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1、塑料注射成型设备 第一节 概 述,一注塑机的结构组成和分类（一）注塑机的结构组成注射系统，合模系统，液压控制系统，电气控制系统等四大部分。另外还有加热冷却系统，润滑系统，安全保护系统和监测系统。 1.注射系统 注射系统是注塑机的主要部分，其作用是在规定的时间内将一定数量的塑料塑化和均化，并在很高的压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞将熔融塑料注射到模具型腔中，注射结束后，对注射到型腔中的熔融塑料保持定型。 其主要组成部分：加料计量装置、塑化部件（包括料筒、柱塞和分流梭、螺杆和喷嘴）、加压和驱动装置、注射和移动油缸。 2.合模系统 合模系统的主要作用是实现成型模具的闭合、开启及顶出制品。同时，在模

2、具闭合后，供给模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具张开。,其主要组成部分：前后固定模板、移动模板、拉杆、合模油缸、移动油缸、连杆机构、调模机构、制品顶出机构。 3.液压控制系统 液压控制系统的作用是保证注塑机按预定的工艺条件（压力、速度、温度和时间）及动作程序（合模、注射、保压、预塑、冷却、开模、顶出制品）准确有效地工作。 其主要组成部分：各种液压元件、回路和液压辅助元件。 4.电气控制系统 电气控制系统的作用是与液压系统相配合，控制注塑机准确无误地实现预定的工艺过程要求，并为注塑机实现各种程序动作提供动力。 其主要组成部分：各种电气、电子元件、仪表、加热器、传感器

3、。 5.加热冷却系统 加热系统是用来加热料筒和注射喷嘴的；注塑机料筒一般采用电阻加热圈，套在料筒的外部，并用热电偶分段检测；热量能过筒壁导热为塑料塑化提供热源。,冷却系统是用来冷却液压油、下料口以及模具的；冷却系统是一个封闭循环的系统，其作用是将冷却水分配到几个独立的回路上去并以其流量进行调节；较先进的注塑机冷却系统通过检测温度，对冷却水的流量实行闭环控制和调节。6.润滑系统 润滑系统是为注塑机的动模板、调模装置、连杆铰链等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路，主要用以减少能耗和提高零件寿命。分为两种润滑：定期的手动润滑和连续的自动电动润滑。7.安全保护系统 注塑机的安全装置主要用来保护操作人

4、员人身安全和设备运行安全，主要由安全门、行程阀、限位开头、光电检测元件和机械保护杆等组成，能够实现电气机械液压的联锁保护。8.监测系统 监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示或报警。 （二）注塑机的分类1.按塑化方式分类,柱塞式注塑机是通过柱塞在料筒内的往复运动将料筒内的熔融塑料向前推送，通过分流梭经喷嘴注入模具。其塑化主要靠料筒外加热器提供的热量。因塑料的导热性差，导致料筒内的物料内外层塑化不均匀，因此，柱塞式注塑机不宜用来成型流动性差、热敏性强、注射量过大的塑料制件。 螺杆式注塑机是在料筒内以旋转的螺杆代替了平推的柱塞，料筒内物料的熔融

5、塑化以及注塑是由螺杆完成的。螺杆在料筒内既可旋转又可前后移动，因而能够起到送料、压实、塑化与传压的作用。2.按外形特征分类 立式注塑机其合模装置与注射装置的轴线呈一线垂直排列。（注射量一般小于60立方厘米） 卧式注塑机其合模装置与注射装置的轴线呈一线水平排列。（注射量60-60000立方厘米） 角式注塑机合模装置与注射装置的轴线互相垂直。 多模注塑机合模装置采用转盘式结构。3.按加工能力分类,微型注塑机、小型注塑机、中型注塑机、大型注塑机和超大型注塑机。4.按合模方式分类 肘杆式注塑机（液压机械式）、全液压式注塑机、全电动式注塑机、电动液压复合式注塑机。5.按塑料受热变化分类 热塑型注塑机和热

6、固型注塑机。6.按操作方式分类 手动注塑机、半自动注塑机和全自动注塑机。7.按用途分类 多用途注塑机和专用注塑机。二、注塑成型的循环过程 塑料注射成型过程是一个循环过程，完成一次循环即完成一次注塑循环周期。每一周期主要包括：定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一循环。每完成一次注塑循环周期，注塑机的注射装置和,合模装置就分别完成一个工作循环，即注射装置和合模装置的各运动部件均按预定的顺序依次动作一次。 循环过程如下图 塑料原料 预塑 注座退 注座前进 模具预热 计量 插嵌件 闭模 注射 （放气） 保压 清理模具 顶出塑件 启模 定型 制品 塑料注射成型循

7、过程,完成注塑成型需要经过三个过阶段：塑化、注射和定型。完成一次注塑循环周期需要经过三个动作程序：合模、注射 保压、冷却定型 制品脱模、预塑。 （1）塑化阶段塑料原料从料斗落入料筒，被转动的螺杆向前输送。塑料一是接收料筒外部的加热升温，另一方面因螺槽容积的减小而被压实，同时由于螺杆旋转产生强列的搅拌和剪切作用，导致塑料之间及塑料与料筒和螺杆之间发生强列的摩擦，塑料在前进时塑化成熔融态。螺杆后退行程由一次成型制品所需的注射料量决定。 （2）注射阶段当螺杆停止旋转和后退时，合模部分使模具闭合，继而注射装置前移，使喷嘴与模具浇道口贴合，注射油缸活塞推动螺杆迅速前移，按成型工艺所要求的注射压力和速度把

8、熔融塑料注入模具腔内。为防止熔料回流及补充收缩所需的熔料，仍需一定的压力，即所谓的保压，直到浇口处的熔料冷却。 （3）定型阶段模腔内的熔料经冷却，由粘流态恢复到玻璃态。制品完全冷却后，合模机构开启模具，顶出机构将制品脱出，完成注塑制品成型的全程。,第二节注塑机的基本参数及型号表示方法,一、注塑机的基本参数 注塑机的基本参数包括注射、合模和综合性能三个方面。（一）注射部分主要参数 1.理论注射量 在一定程度上反映了注塑机的加工能力，标志着所能生产的塑料制品的最大质量，常用作表征注塑机的参数。一般有理论注射容积（量）和注射质量两种表示方法。 （1）理论注射容积（量）注塑机对空注射时，螺杆或柱塞作一

9、次最大注射行程时所射出的熔料体积，以立方厘米表示。注塑机的实际注射量要小于理论注射量。 （2）理论主射质量注塑机对空注射时，螺杆或柱塞作一次最大注射行程时所射出的聚苯乙烯（PS）熔料的最大质量，以克表示。塑料制品的总质量最好控制在注射量的85以内，对非结晶可取大值，对高粘度的则取小值。 2.注射压力 注射熔料时，为了克服熔料流经喷嘴、浇道和模具型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）必须对产施以足够的压力，此压力称为注射压力。注射压力过大或过小都会影响制品质量和设备寿命，合理选择注射压力是保证制品尺寸精度的重要条件。由于注射油缸施加给螺杆的最大推力,是一定的，所以可以通过改变螺杆直径而得到不同的注射压

10、力，以满足不同塑料对注射压力的要求。 3.注射速率 注射速率是指单位时间内从喷嘴射出的熔料量。注射速率的大小会直接影响制品的质量和生产效率。目前注塑工艺对注射速率的要求趋向是：不仅数值要高，而且在注射过程中可进行程序设计（即分级注射）。 注射速度是指单位时间内螺杆或柱塞移动的距离。 4.塑化能力 是指单位时间内塑化装置所能塑化的物料量（常以PS为基准）。塑化能力的高低会影响到生产效率的高低。提高螺杆转速、增加驱动功率、改进螺杆结构都可提高塑化能力。 注射量与注射速率、注射时间的关系注射量 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000注射速率 125 200 333

11、 570 590 1330 1600 2000注射时间 1.00 1.25 1.50 1.75 2.25 3.00 3.75 5.00,（二）合模部分主要参数 1.合模力 合模力也称锁模力，是指合模机构锁模后，熔料注入模腔时，模板对模具形成的最终锁紧力。在一定程度上反映注塑机加工能力的大小。常作为表征注塑机规格的参数。 2.合模装置的基本尺寸 合模装置的基本尺寸包括：模板尺寸及拉杆间距、模板最大开距、移动模板行程、模具最大厚度、模具最小厚度、顶出力和顶出行程。 （1）模板尺寸及拉杆间距 模板是用来固定塑料成型模具的，模板尺寸为H（mm）V（mm），拉杆间距为H0(mm) V0(mm)。模板尺寸

12、限制了机器的最大成型面积，拉杆间距限制了模具的尺寸。模板的面积约为机器最大成型面积的4 10倍。 （2）模板最大开距 模具开启后，动模板与定模板之间的最大距离（含调模行程在内）。模板最大距限制了机器加工制品的最大高度。最大开,距L为成型制品最大高度hmax的34倍。 （3）移动模板行程 指动模板能够移动的最大距离。用S（mm）表示。移动模板行程要大于制件最大高度的2倍，但应尽量调整模板行程短些。 （4）模具最大厚度与最小厚度 模具最大厚度hmax（mm）和最小厚度hmin（mm）是指动模板闭合后，达到规定的合模力时，动模板和定模板之间的最大与最小距离（也称容模量）。最大模厚与最小模厚之差即为调

13、模装置的可调行程。 （5）顶出力和顶也行程 有效的顶出力和顶出行程才能使成型的产品顺利的从模具中分离，以便下一模动作的延续。顶出最大行程是固定的。（三）综合性能主要参数 1.启闭模速度指动模板的移动速度，在每一个成型周期中，其移动速度是变化的。合模时：快 慢；开模时：慢 快 慢。 2.空循环时间指在没有塑化、注射保压、冷却及取出制品,等动作的情况下，完成一次循环所需要的时间（s)。 3.另外还有用电总功率、机器尺寸及外形尺寸等参数。二、注塑机产品型号表示方法 表示注塑机规格的主要参数理论是注射量和合模力，主要是用合模力。 产品型号由产品代码、规格参数（代码）、设计代码三部分组成。产品代码由基本

14、代码的辅助代码组成，基本代码由类别代号、组别代号、品种代号三胩小节顺序组成。 产品代号 规格参数 设计代号 类别代号 组别代号 基本代号 品种代号 辅助代号,第三节注塑机的注射系统,一.柱塞式注射装置 柱塞式注射装置主要有：定量加料装置、塑化部件（料筒、柱塞、分流梭及喷嘴）、注射油缸、注射移动油缸等。二.预塑式注射装置 预塑式注射装置分为三种：柱塞式注射装置、螺杆式预塑化柱塞注射装置、往复螺杆式注射装置。 （一）往复螺杆式注射装置的组成及工作过程 往复螺杆式注射装置是通过螺杆的旋转把物料塑化，然后再由此螺杆把塑化好的熔料注射到模具型腔中。 往复螺杆式注射装置的主要组成：塑休部件（喷嘴、料筒、螺

15、杆）、料斗、螺杆转动装置、注射装置、注射座、注射座移动油缸等。 其工作过程：随着螺杆的不断旋转，粒状物料连续不断地从料斗落入料筒中螺杆的螺纹槽中，并被旋转的螺杆推向料筒的前方，物料向前移动时，在料筒外围加热装置的加热以及螺杆的剪切、混炼作用下，逐渐被塑化熔融，推移到螺杆顶部与喷嘴之间。随着料筒顶端熔料的增加，前移的物料所受的反阻力也逐渐增大,当这个阻力超过注射油缸活塞退回的阻力时，螺杆开始慢慢后退，把塑化好的熔料储存在料筒的顶端，当存料达到制件需要的质量时，计量控制装置开始工作，螺杆停止转动，为注射做好准备。这时模具闭合，螺杆在注射活塞的推动下，以一定的压力和较高的速度将熔料注入模腔，注射完毕

16、后要保压一段时间，以防熔料的回流及补充制品成型的冷却收缩量。 （二）往复式螺杆注射装置中的主要零部件 主要有：螺杆、螺杆头部、料筒、喷嘴和加热器五大部分。 1.螺杆 注塑螺杆同挤出螺杆分渐变型和突变型两种。从结构上讲，它不同于挤出螺杆的特点有：螺杆的长径比和压缩比都比较小；螺杆均化计量段的螺纹槽较深；螺杆的加料段长，均化计量段短；螺杆头部结构特殊，常为尖头且大都带有止逆阀。 注塑用螺杆主要技术参数有： 螺杆的直径与行程 因最大注射量是由螺杆的直径与最大行程决定的，行程与直径比为35 。比值大，螺杆行程长，其工作部位缩小，影响物料塑化；反之，比值小，螺杆行程小，要保证注射量就必须增大螺杆直径，相

17、应增加注射 油缸直径，加大,功率消耗。 螺距、螺梭宽和径向隙 一般其螺距恒定，且螺距与螺杆直径相等。 螺旋升角大，则物料输送速度快。粉料25左右，圆柱料 17左右，方块料15左右，受其加工影响，一般为17 40。 螺梭宽度为0.080.12）D（D为螺杆直径）。 径向间隙为螺杆与料筒的装配间隙（即螺杆外径与料筒内径的间距）。过大，塑化能力低、塑化质量低，熔料回流量增加；过小，加工难度增加，功率消耗大，径向间隙常为（0.002 0.005）D。 我国注塑机系列标准规定的径向间隙/螺杆直径/ 30-50 55-80 100-115 130-170 200-250 280-350最大径向间隙/ 0.

18、30 0.40 0.45 0.55 0.65 0.80 最小径向间隙/ 0.18 0.25 0.30 0.35 0.40 0.50 螺杆的长径比和分段 螺杆的长径比是拽螺杆的有效长,度（螺纹部分）与螺杆直径之比，即L/D。一般L/D为1620。其值大，塑化质量好、温度均匀、混炼好，还可提高转速，增加塑化量；太大，机械加工难度大，所以要尽量小些，易造、缩短机身、减轻机重，清理容易。 螺杆的分段 是指注塑用螺杆的加料段、塑化段和计量段（均化段）长度占螺杆有效长度的百分比。加料段约为1/2，压缩段和计量段各1/4。 注塑用螺杆的各段长度/螺杆类型 加料段 塑化段 计量段 备注渐变型 3050 50

19、20-35突变型 65-70 （1-1.5）D 20-25 D为螺杆直径 通用型 45-50 20-30 20-30 螺槽深度和压缩比 螺槽深度是指螺杆计量段的螺纹槽h3深度，其取值要考虑物料的比热容、导热性、热稳定性、粘度及塑化压力等。 h3 小，剪切热大，功率消耗大； h3 大，提高塑化量、功率消耗小，可提高生产效率。比挤出螺杆深1520，约为（0.040.07）D（小直径取大值）。,压缩比 注塑螺杆的压缩比要比挤出螺杆的压缩比小，一般为2-5。结晶性塑料如PP、PE、PA常为3.0-5.0；高粘度的塑料如HPVC、POM常为1.4-2.0；通用型螺杆取2-3。 当压缩比和h3确定后，即可

20、确定加料段的螺纹槽深度h1。 2.螺杆头部结构形式 常用的有锥形螺杆头和止逆型螺杆头 锥形螺杆头其锥角一般为2030。分光滑圆锥头和在锥形处加工出螺纹两种。止逆型螺杆头其头部装有止逆环（止退环、止流阀、栓胶圈），主要是防止熔料的回流，提高工作效率。 3.料筒 也称机筒，是为塑料加热和加压的容器，要求其耐压、耐腐蚀、耐热且传热效果好。其容积常为最大注射量的23倍，太大则物料受热时间长，易变色和分解，结果产生废料和作业中断；太小，物料受絷时短，塑化不均。 注塑机加料主要靠料粒自重落入，料筒的壁厚要考虑工作强度和工艺温度控制两因素。内壁要光滑，端部呈流线型，料筒外设有加热装置，并能分段控制，近料斗温

21、度低，近喷嘴温度高。,料筒的冷却只用在进料口处，大多用夹套中通冷却水降温的方法。防止加料段温度高，使粒料产生“架桥”现象，影响粒料自由落入。 4.喷嘴 喷嘴起作连接机筒和模具的作用并使物料具有很高的注射速度。其内径从进口到出口逐渐收敛，顶部呈半球形，使喷嘴和模具能紧密接触。当物料高速流经喷嘴时，会因喷嘴内径的减小，受到较大的剪切，使物料进一步塑化。 喷嘴种类较多，主要有直通式、闭锁式和专用式三种。 直通式喷嘴 又分为通用式、延伸式和小孔径几种。 闭锁式喷嘴 它是依靠弹簧的弹力，通过挡圈和导杆压合顶针实现闭锁的。 第四节 注塑机的合模系统一.对合模装置的要求,合模装置是保证成型模具可靠的闭合、开

22、启并取出制品的部件。其性能的好坏直接关系制品的质量和数量。所以要满足如下要求： 有足够的合模力，保证模具在熔料的压力作用下，不产生胀开溢料现象； 有足够的模板面积、模板行程和模板间距，适应多制品； 模板运行速度应满足闭模先快后慢，开模先慢后快再慢； 模板要有足够的强度，保证不变动和损坏。二.合模装置的结构及分类 合模装置主要由合模机构、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板及拉杆、油缸等组成。 按合模方式，合模装置的结构分类为：机械式、液压式、液压机械式和电动机械式四类。 1.液压式合模装置 液压式合模装置是依靠液体压力实现模具的启闭和锁紧作用的。常用的又分为单缸直动式、增压式和充液式。 2.液压机械式合模装置,液压机械式合模装置是通过液压系统驱动连杆或曲肘撑杆机构来实现模具的启闭和锁紧。又分为液压单曲肘式合模装置和液压双曲肘式合模装置两类。 液压单曲肘式合模装置 由模板、拉杆、单曲肘连杆、锁模油缸、顶出装置和调模装置组成。 液压单曲肘式合模装置 上半部分为合模时各部件的位置，下半部分为模板移开时各部件的位置。合模时，液压油从油缸左侧进入，活塞右移，肘杆伸直，模板前移；开模时，液压油从油