第五章_塑料注射成型机.ppt

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 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 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 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 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 图5 7角式注射机 图5 6立式注射机 图5 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 按注射机加工能力分类 表5 1注射机的加工能力 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 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 图5 9螺杆式注射机工作原理 图5 10柱塞式注射机工作原理 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 125125 注射机的注射容量为125 XS ZY X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 5063 注射容量为6350 合模力为50 10kNSZ S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 图5 12注射成型模拟动画 图5 13注射成型机的工作时序 图5 15注射成型机的工作循环 图5 14注射工艺流程 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 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 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 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 7 0 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 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 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 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105 150MPa 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 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70 100MPa 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100 140MPa 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140 180MPa 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230 250MPa 表5 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 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 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 目前 注射机所采用的注射速度范围 一般在8 12cm s 高速时大概为15 20cm s 表5 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 反之 则会加长成型周期 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 85 0 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 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 1 1 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12 15 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20 30MPa 对于熔料粘度较高 制件精度要求高的情况 模腔压力为30 40MPa 5 3 6合模装置基本尺寸 作用 合模装置的基本尺寸参数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 模板尺寸为拉杆间距L H 两个尺寸参数表示了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4 10倍 一 模板尺寸 图5 18模具与模板及拉杆间距的尺寸关系 二 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3 4倍 图5 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 三 动模板行程动模板行程是指动模能够移动的最大值 对曲肘式合模机构 其动模板行程是一定的 而直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5 20模板间最大开距及动模板行程 四 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 图5 21模具厚度与开模行程 机械式合模 图5 22模具厚度与开模行程 液压式合模 图5 23模具厚度与开模行程 机械 液压式合模 5 3 7开合模速度为使模具闭合时平稳以及开模 顶出制件时不使塑料制件损坏 要求模板慢行 但模板又不能在全行程中都慢速运行 这样会降低生产率 在每一个成型周期中 模板的运行速度是变化的 一般注射机动模板运行速度是按慢 快 慢的节奏设计的 开合模速度有提高的趋势 5 4注射成型机的结构 掌握注射装置 合模装置 液压系统的结构 掌握注射成型机各部分主要零部件和工作原理 注射成型机主要组成部分 注射装置合模装置液压传动系统电器控制系统 图5 24卧式柱塞式注射机结构示意图1 机身2 电动机及液压泵3 注射液压缸4 加料调节装置5 注射柱塞6 加料杆7 料斗8 料筒9 分流梭10 定模固定板 安装板 11 模具12 拉杆13 动模固定板14 合模机构15 合模液压缸16 喷嘴17 加热器18 油箱 图5 25卧式螺杆式注射机结构示意图1 机身2 电动机及液压泵3 注射液压缸4 齿轮箱5 齿轮传动电动机6 料斗7 螺杆8 加热器9 料筒10 喷嘴11 定模固定板12 模具13 拉杆14 动模固定板15 合模机构16 合模液压缸17 螺杆传动齿轮18 螺杆花键19 油箱 5 4 1注射装置 注射装置是注射机中直接对塑料加热和加压的部分 塑料的塑化和注射都在这里进行 因此 注射装置是注射机的一个非常重要的组成部分 工作要求 注射装置应能均匀加热和塑化一定数量的塑料 注射装置应能以一定的压力和速度将熔料注入模腔 注射装置应能保持一定的压力 以便向模内补充一部分熔料 补偿制件的冷却收缩 防止模内熔料的反流 目前 从注射成型机上采用的注射装置 从工作原理上分主要有 柱塞式注射装置螺杆式 预塑式 注射装置现在实际生产中 大多数使用的注射成型机是预塑式特别是往复螺杆式 一 柱塞式注射装置的组成和工作原理 1 喷嘴 2 分流梭 3 加热圈 4 料筒 5 加料装置 6 料斗 7 计量室 8 注射柱塞 9 传动臂 10 注射活塞 11 注射座移动油缸 图5 26柱塞式注射装置示意图 结构组成 柱塞式注射装置分为 定量加料装置塑化部件注射液压缸注射座移动液压缸 工作原理 粒料从料斗落入加料装置的计量室中 注射液压缸中的活塞前进 推动注射柱塞前移 与之相连的传动臂带动计量室同时前移将粒料推入料筒的加料口 柱塞后退时 加料口的粒料进入料筒 同时料斗中的第二份粒料又落入加料口 注射动作反复进行 粒料在料筒中不断前移 在前移的过程中 依靠料筒加热器加热塑化 使粒料逐渐变为粘流态 通过分流梭与料筒内壁间的窄缝 使熔料温度均匀 流动性进一步提高 最后 在柱塞的推动下 熔料通过喷嘴注射到模腔中成型 特点 结构简单塑化不良 温度不均匀注射压力损失大 注射量小一般用于小型注射机上 二 预塑式注射装置的组成和工作原理 1 螺杆预塑式注射装置 结构组成 由螺杆预塑料筒和注射料筒组成 两个料筒的连接处有单向阀 工作原理 粒料通过螺杆预塑料筒而塑化 熔料经过单向阀进入注射料筒 当注射料筒中的熔料量达到预定量时 螺杆塑化停止 注射柱塞前进并将熔料注入模腔 预塑化料筒中的螺杆在转动过程中输送塑料 并对塑料产生剪切摩擦加热和搅拌混合作用 图5 28螺杆预塑式注射装置1 预塑料筒2 单向阀3 注射料筒4 注射柱塞 螺杆预塑式注射装置的特点 塑化质量和塑化效率比柱塞式注射装置有显著提高 注射时压力损失大大减小 注射速率比较稳定 在连续注射或大型注射装置上应用较多 结构比较复杂庞大 两个料筒的单向阀处容易引起塑料的停滞和分解 为了避免熔料泄漏 注射料筒和柱塞间的配合要求较高 制造和使用困难 2 往复螺杆式注射装置 结构组成 塑化部件料斗螺杆传动装置注射座注座移动液压缸注射液压缸 图5 29螺杆式注射机 图5 30往复螺杆式注射装置 1 料筒 2 螺杆 3 料斗 4 螺杆传动装置 5 注射油缸 6 计量装置 7 注射座 8 转轴 9 注射座移动油缸 10 加热圈 11 喷嘴 工作原理 1 加料 注射成型是一间歇过程 保持定量加料 以保证操作稳定 塑料塑化均匀 获得良好制品 加料过多 受热时间过长 容易引起物料的热分解 注射机功率消耗增加 加料过少 料筒内缺少传压物质 模腔中塑料熔体压力降低 难于补塑 易引起制品收缩 凹陷 空洞等缺陷 2 塑化 加入的塑料在料筒中进行加热 由固体粒子变成熔体 经过混合和塑化后 塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒的前端 3 充模 物料经过喷嘴 模具浇注系统进入并充满型腔的过程 4 补塑 在模具中熔体冷却收缩时 继续保持施压状态的柱塞或螺杆 迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模具中 5 保压 使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品 6 退回柱塞或螺杆 加入新料 7 冷却 卸除料筒中塑料的压力 通冷却水 油等冷却介质 对模具进一步冷却 8 脱模 冷却到所需温度 可用人工或机械的方式脱模 往复螺杆式注射装置的特点 注射装置工作中 螺杆往复运动 在加料塑化时 螺杆转动并且后退 在注射时 螺杆前进 塑化质量好 速度快 注射压力损失小 预塑量计量准确 螺杆的拆装和清理容易 广泛适用于各类大 中 小型注射机 三 注射装置的主要零部件 1 柱塞式塑化部件 功能 既要完成对塑料的塑化 又要完成对塑料的注射 图5 32柱塞式注射机料筒1 喷嘴2 分流梭3 加热室4 料筒5 加料口6 柱塞 料筒 结构组成 加料室 柱塞在推料时所占据的料筒的运行空间 加料室应该具有足够的落料空间 使散状的塑料方便地加入 为保持良好加料条件 加料口附近要设冷却装置 塑化室 料筒前半部除分流梭以外的内部空间 是对塑料加热并实现其物态变化的重要部分 由于塑料受热塑化所需要的时间比注射成型的循环周期长几倍 因此塑化室的容积应比注射量大几倍 柱塞 作用 传递注射液压缸压力 将定量熔料高速注入模腔 结构 柱塞是一表面硬度较高 表面粗糙度数值较小的圆柱体 其前端加工成内圆弧或大锥角的凹面 以减少熔料被挤入柱塞与料筒的间隙形成反流 其内部可开设冷却孔 工作特点 柱塞的行程和直径是根据注射量确定的 柱塞行程与直径比约为3 5 6 柱塞与加料室的配合要保证柱塞自由往复运动 且又不致漏料 一般选用H8 f9 H9 f9配合 分流梭 设置在塑化室的中央 与加热料筒的内壁形成均匀分布的薄浅流道 料筒的部分热量通过数根翅翼 亦称肋 使分流梭受热 当塑料进入加热室时 就形成了一个较薄的塑料层 同时受到加热料筒和分流梭两方面的受热 从而提高了塑化能力 改善了塑化质量 图5 33分流梭 2 螺杆式塑化部件 结构 由螺杆 料筒 喷嘴等组成 功能 塑料在转动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 完成均匀塑化 定量注射 图5 34螺杆式塑化部件1 喷嘴2 料筒3 螺杆 与挤出螺杆相比 注射螺杆的不同 结构上 a 注射螺杆的长径比 L Ds 和压缩比 i 比较小 b 注射螺杆的均化段的槽深h3较深 c 注射螺杆的加料段较长 而均化段较短 d 注射螺杆的头部结构 具有特殊形式 工作原理上 挤出螺杆是连续转动的 螺杆较长 固体床破碎很迟 从而维持了相对稳定的熔融状态 注射螺杆是时转时停 边转边后退 使螺杆的有效长度逐渐缩短 不能像熔融理论所揭示的那样维持稳定的熔融过程 螺杆 图5 35注射螺杆型式a 渐变型b 突变型c 通用型 螺杆的结构形式 渐变型 突变型 通用型 渐变式螺杆 长压缩 熔融段 螺杆 特征 塑化时能量转化比较缓和 适用加工范围 PVC 高粘度 非结晶型塑料 突变型式螺杆 短压缩段螺杆 特征 塑化时能量转化较剧烈 适用加工范围 聚酰胺 聚烯烃类结晶型塑料 通用型式螺杆 压缩段介于渐变与突变之间 约4 5Ds 适用加工范围 渐变与突变螺杆 不同螺杆头型式如下图 a 螺杆头部前端为圆锥形 圆锥角为30 40 可防止熔料的停滞和分解 用于加工高粘度非结晶塑料 b 通用类螺杆所用螺杆头 c 在颈部加一止回环 防止高压注射时造成回流 用于加工结晶塑料 图5 36螺杆头结构型式1 止回环2 垫圈 料筒 作用 和螺杆一起完成塑料的塑化和注射 结构形式 大多采用整体式 加料口处设置冷却装置 防止粒料熔融 工作要求 耐温 耐压 耐磨及耐腐蚀 加料口的形状应尽可能增强对塑料的输送能力 制造材料 常采用含铬 钼 铝的特殊合金钢制造 图5 37加料口断面形状 喷嘴 主要功能 预塑时 建立背压 排除气体 防止熔料流涎 提高塑化质量 注射时 使喷嘴与模具主流道良好接触 保证熔料在高压下不外溢 建立熔体压力 提高剪切应力 并将压力能转换为动能 提高注射速率和升温 加强混炼效果和均化作用 保压时 便于向模腔补料 冷却定型时 增加回流阻力 防止模腔中的熔料回流 调温 保温和断料功能 A 直通式喷嘴 熔料从料筒内到喷孔的通道始终敞开 通用式喷嘴 结构简单 制造容易 压力损失较小 易流涎 熔料易冷却 用于熔料粘度高的塑料 延伸式喷嘴 是通用式喷嘴的改型 结构简单 制造容易 熔料不会冷却 补缩作用大 适用于厚壁制件的生产 远射程喷嘴 除设有加热圈外 还扩大了喷嘴的储料室 以防止熔料冷却 喷嘴口径较小 射程较远 适用形状复杂的薄壁制件生产 B 自锁式喷嘴 喷孔除了在注射和保压两个阶段打开外 其余时间一直是关闭的 工作原理 依靠弹簧压合射嘴体内的阀芯实现自锁 注射时 阀芯受熔料的高压而被顶开 熔料遂向模具射出 熔胶时 阀芯在弹簧作用下复位而自锁 优点 能有效地杜绝注射低粘度塑料时的 流涎 现象 使用方便 自锁效果显著 缺点 结构比较复杂 注射压力损失大 射程较短 补缩作用小 对弹簧的要求高 图5 38直通式喷嘴 图5 39外弹簧针阀式喷嘴1 喷嘴头2 针形阀心3 阀体4 垫圈5 导杆6 弹簧7 后体 3 螺杆的传动装置 有级调速 由电动机和齿轮变速箱组成 可通过变速箱换档或调换齿轮来改变螺杆的转速 螺杆的转速和扭矩成反比 当输入的功率一定时 降低螺杆的转速可增大螺杆的扭矩 图5 40电动机 齿轮变速箱传动1 螺杆2 齿轮箱3 电动机4 液压缸 无级调速 A 低速大扭矩液压马达直接驱动螺杆 图5 41低速大扭矩液压马达直接驱动螺杆1 螺杆2 液压缸3 液压马达4 花键轴 B 高速液压马达经齿轮减速箱驱动螺杆 图5 42高速液压马达经齿轮减速箱驱动螺杆1 螺杆2 齿轮3 液压马达4 液压缸 4 注射座 结构 A 螺杆的传动装置 减速箱 液压缸 料筒均安装在注射座上 B 螺杆传动装置的减速箱作为安装基体 液压缸和料筒分别通过支承座与减速箱体连接 作用 连接与固定塑化部件 注射液压缸 移动液压缸等重要结构零件或组件 是注射装置的安装基准 5 4 2合模装置 作用 一 实现模具的可靠开合动作和行程 二 在注射和保压时 提供足够的锁模力 三 开模时提供顶出制件的行程及相应的顶出力 结构组成 前后固定模板 活动模板 拉杆 液压缸 连杆 模具调整机构 顶出机构及安全保护机构 分类 合模装置 液压式 机械式 液压 机械式 一 合模机构的形式 1 液压式合模装置 工作原理 依靠液体的压力直接锁紧模具 当液体的压力解除后 锁模力也随之消失 液压式合模装置的传动方式 单缸直压式充液式增压式稳压式 二次动作液压式 单缸直压式合模装置 工作原理 压力油进入液压缸的左腔时 推动活塞向右移动 模具闭合 待油压升至预定值后 模具锁紧 当油液换向进入液压缸右腔时 使模具打开 图5 43单缸直压式合模装置结构1 合模液压缸2 后固定模板3 移动模板4 拉杆5 模具6 前固定模板7 拉杆螺母 单缸直压式合模装置的锁模力F和闭模速度v分别用以下公式计算 D 液压缸内径 P 油压 Q 液压泵流量 特点 结构简单 但难以满足力与行程速度双重要求 主要用于液压机 图5 44单缸直压式合模装置 充液式合模装置 工作原理 通过变更油缸直径来实现高速 低压移模和高压 低速合紧的要求 特点及应用 采用两个不同缸径的液压缸分别满足行程速度和力的不同要求 但结构较笨重 刚性差 功耗大 油液易发热和变质 中 大型机中较常采用 图5 45充液式合模装置结构1 4合模液压缸 2动模板 3充液阀 图5 46充液式合模装置 增压式合模装置 工作原理 用增加液压缸内的油压来满足锁模力 特点及应用 不增大缸径 依靠提高油液压力的方法满足锁模力要求 但受密封技术限制 主要用于中小型注射机 图5 47增压式合模装置结构1 增压液压缸2 合模液压缸 图5 48增压式合模装置 充液增压式合模装置 特点与应用 结合结构紧凑效率高主要用于大型机 工作原理 模具闭合后 压力油进入增压油缸 使合模油缸内的油增压 由于合模油缸面积大及高压油的作用 保证了最终合模力的要求 图5 49充液增压式合模装置结构1 增压液压缸2 充液阀3 合模液压缸4 顶出装置5 动模板6 移模液压缸 稳压式合模装置 工作原理 合模液压缸直径较大 产生了很大的锁模力 通过锁模活塞 闸板和移模液压缸传到动模板上 使模具可靠锁紧 特点及应用 小直径快速移模液压缸和大直径短行程的稳压合模液压缸组合 减小注射机尺寸 缩短升压时间 用于3000 5000kN以上的大型注射机合模装置 图5 50稳压式合模装置结构1 移模活塞2 合模活塞3 闸板4 动模板 图5 51液压 闸板式稳压合模装置 2 液压 机械式合模装置 液压 单曲肘合模装置 特点及应用 机身长度短 模板易受力不均 两模板距离的调整较容易 具有机械增力作用 约10多倍 主要用于锁模力在1000kN以下的小型注射机 图5 52液压 单曲肘合模装置结构1 合模液压缸2 后模板3 调节螺钉4 单曲肘连杆机构5 顶出杆6 支架7 调距螺母8 移动模板9 拉杆10 前模板 图5 53液压单曲肘合模装置 液压 双曲肘合模装置 特点及应用 模板受力条件好 模板尺寸可加大 但行程范围不大 外翻式双曲肘机构有利于扩大开模行程 具有增力作用 增力倍数的大小同肘杆机构的形式 各肘杆的尺寸以及相互位置有关 具有自锁作用 模板的运动速度从合模开始到结束是变化的 必须设置专门的调模机构调节模板间距 锁模力和合模速度 不如液压合模装置的适应性大和使用方便 曲肘机构容易磨损 加工精度要求也高 在中 小型注射机中均有采用 液压 双曲肘合模装置示意图1 合模油缸 2 后模板 3 曲肘 4 调距螺母 5 移动模板 6 前模板 双肘撑式板合模装置示意图1合模油缸 2活塞杆 3肘杆座 4肘杆 5撑板 6压紧块 7调节螺母 8调节螺杆9前固定板 10顶出杆 11顶出液压缸 12前动模板 13后动模板 14后固定板 图5 54液压双曲肘式合模装置 1 图5 55液压双曲肘式合模装置 2 图5 56液压外翻式双曲肘式合模装置 图5 57液压撑板式合模装置 3 机械式合模装置 工作原理 利用电动机 减速器 曲柄及连杆等机构实现开合模动作和提供锁模力 特点 体积小 质量轻 结构简单 制造容易 机构受力及运动特性差 在运动中产生的冲击和振动较大 可调整的模具厚度范围小 应用较少 图5 58机械式合模装置 二 调模装置 1 液压式合模系统的调模装置工作原理 调模是利用合模液压缸来实现的 调模行程包含在动模板行程内 为动模板行程的一部分 该类合模装置一般只规定动 定模板间的最大开距 而不明确给出调模行程 为防止合模液压缸超越工作行程 必须限制模具的最小厚度 严禁注射机在无模情况下进行合模操作 2 液压 机械式合模系统的调模装置工作原理 调节锁模系统的变形量 即可调整锁模力 常用的调模装置 螺纹肘杆调距 移动合模液压缸位置调距 拉杆螺母调距 动模板间连接大螺母调距 三 顶出装置 机械顶出 顶杆长度可调 顶杆的数目 位置随合模装置的特点 制件的大小而定 结构简单 但顶出在开模结束时进行 模具内顶板的复位要在闭模开始后进行 液压顶出 顶出力 速度 位置 行程和顶出次数可调并可自行复位 能在开模过程中及开模后顶出制件 有利于缩短注射机循环周期和实现自动化生产 应用广泛 气动顶出 以压缩空气为动力 通过模具上设置的气道和微小的顶出气孔 直接把制件顶出 方法简单 在制件表面不留痕迹 有利于盒 壳等制件顶出 但需增设气源和气路等辅助设备 使用范围有限 目前采用得较少 5 4 3液压传动系统 作用 一 为实现注射机按工艺过程所要求的各种动作提供动力 二 在注射和保压时 提供足够的锁模力满足注射机各部分所需力 位移和速度的要求 特点 注射机液压系统严格地按照液控程序进行工作 注射机液压系统在每一个注塑周期中系统的压力和流量是按照工艺要求来进行变化的 注射机液压系统能耗较大 功率使用的平均有效率只有35 分类 普通阀油路 又称常规阀油路 指在油路系统中采用常规的液压元件 如普通的容积式柱塞泵 叶片泵和变量泵 普通的压力阀 流量阀和换向阀及行程阀等 比例阀油路 在油路系统中有控制流量和压力的比例元件 即电磁比例流量阀或电磁比例流量换向阀 电磁比例压力阀 插装阀油路 可实现多种液阻状态 对负载适应力强 易实现比例控制技术 数控技术及软件控制 可实现进 回油单独控制 并根据实际输入输出流量选择元件 控制压力和流量不受结构限制 响应快 静动态特性好 易实现集成结构 一般适合大中型注射机 系统组成 泵组系统 由电机 泵组 滤油器组成 是建立压力和流率的液压动力源 主油路系统 由压力阀和流量阀组成 是系统压力和流量的调节系统 分油路系统 由换向阀 行程阀组成 是对执行机构完成控制指令的系统 其中包括闭合模控制 顶出控制 安全控制 注射量控制 注射控制以及预塑等控制系统 执行元件 含模油缸 顶出油缸 注射座油缸 注射油缸 驱动螺杆的油马达等 5 5塑料注射机的使用与维护 掌握注射机开机前的准备和终了时的结束工作掌握注射机的操纵 塑化装置的使用 合模装置的使用 液压 电器装置的使用掌握注射机的安全措施和注射机维护 开机前的准备工作结束时的结束工作注射机的操纵注射机工艺条件的调整注射机的安全措施 5 5 1注射机的使用 一 开机前的准备和终了时的结束工作 1 开机前的准备 检查机器各运动部件 拉杆 导轨 导杆 液压缸等 表面是否清洁 以免有异物磨损运动件表面 检查运动部件的润滑情况 检查各紧固件是否有松动现象 电路 油路 水管的连接是否可靠 各电器元件和仪表是否有明显损坏 检查加热装置是否有松动现象 热电偶与料筒的接触是否良好 检查液压系统的工作油量是否满足要求 若油量不足 应立即将油加到要求的指示位置 打开注射机冷却系统 以免开车后疏忽 遗忘而导至事故 2 注射机停机 关闭料斗落料口的插板 采用 手动 操纵方式 在注座退回后 反复进行预塑和对空注射 使料筒内的剩料尽量排空 采用 调整 操纵方式 使模具闭于自由状态 切断电源 关闭液压泵电动机 总电源和冷却水管 模具应加油以防止锈蚀 料斗盖应盖好 防止灰尘落入斗内 二 注射机的操纵 1 注射机的加料方式 加料退回退回加料固定加料 固定加料 喷嘴始终同模具接触 即注射座固定不动 适于加工温度范围较宽的一般性塑料 如软聚氯乙烯 聚乙烯 聚苯乙烯 ABS等 可缩短循环周期 提高注射机的生产率 加料退回 在每次工作循环中注射部件的喷嘴都需作一次撤离模具的动作 但喷嘴退回的动作必须在每次螺杆预塑后进行 主要用在使用通用式喷嘴或需要用较高的背压进行预塑的场合 可以减少喷嘴的 垂涎 现象 退回加料 每次工作循环中 螺杆预塑在喷嘴退回之后进行 它可使喷嘴同温度较低的冷模具接触时间最短 所以适于加工温度范围较窄的结晶型塑料 2 注射机的操纵方式 调整 又称点动 注射机所有动作皆需在揿下相应按钮的情况下以慢速进行 放开按钮动作即行停止 适合于装拆模具 螺杆和检修调整注射机时使用 手动 注射机所有动作只需揿动按钮就能按照调定的速度和压力将相应的动作进行到底 多用在试模和生产开始阶段 或组织自动生产有困难的一些制件上 半自动 安全门关闭后 工艺过程的各个动作按预定的程序自动进行 直至一个成型周期完毕为止 主要用于组织全自动化生产尚不具备条件的一些制件的加工上 是注射机经常所采用的操纵方式 全自动 注射机的动作程序全部自动且周而复始地进行 可以减轻工人的劳动强度 是实现一人多机或全车间机台集中管理 进行自动化生产的必备条件 三 塑化装置的使用 1 螺杆起动 注射机料筒从室温加热到所需的温度大约需要30min左右 大型机稍长一些 如果料筒内有剩余冷料 则须再保温一段时间 一般为15min左右 才能起动螺杆 2 螺杆空转 预塑加料初期 在螺杆和料筒尚未加料时 不宜采用高的螺杆转速 一般空转转速在50r min以下 待物料充满螺槽 熔料由喷嘴口挤出时 再将螺杆转速升到需要的数值 3 塑化部件的装拆 在装拆料筒和螺杆时 先将料筒 注射座 与原来位置偏转一个角度 使料筒避开模板 如果料筒内有剩料 应先加热到塑化温度 方能拆除喷嘴 然后将螺杆从传动装置上卸下 将其从料筒的前端顶出 在拆卸螺杆头时 应注意螺杆头连接螺纹的旋向 一般为左螺纹 在发生咬紧时 要施加对称力矩以利于转动 在组装时 螺纹连接要涂耐热脂 红丹或二硫化钼 4 加热装置的紧固 在使用过程中电热圈因加热膨胀可能会松动 影响加热效果 因此需经常检查 四 合模装置的使用 1 锁模力的调节 调模时要按实际需要的最低锁模力 从小到大进行调节 以正常工艺条件下不产生溢料为准 2 相对运动部件间的润滑 对曲肘式合模机构 肘杆间连接处在运动过程中应始终保持良好的润滑 在装有模具的情况下 在加工停顿或加工结束时 不要使模具长期处于锁紧状态 3 模板安装面的精度 模板安装面应具有较高的加工精度 模具安装面也应具有相应的加工精度 连接螺钉的规格 尺寸须与模板上螺孔的规格和尺寸相配 不可用滑牙或尺寸不合的螺钉 五 注射机液压 电器装置的使用 1 工作压力的调节在保证正常动作的情况下 不必将压力调得过高 若调得过高 不但消耗功率大 而且会产生其他不良后果 如果保压压力调得过高 不但会引起制件飞边和较大的内应力 甚至会造成粘模而使模具打不开 2 系统压力的调节注射机液压系统的压力在注射机出厂时已调好 在注射机使用过程中 没有特殊需要 一般不必更改 3 油液和油温控制注射机液压系统的常用N32或N46机油或液压油 在夏季宜采用粘度较高的油液 冬季则宜采用粘度较低的油液 油液要保持清洁 油量要符合要求 要注意油液在工作过程中的温度变化 一般注射机的油液工作温度控制在50 以下 4 电器元件的使用电器元件在工作过程中 由于注射机振动和工作环境的影响易松动或造成接触不良 所以要经常检查 紧固和修复 六 注射机的安全措施 1 人身安全保护 每次操作前检查安全门是否可靠 合模动作必须在安全门关闭之后进行 机器工作过程中不可将手伸入合模机构 喷嘴和模具浇口之间及其它危险区域中 取制品时 必须打开安全门 在手为完全撤离安全范围时 决不可关闭安全门 多人操作时 必须互相配合 防止喷嘴喷料伤人 如果维修人员在合模机构中工作 必须关闭油泵电机 2 设备安全保护 注射机安全保护 一般是由注射机本身的安全装置保证 模具的保护 模具在启闭过程中 不仅速度要有变化 并且当模具内有制件或残留物以及嵌件安放位置不正确时 模具不允许闭合 电器及液压保护 经常检查 紧固和修复电器及液压元件 防止液压合模装置超行程保护 螺杆的过载保护 5 5 2注射机的维护 一 每天日常检查加热圈装置是否工作正常 热电偶是否接触良好 温度控制仪是否在零位 各电器开关 特别是安全门和紧急停车开关的情况 模具安装固定螺钉的情况 冷却水循环供应情况 检查仪表 如压力表 功率表 转速表等 油箱内的油量 油温 运动部件的润滑情况 二 定期检查1 周保养由机修人员完成日常保养的各项工作 并对设备进行局部性的检修与调整 2 月保养对设备日检点中存在的问题进行保养并作出更细致更彻底之检查 油箱过滤网是否清洁 有无破损之检查与保养 各相互活动部位有无磨损 冷水机之水路畅通清洗 检查液压油是否清洁 有无水份 3 半年度保养月保养制度所列各项作更细致实施 检查拧紧各部分螺丝 检查电压 电流表显值 检查动作模板平衡度机铰运行平衡性 四根哥林柱之受力状况及机台导轨状况 4 年度保养半年度保养制度所列的各项进一步实施 检查动作油质量 清理油箱 检查射胶螺杆 炮筒 过胶头 总压表是否正常 检查油马达 油泵联轴器上紧 防震设施等 检查各高压油管上紧 5 6其他塑料注射成型