第六章 塑料注射机,6.1 概述 6.2 注射机的基本参数与型号 6.3 注射机的注射装置 6.4 注射机的合模装置 6.5 液压和电气控制系统 6.6 注射机的调整和安全设施,6.1 概述,6.1.1 注射机的工作原理 塑料原料（玻璃态）塑化熔融（粘流态）注入密闭模腔保压冷却定型开模顶出塑料制品 应用：热塑性制品和部分热固性制品注射成型,6.1.2 注射机的基本结构组成,工作循环：塑化、注射保压、冷却、顶出制品等过程 组成：注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统等,6.1.3 注射机的类型与特点,按机器主要部件排列形式分类： 卧式注射机 立式注射机 角式注射机 多模注射机,6.1.3 注射机的类型与特点,按机器加工能力分类,按机器用途分类 热塑性塑料通用型 热固性塑料注射机 发泡注射机 高速注射机 精密塑料注射机 多色注射机 反应注射机等,6.1.4 注射成型工艺过程,6.2 注射机的基本参数与型号,6.2.1 注射机的规格型号,注射机型号表示方法： 合模力表示法（如LY180） 注射容积与合模力共同表示法（如SZ-200/1000） XS-ZY表示法（如XS-ZY-125A）,6.2.2 注射机的基本参数,主要参数有：注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、移模速度、合模装置的结构尺寸、空循环时间等。,1. 注射量：指螺杆或柱塞作一次最大行程对空注射所能达到的注射量。,注射量表示方法： 容积表示法（cm3） 质量表示法（g） 标定注射量的材质：以聚苯乙烯（PS）熔料为准,6.2.2 注射机的基本参数,2注射压力：指螺杆或柱塞施加于熔料上单位面积的力。,注射压力选择：应综合考虑塑料的性能、制品形状、壁厚和精度要求、浇注系统和模具结构等因素。 方法：先凭经验进行粗选，再依据生产情况调整修正。 选用规则： 塑料流动性好，制品壁厚、形状简单7080MPa 塑料粘度较低，制品形状和精度一般100120 MPa 塑料粘度高或中等，制品形状较复杂，精度有要求140170 MPa 塑料粘度较高、薄壁、长流程，制品壁厚不均、精度要求严格180220 MPa 优质精密微型制品250360 MPa，个别达400 MPa以上,6.2.2 注射机的基本参数,3注射速率：用来表示熔料充模快慢特性的参数 等效参数有：注射速度和注射时间 注射速率：指单位时间内注射出熔料的容积； 注射速度：指螺杆或柱塞的移动速度； 注射时间：指完成一次注射所需要的时间。 注射速度范围：一般为812cm/s，高速约为1520cm/s。 注射速度有不断提高的趋势，低发泡制品和精密制品成型时，高注射速度是获得优质制品的先决条件。 精密注射机为达到高注射速度，液压系统往往增设液压贮能器来加大注射速度。,6.2.2 注射机的基本参数,4.塑化能力：指单位时间内注射装置所能塑化的塑料量（kg/h），又称塑化效率或塑化容量。 影响因素：螺杆直径、螺杆长径比、螺杆转速等。 塑化能力、注射量、成型周期三者关系： 式中 Q塑化能力（kg/h） G注射量（聚苯乙烯，g） t成型周期（s）,6.2.2 注射机的基本参数,5锁模力：指合模装置对模具所能施加的最大夹紧力。,模腔压力有顶开模具的趋势，为保证注射过程模具不产生溢料，必须有足够的锁模力。 模腔压力大小取决于注射压力、熔料粘度、制品形状、浇道形式和注射机喷嘴结构等。 锁模力大小选择：取决于模腔压力和制品最大成型面积。 PE、PP、PS等日用容器类制品模腔压力可取25MPa 一般薄壁类制品模腔压力可取30MPa ABS、PMMA等高粘度树脂和有精度要求制品模腔压力可取35MPa 高粘度树脂、加工高精度、充模难的制品模腔压力可取40MPa 最大成型面积：指制品在模具分型面上的最大投影面积,6.2.2 注射机的基本参数,6合模速度和开模速度,模板的移动速度在一个成型周期中是变化的 合模过程：快慢 开模顶出过程：慢快慢 我国标准规定：移模速度为24m/min， 国外：一般为3035m/min，高速机约为4550m/min，最高速度已接近70m/min。 慢速移模速度：一般要求0.243m/min。,6.2.2 注射机的基本参数,7. 合模部分的基本尺寸 与模具有关的尺寸有：模板尺寸、拉杆间距、模板间最大开距、动模板行程、模具的最小厚度和最大厚度等。,（1）模板尺寸（HV）及拉杆间距（H0V0） 模板尺寸和拉杆间距限制了装模方向和模具尺寸（长宽）,7. 合模部分的基本尺寸,（2）模板间最大开距 模板间最大开距：一般为制品最大高度的34倍。 调模装置：为适应不同闭合高度的模具使用。,7. 合模部分的基本尺寸,（3）动模板行程 动模板最大行程S：应为制品最大高度h的2倍（图6-8） （4）模具的最小与最大厚度 指闭模状态下，移动模板与固定模板之间的最大和最小距离，其差值为调模行程。 8. 空循环时间：指注射机在没有塑化、注射、保压、冷却、取出制品等动作时，完成一个循环所需要的时间。,6.3 注射机的注射装置,6.3.1 注射装置的形式 主要形式：柱塞式、柱塞预塑式、螺杆预塑式和往复螺杆式（简称螺杆式） 目前往复螺杆式采用最多，其次是柱塞式 1柱塞式注射装置的组成和工作原理,特点： 塑化不均匀，提高料筒的塑化能力受到限制。 注射压力损失大 不易提供稳定的工艺条件 一般只用于60cm3以下的小型注射机,6.3.1 注射装置的形式,2.柱塞预塑式注射装置 采用两个柱塞式注射装置并联联接在一起，一个用来完成塑料的加热塑化，另一个用来注射保压。 特点：改善了原柱塞式的性能，但设备加工能力仍受限制，且结构较复杂。应用较少，主要用于小型或超小型高速注射装置上。,3.螺杆预塑式注射装置的工作原理 特点：塑化速度快且质量较均匀，可提供较大的注射量，注射压力和速度较稳定。多用于高速精密和大型注射装置以及低发泡注射装置等。,6.3.1 注射装置的形式,4.螺杆式注射装置的组成和工作原理 组成：喷嘴、塑化部件（螺杆、料筒）、螺杆驱动装置、注射缸、注射座及移动缸等 特点：螺杆作旋转运动和轴向往复运动，完成塑料的塑化和注射充模过程，它也属于预塑式注射装置。,4.螺杆式注射装置的组成和工作原理,为便于拆换螺杆和清理料筒，在注射座中部设有回转轴，可使注射装置绕回转轴回转一定角度。,螺杆式与柱塞式注射装置比较有以下优点： 塑化不仅依靠加热器，且还有剪切摩擦热，塑化效率和质量优于柱塞式。 注射压力损失少 塑化能力大、均匀性好 螺杆式对塑料可直接进行染色加工，且料筒清洗较方便,6.3.2 注射装置的主要零部件,1.料筒及其加热装置 柱塞式料筒分加料室与加热室（即塑化室）两部分。 加料室: 空间容积一般为熔料最大注射容积的22.2倍 加料口为长方形，轴向长度约为1.5d，宽度约为2d/3 加热室: 容积一般为一次注射量的46倍。 直径为柱塞直径的1.31.8倍，长度约为柱塞直径的5倍。,6.3.2 注射装置的主要零部件,1.料筒及其加热装置 料筒加热：多采用电阻加热圈，通常根据料筒的长短分为26段的加热段，用热电偶及温度控制器进行分段控制。,加料口形式：有对称和偏置设置两种。 为增强螺杆吸料和输送能力，采用偏置加料口较好，加料口外形多为矩形 当采用螺旋式强制加料装置时，加料口为圆形,2.分流梭,塑料加热塑化的速度主要取决于传热面积的大小。 柱塞式注射装置为提高塑化能力，在料筒的加热室中，一般都有设置分流梭。,3.柱塞,要求表面光洁，且有一定硬度，常用40Cr或38CrMoAl制造，与料筒的配合常用H8/f9F9/f9 其头部作成圆弧形或大锥角的内凹面。 图6-16b）右减少柱塞与料筒的摩擦。,4.螺杆及螺杆头,注射螺杆与挤出螺杆结构形式相似，但运动方式和工作要求不同，因而在结构参数等方面有所区别。,区别之处： 注射螺杆长径比L/D和压缩比较小； 注射螺杆均化段螺槽较深较短，而加料段增长； 注射螺杆常为等距不等深结构，以便于制造； 注射螺杆直径D与行程S应有恰当的比例，通常S/D=24； 注射螺杆头结构可依据预塑和注射要求适当变化，而挤出螺杆头多为圆头或锥头。,4.螺杆及螺杆头,螺杆头结构 不带止逆结构螺杆头： 图6-18a：锥形螺杆头，锥角为2030，以减少熔料倒流，用于高粘度或热敏性塑料的加工； 图6-18b： “山”字形曲面的钝头螺杆头，用于透明度高的PC、AS、PMMA等塑料。,4.螺杆及螺杆头,螺杆头结构 带止逆结构螺杆头：适用于低、中粘度塑料的注射成型。 图6-18c：止逆环式螺杆头 图6-18e：止逆球式螺杆头,4.螺杆及螺杆头,新型螺杆 种类：销钉型（图6-19a）和屏蔽型（图6-19b）螺杆。 特点：在适当部位（如均化段）设置各种混炼元件，对未熔融塑料颗粒有过滤、粉碎、细化、剪切、混炼等作用，以加速熔融过程，提高制品质量、缩短成型周期和降低能耗。,5.加料计量装置,为保持注射工艺的稳定性，必须控制每次从料斗进入料筒的塑料量，该量与每次注射到模腔内的塑料量相等。,6.喷嘴,喷嘴类型：开式喷嘴、锁闭型喷嘴和特殊用途喷嘴三大类。 开式喷嘴 图6-20a：短型（PVC型）开式喷嘴，结构简单，压力损失小，补缩效果好，但易形成冷料和产生“流涎”现象。用于厚壁和耐热性差的高粘度塑料 图6-20b：延长型开式喷嘴，喷嘴体可加热，补缩作用大、射程远，仍有“流涎”现象，用于厚壁、高粘度制品。 图6-20c：小孔型开式喷嘴，不易形成冷料，口径小、射程远，“流涎” 不严重，用于低粘度塑料和薄壁复杂制品。,6.喷嘴,锁闭型喷嘴 常见形式：料压锁闭型、弹簧锁闭型、料压弹簧双锁闭型、可控（液、气、电控制）锁闭型等喷嘴。 图6-21a：弹簧锁闭型喷嘴 图6-21b：液控锁闭型喷嘴,6.喷嘴,特殊用途喷嘴：为满足特殊工艺要求而设计的喷嘴 图6-22a：栅板型混合喷嘴，用于柱塞式注射机生产混色塑料制品。 图6-22b：迷宫型混合喷嘴； 图6-22c：静态混合器型混合喷嘴。 喷嘴尺寸 喷嘴孔径d：孔径关系到压力损失、剪切效果、补缩作用和充模能力，其值应与螺杆直径成比例。 喷嘴端部球头半径R,6.喷嘴,喷嘴孔径选用与注射量、喷嘴结构形式有关（参见表6-6）,喷嘴与模具主浇道衬套的尺寸关系,7.螺杆传动装置,螺杆传动装置：为螺杆提供预塑所需的扭矩和转速。 特点和要求 螺杆预塑是间歇式的，故常带负载频繁启动。 螺杆转速对塑化能力和注射成型工艺有影响，所以要求转速在一定范围内可调，并可由背压来调整塑化状况。 传动装置会影响螺杆的工作性能和注射装置的整体结构，应力求简单紧凑。 传动装置形式 无级变速：主要采用液压马达或液压马达和齿轮变速箱组合来驱动；为恒扭矩传动，对螺杆可起过载保护作用。 有级变速：由电动机和齿轮变速箱组成，为恒功率传动，启动力矩大、惯性大，功耗大，必须单独设置螺杆保护装置（用液压离合器）。,7.螺杆传动装置,8.注射座及其移动和转动装置,注射座可以沿导轨（或导杆）前后移动，并能转过一定角度以便维修。 注射装置工作方式： 固定加料：喷嘴始终紧贴模具主浇道衬套，即注射座固定不动。 前加料：指保压结束后，直接进行预塑，预塑结束后再将注射座后退的工作方式，主要用于开式喷嘴或需较高背压进行塑化的情况。 后加料：指喷嘴与模具主浇道衬套分离后进行预塑的工作方式，适用于结晶型塑料的成型。,6.4 注射机的合模装置,6.4.1 对合模装置的基本要求 合模装置应能满足注射机规格要求内，对力、速度、模具安装与取件空间三方面的要求。 合模装置要有足够的合模力和系统刚性，保证注射时不溢料。 模板要有足够的模具安装面积和启闭模具的行程，并有一定的调节量。 模板移动过程和速度应适合注射成型工艺的要求。 此外，合模装置还应有其它附属装置（如机械、电气安全保护装置，低压试合模装置和检测装置等）。,6.4.2 合模装置的类型与特点,合模装置类型：可分为液压式和液压-机械（