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1、第5章 塑料注射成型机,5.1 注射成型机的组成、分类及型号,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,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。,5.1.1 注射成型机的组成,图6-1 往复螺杆式注射成型机组成 1、合模装置 2、注射装置 3、电气控制系统4、液压传动系统,注射装置：主要作用：使塑料均匀塑化熔融，以足够压力和速度将一定量的熔料注射到模腔内。结构组成：塑化部件（机筒、螺杆、喷嘴）、料
2、斗、计量装置、螺杆传动装置、注射移动油缸,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;,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,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,多模注射成形机,1、 立式注射成型机特点：注射装置与合模装置的轴线呈一
3、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 cm3 以下的小型注射成型机上。,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本形式。,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
4、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。,图6-3 立式注射机工作原理,图6-4 卧式注射机工作原理,图6-5 角式注射机工作原理,图6-7 角式注射机,图6-6 立式注射机,图6-8 卧式注射机,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
5、分类,表6-1 注射机的加工能力,三、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。,图6-10 柱塞式注射机工作原理,图6-9 螺杆式注射机工作原理,5.1.3 注射成型机型号规格的表示法,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。,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
6、成型制件的体积范围。不能直接判断机器规格的大小。举例：XS-ZY-125125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。,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型制件投影面积的大小。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。,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
7、压力在100MPa时的理论注射量为注射量计算基准。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-63/5063注射容量为6350合模力为5010kNSZS表示塑料机械，Z表示注射机。,5.2 注射成型机的工作过程,掌握注射成型机的注射成型过程,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6-11 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,图6-12 注射成型模拟动画,合模与锁紧,注射装置前移,注
8、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。,图6-15 注射成型机的工作循环,5.3
9、 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,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。,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,理论上直径为Ds的螺杆移动S距离，应当射出Vc的注射量，但实际注射量要小于理论注射量。为
10、描述二者的差别，引入射出系数。,V实际注射量(cm3)； 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。,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。如何影响制品质量？,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。,注射压力的理论计
11、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力是否在注射机的理论注射压力范围以内。,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； 注射压力为70100MPa； 注射压力为100140MPa； 注射压力为140180MPa；对于一些精密塑料制件的注射成型，注射压力可用到230250MPa。,表6-2 部分塑料在加工时所需注射压力,5.3.3 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，单位时间内所能达到的体积
12、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。,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),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？注射速率过高？,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6-3 注射机（通用型）注射量与注射时间的关系,5.3.4 塑化能力,概念：塑化能力是指单位时间内所能塑化
13、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。,图6-17 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)。,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。,锁模力F可由下式计算
14、：,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。,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，注射量大则取大值。,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、制件精度要求高的情况，模腔压力为3040MPa。,5.3.6 合模装置基本尺寸,作用：规定了所用模具的尺寸范围、定位要求、相对运动程度及其安装条件。主要包括：模板尺寸、拉杆空间、模板最大开距、动模板行程、模具最大厚度和最小厚度等。,模板尺寸为LH，拉杆间距为L 0,两个尺寸参数表示了
15、模具安装面积的大小，模具模板尺寸必须在模板尺寸及拉杆间距尺寸规定范围之内，模板面积大约为注射机最大成型面积的410倍。,1、模板尺寸,图6-18 模具与模板及拉杆间距的尺寸关系,2、模板最大开距模板最大开距是动模开启时，动模板与定模板之间的最大距离（包括调模行程在内）。为了使成型制件便于取出，一般最大开距Lk为成型制件最大高度的34倍。,图6-19 模板间的尺寸 Lk模板最大开距(mm)；S动模板行程(mm)；Hmax模具最大厚度,模板最大开距可用如下公式计算:,Lk模板最大开距(mm)； S动模板行程(mm)； Hmax模具最大厚度,3、动模板行程动模板行程是指动模能够移动的最大值。对曲肘式
16、合模机构，其动模板行程是一定的；而液压式合模机构的动模板行程是可变的，它与所安装的模具厚度有关，当所安装的模具厚度为最小值时，动模板行程为最大值。反之为最小值。为便于取出制件，一般动模板行程要大于制件高度的2倍。,图6-20 模板间最大开距及动模板行程,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动模板闭合后达到规定锁模力时，动模板与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。这两个基本尺寸对模具安装尺寸的设计十分重要：若模具实际厚度小于注射机的模具最小厚度，则必须设置模厚调整块,使模具厚度尺寸大于Hmin，否则就不能实现正常合模。若实际模具厚度大于模具最大厚度，则模具也不能正常合模，达不到规定的锁模力。这一点对曲肘式合模机构尤为突出。一般模具厚度设定在Hmax和Hmin之间。,
