塑料注塑成型工艺.ppt

塑料射出成型机基础 一 塑料射出成型机概述 1 塑料制品生产过程与塑料成型机械 2 塑料射出成型机的类型及组成 二 塑料射出成型机的主要技术规范三 塑料射出成型机各组成部分介绍 1 合模部分 2 注射部分 3 液压传动系统 4 电气控制系统 5 润滑系统 6 安全防护装置 四 塑料射出成型机的维护与保养 A 塑料射出成型机概述 1 一 塑料制品生产过程与塑料成型机械 1 塑料制品生产过程 从原料粒到合格的塑料成品 其完整的加工过程为 预处理 干燥等 模塑成型 后处理 修整 去应力等 机械加工 修饰 装配 上述各工序中 除了 模塑成型 是必不可少的外 其它步骤的有无则视原料的不同和对塑制品的使用要求的不同而定 塑料成型技术涉及到四个方面的问题 成型物料 成型模具 成型机械和成型工艺 2 塑料成型机械 最常用的包括 a 注塑机 使用注塑模 b 油压机 使用压塑模 挤塑模 c 吹塑机 使用吹塑模 d 吸塑机 使用吸塑模 e 挤出机 使用机头模 A 塑料射出成型机概述 2 3 塑料射出成型机 注塑机 塑料注射成型 是一次生产单个制品或在一个模具内同时制得多个制品的方法 塑料注射成型在注塑机上进行 塑料射出成型机的工作原理 利用塑料的可塑性与流动性 先将原料粒加热到熔融状态 再以一定的速度和压力注入紧锁的模具型腔内 经保压 冷却后即可取出与模具型腔 一模一样 的塑料制品 注塑机的分类 其分类方法很多 按注塑机的外形特征可分为 a 卧式注塑机 锁模部分与注射部分处在同一水平中心线上 且模具沿水平方向运行 b 立式注塑机 锁模部分与注射部分处在同一垂直中心线上 且模具沿垂直方向运行 c 角式注塑机 锁模部分处在垂直中心线上 注射部分在水平中心线上 模具沿垂直方向运行 d 转盘注塑机 外形特征与卧式注塑机相同 只不过注射部分多了一套塑化装置 而锁模部分的活动模板可以旋转 以便于多模成型或多色成型 这几种形式的注塑机优缺点明显 1 卧式机机身低 便于操作和维修 制件顶出后可自动下落 容易实现全自动生产 缺点为模具安装和放置嵌件困难 占地面积大 常用于大中型注塑机 2 立式机占地面积小 容易安装模具和放置嵌件 料粒能均匀地进入料筒塑化 缺点是重心不稳 平衡性差 料斗上料困难 制品顶出后不能自动落下 不易实现自动化生产 常用于注射量在60g以下的机型 A 塑料射出成型机概述 3 A 塑料射出成型机概述 4 注塑机的结构组成 通用注塑机主要包括注射部分 合模部分和控制系统三大部分 可细分为 a 注射部分 将塑料均匀地塑化 并以足够的压力和速度将一定量的熔融塑料注射到模具型腔中 b 合模部分 实现模具的启闭 提供足够的锁模力 并顶出制品 c 液压系统 提供注射部分和合模部分运行时所需的压力 速度和方向 d 电气系统 保证机器按工艺过程预定的压力 速度 温度和时间的要求及动作程序准确有效地工作 e 润滑系统 为各运动部件提供润滑油 f 安全装置 为操作者及机器 模具和电器提供安全保障 g 机架 有效连接机床各部位 通过注塑机的各组成部分的运转可以实现有效的工作循环 合模 注射 保压 预塑 冷却 开模 顶出 下一循环 B 注塑机的主要技术参数 1 塑料注射成型工艺参数 三要素 温度 压力 时间 的设定 除了需满足成型要求外 还需考虑机床的承受能力 衡量注塑机性能的主要技术指标包括 1 最大注射量 2 最大注射压力 3 最大注射速率 4 最大塑化能力 5 最大锁模力 6 最大开模行程 7 最大顶出力 8 最大顶出行程 9 允许最大模具周边尺寸 拉杆内间距 10 允许最大及最小模具闭合高度 另有电机功率 电热功率 定位孔径 模具安装螺孔 或T型槽 的排列 顶出杆的排列 油箱容积等一般性指标 另有空气吹出 液压中子 铰牙等辅助功能指标 设置压力 速度等工艺参数的原则是 在能满足塑料模塑成型工艺要求的前提下 应尽可能使用较低的压力和速度 避免粗暴使用设备 应避免大机小用 会造成资源浪费 并可能造成活动模板断裂等故障 避免小机大用 超常规运行会大大降低机械寿命 B 注塑机的主要技术参数 2 1 最大注射量 在对空注射条件下 螺杆作一次最大注射行程时 注射装置所能达到的最大注射量 它有两种表示方法 a 重量法 以PS为标准 用注射出熔料的重量表示 单位 g b 容积法 用注射出熔料的容积表示 单位 Cm3 公称注射量即实际注射量 通常它取理论注射量 依据于料筒与螺杆间的容积计算而得 的80 2 最大注射压力 在注射过程中 螺杆施于料筒中物料的单位压力 单位 Mpa 注射压力用来克服熔融物料在注射过程中所遇到的阻力 并使制品具有一定的密度 注射压力的选取很重要 过高时 制品会出现飞边 会造成涨模 难脱模 影响产品光洁度 增加内应力 同时还会损坏注射装置及传动装置 而过低时 则会产生充模不满 B 注塑机的主要技术参数 3 3 最大注射速率 机器在注射过程中 单位时间内注入模腔的熔料的最大容积 单位 Cm3 s 注射速率的选取应适宜 过低时 制品易形成冷接痕 且难以充满复杂模腔 过高时 则易使塑料发生分解和变色 并可能于排气口处灼伤塑件 4 最大塑化能力 以PS为标准 单位时间内所能塑化的物料量 单位 g s 是衡量注塑机性能的另一个重要指标 5 最大锁模力 注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 在此力的作用下 模具不应在注射时被熔融塑料所顶开 锁模力的选择视注射压力而定 过高时会加剧锁模机构的磨损 过低则会因锁模不紧而溢料 B 注塑机的主要技术参数 4 6 最大开模行程 动模板所能运行的最大距离 决定塑件的取出空间 开模行程一般取塑件最大高度的2倍 7 最大顶出力 机械顶出装置克服塑件对模芯的包容力为顶出力 8 最大顶出行程 机床顶出装置推动模具脱模机构所能达到的最大距离 9 允许最大模具周边尺寸 拉杆内间距 包括水平拉杆内间距和垂直拉杆内间距 决定所能使用模具的周边尺寸 10 允许模具最大及最小闭合高度 决定了模具的最大及最小闭合高度 当模具的闭合高度小于机床所允许的最小值时 可以通过增加垫板的方法来实现模具的安装 C 注塑机各组成部分介绍 1 注塑机通常包括七大部分 1 注射部分 2 合模部分 3 液压系统 4 电气系统 5 润滑系统 6 安全防护装置 7 机架 一 注射部分 以设定的压力和速度将额定的经塑化的熔融物料注射入模具型腔中 并迅速塑化储料以备下一次注射 它通常有5部分组成 1 塑化装置 2 注射装置 3 螺杆驱动装置 4 计量装置 5 注射座移动装置 1 塑化装置 有柱塞式和螺杆式两种形式 较常使用的为后者 螺杆式塑化装置的主要零部件包括 1 料斗 2 螺杆 3 螺杆头 4 料筒 5 喷嘴 料斗 下部呈倒锥状的储料容器 螺杆 表面镀硬铬 带螺棱的细长丝杆 螺杆的分段 在其长度方向可分为加料段 压缩段和计量段三部分 C 注塑机各组成部分介绍 2 螺杆的类型 按螺杆各段占总长度的比例不同 可分为渐变型 突变型和通用型三种 螺杆的参数 包括直径 螺距 螺棱宽 螺旋角 长径比 螺槽深度 压缩比 与料筒的径向间隙等 一台注塑机通常配备A B C三种直径的螺杆 其直径 D 注射量 Q 注射压力 P 之间的比较关系为 1 DaPb Pc 螺杆头 由螺杆头主体 止逆环 推力环三部分组成 部分机型在螺杆头后段还加有混炼环 料筒 采用38CrMoAl制成 经氮化处理后有较高的表面硬度 料筒内壁与螺杆螺棱顶的配合间隙是一个主要参数 过大会使塑化能力下降 注射时增加回流 过小则制造困难 并增加螺杆功率的消耗 C 注塑机各组成部分介绍 3 料筒的加热通常使用电阻式加热圈 用热电偶及固态继电器等对料筒温度进行分段控制 喷嘴 是连接料筒与模具浇注系统的部件 形式有 a 开式喷嘴 b 阀式喷嘴 c 特殊用途喷嘴 2 注射装置 采用双缸平衡式设计 由液压系统实现压力 速度和方向的调节 3 螺杆驱动装置 提供螺杆预塑时所需要的扭矩与角速度 有两种形式 a 用低速大扭矩油马达经联轴节与螺杆连接 驱动螺杆 b 用高速电机经变速齿轮与螺杆连接 驱动螺杆 4 计量装置 用以满足注射成型工艺对注射量 含模腔总容量和多级注射时各级的注射量 的要求 C 注塑机各组成部分介绍 4 通过控制螺杆的行程来达到控制注射量的目的 螺杆行程的常用控制元件有 a 行程开关 b 微动开关 c 接近开关 d 电位尺 e 旋转编码器 5 注射座移动装置 根据需要 用注射座移动油缸可以驱动整个注射部分做往复运动 使喷嘴与模具接触或分离 射移油缸有单缸式和双缸式两种 无论是单缸式还是双缸式 又有缸体固定和活塞杆固定两种 由于液压传动客观存在的不足之处 现已有全电机式注塑机出现 改注射油缸 射移油缸为电机驱动丝杠进行注射和整移 改油马达预塑为电机经减速装置驱动螺杆转动 同样在合模部分也使用电机调模 使用电机锁模 使用电机实现制件的顶出 C 注塑机各组成部分介绍 5 二 合模部分 提供模具安装 运行所需的空间 提供足够的模具夹紧力 并提供制件顶出 液压抽芯和铰牙等功能 合模部分由锁模机构 调模机构 顶出机构 固定模板 活动模板和拉杆等组成 1 锁模机构 按实现锁模力的方式可分为 全液压式和液压 机械组合式两种 全液压式 较多使用的有套缸 增压 差动 直压式和四缸平衡式 液压 机械组合式 利用油缸活塞杆的往复运动 推拉曲肘机构使其伸直和并拢 从而实现模具的闭锁与开启 其又可分为单曲肘式和双曲肘式两种 液压 曲肘式锁模机构通常采用双排 五支点内卷式设计 除油缸外 主要的机械部件有 推力架及其拉杆 前后支架 前后连杆 小连杆 大小锁轴及大小钢套等 C 注塑机各组成部分介绍 6 全液压式锁模机构与液压 机械组合式锁模机构各有各的特点 A 全液压合模机构优点为 其模板开距大 能方便地实现模档 锁模力和锁模速度的调节 零部件自润滑好 磨损小 缺点是 由于液压元件多 外泄内漏会造成压力损失 以致锁模力的稳定性差 同时管路 阀等的维修工作量大增 B 液压 机械组合式锁模机构优点为 具有增力作用和自锁作用 压力稳定性好 缺点是 需设置专门的调模机构来调节模档 锁模压力及速度调节困难 最主要的是曲肘各组件磨损严重 维修频率高 维修成本大 2 模厚调整机构 由于不同的模具有不一样的闭合高度 因此在使用时就必须对机械的模档进行调整 C 注塑机各组成部分介绍 7 对于全液压式锁模机构而言 只需通过调整锁模缸柱塞的行程即可达到调节模档的目的 对于液压 机械组合式锁模机构 则需增加一套专门的模具调整机构 调模机构通过使整个锁模机构前移或后退 从而达到减小或增大活动模板与固定模板之间的距离的目的 调模机构的主要部件包括 调模油马达 调模齿圈 调模丝母等 另有调模板 拉杆等关联部件 3 顶出机构 结合模具的顶出机构完成塑件脱模动作 可分为 a 机械顶出 b 液压顶出 c 气辅吹出 机械顶出 利用油缸活塞杆的直线运动来推动模具机械脱模机构完成塑件脱模 C 注塑机各组成部分介绍 8 液压顶出 利用机器上专设的油路驱动模具上的油缸活塞杆运行 从而使塑件脱模 注塑机只是设有供液压顶出的油路和控制电路 用以驱动和控制模具上另设的油缸 来实现顶出 或抽芯 动作 气辅顶出 机器上设有的电路控制外加的气阀 使压缩空气通过模具上的气道 把制件从型腔内吹出 注塑机只是设有控制电路 用以控制机外另设的气阀 来通或断压缩空气 以实施塑件的空气吹出 4 固定模板 活动模板 用于安装模具 同时活动模板带着固定在其上的动模在锁模机构的驱动下作开合模运动 实现模具的启闭 5 拉杆 有效地串联固定模板 头板 活动模板 二板 和调模板 尾板 并作为活动模板移动的导杆和调模板移动的丝杆 C 注塑机各组成部分介绍 9 三 液压传动系统 为合模与注射部分的正常运行提供所必须的压力 速度和方向 作为一个完整的系统 它有五个组成部分 1 动力部分 2 执行机构部分 3 控制装置 4 辅助装置 5 传动介质 1 动力部分 由电动机驱动油泵 将机械能转化为油液的压力能 液压系统中所用油泵一般都为容积式油泵 常用的有齿轮泵 叶片泵和柱塞泵三种 注塑机一般多用双作用式叶片泵 叶片泵分单作用式和双作用式两种 双作用式叶片泵往往都是定量泵 而单作用式叶片泵则可做成变量泵 大部分注塑机均采用单联泵为液压回路供油 而有些机型则采用双联 或多联 泵 以实现快 慢速启闭模的需求 C 注塑机各组成部分介绍 10 2 执行机构部分 压力油驱动油缸或油马达 将压力能转换为机械能 油缸 将液压油的压力能 压力和流量 转化为活塞杆 或柱塞 作直线往复运动的机械能 推力和速度 油缸有活塞式和柱塞式两种 注塑机多采用活塞式油缸 活塞式油缸又分单出杆式和双出杆式 注塑机多用前者 油缸的固定方式分为活塞杆固定和缸体固定两种 在注塑机上 除部分机型的射移缸使用活塞杆固定外 其余油缸均使用缸体固定 注塑机中油缸的运用 a 注射油缸 实现动作 注射与倒缩 b 锁模油缸 实现动作 开模与合模 C 注塑机各组成部分介绍 11 C 顶出油缸 实现动作 顶出与顶退 d 射移油缸 实现动作 射进与射退 油马达 将油液的压力能 压力与流量 转化为油马达轴作回转运动的机械能 扭矩和角速度 油马达的类型有叶片式和柱塞式等 注塑机多用柱塞式 柱塞式油马达又有轴向柱塞式和径向柱塞式两种 注塑机中多用径向柱塞式油马达 低速大扭矩 注塑机中油马达的运用 a 预塑油马达 实现动作 储料 螺杆转动 b 调模油马达 实现动作 调模进与调模退 3 控制装置 控制液压回路中油液的压力 流量和方向 液压控制阀按控制方式的不同可分为 1 开关式 2 电液比例控制式 3 伺服控制式 C 注塑机各组成部分介绍 12 开关式控制阀它们对压力 流量 方向的控制是开关式的 需要人工手调 难以进行连续地 按比例地调节 比例控制阀则是在开关式控制阀的基础上 引入比例电磁铁 替换原有的阀芯驱动部分 将输入信号 电压 放大处理后向比例阀的电磁铁输送直流电流 电磁铁以与输入电流成一定比例的力使控制阀的阀芯移动 从而可以连续地 按比例地控制系统的压力 流量和方向 开关式控制阀是各种控制形式控制阀的基础 按其功用不同可分为 1 压力控制阀 2 流量控制阀 3 方向控制阀 压力控制阀 包括溢流阀 减压阀 顺序阀和压力继电器 A 溢流阀 有直动式和直角式两种 用于稳定系统压力或系统过载保护或旁油路卸荷 C 注塑机各组成部分介绍 13 B 减压阀 有定值减压阀和定差减压阀两种 用于降低系统中某一支路所需要的稳定压力比油泵所供油压更低 C 顺序阀 有直控顺序阀和远程顺序阀两种 用于控制系统中多执行机构的动作顺序 D 压力继电器 把油压信号转换为电气信号 当系统压力大于 或小于 预先调定的压力时 压力继电器发出信号 通过电气元件来切换油路 起动或停止油泵电机的转动 实现自动的工作循环 流量控制阀 有节流阀合调速阀两种 用于调节系统的工作流量 方向控制阀 有单向阀和换向阀两种 A 单向阀 分直通式和直角式两种 其除了作为油液的单向通道 C 注塑机各组成部分介绍 14 外 还可更换单向阀的弹簧使其变成背压阀 使回油路保持一定的压力 另有一种液控单向阀运用于液压锁紧回路中 可使活塞在行程的任意位置锁紧 B 换向阀 有滑阀式和转阀式两种 注塑机中多采用滑阀式 滑阀中由于驱动阀芯的动力来源不同 可分为 1 手动 2 机动 3 电磁 4 液动 5 电液 注塑机中电磁换向阀和电液换向阀使用较普遍 4 辅助装置 包括 1 油箱 2 滤网 3 蓄能器 4 热交换器 5 压力表 6 高压油管 7 管接头等 5 传动介质 即液压油 通常使用46 液压油 也有使用68 液压油 后者较前者的粘度高 C 注塑机各组成部分介绍 15 四 电气控制部分 用以控制机器各部分按设定的工作程序运行 包括1 主电源回路 2 油泵电机启动主回路及控制回路 3 润滑电机启动主回路及控制回路 4 电热主回路及控制回路 5 电源变压及分配回路 6 主控制板 主机板 a 位置尺 注射 锁模 顶出 模拟量输入 b 系统压力 流量模拟量输出 c 行程开关 微动开关 接近开关等 数字量输入 输出 d 电磁阀数字量输入 输出 e 电热 电机启动控制 7 温度输入板 8 显示器控制板 C 注塑机各组成部分介绍 16 五 润滑系统 为注塑机合模及注射部分各润滑点提供清洁 足量的润滑油 1 润滑点 各运动部件都应成为必需的润滑点 注塑机的主要润滑点分布在 注射部分 a 联轴节座 b 射座导滑孔 合模部分 a 机铰各支点 b 活动模板导滑孔 b 调模板导滑面 d 推力架导滑孔 e 调模丝母 f 调模齿圈 液压油缸等虽具有自润滑功能 但对于活塞杆 或柱塞 的外露部分应保持清洁 并需抹上一层薄薄的润滑脂 以防其运行时拉毛及密封件的损坏 部分机型的曲肘锁模机构中的支点钢套制成密布石墨储存孔的铜套 虽石墨具有自润滑性 仍需以稀油灌注 效果更佳 C 注塑机各组成部分介绍 17 2 润滑油 钙基脂 多用3 钙基脂和MP 3多效润滑脂 用于联轴节 射座导滑孔 调模齿圈 调模丝母 调模板导滑面等润滑点 锂基脂 多用00 二硫化钼锂基脂 用于机铰各支点 二板导滑孔 推力架导滑孔等润滑点 液压油 用于机铰各支点 二板导滑孔 推力架导滑孔等润滑点 对于锁模机构所用润滑油 目前有浓油和稀油之分 各有各的优缺点 浓油能够留得住 可延长润滑周期 而稀油因其流动性好 可以带走磨损所产生的铁屑和热量 3 润滑方式 可分为单点供油和集中供油两种方式 单点供油 由人工手动进行 多使用钙基脂 注塑机的联轴节 射台导滑孔 调模齿圈 调模丝母等就采用这种方式进行润滑 C 注塑机各组成部分介绍 18 集中供油 由电动泵 或手动泵 集中供油 经管路及定量分配器到达各润滑点 于油路最末端设有压力继电器作为润滑油到达与否报警用 注塑机机铰部分的润滑多采用集中供油的形式 使用的润滑油多为00号MoS2锂基脂或46号抗磨液压油 六 安全防护装置 机器的安全防护措施包括 1 人身安全 2 机器安全 3 电气安全 4 模具安全 1 人身安全防护装置 a 卧式机的安全门及其联锁装置 b 卧式机的机械保险杠 c 卧式机的液压门阀 d 卧式机的喷嘴防护罩及其联锁装置 e 紧急停止或紧急回升开关 f 立式机的模档防护网 g 立式机的模档光电传感器 h 立式机的喷嘴防护隔板 C 注塑机各组成部分介绍 19