3注塑机(34-44).doc

第三章 注塑设备注塑成型的主要生产设备就是注塑成型机，简称注塑机或成型机。注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品，被广泛应用于国防、机电、汽车、交通运输、建材、包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。注射成型工艺对各种塑料的加工具有良好的适应性，生产能力较高，并易于实现自动化。在塑料工业迅速发展的今天，注塑机不论在数量上或品种上都占有重要地位，从而成为目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。第一节 注塑机分类注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机；按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压机械（连杆）式。按机器外形则可分为：（1）卧式注塑机：这是最常见的类型。其合模部分和注射部分处于同一水平中心线上，且模具是沿水平方向打开的。其特点是：机身矮，易于操作和维修；机器重心低，安装较平稳；制品顶出后可利用重力作用自动落下，易于实现全自动操作。目前，市场上的注塑机多采用此种型式。（2）立式注塑机：其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上，且模具是沿垂直方向打开的。因此，其占地面积较小，容易安放嵌件，装卸模具较方便，自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下，必须用手取下，不易实现自动操作。立式注塑机宜用于小型注塑机，一般是在60克以下的注塑机采用较多，大、中型机不宜采用。 （3）角式注塑机：其注射方向和模具分界面在同一个面上，它特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小，但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机。 （4）多模转盘式注塑机：它是一种多工位操作的特殊注塑机，其特点是合模装置采用了转盘式结构，模具围绕转轴转动。这种型式的注塑机充分发挥了注射装置的塑化能力，可以缩短生产周期，提高机器的生产能力，因而特别适合于冷却定型时间长或因安放嵌件而需要较多辅助时间的大批量塑制品的生产，但因合模系统庞大、复杂，合模装置的合模力往往较小，故这种注塑机在塑胶鞋底等制品生产中应用较多。第二节 注塑机结构注塑机通常由注射系统和锁模系统二部分组成，另还有液压系统（电动成形机无此装置）和电气控制系统。 一、注射系统注射系统主要作用为：使塑料塑化，并在很高的压力和较快的速度下通过螺杆或柱塞的推动将塑化好的塑料注射入模具型腔。注射部分主要有两种形式：活塞式和往复螺杆式。现在活塞式的注塑机己很少见，这里不作介绍。往复螺杆式注塑机通过螺杆在加热机筒中的旋转，把固态塑料颗粒(或粉末)熔化并混合，挤入机筒前端空腔中，然后螺杆沿轴向往前移动，把空腔中的塑料熔体注入模具型腔中。塑化时，塑料在螺杆螺棱的推动下，在螺槽中被压实，并接受机筒壁所传热量，加上塑料与塑料、塑料与机筒及螺杆表面摩擦生热，温度逐渐升高到熔融温度。熔化后的塑料被螺轩搅拌进一步混合，并沿螺槽进入机筒前部并推动螺杆后退。注射部分与塑化相关的部件主要有：螺杆、机筒、分流梭、止逆环、射咀、法兰、加料斗等。下面分别就其在塑化过程中的作用与影响加以说明。1、螺杆和机筒螺杆是注塑机的重要部件。它的作用是对塑料进行输送、压实、熔化、搅拌和施压。在螺杆旋转时，塑料对于机筒内壁、螺杆螺槽底面、螺棱推进面以及塑料与塑料之间在都会产生摩擦及相互运动。塑料的向前推进就是这种运动组合的结果，而摩擦产生的热量也被吸收用来提高塑料温度及熔化塑料。螺杆的结构将直接影响到这些作用的程度。因此普通注塑螺杆为了提高塑化质量设计成分离型螺杆,屏障型螺杆或分流型螺杆。机筒的结构其实就是一根中间开了下料口的圆管。在塑料的塑化过程中，其前进和混合的动力都是来源于螺杆和机筒的相对旋转。根据塑料在螺杆螺槽中的不同形态，一般把螺杆分为三段：固体输送段(也叫加料段)、熔融段(也叫压缩段)、均化段（也称计量段）。为塑料加热和加压的容器，因此要求能耐热耐压耐疲劳、抗腐蚀、传热性好。2、分流梭(过胶头)分流梭是装在螺杆前端形状象鱼雷体的零件。分流梭在塑料塑化时的作用主要是分流混合塑料熔体，使熔体进一步混练均匀。同时分流梭还有在塑化时限定止逆环位置的作用。为了进一步加强混炼作用，建议在250吨以上锁模力注塑机上采用屏障型混炼结构。的分流梭。不仅可以提高制品颜色的均匀程度，也使制品的机械强度更高。3、止逆环(过胶圈)顾名思义，止逆环的作用就是止逆。它是防止塑料熔体在注射时往后泄漏的一个零件。在工作时，止逆环止逆垫圈(过胶垫圈)接触形成一个封闭的结构，阻止塑料熔体泄漏止逆环工作原理。一台注塑机注塑制品重量的精密程度与止逆环止逆动作的快慢关系很大。而一个止逆环动作反应的快慢，是由它的止逆动作行程、密封压合时间，离开分流梭时间等因素决定的。我们曾经试过多种止逆环结构和零件参数，最后才通过实验确定最优化的止逆面参数、止逆环与分流梭贴合参数、止逆环与机筒间隙参数等。可以实现高精密注射量控制。4、射嘴射嘴是联接料筒和模具的过渡部分。注射时，料筒内的熔料在螺杆的推动下，以高压和快速流经射嘴注入模具。因此射嘴的结构形式、喷孔大小以及制造精度将影响熔料的压力和温度损失，射程远近、补缩作用的优劣以及是否产生“流涎现象等。目前使用的喷嘴种类繁多，且都有其适用范围，这里只讨论用得最多三种。(1)直通式射嘴：这种射嘴呈短管状，熔料流经这种喷嘴时压力和热量损失都很小，而且不易产生滞料和分解，所以其外部一般都不附设加热装置。但是由于射嘴体较短，伸进定模板孔中的长度受到限制，因此所用模具的主流道较长。为弥补这种缺陷而加大射嘴的长度，成为直通式射嘴的一种改进型式，又称为延伸式射嘴。这种射嘴必须添设加热设置。为了滤掉熔料中的固体杂质，射嘴中也可加设过滤网。以上两种射嘴适用于加工高粘度的塑料，加工低粘度塑料时，会产生流涎现象。(2)自锁式射嘴：注射过程中，为了防止熔料的流涎或回缩，需要对射嘴通道实行暂时封锁而采用自锁式射嘴。自锁式射嘴中以弹簧式和针阀式最广泛，这种射嘴是依靠弹簧压合射嘴体内的阀芯实现自锁的。注射时，阀芯受熔料的高压而被顶开，熔型遂向模具射出。熔胶时，阀芯在弹簧作用下复位而自锁。其优点是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。但是，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。 (3)杠杆针阀式射嘴：这种喷嘴与自锁式射嘴一样，也是在注射过程中对射嘴通道实行暂时启闭的一种，它是用外在液压系统通过杠杆来控制联动机构启闭阀芯的。使用时可根据需要使操纵的液压系统准确及时地开启阀芯，具有使用方便，自锁可靠，压力损失小，计量准确等优点。此外，它不使用弹簧，所以，没有更换弹簧之虑，主要缺点是结构较复杂，成本较高。注射时，塑料熔体在螺杆的推动下，以极高的剪切速度流经射嘴而进入模腔。在这种高速剪切作用下，熔体温度快速升高。特别是对于粘度较高的PVC、PP-R、PMMA、PC、高抗冲击ABS等，过小的射嘴孔直径会造成塑料的高温分解。而对于充模困难的薄壁精密制品，则宜用射程较远的射嘴，对于厚壁制品则需要补塑作用好的射嘴。另外，对于某些熔体粘度很低的塑料(如PA等)，需要使用具有防流涎功能的自锁射嘴。5、法兰 法兰是连接射嘴与机筒的零件。在塑料的塑化注射过程中只起通道的作用。如果法兰与射嘴或法兰与机筒的结合面出现较大的间隙或槽，则会因塑料在间隙或槽中滞留时间过长分解而出现制品黑点。6、加料斗加料斗是储存塑料原料的部件，也有的在加料斗上加上发热和吹风装置做成干燥料斗。加料斗的形状一般是下部圆锥形与上部圆筒形。圆锥形的锥面斜度对于不同粒度、不同颗粒形状、颗粒之间摩擦系数和粘结系数不同的塑料部有不同的最佳值，否则不是浪费了加料斗的储料量就是出现加料不畅或根本不下料的“架桥或“漏斗成管”现象。引起“架桥”现象的原因是因为塑料颗粒之间在圆锥小口处形成能支撑在其上方的物料的开然桥，对于颗粒较大以及形状不规则的再生料比较容易发生。“漏斗成管是因为往下流的颗粒不足以拉动其相邻的颗粒一起流动，这往往在塑料粒度较小时发生。一般的解决方法是在加料斗上装振动装置或减小圆锥斜度。如果机筒上热量传递到加料斗使加料斗温度过高，塑料粒表面软化或粘结成块，更容易形成“架桥或阻塞。二、锁模系统锁模系统通常有肘杆式、全液压式以及液压肘杆组合式。其作用为：锁合模具、启闭模具、顶出制品。(1)肘杆式合模机构是目前中小型注塑机上应用最为普遍的一种锁模机构。其结构特点（双曲肘）是由锁模油缸和两个对称的曲肘边杆机构组成，在锁模时，移模油缸进高压油推动十字头将曲肘连杆撑直，系统产生弹性变形达到锁模力。合模力大小通过油压和调模厚度进行调整。肘杆式锁模机构因有力的放大作用，锁模油缸内径都比较小，在应用上节能。在输入功率相同的情况下，肘杆式锁模机械的运动速度优于其它形式的锁模机构，如在相同的尺寸和运动速度下，肘杆式锁模的输入功率比全液压式约节省10%-20%。另外，肘杆式锁模机构的开模力通常是有限的，这一点在小吨位机器上更为明显。(2) 全液压式锁模机构在成型复杂制品方面有许多独特的优势，如可实现良好的低压锁模、动模板受力好、开锁模速度平稳、锁模力稳定再现性好等。它的锁模装置有多种结构，如单缸充液式、多缸充液式、两板直压式，种类很多，差异也比较大。单缸充液式注塑机体积庞大，液压油容易泄漏，油流声音大，升压速度慢，耗能也多。多缸充液式注塑机在一定程度上缓解并改善了这些问题，其机身较短，体积也小了一些。两板直压式注塑机解决了上述的缺点，其开合模行程长，效率高，开合模精度高，锁模变形小，模具更换方便，机器占地空间小，但其控制技术的难度大，液压技术也难于掌握。(3) 液压肘杆组合式：液压操纵曲臂来实现启闭模和锁模作用的。优点：曲臂伸直时有自锁作用锁模比较可靠；缺点：调模比较麻烦。近年来，关于全液压式合模机构与肘杆式合模机构的评价问题有过不少争议，目前还没有合适的客观标准来比较和评价这两种机构的优缺点，事实上两者均有自己的长处，机器所注塑制品在比较范围内没有质量差别。日本全电动注塑机锁模部分大多数采用肘杆式机构，而擅长于液压驱动技术的欧洲注塑机厂家重点发展全液压机的较多。在产品竞争中，两种机构各自都在不断地克服其不足，向着日益完善的方向发展。鉴于电子技术、微机技术和液压技术与注塑机的机械系统做到更完美地结合，使整机向少能耗、低噪音、高速度、大刚性，向易控制，维修方便、运行稳定、操作安全可靠的方向发展。因此，对用户来说，应该根据使用条件，例如： 被加工原料性质、制品的批量、成型周期、结构尺寸和精度，模具刚性与精度，操作技术水平，以及维修技术和设备条件等等来选择。但从技术角度、全液压式锁模机构与肘杆式锁模机构还是有一些区别的。第三节 注塑机的参数注塑机主要技术参数应在注射、合模、综合三个方面反映出来。具体如下：（1）螺杆直径螺杆的外径尺寸（mm）；（2）螺杆有效长度螺杆上有螺纹部分的长度（mm），常以L表示；（3）螺杆长径比L/D;（4）螺杆压缩比V2/V1螺杆加料段第一个螺槽容积（V2）与计量段最末一螺槽容积之比（V1）；（5）注射行程螺杆移动最大距离，螺杆计量时后退的最大距离（cm）；（6）理论注射容积螺杆（或塞柱）头部截面积与最大注射行程的乘积（cm3）；（7）注射量螺杆（或塞柱）依次注射PS的最大重量（g）；（8）注射压力注射是，螺杆（或塞柱）头部预熔料的最大压力（N/m2）；（9）注射速度注射时，螺杆（或塞柱）移动的最大速度（mm/s）；（10）注射时间注射时，螺杆（或塞柱）走完注射行程的最短时间；（11）注射速率单位时间内注射的理论容积：螺杆（或塞柱）截面积乘以螺杆（或塞柱）的最高速度；（12）螺杆转速物料塑化时，螺杆最底最高转速范围；（13）塑化能力在单位时间内，可塑化物料的最大重量（kg/h）;（14）螺杆扭距物料塑化时，螺杆驱动的最大扭距（N/m）；（15）螺杆驱动功率物料塑化时，螺杆驱动的最大功率（kw）；（16）回复率塑化能力的另一种表示：用PS加热，在210度以上，以50%的的最大注射行程，连续对空注射10次，实测总重量除以螺杆旋转总时间，其商为回复率；（17）喷嘴接触喷嘴与模具浇套的最大接触力，（或注射座推力kN）；（18）喷嘴伸出量喷嘴伸出前模板，模具安装平面的长度（mm）；（19）料筒加热功率料筒加热的总功率。第四节 注塑机的操作一、注塑机操作要求1、在注塑机加热启动前要先打开冷却水阀，观察水道是否通畅；2、合上控制箱上的电源开关，按面板上的电机启动按钮启动油泵电机；3、初次使用和较长时间未用的注塑机，油泵其启动后，要先进行几分钟的空转，方可开始进行操作；4、打开注塑机料筒加热开关，进行温度设定；5、注塑机开动应从手动半自动全自动依次进行；手动操作是在一个生产周期中，每一个动作都是由操作者拨动操作开关而实现的。一般在试机调模时才选用。半自动操作时机器可以自动完成一个工作周期的动作，但每一个生产周期完毕后操作者必须拉开安全门，取下工件，再关上安全门，机器方可以继续下一个周期的生产。全自动操作时注塑机在完成一个工作周期的动作后，可自动进入下一个工作周期。在正常的连续工作过程中无须停机进行控制和调整。但须注意，如需要全自动工作，则中途不要打开安全门，否则全自动操作中断；要及时加料；若选用电眼感应，应注意不要遮闭了电眼。正常生产时，一般选用半自动或全自动操作。操作开始时，应根据生产需要选择操作方式（手动、半自动或全自动），并相应拨动手动、半自动或全自动开关。半自动及全自动的工作程序已由线路本身确定好，操作人员只需在电柜面上更改速度和压力的大小、时间的长短、顶针的次数等等，不会因操作者调错键钮而使工作程序出现混乱。当一个周期中各个动作未调整妥当之前，应先选择手动操作，确认每个动作正常之后，再选择半自动或全自动操作。6、加工停止或换料时要进行料筒清洗，清洗工作应在加热状况下进行，清洗结束，立即关闭加热开关，清洗工作对加工易分解的塑料尤为重要。7、加工停止时，先把动作操作开关转到手动位置上，其他动作开关放在断开OO位置上，料筒加热开关拨向OFF，按电机停止按钮关闭油泵电机，最后关闭电源开关。二、注塑机使用注意事项1、使用注塑机时必须注意操作安全，首先检查安全门的可靠性，在机器运转时切记不可将手