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1、工作分析）（一）注塑机结构分析及其工作原理（壹）注塑机结构分析及其工作原理壹、注塑机的工作原理注塑成型机简称注塑机。注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热圈加热， 使物料熔融，于料筒内装有于外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料于螺杆的作用下，沿 着螺槽向前输送且压实，物料于外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化， 当螺杆旋转时，物料于螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，和 此同时，螺杆于物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程，然后，螺 杆于注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到
2、模 具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具于合模机构的作用下，开启 模具，且通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。注塑机作业循环流程如图 1 所示。、注塑机的分类按合模部件和注射部件配置的型式有卧式、立式、角式三种1）卧式注塑机：卧式注塑机是最常用的类型。其特点是注射总成的中心线和合模总成的中心线同心或壹致，且平行于安装地面。它的优点是重心低、工作平稳、模具安装、操 作及维修均较方便，模具开档大，占用空间高度小；但占地面积大，大、中、小型机均有广 泛应用。（ 2）立式注塑机：其特点是合模装置和注射装置的轴线呈壹线排列而且和地面垂直。具有占地面积小，模具装拆方便，嵌件安装容
3、易，自料斗落入物料能较均匀地进行塑化，易实现自动化及多台机自动线管理等优点。缺点是顶出制品不易自动脱落，常需人工或其它方 法取出，不易实现全自动化操作和大型制品注射；机身高，加料、维修不便。3）角式注塑机：注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列。根据注射总成中心线和安装基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分：卧立式，注射总成线和基面平行，而合模总成中心线和基面垂直；立卧式，注射总成中心线和基面垂直，而合模总成中心线和基面平行。角式注射机的优点是兼备有卧式和立式注射机的优点，特别适用于开设侧浇口 非对称几何形状制品的模具。三、注塑机的组成结构分析 注塑机根据注射成型工艺要求是壹个机电壹体化很强
4、的机种，主要由注射部件、合模 部件、机身、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成。如图 2 所示。图2 注塑机组成示意图（壹）注塑部件的典型结构1注射部件的组成目前，常见的注塑装置有单缸形式和双缸形式，我厂注塑机均是双缸形式的，且且均 是通过液压马达直接驱动螺杆注塑。因不同的厂家、不同型号的机台其组成也不完全相同， 下面就对我厂用的机台作具体分析。立式机和卧式机注塑装置的组成图分别如图 3 和图 4 。工作原理是：预塑时，于塑化部件中的螺杆通过液压马达驱动主轴旋转，主轴壹端和 螺杆键连接，另壹端和液压马达键连接，螺杆旋转时，物料塑化且将塑化好的熔料推到料筒 前端的储料室中，和此同时，螺杆
5、于物料的反作用下后退，且通过推力轴承使推力座后退， 通过螺母拉动活塞杆直线后退，完成计量，注射时，注射油缸的杆腔进油通过轴承推动活塞 杆完成动作，活塞的杆腔进油推动活塞杆及螺杆完成注射动作。图 3 卧式机双缸注射注塑装置示意图（a）是俯视图； （b ）为注射座和导杆支座间的平视图1-油压马达； 2 ， 6-导杆支座； 3-导杆； 4-注射油缸； 5-加料口；7-推力座； 8-注射座； 9-塑化部件； 10- 座移油缸我厂用的角式注塑机的注射部件和卧式机注塑机壹样。图 4 立式注塑机注射装置示意图1- 液压马达； 2-推力座； 3-注射油缸； 4-注射座； 5-加料口； 6-座移油缸； 7-塑化
6、部件； 8-上范本 2塑化部件 塑化部件有柱塞式和螺杆式俩种，下面就对螺杆式做壹下介绍。螺杆式塑化部件如图 5 所示,主要由螺杆、 料筒、 喷嘴等组成， 塑料于旋转螺杆的连续推 进过程中，实现物理状态的变化，最后呈熔融状态而被注入模腔。因此，塑化部件是完成均 匀塑化，实现定量注射的核心部件。图5 螺杆式塑化部件结构图1-喷嘴；2-螺杆头； 3-止逆环； 4-料筒； 5-螺杆； 6-加热圈； 7-冷却水圈螺杆式塑化部件的工作原理：预塑时，螺杆旋转，将从料口落入螺槽中的物料连续地 向前推进，加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料，固体物料于外加热和螺杆旋转剪 切双重作用下，且经过螺杆各功能段的热
7、历程，达到塑化和熔融，熔料推开止逆环，经过螺 杆头的周围通道流入螺杆的前端，且产生背压，推动螺杆后移完成熔料的计量，于注射时， 螺杆起柱塞的作用，于油缸作用下，迅速前移，将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具。螺杆式塑化部件壹般具有如下特点： 螺杆具有塑化和注射俩种功能； 螺杆于塑化时，仅作预塑用； 塑料于塑化过程中，所经过的热历程要比挤出长； 螺杆于塑化和注射时，均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇式工作 状态，因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性。（ 1） 螺杆 螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长度，经过很长 的热历程，要经过 3 态（玻璃态、黏弹态、黏流态）
8、的转变，螺杆各功能段的长度、几何形 状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量， 将最终影响注射成型周期和制品质量。和挤出螺杆相比，注塑螺杆具有以下特点： 注射螺杆的长径比和压缩比比较小； 注射螺杆均化段的螺槽较深； 注射螺杆的加料段较长，而均化段较短； 注射螺杆的头部结构，具有特殊形式。 注射螺杆工作时，塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。 （）、螺杆的分类注塑螺杆按其对塑料的适应性，可分为通用螺杆和特殊螺杆，通用螺杆又称常规螺杆， 可加工大部分具有低、中黏度的热塑性塑料，结晶型和非结晶型的民用塑料和工程塑料，是 螺杆最基本的形式，和其相应的仍有特殊螺杆，是用来加工用普通螺杆难以
9、加工的塑料；按 螺杆结构及其几何形状特征，可分为常规螺杆和新型螺杆，常规螺杆又称为三段式螺杆，是 螺杆的基本形式，新型螺杆形式则有很多种，如分离型螺杆、分流型螺杆、波状螺杆、无计 量段螺杆等。常规螺杆其螺纹有效长度通常分为加料段（输送段） 、压缩段（塑化段） 、计量段（均化 段），根据塑料性质不同，可分为渐变型、突变型和通用型螺杆。 渐变型螺杆：压缩段较长，塑化时能量转换缓和，多用于 PVC 等热稳定性差的 塑料。 突变型螺杆：压缩段较短，塑化时能量转换较剧烈，多用于聚烯烃、 PA 等结晶 型塑料。 通用型螺杆：适应性比较强的通用型螺杆，可适应多种塑料的加工，避免更换螺 杆频繁，有利于提高生产
10、效率。常规螺杆名段的长度如下：螺杆类型加料段（ L1）压缩段（ L2）均化段（ L3 ）渐变型 2530%50%1520%突变型 6570%155%2025%通用型 4550%2030%2030%（）、螺杆的基本参数螺杆的基本结构如图 6 所示，主要由有效螺纹长度 L 和尾部的连接部分组成。图 6 螺杆的基本结构d s螺杆外径，螺杆直径直接影响塑化能力的大小，也就直接影响到理论注射容积的大 小，因此，理论注射容积大的注塑机其螺杆直径也大。L/d s螺杆长径比。 L 是螺杆螺纹部分的有效长度，螺杆长径比越大，说明螺纹长度越 长，直接影响到物料于螺杆中的热历程，影响吸收能量的能力，而能量来源有俩部
11、分：壹部 分是料筒外部加热圈传给的，另壹部分是螺杆转动时产生的摩擦热和剪切热，由外部机械能 转化的，因此， L/d s直接影响到物料的熔化效果和熔体质量，可是如果L/d s太大，则传递扭矩加大，能量消耗增加。L1加料段长度。 加料段又称输送段或进料段， 为提高输送能力， 螺槽表面壹定要光洁， L1的长度应保证物料有足够的输送长度， 因为过短的 L1 会导致物料过早的熔融， 从而难以保 证稳定压力的输送条件，也就难以保证螺杆以后各段的塑化质量和塑化能力。塑料于其自身 重力作用下从料斗中滑进螺槽， 螺杆旋转时， 于料筒和螺槽组成的各推力面摩擦力的作用下， 物料被压缩成密集的固体塞螺母，沿着螺纹方向
12、做相对运动，于此段，塑料为固体状态，即 玻璃态。h 1 加料段的螺槽深度。 h1 深，则容纳物料多，提高了供料量和塑化能力，但会影响物 料塑化效果及螺杆根部的剪切强度，壹般h 1（0.12 0.16 ） d s。L3熔融段长度。 熔融段又称均化段或计量段， 熔体于 L3 段的螺槽中得到进壹步的均化， 温度均匀，组分均匀，形成较好的熔体质量，L3 长度有助于熔体于螺槽中的波动，有稳定压力的作用，使物料以均匀的料量从螺杆头部挤出，所以又称计量段。L3 短时，有助于提高螺杆的塑化能力，壹般 L3= （4 5）ds。h 3 熔融段螺槽深度， h3 小，螺槽浅，提高了塑料熔体的塑化效果， 有利于熔体的均
13、化， 但 h3 过小会导致剪切速率过高，以及剪切热过大，引起分子链的降解，影响熔体质量，；反之，如果 h3 过大，由于预塑时，螺杆背压产生的回流作用增强，会降低塑化能力。L2塑化段（压缩段）螺纹长度。物料于此锥形空间内不断地受到压缩、剪切和混炼作 用，物料从 L2 段入点开始，熔池不断地加大，到出点处熔池已占满全螺槽，物料完成从玻璃 态经过黏弹态向黏流态的转变，即此段，塑料是处于颗粒和熔融体的共存状态。L2 的长度会影响物料从玻璃态到黏流态的转化历程， 太短会来不及转化， 固料堵于 L2 段的末端形成很高 的压力、扭矩或轴向力；太长则会增加螺杆的扭矩和不必要的消耗，壹般L2= （68）ds。对
14、于结晶型的塑料，物料熔点明显，熔融范围窄，L2可短些，壹般为（ 3 4 ）d s，对于热敏性塑料，此段可长些。S螺距，其大小影响螺旋角，从而影响螺槽的输送效率，壹般Sd s。压缩比。 1/h 3=，h即加料段螺槽深度 h1和熔融段螺槽深度 h3 之比。大，会增强 剪切效果，但会减弱塑化能力，壹般来讲， 稍小壹点为好，以有利于提高塑化能力和增加 对物料的适应性，对于结晶型塑料，压缩比壹般取 2.63.0 。对于低黏度热稳定性塑料，可 选用高压缩比；而高黏度热敏性塑料，应选用低压缩比。（ 2）螺杆头于注射螺杆中，螺杆头的作用是：预塑时，能将塑化好的熔体放流到储料室中，而于高 压注射时，又能有效地封
15、闭螺杆头前部的熔体，防止倒流。螺杆头分为俩大类，带止逆环的和不带止逆环的，对于带止逆环的，预塑时，螺杆均化 段的熔体将止逆环推开，通过和螺杆头形成的间隙，流入储料室中，注射时，螺杆头部的熔 体压力形成推力，将止逆环退回流道封堵，防止回流。表1 注射螺杆头形式和用途形式结构图特征和用途螺杆头锥角较小或有螺纹， 主要用于高 粘度或热敏性塑料无尖止头逆形环钝头部为“山” 字形曲面， 主要用于成型 透明度要求高的 PC、AS、 PMMA 等型头塑料形止环止逆环为壹光环，和螺杆有相对转动，适用于中、低黏度的塑料逆形型止逆环内有爪， 和螺杆无相对转动， 可 避免螺杆和环之间的熔料剪切过热， 适止爪用于中、低粘度的塑料逆形型螺杆头颈部钻有混炼销， 适用于中、 低销粘度的塑料钉形分螺杆头部开有斜槽， 适用于中、 低粘度 的塑料对于有些高黏度物料如 PMM
