕。为了便于取出制品。S一般大于制品最大高度h的两倍，即S＞2h为了减少机械磨损和动力消耗。成型时尽量使用最短的模板行程。57精选ppt4、模具最小厚度与最大厚度模具最小厚度δmin和模具最大厚度δmax系指动模板闭合后，到达规定锁模力时动模板和定模板间的最小和最大距离。如果模具的厚度小于规定的δmin，装模时应加垫板，否那么会不能实现最大锁模力，或损坏机件；如果模具的厚度大于δmax，装模具后也不可能到达最大的锁模力。δmin和δmax之差即为调模装置的最大可调行程ΔL