注塑成型設(shè)備簡介

1、塑料成型設(shè)備第五章：注塑成型設(shè)備簡介主講：朱智慧主講：朱智慧 鄭新鈺鄭新鈺 胡渤胡渤 指導(dǎo)教師：姚姍姍指導(dǎo)教師：姚姍姍前前 言言 注塑成型機(jī)是用于使熱塑性或熱固性塑料經(jīng)加熱熔融，并施加一定壓力迫使高溫熔體充入模具，經(jīng)冷卻或固化而制成具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制品的重要成型設(shè)備。 注塑機(jī)的發(fā)展 從1845年在金屬壓鑄機(jī)原理的基礎(chǔ)上逐漸形成的注塑機(jī)開始,到1956年世界上出現(xiàn)了第一臺往復(fù)螺桿式注塑機(jī)止，經(jīng)歷了一個多世紀(jì)。最初是柱塞式注塑機(jī)，到了40年代末才發(fā)展出預(yù)塑化螺桿式注塑機(jī)。此后，發(fā)展的重點(diǎn)主要是圍繞著預(yù)塑化螺桿式注塑機(jī)進(jìn)行，已先后出現(xiàn)雙螺桿、排氣式等先進(jìn)形式。1980年法國制造出當(dāng)時

2、世界上最大的螺桿注塑機(jī)，一次注射容量達(dá)170kg。 從80年代到近幾年，注塑機(jī)的發(fā)展主要集中在幾個方面：即精微自動化控制系統(tǒng)及各種輔助設(shè)備在自動化模塑中的應(yīng)用；精密機(jī)械及高性能液壓系統(tǒng)的配合；各種專用注塑機(jī)的開發(fā)及電腦輔助設(shè)計對復(fù)雜形狀制件塑料流動分析以決定最優(yōu)良的注塑條件；各種節(jié)能技術(shù)在注塑機(jī)上的應(yīng)用。到目前為止，機(jī)器的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生根本性的變化，而在技術(shù)上卻已發(fā)展到相當(dāng)完善的地步。有能滿足特殊要求的各種專用注塑機(jī)，如排氣、發(fā)泡、多色等注塑機(jī)；有適于鐘表、計算機(jī)、電子等工業(yè)的精密注塑機(jī)；有微型注塑機(jī)，也有大型注塑機(jī)。在控制系統(tǒng)應(yīng)用了微電子技術(shù)實(shí)行整機(jī)閉環(huán)反饋控制?？傊⑺軝C(jī)已由單一品種向系列化

3、、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、專用化、高速、高效、節(jié)能、省料方向發(fā)展。 思考題注塑注塑成型的特點(diǎn)成型的特點(diǎn) 1、注塑成型的生產(chǎn)性好； 2、生產(chǎn)周期短； 3、制品精度較高； 4、制品表面粗糙度低； 5、制品后加工量少；能成型形狀復(fù)雜、帶有嵌件、成型孔長的制品。 6、 對各種塑料的加工適應(yīng)性強(qiáng)，可生產(chǎn)加填料改性的某些制品。 7、可采用程控、數(shù)控、微處理機(jī)控制注塑機(jī)工作，制品成型過程易于實(shí)現(xiàn)自動化。第一節(jié)第一節(jié) 注塑機(jī)的分類以及結(jié)構(gòu)組成注塑機(jī)的分類以及結(jié)構(gòu)組成l注塑機(jī)的分類l 1按設(shè)備外形特征分類按設(shè)備外形特征分類 根據(jù)注塑裝置注塑裝置和合模裝置合模裝置的相對位置進(jìn)行分類： 臥式注塑機(jī) 立式注塑機(jī) 角式注塑機(jī)

4、多工位注塑機(jī)臥式注塑機(jī)是最常見的型式。(1)臥式注塑機(jī)其合模裝置和注塑裝置的軸線呈水平一線排列。它具有機(jī)身低，易于操作和維修，自動化程度高，安裝較平穩(wěn)等特點(diǎn)。(2)立式注塑機(jī)注塑機(jī)的合模裝置與注塑裝置的軸線呈垂直一線排列。 (3)角式注塑機(jī)注塑裝置和合模裝置的軸線互成垂直排列。 應(yīng)用：主要用來成型兩種以上顏色或物料的制品，應(yīng)用：主要用來成型兩種以上顏色或物料的制品，可實(shí)現(xiàn)多模注塑，適應(yīng)大批量生產(chǎn)，能提高生產(chǎn)效可實(shí)現(xiàn)多模注塑，適應(yīng)大批量生產(chǎn)，能提高生產(chǎn)效率。率。 (4)(4)多工位注塑機(jī)多工位注塑機(jī)（前述注塑機(jī)也可稱單工位注塑機(jī)）（前述注塑機(jī)也可稱單工位注塑機(jī)）特點(diǎn)：是注塑裝置或合模裝置具有兩個

5、以上的工作特點(diǎn)：是注塑裝置或合模裝置具有兩個以上的工作位置。位置。類型：為類型：為單注塑頭多模位單注塑頭多模位、多注塑頭單模位多注塑頭單模位和和多多注塑頭多模位注塑頭多模位注塑機(jī)注塑機(jī)3 3種。種。單注塑頭多模位多注塑頭單模位多注塑頭多模位2.2.按注塑機(jī)加工能力分類按注塑機(jī)加工能力分類 注塑機(jī)加工能力主要由注塑機(jī)加工能力主要由合模力合模力和和注塑量注塑量參數(shù)表參數(shù)表示，國際上通用表示法是同時采用注塑量和合模示，國際上通用表示法是同時采用注塑量和合模力來表示。按其加工能力可分為力來表示。按其加工能力可分為超小型超小型、小型小型、中型中型、大型大型和和超大型注塑機(jī)超大型注塑機(jī)，相應(yīng)的注塑量和合，

6、相應(yīng)的注塑量和合模力見表模力見表5-15-1。3.3.按注塑機(jī)用途分類按注塑機(jī)用途分類l通用通用注塑機(jī)注塑機(jī) 發(fā)泡發(fā)泡注塑機(jī)注塑機(jī) 多色多色注塑機(jī)注塑機(jī) 玻璃纖維增強(qiáng)塑料玻璃纖維增強(qiáng)塑料注塑機(jī)注塑機(jī) 熱固型熱固型注塑機(jī)注塑機(jī)l專用注塑機(jī)專用注塑機(jī) 排氣型排氣型注塑機(jī)注塑機(jī) 轉(zhuǎn)盤式轉(zhuǎn)盤式注塑機(jī)注塑機(jī)4.按合模裝置的特征分類液壓式液壓機(jī)械式機(jī)械式第二節(jié)第二節(jié) 注塑機(jī)的注塑系統(tǒng) 本節(jié)主要包括：l一、柱塞式注塑系統(tǒng) l二、螺桿式注塑系統(tǒng) l結(jié)構(gòu)組成l工作原理l結(jié)構(gòu)特點(diǎn) l注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)組成l注塑機(jī)主要由注塑系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。 通用型注塑成型機(jī)的組成1-注塑系統(tǒng) 2-合模系統(tǒng)

7、 3-液壓傳動及電氣控制系統(tǒng)本節(jié)課重點(diǎn) 注塑系統(tǒng)注塑系統(tǒng)的組成及作用的組成及作用l注塑系統(tǒng)主要由料斗、螺桿 、機(jī)筒、噴嘴、螺桿傳動裝置、注塑座移動油缸、注塑油缸、計量裝置等組成。l注塑系統(tǒng)的作用是完成對物料的預(yù)塑化、計量，并以足夠的壓力和速度將熔體注射到模具的型腔中，注塑結(jié)束后能對型腔中的熔體保持壓力和補(bǔ)縮，以增加制品的致密度。 螺桿式注塑機(jī)螺桿式注塑機(jī) 1螺桿螺桿 2料斗料斗 3機(jī)筒機(jī)筒 4液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 5導(dǎo)柱導(dǎo)柱 6注塑油缸注塑油缸 l柱塞式注射機(jī)l一、柱塞式注塑系統(tǒng) 工作原理 物料自料斗落入定量加料裝置中，當(dāng)注塑油缸活塞首次推動柱塞前進(jìn)的同物料自料斗落入定量加料裝置中，當(dāng)注塑油缸活塞

8、首次推動柱塞前進(jìn)的同時，與注塑油缸活塞連接的傳動臂推動物料進(jìn)入機(jī)筒的加料口：當(dāng)柱塞后退式，時，與注塑油缸活塞連接的傳動臂推動物料進(jìn)入機(jī)筒的加料口：當(dāng)柱塞后退式，在加料口處的物料因自重落入機(jī)筒中：柱塞再次前進(jìn)時，一方面將落入機(jī)筒內(nèi)在加料口處的物料因自重落入機(jī)筒中：柱塞再次前進(jìn)時，一方面將落入機(jī)筒內(nèi)的物料向前推進(jìn)，另一方面與注塑油缸活塞連接的傳動臂又一次推動物料進(jìn)入的物料向前推進(jìn)，另一方面與注塑油缸活塞連接的傳動臂又一次推動物料進(jìn)入機(jī)筒的加料口，如此往復(fù)，使機(jī)筒內(nèi)的物料依次推至注嘴處。在此過程中，機(jī)機(jī)筒的加料口，如此往復(fù)，使機(jī)筒內(nèi)的物料依次推至注嘴處。在此過程中，機(jī)筒內(nèi)的物料受到機(jī)筒外部加熱器的以

9、熱傳導(dǎo)方式傳遞的熱量作用，使其由玻璃筒內(nèi)的物料受到機(jī)筒外部加熱器的以熱傳導(dǎo)方式傳遞的熱量作用，使其由玻璃臺的固體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的熔體，熔體在經(jīng)過分流梭時，進(jìn)一步得到均化，臺的固體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的熔體，熔體在經(jīng)過分流梭時，進(jìn)一步得到均化，最后，在柱塞的推動下，以一定的速度和壓力被侏儒模具的型腔中成型。最后，在柱塞的推動下，以一定的速度和壓力被侏儒模具的型腔中成型。 柱塞式注塑系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)組成 l塑化裝置（噴嘴、柱塞、機(jī)筒、分流梭）l加料裝置l注塑油缸l注座移動油缸 柱塞式注射成型機(jī)柱塞式塑化部件示意圖加料室分流梭示意圖主要部件作用主要部件作用柱塞柱塞作用作用： 將注射油缸的壓力傳遞到塑料上,并

10、以較快的速度將一定量的熔料注射入模具內(nèi)分流梭分流梭作用作用： 使料筒內(nèi)的塑料分散為薄層并均勻流過料筒和分流梭組成的通道，加快熱傳遞，提高了塑化能力，改善了塑化質(zhì)量 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l物料塑化不均：溫度、混合物料塑化不均：溫度、混合l注塑速度不均：慢注塑速度不均：慢快快l注塑壓力損失注塑壓力損失l停留時間長停留時間長l注塑量提高受限制：料筒不能太大，不能太長注塑量提高受限制：料筒不能太大，不能太長 綜上所述，盡管柱塞式注塑系統(tǒng)存在很多缺點(diǎn)，但由于柱塞式注塑系綜上所述，盡管柱塞式注塑系統(tǒng)存在很多缺點(diǎn)，但由于柱塞式注塑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，因此，理論注塑溶劑在統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，因此，理論注塑溶劑在100100立方厘米

11、以下的柱塞式注塑立方厘米以下的柱塞式注塑系統(tǒng)仍具有使用價值。系統(tǒng)仍具有使用價值。 重點(diǎn)中的重點(diǎn)二、螺桿式注塑系統(tǒng) 螺桿式注射系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的一種注塑系統(tǒng)。主要有塑化裝置（包括螺桿、機(jī)筒、注嘴）、料斗、傳動裝置、注塑油缸、注塑座整體移動油缸等組成。塑化裝置和傳動裝置等安裝在注塑座上，注塑座借助于注塑座整體移動油缸的推力，沿著注塑座上的導(dǎo)軌/導(dǎo)桿往復(fù)運(yùn)動，使注嘴脫離或貼近模具主流道襯套。同時，為了便于拆換螺桿和清洗機(jī)筒，在底座中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使注塑座能繞其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個角度。 螺桿式塑化部件如下圖所示,主要由螺桿、料筒、噴嘴等組成，塑料在旋轉(zhuǎn)螺桿的連續(xù)推進(jìn)過程中，實(shí)現(xiàn)物理狀態(tài)的變化，最后呈熔

12、融狀態(tài)而被注入模腔。因此，塑化部件是完成均勻塑化，實(shí)現(xiàn)定量注射的核心部件。 螺桿式塑化部件結(jié)構(gòu)圖螺桿式塑化部件結(jié)構(gòu)圖1-噴嘴；噴嘴；2-螺桿頭；螺桿頭；3-止逆環(huán)；止逆環(huán)；4-料筒料筒；5-螺桿；螺桿；6-加熱圈；加熱圈；7-冷卻水圈冷卻水圈 螺桿式塑化部件結(jié)構(gòu)圖螺桿式塑化部件結(jié)構(gòu)圖1-噴嘴；噴嘴；2-螺桿頭；螺桿頭；3-止逆環(huán)；止逆環(huán)；4-料筒料筒；5-螺桿；螺桿；6-加熱圈；加熱圈；7-冷卻水圈冷卻水圈 螺桿式注塑機(jī)螺桿工作方式v 螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，將料斗加入的塑料卷入料筒，并逐步將其向前推送、壓實(shí)、排氣和塑化。v 熔融的塑料不斷地在螺桿頂部與噴嘴之間積存，而螺桿本身受熔料的壓力而緩慢后

13、移，當(dāng)積存的熔料達(dá)到一次注射量時，螺桿停止轉(zhuǎn)動。v 注射時，螺桿將液壓或機(jī)械力傳給熔料使它注入模具。 螺桿式注塑機(jī)螺桿工作特點(diǎn)l螺桿式塑化部件一般具有如下特點(diǎn)：l 螺桿具有塑化和注射兩種功能；l 螺桿在塑化時，僅作預(yù)塑用；l 塑料在塑化過程中，所經(jīng)過的熱歷程要比擠出長；l 螺桿在塑化和注射時，均要發(fā)生軸向位移，同時螺桿又處于時轉(zhuǎn)時停的間歇式工作狀態(tài)，因此形成了螺桿塑化過程的非穩(wěn)定性。 注塑機(jī)螺桿特點(diǎn) 螺桿是塑化部件中的關(guān)鍵部件，和塑料直接接觸，塑料通過螺槽的有效長度，經(jīng)過很長的熱歷程，要經(jīng)過3態(tài)（玻璃態(tài)、黏彈態(tài)、黏流態(tài)）的轉(zhuǎn)變，螺桿各功能段的長度、幾何形狀、幾何參數(shù)將直接影響塑料的輸送效率和塑

14、化質(zhì)量，將最終影響注射成型周期和制品質(zhì)量。l與擠出螺桿相比，注塑螺桿具有以下特點(diǎn)：l 注射螺桿的長徑比和壓縮比比較小；l 注射螺桿均化段的螺槽較深；l 注射螺桿的加料段較長，而均化段較短；l 注射螺桿的頭部結(jié)構(gòu)，具有特殊形式。 螺桿的分類 注塑螺桿按其對塑料的適應(yīng)性，可分為通用螺桿和特殊螺桿，通用螺桿又稱常規(guī)螺桿，可加工大部分具有低、中黏度的熱塑性塑料，結(jié)晶型和非結(jié)晶型的民用塑料和工程塑料，是螺桿最基本的形式，與其相應(yīng)的還有特殊螺桿，是用來加工用普通螺桿難以加工的塑料；按螺桿結(jié)構(gòu)及其幾何形狀特征，可分為常規(guī)螺桿和新型螺桿，常規(guī)螺桿又稱為三段式螺桿，是螺桿的基本形式，新型螺桿形式則有很多種，如分

15、離型螺桿、分流型螺桿、波狀螺桿、無計量段螺桿等。l常規(guī)螺桿其螺紋有效長度通常分為加料段（輸送段）、壓縮段（塑化段）、計量段（均化段），根據(jù)塑料性質(zhì)不同，可分為漸變型、突變型和通用型螺桿。l 漸變型螺桿：壓縮段較長，塑化時能量轉(zhuǎn)換緩和，多用于PVC等熱穩(wěn)定性差的塑料。l 突變型螺桿：壓縮段較短，塑化時能量轉(zhuǎn)換較劇烈，多用于聚烯烴、PA等結(jié)晶型塑料。l 通用型螺桿：適應(yīng)性比較強(qiáng)的通用型螺桿，可適應(yīng)多種塑料的加工，避免更換螺桿頻繁，有利于提高生產(chǎn)效率。 常規(guī)螺桿名段的長度如下： 螺桿類型 均化段（L3） 壓縮段（L2） 加料段（L1） 漸變型 1520% 50% 2530% 突變型 2025% 15

16、5% 6570% 通用型 2030% 2030% 4550% 螺桿頭l螺桿頭分為兩大類，帶止逆環(huán)的和不帶止逆環(huán)的，對于帶止逆環(huán)的，預(yù)塑時，螺桿均化段的熔體將止逆環(huán)推開，通過與螺桿頭形成的間隙，流入儲料室中，注射時，螺桿頭部的熔體壓力形成推力，將止逆環(huán)退回流道封堵，防止回流。l對于有些高黏度物料如PMMA、PC、AC或者熱穩(wěn)定性差的物料PVC等，為減少剪切作用和物料的滯留時間，可不用止逆環(huán)，但這樣的注射時會產(chǎn)生反流，延長保壓時間。l 對螺桿頭的要求：l螺桿頭要靈活、光潔；l止逆環(huán)與料筒配合間隙要適宜，即要防止熔體回流，又要靈活；l既有足夠的流通截面，又要保證止逆環(huán)端面有回程力，使在注射時快速封閉

17、；l 結(jié)構(gòu)上應(yīng)拆裝方便，便于清洗；l螺桿頭的螺紋與螺桿的螺紋方向相反，防止預(yù)塑時螺桿頭松脫。形式形式結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 圖圖特征與用途特征與用途 無無止止逆逆環(huán)環(huán)型型 尖尖頭頭形形螺桿頭錐角較小或有螺螺桿頭錐角較小或有螺紋，主要用于高粘度或紋，主要用于高粘度或熱敏性塑料熱敏性塑料鈍鈍頭頭形形頭部為頭部為“山山”字形曲面，字形曲面，主要用于成型透明度要主要用于成型透明度要求 高 的求 高 的 P C 、 A S 、PMMA等塑料等塑料 止止 逆逆 型型環(huán)環(huán)形形止逆環(huán)為一光環(huán)，與螺止逆環(huán)為一光環(huán)，與螺桿有相對轉(zhuǎn)動，適用于桿有相對轉(zhuǎn)動，適用于中、低黏度的塑料中、低黏度的塑料 爪爪形形止逆環(huán)內(nèi)有爪，與螺桿止逆

18、環(huán)內(nèi)有爪，與螺桿無相對轉(zhuǎn)動，可避免螺無相對轉(zhuǎn)動，可避免螺桿與環(huán)之間的熔料剪切桿與環(huán)之間的熔料剪切過熱，適用于中、低粘過熱，適用于中、低粘度的塑料度的塑料 銷銷釘釘形形螺桿頭頸部鉆有混煉銷，螺桿頭頸部鉆有混煉銷，適用于中、低粘度的塑適用于中、低粘度的塑料料分分流流形形螺桿頭部開有斜槽，適螺桿頭部開有斜槽，適用于中、低粘度的塑料用于中、低粘度的塑料表表1 注射螺桿頭形式與用途注射螺桿頭形式與用途 l料筒l（）、料筒的結(jié)構(gòu)l料筒是塑化部件的重要零件，內(nèi)裝螺桿外裝加熱圈，承受復(fù)合應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用，結(jié)構(gòu)如下圖：圖7 料筒結(jié)構(gòu)1-前料筒；2-電熱圈；3-螺孔；4-加料口螺孔3裝熱電偶，要與熱電偶緊密地接

19、觸，防止虛浮，否則會影響溫度測量精度。圖7 料筒結(jié)構(gòu)1-前料筒；2-電熱圈；3-螺孔；4-加料口螺孔3裝熱電偶，要與熱電偶緊密地接觸，防止虛浮，否則會影響溫度測量精度。 ）、加料口l加料口的結(jié)構(gòu)形式直接影響進(jìn)料效果和塑化部件的吃料能力，注塑機(jī)大多數(shù)靠料斗中物料的自重加料，常用的進(jìn)料口截面形式如圖8所示：對稱形料口如圖8（a），制造簡單，但進(jìn)料不利；現(xiàn)多用非對稱形式，如圖8（b）、8（c）所示，此種進(jìn)料口由于物料與螺桿的接觸角大，接觸面積大，有利于提高進(jìn)料效率，不易在料斗中開成架橋空穴。加料口結(jié)構(gòu)形式圖加料口結(jié)構(gòu)形式圖 ）、料筒的壁厚l料筒壁厚要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，因?yàn)榱贤矁?nèi)要承受熔料和氣體壓力，且料筒長徑比很大，料筒要求有足夠的熱容量，所以料筒壁要有一定的厚度，否則難以保證溫度的穩(wěn)定性；但如