注塑机的基本参数

注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 1 段安明 注塑机参数与 注塑工艺参数 注塑成形技术系统培训教材注塑成形技术系统培训教材 SANSEISANSEI 精密注塑成形精密注塑成形 蔡 军 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 2 段安明 注塑机装置的技术参数注塑机装置的技术参数 1 螺杆直径 mm 2 螺杆长径比 L D 3 螺杆压缩比 4 螺杆行程 cm 5 理论注射容积 cm3 6 最大注射重量 以 PS 计算 g 7 螺杆最大转速 r min 8 最大塑化能力 kg h 9 注射压力 MPa 10 注射速率 g s 11 注射时间 s 12 注射座推力及喷嘴推力 kN 13 喷嘴行程 cm 14 喷嘴伸出量 即伸出模具安装平面的长度 cm 进一步的技术参数 15 注射速度 mm s 16 螺杆最大扭矩 N m 17 螺杆驱动功率 kW 18 喷嘴球半径 mm 19 螺杆驱动方式 如油压马达 电动马达等 20 回复率 合模装置的技术参数合模装置的技术参数 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 3 段安明 1 合模力 kN 2 开模力 kN 3 开模行程 cm 4 拉杆有效间距 mm 5 最大 最小模厚 mm 6 模板间的最大间距 mm 7 顶出力 kN 8 顶出行程 mm 9 模板定位孔直径 mm 10 移模速度 m s 11 模板尺寸 H V mm 12 模具安装尺寸 可进一步提供的参数 13 拉杆直径 mm 14 调模驱动功率 kN 15 调模方式 如手动 电动 液压 马达等 16 合模方式 如机械式 液压式 机械 液压式等 17 顶出方式 机械 液压 气动等 18 顶针数量 19 顶出次数 20 顶针速度 其它整机性能参数其它整机性能参数 1 油泵马达功率 kN 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 4 段安明 2 电热量 kW 3 油箱容量 L 4 料斗容量 kg 5 外形尺寸 长 宽 高 m 6 机器重量 kg 7 空循环时间 s 8 单耗 Kw kg 9 最大油泵压力 MPa 10 总用电量 kW 与成形工艺有关的参数与成形工艺有关的参数 1 最大的注射量 通常要求制品及浇注系统所需塑料量为注射重 量 75 80 2 合模力 足够的合模力才能保证成形模具的锁紧 精密制品需 要的合模力为模具所需合模力的 1 5 倍 与模具有关的参数与模具有关的参数 1 嘴头部球面半径 2 模板上的定位孔 3 拉杆间的有效间距 4 模具的厚度 5 模板上模具安装螺孔 或 T 形槽 的尺寸 与取出制品有关的参数与取出制品有关的参数 1 合模距离必须小于注塑机的最大开模距离 确认最大开模距离 2 顶出装置及顶出行程距离的确认和顶杆位置及顶杆数量的确认 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 5 段安明 与机器安装有关的参数与机器安装有关的参数 1 总用电量的确认 2 贮油箱容量的确认 3 注塑机外形尺寸的确认 4 整机重量的确认 5 冷却介质的确认 螺杆结构形式的选用螺杆结构形式的选用 渐变形螺杆是一种有较长压缩段的螺杆 塑化时能量转换较为缓和 主 要用于非结晶型材料 如 PVC PS HIPS 等 突变形螺杆是一种压缩段较短的螺杆 塑化时能量转换较为剧烈 主要用于结晶型的材料 如 PA PET PP PE POM 等 通用型螺杆是一种介于渐变形和突变形之间的螺杆 对于经常更换 塑料的机器 可以避免更换螺杆的麻烦 同时降低机器成本 通常选用 通用型螺杆 适当调节成形工艺参数 基本上可以满足多种塑料的成形 加工 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 6 段安明 注塑工艺及主要工艺参数注塑工艺及主要工艺参数 注射操作过程注射操作过程 注射过程大致可分为 预塑化 合模 注射座前移 注射 保压 注射座 复位 制品冷却 开模 制品顶出等动作组成的周期动作过程 注塑工艺参数注塑工艺参数 注射部分的工艺参数注射部分的工艺参数 1 注射量注射量 通常指一次注射的体积重量 在保压阶段中 料 筒存料区要有一般为 1 5 2 5mm 的射出残量 以保持压力及补缩 防止制品出 现各种各样的品质缺陷 2 注射压力注射压力 是指注射时作用在螺杆头部熔体上的压力 给予熔体一 定的速度 并对熔体压实 注射压力受下列因素影响 A 影响熔体流动性能的因素如熔体指数 MI 塑料温度 模具温度 注射速率等 B 影响流动阻力因素如制品和浇口的形状和尺寸 模具流道 等 C 对制品尺寸精度的要求 根据目前注射压力合使用的实际情况 注射压力选取可按下列原则 i 加工流动性好的 形状简单的厚壁制品注射压力可 70Mpa ii 加工粘度较低 形状一般 精度有一般要求的制品可取 70 100Mpa 的注射压力 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 7 段安明 iii 加工中等粘度如 PS PC PP 等塑料 制品形状一般 对 精度有一定要求的 注射压力可取 100 140Mpa iv 加工高粘度如 PMMA PPO PF 等塑料 薄壁流动长 制品 壁厚不均匀且精度要求高的制品 注射压力可取 140 180MPa 对加工优质精密微型制品注射压力可高达 230 250MPa 以上 3 注射速度注射速度 为了把熔体充满模腔 制得密实 精度高的制品 必须在短时 间内把熔体快速充模 用来表征熔体充模快慢的参数除速度外 还可用注射 速率 注射时间表示 注射速度慢 熔体充模时间长 这样就容易产生接缝 线 密度不均 内应力大等不良现象 注射速度高 可以减少充模时间 从 而减少熔体温差并改善了力的传导效果 能制得密度均匀 内应力小的制品 同时还可缩短成形周期 但是 充模速度过高 熔体流经喷咀和模具浇口时 可能会出现剪切速度过大 使物料烧焦并伴随吸入气体的现象 从而直接影 响制品的表面质量 故一般采用多级充填速率进行充模 注射速度是指注射时螺杆的移动速度 单位为 mm s 注射速率是表示单位时间内熔体从喷咀注入模腔的理论容积 单位为 cm s 是由注射速度和机器控制 也是注塑机设计的重要指标 注射压力设 定值小于实际要克服的阻力 注射速率 或注射速度 就无法达到原设定值 4 保压压力保压压力 保压压力的选择及保压时间的确定会直接影响产品的质量密 度分布的均匀性以及内应力的大小 提高保压压力 延长保压时间 有助于减少制品的收缩率 实际操作中 一般选取保压压力小于或等于注射压力 保压时间的选择必须考虑模温 料温 主流道及浇口的大小 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 8 段安明 5 螺杆转速螺杆转速 螺杆转速对塑料在螺杆中输送和塑化能力及物料的受热历程 与剪切效果有直接的影响 它是影响塑化能力 塑化质量 成型周期等 方面的重要参数 提高螺杆转速 塑化能力提高 塑化质量下降 熔融 温度的均匀性有所改善 剪切作用加强 剪切热量会增大 外部加热能 量可减少 对于热敏感塑料 要防止剪切过热分解 故要正确选用螺杆 转速 6 背压背压 背压也称塑化压力 是指螺杆头部前端存料区内熔体在螺杆转动 后退时所受到的压力 背压大小除与螺杆和机筒中心阻力有关外 其压 力大小还可通过调节注射油缸的回油阻力 回油路上的溢流阀 来控制 实际生产中 背压压力大小的调节与螺杆结构 制品质量要求 以及塑 料的种类有关 如果这些条件不变 则增加背压压力会使熔体的温度上 升 而塑化速率则减少 适当地提高背压 能使熔体温度均匀 混合效 果提高 并有利于熔体中气体的排出 背压的增加会使熔体温度增加 塑化的质量得以改善 但过高的背压会使螺杆计量段螺槽中熔体反流和 漏流现象增加 从而降低塑料的输送能力 导致塑化量的减少 一般认 为 背压大小在保证制品质量的前提下越低越好 合模部份的工艺参数合模部份的工艺参数 1 合模力合模力 为了克服注射时模腔压力引起使模具分开的胀模力就必须要有 对模具施以足够的夹紧力 就是合模力 合模力的调整直接影响制品的表观 质量 尺寸精度 合模力不足 会使模具分型面分开而发生溢料 产生飞边 合模力太大 会使模具引起变形 并使机器能耗增加 足够的合模力与模腔 压力成正比 计算合模力的方式 合模力 模腔投影面积 材料注射压力 压力损失系数 1 3 安全系数 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 9 段安明 1 1 1 6 2 顶出力顶出力 塑料制品在模腔中冷却而将型芯或凸模包紧 因此出模时必须要 有克服这一粘附力的顶出力 制品的顶出力 顶出速度 顶出行程应根据制 品的结构 形状和尺寸 制品材料及工艺条件进行进行调整 顶出力太小 制品难脱模 顶出力太高速度太快 制品可能会发生变形 损坏 影响制品 尺寸精度和表面质量 甚至使之断裂 塑料的弹性模量越大顶出力越大 塑 料与模芯的摩擦系数越大 所需的顶出力越大 3 开关模速度开关模速度 是动模板在移动时的速度 若开关模速度慢 相应周期就长 生产效率就低 调节开关模速度要考虑极限位时的冲击 碰撞和对制品的破 坏作用 故开关模具时要做到两头慢 中间快 温度控制参数温度控制参数 1 烘料温度烘料温度 原料干燥是塑料加工的必需工序 有些塑料如 PC PA PMMA ABS 等等 其大分子上含有亲水基团 容易吸湿 若含水量超过允许限度 轻则制品表面出现斑纹 银丝 汽泡等缺陷 重则引起高分子物质在注塑时降解 严重影响外观和内在质量 使制品 机械性能下降 干燥的方法有很多 小批量时以热风循环干燥和红外线加热烘箱进 行干燥 对在高温下受热时容易氧化变色的塑料如 PA 料宜采用真空干燥 大批量时宜用沸腾干燥和气流干燥 其效率高又能连续化 一般来说 延长 干燥时间有利于充分干燥 但过多延长干燥时间效果则不大 干燥了的原料 必须要注意防潮 2 机筒温度机筒温度 是指机筒表面的加热温度 它的选择与成型材料的特性的关 通常 进料段 固体输送段 温度相对要低一些 螺杆压缩段的温度要比 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 10 段安明 进料段高出约 20 25 计量段又要高出些 以保证物料能保持在熔融状 态 但此温度必须低于塑料的分解温度 机筒温度直接影响 充模过程及 充模质量 提高机筒温度有利于注射压力向模内传递 且充模后物料温度 保持在熔点以上的时间越会长 有利于大分子的解取向 同时熔体温度上 升 粘度下降 流动阻力减少 从而可改变制品性能 所以机筒温度是控 制熔体温度和制品质量的主要工艺手段之一 机筒温度的选取还应结合制 品和模具特点 对于薄壁制品由于模腔窄小 充模阻力大 机筒温度应高 些 对于厚壁制品可相对低一些 对于型腔复杂或带嵌件的模具或者充模 流程较长且曲折的模具 机筒温度应高一些 3 喷嘴温度喷嘴温度 喷嘴温度的确定与塑料性能喷嘴结构模具流道等因素有关 常由工艺试验来确定 对于直通式喷嘴 通常取低于第三段的最高温度 这是为了防止流涎现象 但是喷嘴温度不能过低 否则会造成熔料早凝 将喷嘴堵塞 或把早凝的塑料注入模腔影响制品的性能 对于锁闭式喷嘴 由于结构复杂 流动阻力大 则要提高喷嘴温度 4 模具温度模具温度 是指与制品接触的模腔表面的温度 它直接影响制品的冷却 速度 因而对制品内在性能和表观质量有很大的影响 选择合适的模具温度 可以缩短周期 提高机器生产效率 模具温度通常由冷却介质来控制 或者 对模具加热来保持定温 由于塑料性能及加工艺条件的不同 所要求的模温 也不同 选择模温的基本原则是 对流动性好的塑料 通常用水冷却 以流 动性差的塑料通常用温水或对模具加热来恒定模温 模具温度主要影响熔体的粘度和流动性 即影响充模速度 若能顺利充 模 可采用低的模温 缩短冷却时间 对于粘度高的塑料提高模温可调整冷 却速率 防止制品出现冷流痕 银丝 内应力和裂纹等缺陷 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 11 段安明 结晶型塑料注射时 模具温度影响制品的结晶度和结晶构型 当模温高 时 冷却速率小 结晶速率大 因为一般塑料的最大结晶速率出现在熔点以 下的高温区 种模温仅适合于结晶率很小的塑料 当模温中等时冷却速率适 宜 塑料分子的取向和结晶适中 这是常用的模温 模温很低时 则冷却速 率大 不利于晶体和球晶的生长 所以结晶度低 从而引起制品的后收缩及 性能方面的变化 部分塑料的模具温度与注塑温度部分塑料的模具温度与注塑温度 塑料注塑温度模腔温度塑料注塑温度模腔温度 ABS200 27050 90GRPA66280 31070 120 AS SAN220 28040 80PA66 矿280 30590 120 ASA230 26040 90PA11 12210 25040 80 GPPS180 28010 70PA610230 29030 60 HIPS170 2605 75POM180 22060 120 LDPE190 24020 60PPO220 30080 110 HDPE210 27030 70GRPPO250 34580 110 PP250 27020 60PC280 32080 100 GRPP260 28050 80GRPC300 330100 120 TPX280 32020 60PSF340 40095 160 CA170 25040 70GRPBT245 27065 110 PMMA170 27020 90GRPET260 31095 140 聚芳酯300 36080 130PBT330 360约 200 软 PVC170 19015 50PET340 42565 175 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 12 段安明 硬 PVC190 21520 60PES330 370110 150 PA6230 26040 60PEEK360 400160 180 GRPA6270 29070 120PPS300 360120 150 精密 PA66260 29040 80PPS300 36035 80 普通 5 液压系统的油温液压系统的油温 注塑机的油温应控制在 55 以下 油温保持在 55 以 下是靠冷却水的流量来控制的 油温过高 使油的粘度下降 增加泄漏量 导致液压系统压力油的压力和流量发生变化 从而引起注射压力和注射速度 产生波动 造成注射过程的不稳定 影响产品的质量 油温过高 还会加速 油液氧化变质 加快密封圈的老化 成形周期参数成形周期参数 1 注射时间注射时间 是指把塑料熔体全部注入模腔所用的全部时间 注射时间与 充模速度有关 注射速度低时 注射时间会增加 这不利于快速充模 且对 制品的质量有决定性的影响 同时也增加周期时间 现代注塑机 通有型 注射量与注射时间的关系 注射量注射时间注射量注射时间注射量 注射时间 500 85001 540003 0 1001 010001 7560003 75 2501 2520002 25100005 0 2 保压时间保压时间 是指保压压力持续作用的时间 保压时间的长短对制品尺寸 的精确度有很能大的影响 若保压时间不足 熔体会从模腔中往外倒流 使 模腔中压力下降 以致制品出现缩孔 凹陷等缺陷 若在浇口封闭之后则不 会影响 保压时间的确定依赖于熔体温度 模温 浇口的尺寸大小 3 冷却时间冷却时间 冷却时间取决于制品的厚度 塑料的热性能和结晶性能 模 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 13 段安明 具温度等 在实际生产中 一般以顶出制品不变形为依据来确定冷却时间 过长的冷却时间会降低了生产效率 冷却时间随熔体温度的增加而增加 随 模具温度的减少而降低 制品厚度越大 冷却时间也越长 在正常的生产中 塑化的时间应比制品的冷却时间要短 所以 通常情 况下 成型周期中的冷却时间已包括了塑化时间 熔胶时间 4 其它时间其它时间 成型周期中的其它时间是指开模 关模 顶出 喷涂脱 模剂 安放嵌件等辅助时间 尽量减少辅助时间是提高效率的关键手段 要提高效率就必须缩短周期时间 注塑主要工艺参数对制品质量的影响注塑主要工艺参数对制品质量的影响 塑化过程参数的影响塑化过程参数的影响 存料区熔料的温度分布直接决定了注塑制品尺寸的精度 机械性能 外观质量 实践证明 加工 PP 料时 熔体温度增加 12 其制品尺寸变 化 0 07 加工 PC 料时 当熔体温度变化 10 其制品尺寸相应变化 0 052 存料区的熔体温度分布 由于塑料在螺杆的计量段 压缩段 加料段内 处于不同的物态 分别为熔体 固 熔两相 固体 其温度分布是沿轴 向方向出现一定的温差 影响存料区熔体温度的因素有 螺杆转速 注 射量 螺杆的静止时间 加工的物料 对现有的注塑机来讲 存料区熔体温度分布性均匀得以改善的关键 是正确选择对存料区熔体温度变化有影响的相关加工工艺参数 并对这 些参数进行严格的控制 以保证塑化时能提供能量数量一定 温度均匀 的熔体 为制备高性能的制品创造良好的条件 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 14 段安明 注射过程参数的影响注射过程参数的影响 注射过程中塑料大分子的取向和结晶程度对制品的结构性能有明显的 影响 而熔接线强度直接影响制品力学性能 所有影响制品结构性能的 因素都与注塑过程的参数有关 一 塑料在模腔中流动取向的特点塑料在模腔中流动取向的特点 1 熔体温度提高 制品的取向程度降低 由于熔体温度高 制品 的冷却时间长 塑料大分子的松驰时间就长 熔易解取向 使 取向程度减少 冷却速度慢 同样可以解取向 2 注射压力的增加 提高了充模过程熔体的剪切速率和剪切应力 有利于提高分子的取向程度 同时制品的密度也随压力的增加 而提高 3 注射速度的增加 使制品表层产生高度的取向 内心中层取向 却小 在相同温度下慢速充模会延长流动时间 有利熔体实际 温度的降低 同时中心部分的解取向作用减弱 而取向增强 故快速充模时取向程度小 慢速充模时取向程度增加 4 模具温度低 冷却速度高 解取高作用减小 冻结取高效果提 高 相反 模温高时 冷却缓慢 起解取向作用 二 塑料在注塑过程中的结晶特点塑料在注塑过程中的结晶特点 结晶型塑料制品的性能受到结晶形态和结晶度的影响 在注塑 制品中 会不会出现结晶结构 出现结晶结构后结晶度有多大 制品 各部分的结晶情况是否一样 这些都与注塑中工艺参数的选择有关 1 温度及冷却速度与结晶的影响温度及冷却速度与结晶的影响 结晶型塑料在结晶过程中存 在着四个重要的温度特征 即结晶型塑料的熔化温度 出现最大结 注塑成形技术系统培训教材注塑机参数与工艺参数 SANSEI精密注塑成形 15 段安明 晶速率的结晶温度 出现最大成核速率的晶核生成温度及玻璃化温 度 当模具温度接近最大结晶速率温度时 这时冷却速度缓慢 晶 核不易生成 结晶也缓慢 冷却时间加长 形成了较大晶球 制品 往往较脆 当把模具温度控制在最大结晶速率温度与玻璃化温度之 间 这时结晶比较完整 故利用这种温度来确定模具温度对成形制 品是有利的 如 PP 注塑时模温为 30 80 PA 为 70 120 之间 2 压力和注射速度与结晶的关系压力和注射速度与结晶的关系 注射压力和注射速度的提高使 用使剪切作用加强 加速了结晶作用 低压力下易生成大而完整的 球晶 高压力下易生成小而不规则的球晶 在高剪切速率下