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1、1,第五章 塑料注射成型机,5.1 注射成型机的组成、分类及规格表示法,掌握注射成型机的组成 了解注射成型机的分类和型号规定,2,原理：将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成塑料制件。 特点：能一次成型出外形复杂、尺寸精确或带有嵌件塑料制件。生产率高及易于实现自动化。 应用：国防工业、机械、电子、航空、交通运输、建筑、农业、文教、卫生及人民生活等各个领域。,3,5.1.1 注射成型机的组成,图5-1 往复螺杆式注射成型机组成 1、合模装置 2、注射装置 3、液压传动系统 4、电器控制系统,4,注射装置： 主要作用： 使塑料的均匀塑化熔融，以足够压力和速度将一定量的熔料注射到模腔内。 结构
2、组成： 塑化部件（机筒、螺杆、喷嘴）、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射和移动油缸,5,合模装置（锁模装置）： 主要作用： 保证成型模具可靠的闭合和实现模具启闭动作，即制成品。 结构组成： 模板、拉杆、合模机构、制品顶出装置、安全门系统;,6,液压传动和电气控制系统： 主要作用： 保证注射机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间）和动作程序，准确无误地进行工作。 结构组成： 液压部分液压泵、液压马达、方向阀、流量阀、压力阀、控制阀 电气部分动力、动作程序和加热等控制部件,7,5.1.2 注射成型机的分类,一、按注射机外形特征分类,注射成型机,立式注射成形机,卧式注射成形机,角式注射成形机
3、,多模注射成形机,8,1、 立式注射成型机 特点：注射装置与合模装置的轴线呈一线，与水平方向垂直排列。 优点：占地面积小，模具拆装方便；成型制件的嵌件易于安放。 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。 应用：主要用于注射量在 60 以下的小型注射成型机上。,9,2、 卧式注射成型机 特点：注射装置和合模装置的轴线呈一线水平排列。 优点：机身低，利于操纵和维修；机器因重心较低，故较稳定；成型后的制件可利用其自重自动落下，容易实现全自动操作。 应用：卧式注射成型机应用广泛，对大、中、小型都适用，是目前国内外注射成型机中的最基
4、本形式。,10,3、 角式注射成型机 特点：注射装置与合模装置的轴线相互垂直排列。 应用：优缺点介于立、卧两种注射成型机之间，使用也比较普遍，在大、中、小型注射成型机中都有应用。它特别适合于成型中心不允许留有浇口痕迹的制件。,4、 多模注射成型机 多模注射成型机是一种多工位操作的特殊注射成型机，可根据注射量和机器的用途将注射与合模装置进行多种形式的排列。,11,图5-3 立式注射机工作原理,图5-4 卧式注射机工作原理,图5-5 角式注射机工作原理,12,图5-7 角式注射机,图5-6 立式注射机,13,图5-8 卧式注射机,14,注射机的加工能力主要用注射量和合模力参数表示，国际上通用的表示
5、方法是用注射量和合模力同时表示。按其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、超大型(巨型)注射机。,二、按注射机加工能力分类,表5-1 注射机的加工能力,15,三、按注射机的用途分类,主要有： 热塑性塑料通用型 热固性塑料型 发泡型 排气型 高速型 多色 精密 鞋用及螺纹制件等,16,四、按注射机的结构分类,主要有： 柱塞式注射机结构简单，但塑化不均匀，注射压力损失大，注射量小。 螺杆式注射机塑料在料筒内得到很好的塑化，塑件的质量较高：注射量大。缺点是价格比柱塞式注射机高。,17,图5-9 螺杆式注射机工作原理,18,图5-10 柱塞式注射机工作原理,19,5.1.3 注射成型机型号规格的表示
6、法,国际上的表示方法： 注射量 合模力 注射量与合模力同时表示 我国允许采用注射量、注射量与合模力两种方法。,20,一、注射量表示法 原理：注射量表示法是用注射机的注射容量( )表示注射机的规格，即注射机以标准螺杆(常用普通型螺杆)注射时的80%理论注射量表示。 特点：比较直观，规定了注射机成型制件的体积范围。 不能直接判断两台机器规格的大小。 举例：XS-ZY-125 125注射机的注射容量为125 ， XS-ZYX表示成型、S为塑料、Z为注射、Y为预塑式。,21,二、合模力表示法 原理： 合模力表示法是用注射机最大合模力来表示注射机的规格。 特点： 此表示法直观、简单，可直接反映出注射机成
7、型制件面积的大小。 合模力表示法并不直接反映注射制件体积的大小，所以此法不能表示出注射机在加工制件时的全部能力及规格的大小，使用起来还是不够方便。,22,三、合模力与注射量表示法 原理：用注射机合模力作为分母，注射量作为分子表示注射机的规格(注射量/合模力)。对于注射量，为了对不同的注射机都有一个共同的比较基准，特规定注射压力在100MPa时的理论注射量为计算注射量。 特点：比较全面地反映了注射机的主要性能，是国际上通行的规格表示法。 举例：SZ-63/50 63注射容量为63 50合模力为5010kN SZS表示塑料机械，Z表示注射机。,23,5.2 注射成型机的工作过程,掌握注射成型机的注
8、射成型过程,24,塑料注射成型： 利用塑料的三种物理状态（玻璃、高弹和粘流），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。,图5-11 注射成型机的工作流程 1、模具 2、喷嘴 3、加热圈 4、料斗 5、螺杆传动装置 6、注射液压缸 7、行程开关 8、螺杆 9、料筒,25,图5-12 注射成型模拟动画,26,图5-13 注射成型机的工作时序,27,图5-15 注射成型机的工作循环,图5-14 注射工艺流程,28,合模与锁紧,注射装置前移,注射与保压,制件冷却与预塑化,注射装置后退,开模与顶出制件,模具低压快速闭合，再高压低速锁模。,确认模具合紧后，注射装置前移，保证喷嘴与模具主
9、流道入口以一定的压力贴合，为注射阶段做好准备。,螺杆以高压高速将头部的熔料注入模腔，螺杆保持一定的压力于熔料上以进行补缩。,制件冷却后，旋转的螺杆在熔料的反压力作用下后退。螺杆退至计量预定的位置时，压下限位开关，预塑停止。,避免使喷嘴与冷模长时间接触产生喷嘴内料温过低，影响下次注射和制件质量，同时便于清料。,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。,29,5.3 注射成型机的技术参数,掌握注射成型机技术参数的含义和计算,30,5.3.1 注射量,概念： 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
10、大注射量，也称公称注射量。 表示方法： 以聚苯乙烯为标准，用注射出熔料的质量(单位为g)表示，又称为注射质量； 用注射出熔料的容积(单位为立方厘米)表示，又称为注射容积。 我国注射机系列采用后一种表示方法。,31,根据对注射机注射量的定义，公称注射量应为：,Vc公称注射量(cm3)； Ds螺杆或柱塞的直径(cm)； S螺杆或柱塞的最大行程(cm)。,一、注射容积,32,理论上直径为Ds的螺杆移动S距离，应当射出Vc的注射量，但是在注射时有少部分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。为描述二者的差别，引入射出系数。,V实际注射量(c
11、m3)； 射出系数。,在实际使用中，射出系数并非是一个恒定的数值，而是通常在0.70.9之间变化。选择设备时，实际注射量应为注射机理论注射量的25%70%为宜。,33,二、注射质量,注射机的注射质量应为：,W注射质量(g); Vc公称注射量(cm3)； 1密度修正系数，视物料种类和工艺条件而定; 2螺杆泄漏修正系数，对于止逆头螺杆约为0.95; 射出系数。,34,5.3.2 注射压力,概念： 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)对熔料所施加的压力。 特点： 注射压力直接影响制品质量。注射压力过高，制件可能产生毛边，脱模困难，影响制件表面粗糙度，使制件产生较大的内应
12、力，甚至成为废品，同时还会影响注射机的使用寿命。注射压力过低，则易产生物料充不满型腔，甚至不能成型等现象。,35,注射压力的大小与流动阻力、制件的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制件精度要求等因素有关。 归纳起来，影响所需注射压力的因素主要有以下三个方面： 影响塑料流动性能的因素（树脂的熔融指数、塑化与模具温度与注射速度等）。 模具流道与制品的形状和尺寸，即影响流动阻力的因素。 对制品尺寸精度的要求。,36,注射压力的理论计算式为：,P1注射压力 D0注射活塞内径 Ds注射螺杆直径 P0注射缸的油压。,目前国产注射机压力一般为105150MPa。选择设备时，要考虑所需的注射压
13、力是否在注射机的理论注射压力范围以内。,37,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： 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。 注射压力为70100MPa，用于加工塑料粘度较低，形状、精度要求一般的制件。 注射压力为100140MPa，用于加工中、高粘度的塑料，且制件的形状、精度要求一般。 注射压力为140180MPa，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230250MPa。,38,表5-2 部分塑料在加工时所需注射压力,39,5.3.3 注射速度、注射速率与注射
14、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，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； 注射时间是指螺杆(或柱塞)射出一次注射量所需要的时间。,40,注射速度v与注射时间的关系为:,v注射速度(m/s)； s注射行程(m)； t注射时间(s)。,注射速率q与注射时间的关系为:,q注射速率(cm3/s)； Vc公称注射量(cm),41,一般说来，注射速率应根据工艺要求、塑料的性能、制件的形状及壁厚、浇口设计以及模具的冷却情况来选定。 注射速率过低(即注射时间过长)，制件易形成冷接缝，不易充满复杂的模腔。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，
15、能在较低的模温下顺利地获得优良的制件。 如果注射速率过高，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。,42,目前，注射机所采用的注射速度范围，一般在812cm/s，高速时大概为1520cm/s。,表5-3 注射机（通用型）注射量与注射时间的关系,43,5.3.4 塑化能力,概念： 塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量。 要求： 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。塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间太长，则不能发挥塑化装置的能力
16、，反之，则会加长成型周期。,44,图5-17 注射螺杆结构尺寸,螺杆塑化能力G表示为:,h3均化段螺纹深度(cm)； n螺杆转速(cm)； 螺杆轴向夹角(度)； 修正系数，一般取0.850.9； 塑化温度下的塑料密度(g/cm3)。,45,5.3.5 锁模力,注射时熔料进入模腔时仍有较大的压力，它促使模具从分型面处涨开。为了平衡熔料的压力，夹紧模具，保证制件的精度，注射机合模机构必须有足够的锁模力。锁模力与注射量一样，也在一定程度上反映出注射机所能塑制制件的大小，是一个重要参数。,46,锁模力F可由下式计算：,F锁模力(N) pm模腔平均压力(Pa)； A最大成型面积(m)； C安全系数，一般为1.11.2。,47,最大成型面积A可用如下经验公式计算:,V注射量(cm3)； K经验系数，约为1215，注射量大取大值。,模腔压力约为注射压力的25%50%。对于一般熔料粘度的制件，模腔压力为2030MPa；对于熔料粘度较高、制件精
