注塑机机型和分类注塑机的选择.docx

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注塑机机型和分类注塑机的选择

注塑机机型和分类

一、注塑机型号及表示

（1）我国轻工部标准（SG318-83、SZ）——理论注射容积/合模力

（2）东德标准（TGL23915）KUASY——额定行程容积/合模力

（3）欧洲建议标准（1983）合模力——当量注射容积

（4）国外多数厂家样本厂家专用代号——合模力

（5）机械部标准（1986）SZ合模力——当量注射容积

附：

其中当量注射容积=理论注射容积（Cm3）*额定注射压力（Mpa）/100Mpa.

力劲机械厂生产的注塑机型号采用的是国外多数厂家样本，例如：

PT80C

重大改进设计序号

合模力

厂家专用代号

二、通用注塑机的型式及分类

通用注塑机是指目前应用最广泛的加工热塑性塑料的单工位注塑机，通用注塑机可以是螺杆式，也可以是柱塞式，但以螺杆为主，可以是卧式、立式，也可以是角式，但是以卧式为主。

通用注塑机可按加工能力、注射与合模部件的结构、液压和电气控制的特点进行详细分类。

1、按成型能力分类，如下：

类型锁模力（KN）理论注射容积（CM3）

超小型<160<16

小型160～200016～630

中型2500～4000800～3150

大型5000～125004000～10000

超大型>16000>16000

力劲机械厂生产的注塑机锁模力从30TON-1300TON，从小型、中型到大型已成系列。

2、按合模结构特征分类

1）全机械式如：

全电机注塑机

2）液压式注塑机分两种：

a：

直压式一—移模动作与合模力的产生与保持是在液压力连续作用下完成的；

b：

程序式——则是分段完成，移模到位后才起高压。

3）液压—机械式

力劲机械厂注塑机PT30～PT450全部是液压——机械式。

PT650H、PT1300H则是程序式液压式，而130TON的全电机亦将面世。

3、按注塑部件结构特点分类

1）注射缸为单缸

2）注射缸为双缸

3）螺杆驱动装置为电机

4）螺杆驱动装置为液压马达

力劲机械厂注射机注射缸为双缸，除130TON的全电机注塑机螺杆驱动装置为电机，其它机型螺杆驱动装置为液压马达。

4、按液压系统分类

1）常规阀

2）比例、伺服阀

3）带蓄能器系统

4）无蓄能器系统

5）采用变量泵节能系统

6）采用定量泵供油系统

力劲机械厂的注塑机的系统压力、流量都是比例阀控制，采用日本阀，PT30U、PT1300H则采用了德国力士乐伺服阀。

带蓄能器系统的机型也早已摧向市场，如：

PT160N（这可根据用户需要进行生产）,而大多数机型为无蓄能器。

为了适应节能的要求，力劲C型注塑机全部采用了变量泵。

5、按注塑机的控制系统分类

1）常规控制

2）微机控制

3）开环控制

4）闭环控制

力劲机械厂注塑机全部采用工挖电脑控制，操作方便，故障率低。

为了满足高质量市场的需求，生产的C型机全部采用闭环控制，压力流量控制更准确、稳定。

同时又为满足市场的需要，B型机全采用开环控制，价格便宜，能满足PP、ABS等玩具型制品的生产需要。

三、多组分注塑机

由于注塑机向着低能耗，生产效率高，占地面积小发展，同时为了满足两种或者多种不同材料组成的制品的需求，产生了多组分注塑机，可以分如下类型：

1）几个注射装置之间相互平行或成一夹角的水平设计

2）带有垂直夹紧装置和侧向注射装置的垂直设计

3）带有两个注射装置，但共用一个注射喷嘴的机器，该喷嘴允许两组分先后或间歇注射

力劲机械厂PT280DV双色注塑机为两组注射装置，由于其中一组为侧向注射装置与另一组成900，因属垂直结构注塑机，PT130DV为两组注射装置相互平行的水平设计

详论注塑机的选择

每副模具只能安装在与其相适应的注塑机上生产，才能稳定地生产出合格的制品，那么根据现有的模具来选择机台，或根据现有的机台来设计模具时，应详细地了解注塑机的技术规范，使之相配。

注塑模与注塑机需作以下三方面的校核：

A、工艺参数的校核，包括：

1、最大注塑量。

2、最大注塑压力。

3、最大锁模力。

4、最大成型面积。

5、塑化能力

B、安装尺寸的校核，包括：

1、最大模厚与最小模厚。

2、模具外形尺寸的校核。

3、模板安装模具的螺钉、钉孔（或T形槽）的位置和尺寸。

4、注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值

C、开模行程的校核

现介绍如下：

一、工艺参数的校核

1、最大注塑量的校核

注塑重量是选择注塑机的最常用的一个参数，以安土（1安土=28.3克）或克表示。

这个参数虽然简单明了，但亦容易被误解。

因为国产注塑机常用理论注塑容积来表示机器的最大注塑能力，需经换算才能得知最大注塑量，而实际注塑重量是测量出来的。

具体测量如下：

物料采用纯PS，把料筒加热到正常工艺温度，一般喷嘴温度比料筒温度的设定高出6℃，预塑时将喷嘴闭锁成无流延状态，并在额定注射压力下以最高注射速度和最大注射行程，连续对空注射三次，取其重量的平均值，作为实际注射重的测量值，测量结果一般不得小于理论注塑量的95%。

（1）由于注塑机最大注塑量是实测对空注塑量，在注入模具时，由于流动阻力增加，加大了沿螺杆方向的逆流量，再考虑安全系数，实际量M1应取机器最大注塑能力的85%。

M1=85%MPSO

对于其它非PS之非结晶料，其最大注塑量：

M0=MPSOP/PPS

式中P——常温下某塑料的密度，g/Cm3

PPS——常温下PS的密度，g/Cm3

对于非结晶塑料可以为从常温状态到熔融状态，其密度变化倍率与PS变化陪率差不多，故可用常温下密度代入计算。

而结晶形塑料由于从固态到熔态密度变化较PS变化更大。

因此结晶塑料还要乘以一核正系数：

M0=0.9MPSOP/PPS

同理，其实际最大注射量M1=M0·85%

例如：

1）UPVC制品与浇道塑料共重4安土，物料为非结晶性料，密度为1.38g/CM3，请问需要注塑重量多大的注塑机？

即M1=4zon，求MPSO？

MPSO=PPS*MO/PPVC=POS/PPVC*M1/0.85=1.05/1.38*4/0.85=3.58（安土）

2）PA制件与浇道料共重4安土，物料为结晶性塑料，密度为1.15g/Cm3,请问需要注塑重量多大的注塑机?

即M1=4zon，求Mpso？

MPSO=PPS/0.9/PPAB*M1/0.85=1.05/0.9/1.15*4/0.85=4.77（安土）

（2）国产注塑机常用理论注塑容积VC表示机器的最大注塑能力，该体积是指在最大注塑行程时注塑螺杆所经过的最大体积，它与PS表示的最大注塑量的关系是：

MSO=VC*AS*PS

式中：

P——为常温下塑料的密度

A——注塑系数，一般与塑料加温后体积膨胀系数及螺杆逆流漏料有关

一般结晶料的体积膨胀系数为0.85

非结晶料的体积膨胀系数为0.93

考虑到螺杆逆流漏料，结晶型塑料取A=0.7～0.8

非结晶型塑料（含PS）取A=0.8～0.9

（3）为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑料质量（塑件和流道凝料质量之和）应在公称注塑量的30%～85%范围内。

而产品要求不高，物料不易分解的情况下，最大可达90%，最小不小于10%亦可。

但为了保证塑件质量，又充分发挥设备的能力，选择范围通常在注塑量的50%～85%之间。

2、注射压力的校核

注塑压力校核是校验注塑机最大注塑压力能不能满足该制品成型的需要。

制品成型所需的压力是由注塑机类型、喷嘴型式、塑料流动性、浇注系统和型腔的流动阻力等因素决定的。

为了保证产品的注塑质量，注塑时即使在高的压力下也需要一个非常稳定的注射速度（高质量注射），因此只有当所需压力不超过一定值（通常大约为最大压力的80%），液压系统的工作才能保证有相当稳定的注射性能（注射时螺杆向前运动的速度稳定）。

而电机直接驱动装置高压注射时性能的下降甚至可能比液压注射装置的还要大。

此外还必须考虑到可用于注射的能量有5%～10%损耗在液压缸、油路中的磨擦上，对于不同的机器，这种能耗能肯定是不同的。

因此，当注塑质量要求高的制品时，由于这种独特的特性，当同一套模具，更换同型号的机台时，也需重新调整工艺参数。

因此，根据注射压力选择机台时，可参考下列表中参数并利用下列方程进行计算

PMAX=1.25P

式中PMAX——机台最大注射压力

P——注塑制品所需注射压力

加工各种塑料所需要的注射压力列表

塑料

需要的注射压力（MPA）

易流动的材料（厚壁制品）

中等流动程度的材料（壁厚适中）

高粘度材料（薄壁、小浇口）

ABS

80～110

100～130

130～150

POM

85～100

100～120

120～150

PE

10～100

100～120

120～150

PA

90～110

110～140

>140

PC

100～120

120～150

>150

PMMA

100～120

120～150

>150

PS

80～100

100～120

120～150

UPVC

100～120

140～175

>150

热固性塑料

100～140

120～150

175～230

弹性体（TPE）

10～100

100～120

120～150

附：

1）实际值不一定等于表中所列的最大压力

2）流动程度是从材料的流体特性、温度和对流体的阻力来定义

3、锁模力的校核

当高压的塑料熔体充满型腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具沿分型面涨开，其值等于塑件和流道系统在分型面上总投影面积乘以型腔内塑料压力。

对于三板式模具或热流道模具，由于流道系统与型腔不在一个分型面上，则不应计入流道面积。

作用在这个面积上的总力应小于注塑机的额定锁模力，否则在注塑时会因锁模不紧而产生溢边跑料的现象。

型腔内塑料熔体的压力按下式计算：

P=K*PO

注塑机额定锁模力：

F=P*A

式中：

P——模具型腔及流道内塑料熔体的平均压力（Mpa）

P6——料筒内螺杆施于塑料熔体的压力（Mpa）

A——制件与浇注流道在分型面上的总投影面积（Cm2）

K——损耗系数其随塑料品种、注塑机形式、喷嘴阻力、模具流道阻力而不同，一般在1/3~2/3范围内选择（螺杆式注塑机的K值比柱塞式大，直通喷嘴比弹簧喷嘴大）。

由于影响型腔压P与损耗系数的K的因素较复杂，因此用通用塑料生产小型制品时，模腔压力常取20～40Mpa，即2000TON～4000TON/m2，而流程越长，壁越薄的塑件或流动性差以及加玻纤（GF）的原料，则需更大的锁模力。

如：

PC制品，所需锁模力：

4700TON～7700TON/m2（3-5吨/英寸2）

PMMA制品，所需锁模力：

3100TON～6200TON/m2（2-4吨/英寸2）

PBT制品，所需锁模力：

4700TON～7000TON/M2（3-4.5吨/英寸2）

例：

下表为采用螺杆式注塑机成型聚烯烃及聚笨乙烯制品时，单位型腔投影面积所需锁模力

流程长度与壁厚长度

所需锁模压/KPa

制品平易厚度/MM

200：

1

150：

1

125：

1

100：

1

50：

1

1.02

706

633

506

316

1.52

844

598

422

316

211

2.03

633

422

316

267

176

2.54

492

316

246

211

176

3.05

352

281

218

211

176

3.6

316

246

218

211

176

例如要注塑一直径79毫米的一般PS杯，此杯平均厚度1mm，长径比为150：

1，求足够的锁模力：

解：

投影面积：

A=Л*792/4=49Cm2

查表可知：

P=70.6Mpa

则F=49*0.706=34.6ton

再例如：

PC料，厚度均匀3mm，直浇口投影面积A=100cm2，求F？

解：

由于厚度为3mm，属厚度适中，取P0=120Mpa，K=1/2

则F=100*120*0.5=60ton

计算出所需的锁模力后，可根据注塑机供应厂家的机器规格表，选用上一档次的机器。

4、塑化能力

根据制品生产周期、注塑容量与注塑机的塑化能力相匹配的原则来选用机型，根据下式可求得塑化能力：

G=g*X/1000

式中G——塑化能力Kg/h

G——每模制件与浇口料的总重量（g）

X——每小时的注塑次数。

例如：

一出四的热流道PET管坏模，总重120g，注射周期为每分钟5次，计300模/小时，请问PT80B，ø35螺杆的注塑机合适否（塑化方面）？

解：

由规格表查得PT80B塑化能力G=42Kg/h

g*X/1000=120*300÷1000=36Kg/h

因此PT80B是合适的。

二、模具外形尺寸的校核：

1、模具厚度的校核：

模具厚度必须满足下式：

Hmm≤Hm≤Hmax

式中：

Hmm——模具厚度

Hmin——注塑机允许最小模具厚度

Hmax——注塑机允许的最大模具厚度

2、模具外形尺寸的校核

1）注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面的有效尺寸。

模具长宽方向的尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具至少有一个方向的尺寸能穿过拉杆间的空间装在注塑机的台面上。

2）模具与注塑机接触面积不能大小。

因为接触面积大小，在高压下合模则可能使模具陷入模板，使模板或模具屈服变形碎裂，或在循环压力下疲劳断裂，因此应对模板与模具的接触压力进行强度核对。

对于铸钢模板，安全许用压应力取55Mpa。

一般按经验判断，接触面积不得小于最大有效接触面积的1/2

3、模具安装尺寸的校核

注塑机的动模板，定模板台面上有许多不同间距的螺钉或“T”型槽，用于安装固定模具，模具安装固定方法有两种：

螺钉固定、压板固定，采用螺钉直接固定时（大型注塑机常用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距必须与注塑机模板台面上对应的螺孔一致，采用压板固定时（中、小模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有较大灵活性。

4、喷嘴尺寸校核

注塑模主浇口凹坑的球面半径R应大于注塑机喷嘴球头半径R，常取R=r+（0.5-1）mm为宜,否则影响主浇道内凝料脱出。

而主浇道始端浇口直径D应大于喷嘴孔径d，通常取D=d+（0.5-1）mm,以利于塑料熔体的流动。

具体如图：

三开模行程和塑件推出距离的校核

因为注塑机的开模行程是有限制的，取出制件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模距离。

开模行程的校核有三种情况：

1、注塑机的最大开模行程与模具厚度无关

如：

液压——机械式锁模机构注塑机

1）对于单分型面注塑模具，其开模行程按下式校核：

S≥H1+H2+（5-10）mm3-

（1）

式中S——注塑机最大开模行程mm

H1——塑件脱模距离mm

H2——包括流道凝料在内的塑件高度mm

2）对双分型面注塑模，开模行程按下式校核：

S≥H1+H2+a+（5-10）mm3-

（2）

式中a——模具定模底板与定模型腔板分开的距离mm

2、注塑机最大模行程与模具厚度有关

如：

全液压式锁模机构的注塑机，此时最大开模行程等于注塑机动定模板的最大距离SK减去模具厚离Hm.

1）对于单分型面模具，按下式校核：

S=SK–Hm≥H1+H2+（5-10）3-（3）

SK≥Hm+H1+H2+（5-10）3-（4）

2）对于双分型面模具，按下式校核：

S=SK–Hm≥H1+H2+a（5-10）3-（5）

SK≥Hm+H1+H2+a（5-10）3-（6）

3、有侧向抽芯模具的开模行程校核

当利用开模行程完成侧向抽芯时，开模行程的校核应考虑完成抽拔距L1而所需要的开模行程HC

当HC>H1+H2时，则按下式校核：

S≥HC+（5-10）

当HC≤H1+H2时，仍按（3-

（1））——（3-（6））式校核

此外，注塑机的顶出杆直径及双推杆中心距以及最大顶出距离也应与模具相配。

因此，选择注塑机时，当工艺参数、模具外形尺寸、最大开模行程的校核有一条件不成立时，应选用另一级机型。

而当安装固定尺寸、喷嘴与浇口、顶针的校核不成立时，购机时应联系供应商对机台进行局部改善，或自行改善模具以配合机器，要么选用上一级机型。

陈敏

2004-8-3

注塑机电气控制原理

现代注塑机电气控制是指运用现代控制理论,通过高性能的液压系统,并对主机进行合理设计,实施注塑机过程控制，例如:

多级注射速度控制、多级保压控制、多级预塑速度控制和背压控制、预塑计量控制等，获得高质量注塑制品。

一、常见注塑机电气控制系统

1、传统继电器型

由于该系统采用导线连接方式，仅适用于某个固定的工艺过程，存在研制周期和调试时间长、修改不方便、寿命短、可靠性差、故障检查和寻错困难、控制精度低等不足，因而失去市场竞争力。

由于其结构简单、价格便宜，虽在国外完全淘汰，但在国内仍有一定的市场。

2、可编程控制器型

PLC完全能够代替电气系统中的继电器部分，具有性能优良、价格低、指令系统简单易学以及对操作使用和维护管理的要求不高等特点，直至90年代一直成为国内注塑机电气控制系统的主流，占20%—25%

3、微机控制

微机用于注塑机程序逻辑控制和过程控制，成为提高注塑机档次和技术附加值的重要而且有效的手段。

主要为分为4个阶段的产品

1）Z80—CPU单板机控制系统

2）单片机控制系统

3）微机控制系统

4）多处理机控制系统

在以上控制方式中，1）、2）为过渡形式，3）是目前已经基本定型的形式,已有一定的市场占有率，如力劲机械厂注塑机的谛洲9000电脑，弘讯6000等。

多处理机控制系统正处于进一步开发、定型和推广运用阶段，具有潜在的发展远景。

二、力劲PTC型系列精密注塑机电气控制系统分析

力劲PTC系列的电气控制系统采用台湾谛洲9000微机控制系统。

主要由开关电源、总线传输板、显示屏、主系统控制板、定位与温度控制板、压力流量控制板、EL/LCD介面传输板、输入输出板组成。

现将其具体功用介绍如下：

1、主系统控制板（CPU）84801

主要功能：

系统自检、控制、监视及管理外设、执行用户程式US、与外界通讯。

组成：

CPU1、CPU2、储存记忆本、程式

CPU1的作用：

顺序控制、I/O控制、P/F控制、定位控制、时间次数控制

CPU2的作用：

温度控制、资料设定与显示、键盘介面控制、自动开、停机控制

储存记忆本的作用：

保存资料、DS1230Y

程式：

U16、U17、U36、U37、U20、U40；其中U20为用户程式

2、EL/LCD显示介面与手动输入介面板84802

组成：

1）程式记忆体（EPROM）

U8：

内含数字及英文字元、中文字元、特殊字元及图形资料

U9：

中文画面资料

U10：

英文画面资料

U18：

主CPU4操作系统

2）自动开机输出控制

3）与LCD显示屏连接

3、定位与温度控制（84803）

作用：

对温度进行PID控制，对定位尺进行控制和调校

4、P/F控制板（84806）

作用：

进行系统压力和速度控制，可进行零点（底流）及最大值调整。

5、输入控制板（84807）

作用：

对所有行程吉制、感应吉制的信号收集，由CPU控制。

6、输出控制板（84808）

作用：

执行CUP指令，控制外设动作

7、EL/LCD介面与按键转输介面（84811）

作用：

1）通过背光板控制LCD显示屏

2）对键盘进行管理

8、温度控制转换板84817

作用：

对84803输出信号经该板转换从而控制电热索制的通断

9、整流板84851提供直流电源，其中：

±15V供应84803定位IC

+5V供应所有PCB板IC

-5V供84803温度7109的PIN28-5V电压

±12V供84806OPIC电压

+12V供84811TL497转负压用

+24V供外部近接及84807

+26V供84808及DC负载

+48V供84806P/F板电压

由力劲注塑机谛洲9000功能特点可见,采用微机控制的注塑机,注塑制品质量控制容易，成型过程可真正实现高速、高效和自动化，成型周期缩短，程序控制准确、可靠，丰富、良好的人机界面和模具资料自动存贮功能，操作直观方便，电气控制系统可靠性、可维护性提高，平均无故障时间增长，控制装置体积减少、噪声降低，程序修改方便，系统功能便于扩展、增强，如再结合机械手或工业机器人等辅助设备，可实施注塑成型过程自动控制，为真正建立“自动化注塑车间”创造条件。

注塑机液压原理分析

液压传动的工作原理是利用液体的压力能来传递动力的，利用执行元件将液体的压力能转换为机械能，驱动工作部件运动。

因此，一个完整的液压系统主要由动力装置、执行元件、控制调节装置、辅助装置四部分组成。

作为注塑机的动力操纵控制部件，液压系统由油泵、油马达、油缸、油管及各种控制阀组成，并在成型过程中进行压力、速度比例/伺服控制和动作程序控制。

对压力、速度的控制，主要通过在注塑机生产中引入电液比例/伺服技术，这已成为各注塑机制造厂商追求的目标，因其可观的节能效果、生产效果、制件品质的显著提高和优良的控制，操作性能等，使得主机的技术附加值得以提高，增强市场竞争力。

按照选用的液压元件，可将注塑机的压力，流量控制分为节流控制和容积控制两种。

1）节流控制主要通过比例阀，按照节流原理来控制流入的流量或压力，其特点为动作响应快，但功耗较大。

如力劲的PT80B，PT标准系列及PTH系列。

2）容积控制主要通过液压阀控制变量泵的变量机构，调节变量泵的流量和压力，其特点是节能、效率高，但系统动态响应较差。

因此适用于动态性能要求不高的中、大功率液压传动系统。

如力劲的PTB、PTC系列。

注塑机的基本工序主要由合模、射台进、射料、保压、冷却、射台退、预料、防涎、开模、顶针进和顶针退等基本动作过程组成。

现以力劲机械厂PT130标准机为例分析液压系统各动作回路原理：

1、合模（锁模）

1）快速合模：

S12、S13得电，S3、S1得电油泵压力油→阀PV→阀V2→合模液压缸左腔。

合模液压缸下腔回油→阀V1→合模液压缸左腔，实行快速合模。

2）慢速合模：

S12、S13、S3得电；进油同上。

合模液压缸下腔回油→阀V1→油箱，实行慢速合模。

2、注射：

S12、S13得电，S10得电，油泵压力油→阀V6→注射（射胶）。

油腔右腔，射缸油缸左腔回油→阀V5→油箱，实行注射动作。

注射压力由PV阀控制，注射流量（速度）由PV阀调节。

3、射座进：

S12、S13、S7得电，油泵压力油→阀PV→阀V4→射移油缸左腔。

射移油缸右腔回油→阀V4→油箱。

4、保压：

S12、S13、S10得电，在注射行程结束后进行。

5、溶胶加料：

S12、S13、S9得电，油泵压力油→阀PV→阀V6→油马达回油至油箱。

6、倒索：

S12、S13、S8得电，油泵压力油→阀PV→阀V5→射移油缸左腔。

射移油缸右腔回油→阀V6→油箱。

7、射座退：

S12、S13、S6得电，油泵压力油→阀PV→阀V4→锁模油缸右腔。

射移油缸左腔→阀V4→回油箱。

9、顶针：

⑴模进：

S12、S13、S5得电，油泵压力油→阀PV→阀V3→顶针油缸左腔。

顶针油缸右腔回油→阀V3→油箱。

⑵托模退：

S12、S13、S4得电，油泵压