注塑成型设备.doc

注塑成型设备的结构、组成及特点
班级：2010材料科学1班 姓名：孙强 学号：201011101062
一、注塑成型特点：
1. 能一次成型形状复杂、精密度较高和带有嵌件的塑料制品
2. 成型周期（完成一次成型所需要的时间）短
3. 制品外观质量好，后加工量少
4. 生产效率高，易于实现自动化
5. 对各种物料的加工适应强，并能成型填料改性的某些塑料制品

二、注塑机结构组成
一台注塑机主要由注塑系统、合模系统、液压系统、电器控制系统等组成
1. 注塑系统：将物料均匀地塑化成熔体，并一足够的压力和速度将一定量的熔体注入模具中。
注塑系统主要由：塑化装置（螺杆、机筒、喷嘴、加热圈等）、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射油缸、注塑座整体移动油缸等组成
2．合模系统：固定模具，实现模具的启闭动作，在注塑和保压时保证模具可靠地锁紧以及制品顶出。
合模系统主要由：前定模板、后动模板、拉杆、合模油缸、合模装置、调模装置、制品的顶出装置和安全保护装置
3．液压传动与电气控制系统：保证注塑机按成型过程预定的要求（压力、温度、速度、时间）和动作程序准确有效地工作。
液压传动装置主要由：各种液压元件、液压控制元件、液压执行元件等组成
三、注塑机分类
1．按塑化方式和注塑方式分
(1)柱塞式注塑机
(2)螺杆式注塑机
(3)螺杆预塑，柱塞注射式注塑机
2．按注塑机外形分
(1)立式注塑机：注射系统和合模系统的轴线呈垂直排列
优缺点：占地面积少，模具拆装方便，易于安装嵌件；机身高稳定性差，加料维修不方便，制品顶出时易于脱落，很难实现自动化
(2)卧式注塑机：注射系统和合模系统的轴线呈水平排列
优缺点：机身低，稳定性好、便于操作和维修、制品顶出后可自动脱落，易于实现全自动操作、模具装拆麻烦，安装嵌件不方便、占地面积大。
(3)角式机: 注射系统和合模系统的轴线呈互相垂直排列
优缺点：可以成型中心部位不允许留浇口痕迹的制品；制品顶出时不能自动脱落，有碍于全自动操作；占地面积位于立式机和卧式机之间。
3．按注塑机成型能力分
（1）超小型（合模力在16吨，理论注塑容积在16cm3）
（2）小型（合模力在16吨到100吨，理论注塑容积在16-630cm3）
（3）中型（合模力在125吨到800吨，理论注塑容积在800-3200cm3）
（4）大型注塑机(合模力在1000吨-2500吨，理论注塑容积在4000-10000cm3)
（5）超大型（合模力在3200吨以上、理论注塑容积在16000cm3）
4．按合模力系统特征分：机械式、液压式、液压机械式。
（1）机械式合模系统即全机械式，指从机构的动作到合模力的产生与保持全由机械传动来完善。
（2）液压式合模系统即全液压式，指从机构的动作到合模力的产生与保持全由液压传动来完成。
（3）液压-机械合模系统是液压和机械联合的传动形式，通常以油液压力产生初始运动，再通过曲肘机构的运动、力的放大和自锁来达到平衡、快速合模。

四、注射机的标识方法
对注塑机的规格标示方法，大部分都是采用注射量、合模力及注射容量和合模力同时表示的三种方法。
1． 注射量的表示方法
此方法是以注塑机标准螺杆理论注射量（cm3）的80%为注塑机的注射容量。
但是由于此容量是随设计注塑机时所取的注射压力及螺杆直径而改变，同时，注射量与加工物料的性能和状态有密切的关系。因此，采用注射量表示法，并不能直接判断出两台注塑机的规格大小。如：XS-ZY-250,表示注塑机的注射容量为250cm3的预塑（Y）塑料（S）注射（Z）成型（X）机。
2． 合模力表示法
此方法是以注塑机成型的最大合模力单位为吨，来表示注塑机的规格，由于合模力不会受到其他取之的影响而改变，可直接反应出注塑机成型制品的大小，因此采用合模力表示法直观、简单。但由于合模力并不能直接反映出注塑成型制品体积大小，所以此法不能表示出注塑机在加工制品时的全部能力及规格的大小，使用起来还不够方便。
3． 注射量与合模力表示法
注射量与合模力表示方法是注射成型机的国际规格表示法。该法是以理论注射量作分子，合模力作分母（注射量/合模力）。具体表示为SZ-□/□，S表示塑料机械，Z表示注塑机。如SZ-200/1000，表示塑料注塑机（SZ），理论注射量为200cm3，合模力为1000KN。

五、注射机塑化装置

螺杆式注射机的塑化装置有螺杆、机筒、喷嘴、加热器等组成。
（一）、螺杆
螺杆的特征
（1）作用原理方面：
挤出螺杆是在连续推物料的过程中将物料塑化，并在机头处建立起相当高的压力，通过成型机头获得连续挤出的制品。挤出机的生产能力、稳定的挤出量和塑化均匀性是挤出螺杆考虑的主要问题。
而注射螺杆按注射工艺过程的要求完成对固体物料的预塑和对熔料的注射这两个任务，并无稳定挤出的特殊要求，注射螺杆的预塑也仅仅是注射成型过程的一个前道工序，与挤出螺杆相比不是主要问题。
（2） 物料受热方面：
物料在注射机料筒中，除了受到在塑化时类似于挤出螺杆的剪切作用而产生的热量外，预塑后的物料因在料筒内有较长的停留时间，受到较多外部加热器的加热作用。另外，在注射成型时，物料以高速流经喷嘴而受到强烈剪切产生剪切热的作用。
（3）塑化压力调节方面：
在生产过程中，挤出螺杆很难对塑化压力进行调节，而注射螺杆对物料的塑化压力可通过背压来进行调节，从而容易对物料的塑化质量进行控制。
（4）螺杆长度变化方面：
注射螺杆在预塑时，螺杆边旋转边后退，使得有效工作长度发生变化。而挤出螺杆要求定温、定压、定量、连续挤出，挤出时必须是定位旋转，螺杆有效工作长度不能发生变化。
（5）螺杆头结构形式方面：
注射螺杆头与挤出螺杆头不同，挤出螺杆头多为圆头或钝头，注射螺杆头多为尖头，且头部具有特殊结构。尖形或头部带有螺纹的螺杆头。该类螺杆头主要用于加工黏度高、热稳定性差的物料，可以防止在注射时因排料不干净而造成滞料分解现象。
螺杆头是由：1、止回环 2、环座 3、螺杆头 如图1
新型的螺杆头有如图2

（ 图1 ） （ 图2 ）
（二）机筒
机筒是注射机塑化部件的另一个重要零件。其结构型式与挤出机的机筒相同，大多采用整体式结构。

机筒的断面
（1）料筒加料口的断面形状
注射机多数采用重力加料，加料口的断面形状必须保证重力加料时的输送能力。为了加大输送能力，加料口应尽量增加螺杆的吸料面积和螺杆与料筒的接触面积。加料口的断面形状可以是对称型的，也可以是偏置形的

（2）机筒的壁厚
机筒壁厚要保证在压力下有足够的强度，同时还要具有一定热惯性，以维持温度的稳定。薄的机筒壁厚虽然升温快，重量轻，节省材料，但容易受周围环境温度变化的影响，工艺温度稳定性差。厚的机筒壁厚不仅结构笨重，升温慢，热惯性大，在温度调节过程中易产生比较严重的滞后现象。一般机筒外径与内径之比为2～2.5。
（3）机筒的加热与冷却
①注射机筒的加热方式大多采用的是电阻加热（带状加热器、铸铝加热器、陶瓷加热器），这是由于电阻加热器具有体积小，制造和维修方便等特点。
②为了满足加工工艺对温度的要求，需要对机筒的加热分段进行控制。一般分为3～5段，每段长约3～5D（D为螺杆直径）。温控精度一般不超过5℃，对热敏性物料最好不大于2℃。在压缩段的控制段，应配置较大加热功率的加热器。
③物料在注射螺杆的熔融塑化中，剪切热量要比挤出螺杆要小，在一般情况下，机筒不单独设置冷却装置，全靠自然冷却。为了保持良好的加料和输送作用，以防止机筒热量传递到传动部分，在加料口处设有冷却水套。
（三）喷嘴
（1）喷嘴的功用
①预塑时建立背压排气防止熔料流涎提高塑化质量
②注射时使喷嘴与模具主浇道接触保证熔料不外溢
③注射时建立熔体压力提高注射速率，加强混炼效果
④保压时便于向模内补料
⑤可进行调温、保温和断料的功能
（2）喷嘴的形式与分类：直通式喷嘴 、锁闭式喷嘴 、特殊用途的喷嘴
（3）喷嘴型式的选择
喷嘴型式主要由加工物料的性能、成型制品的特点和用途来决定。
对于粘度高、热稳定性差的物料，适宜用流道阻力小，剪切作用小，较大口径的直通式喷嘴；
对于低粘度结晶型物料宜用带有加热装置的锁闭式喷嘴；
对形状复杂的薄壁制品，要用小口径、远射程的喷嘴；
对于厚壁制品最好采用较大口径、补缩性能好的喷嘴。
（4）喷嘴与模具的配合关系
喷嘴头部一般都是球形，很少有平面的。为使喷嘴头与模具主浇道保持良好的接
触，模具主浇道衬套的凹面圆弧直径应比喷嘴头球面圆弧直径稍大。喷嘴与模具主浇道必须同心，模具在前模板上由定位环定位。喷嘴头与模具注浇道之间的装配关系如图所示。

喷嘴与模具的配合关系
a 正确 b 不正确 c 不正确

喷嘴口径应与螺杆直径成比例，根据实践经验，对于高粘度物料，喷嘴口径约为螺杆直径的1/10～1/15；对于中、低粘度的物料约为螺杆直径的1/15～1/20。喷嘴口径一定要比主浇道口直径略小（约小0.5～1mm），且两孔应在同一中心线上，避免产生死角和防止漏料现象，并能将注塑时存在喷嘴处的冷料连同主浇道口的物料一同拉出来。

（四）螺杆的传动装置
螺杆传动装置的作用是为螺杆在加料预塑时提供所需的扭矩和转速。
（1）对传动装置的要求
①要求能适应多种物料的加工和带负载的频繁启动；
② 要求转速能够方便地调节，并有较大的调节范围；
③ 传动装置的各部件应有足够的强度，结构力求简单、紧凑；
④ 要求传动装置具有过载保护功能；
⑤ 启动、停止要及时可靠，应保证计量准确
双液压马达传

（2）螺杆传动的形式

液压马达通过齿轮油缸来驱动螺杆，由于油缸和螺杆同轴转动可省去止推轴承。

双注塑油缸-液压马达直接传动螺

螺杆直接与螺杆轴承箱连接，注射油缸设在注射座加料口的两旁，采用液压马达直接驱动，无需齿轮箱，其结构简单、紧凑；体积小、重量轻；对螺杆还有过载保护作用，故常用于中小型注射机上。

低转速大扭矩液压马达直接传动

高速小扭矩液压马达经减速箱的传动，由于最后一级与螺杆同轴固定，减速箱必须随螺杆作轴向移动。这种结构的注塑座的制作比较简单，但螺杆的传动部分是随动的，必须考虑螺杆传动部分的重量支承，故常用在小型注射机上

（五）注射座及其转动装置
注射座是用来连接和固定塑化装置、注射油缸和移动油缸等的重要部件，是注射系统的安装基准。注射座与其它零件相比，形状较复杂，加工制造精度要求较高。
六、注射机的合模系统
合模系统是注射机的重要组成部分之一。
主要任务: 提供足够的合模力，使其在注射时，保证成型模具可靠锁紧；在规定时间内以一定的速度闭合和打开模具；顶出模内制件。
合模系统的结构和性能直接影响到注射机的生产能力和制品的质量。
1.对合模系统的要求
为了保证合模系统作用的发挥，注射机合模系统应能达到以下要求：
① 合模系统必须有足够大的合模力和系统刚度，保证成型模具在注塑过程中不至被熔料压力（模腔压力）而胀开，以满足制品精度的要求；
② 应有足够大的模板面积、模板行程和模板间距，以适应不同形状和尺寸的成型模具的安装要求；
③ 应有较高的启、闭模速度，并能实现变速，在闭模时应先快后慢，开模时应先慢后快再慢，既能实现制品的平稳顶出，又能使模板安全运行和生产效率高；
④ 应有制品顶出、调节模板间距和侧面抽芯等附属装置；
⑤ 合模系统还应设有调模装置、安全保护装置等。其结构应力求简单紧凑，易于维护和保养。
2.机械式合模系统
①机械式合模系统在早期出现过，它是依靠齿轮传动和机械肘杆机构的作用，实现启闭模具运动的。该合模系统调整复杂，惯性冲击大，目前已被其它合模装置取代
②随着机电工业和现代控制技术的发展，又出现了伺服电动机驱动的螺旋—曲肘式合模装置。
③液压式合模系统
液压式合模系统是在不借助于机械结构，全部利用液体压力与某些辅助构件相配合，实现模具的启闭和锁紧作用的，当液体压力解除后，合模力也随之消失。

七、调模装置
（一）、对调模装置的要求
1．调整要方便，便于操作，轴向位移准确、灵活，保证同步性，受力均匀，对合模系统有防松、预紧作用，安全可靠，调节行程应有限位及过载保护。
2．液压式合模系统。由于动模板行程是由工作油缸的行程来决定的，调模装置是利用合模油缸来实现的，调模行程是动模板行程的一部分，不必再另设调模装置。
3．液压-机械式合模装置。因为肘杆机构的工作位置是固定不变，即由固定不变的尺寸链组成，动模板行程不能调节，为了适应安装不同厚度的模具，扩大注射机加工制品的范围，必须单独设置调模装置。
（二）、拉杆螺母式调模装置
拉杆螺母式调模装置形式很多，目前使用较多的有大齿轮调模形式和链轮式调模形式。调模装置安装在后模板上，通过改变后模板的固定位置来实现调整的。当调模时，后模板与合模机构连同动模板一起移动，通过四只带有齿轮的后螺母在主动齿轮2驱动下同步移动，推动后模板及整个合模机构沿轴向位置发生位移，调节动模板与前模板间的距离，从而调节整个模具厚度和合模力。
链轮式调模形式，调模时，四只带有链轮的后螺母在链条3的驱动下同步转动，推动后模板及整个合横机构沿轴向位置发生位移，完成调模动作。
八、顶出装置
顶出装置是为了顶出模内制品而设置的，在各种类型的合模装置上均设有顶出装置，它是注塑机不可缺少的组成部分。
对顶出装置的要求
① 应具有足够的顶出力和可控的顶出次数及顶出速度；
② 应具有足够的顶出行程和行程限位调节机构；
③ 顶出力应均匀而且便于调节，工作应安全可靠；
④ 操作方便。
顶出装置一般有机械顶出、液压顶出、气动顶出三种。
(1) 机械顶出装置
机械顶出是利用固定在后模板或其它非移动件上的顶出杆，在开模时，动模板后退，顶出杆穿过动模板上的孔，与其形成相对运动，从而推动模具中设置的脱模机构而顶出制品。此种形式的顶出力和顶出速度都取决于合模装置的开模力和移模速度，顶出杆长度可根据模具厚度，通过调整螺栓进行调节，顶出位置随合模装置的特点与制品的大小而定
(2) 液压顶出装置
液压顶出是利用专门设置在动模板上的顶出油缸进行制品的顶出。由于顶出力、顶出速度、顶出位置、顶出行程和顶出次数都可根据需要进行调节
一般小型注射机若无特殊要求，使用机械顶出简便可靠。大中型注射机，一般同时设有机械和液压两种装置，使用时可根据制品的特点和要求进行选择。
(3) 气动顶出装置
气动顶出是利用压缩空气，通过模具上设置的气道和微小的顶出气孔，直接从模具型腔中吹出制品的方法。此方法结构简单，顶出方便，特别适合不留顶出痕迹的盆形、薄壁制品的快速脱模，但需增设气源和气路，使用范围有限，用得较少。