注塑机工作原理.docx

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注塑机工作原理

注塑机工作原理

注塑机的动作程序

合模→预塑→倒缩→喷嘴前进→注射→保压→喷嘴后退→冷却→开模→顶出→开门→取工件→关门→合模。

注塑机操作项目

注塑机操作项目包括控制键盘操作、电器控制柜操作和液压系统操作三个方面。

分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出形式的选择，料筒各段温度及电流、电压的监控，注射压力和背压压力的调节等。

注射结束、冷却计时器计时完毕后,预塑动作开始。

螺杆旋转将塑料熔融料挤送到螺杆头前面。

由于螺杆前端单向阀的作用,熔融塑料积存在机筒的前端，将螺杆向后迫退。

当螺杆退到预定的位置时（此位置由行程开关确定，控制螺杆后退的距离,实现定量加料），预塑停止，螺杆停止转动。

紧接着是倒缩动作,倒缩即螺杆做微量的轴向后退,此动作可使聚集在喷嘴处的熔料的压力得以解除,克服由于机筒内外压力的不平衡而引起的“流涎”现象.若不需要倒缩,则应把倒缩停止，开关调到适当位置，让预塑停止。

开关被压上的同一时刻，倒缩停止开关也被压上。

当螺杆做倒缩动作后退到压上停止开关时，倒缩停止。

接着注座开始后退。

当注座后退至压上停止开关时，注座停止后退.若采用固定加料方式,则应注意调整好行程开关的位置.

一、注塑机的工作原理

注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中,型料筒外由加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化,熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程,然后,螺杆在注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。

二、注塑机的分类

按合模部件与注射部件配置的型式有卧式、立式、角式三种

（1）卧式注塑机：

卧式注塑机是最常用的类型.特点是注射总成的中心线与合模总成的中心线同心或一致，并平行于安装地面。

它的优点是重心低、工作平稳、模具安装、操作及维修均较方便,模具开档大，占用空间高度小；但占地面积大,大、中、小型机均有广泛应用。

（2）立式注塑机：

其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与地面垂直。

具有占地面积小,模具装拆方便，嵌件安装容易，自料斗落入物料能较均匀地进行塑化，易实现自动化及多台机自动线管理等优点。

缺点是顶出制品不易自动脱落，常需人工或其它方法取出,不易实现全自动化操作和大型制品注射。

（3）角式注塑机：

注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列.根据注射总成中心线与安装基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分:

①卧立式,注射总成线与基面平行,而合模总成中心线与基面垂直；②立卧式，注射总成中心线与基面垂直,而合模总成中心线与基面平行。

角式注射机的优点是兼备有卧式与立式注射机的优点，特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品的模具。

三、注塑机的组成结构

注塑机根据注射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注射部件、合模部件、机身、液压系统、加热系统、控制系统、加料装置等组成。

（一）注塑部件的典型结构

1．注射部件的组成

工作原理是：

预塑时,在塑化部件中的螺杆通过液压马达驱动主轴旋转，主轴一端与螺杆键连接，另一端与液压马达键连接,螺杆旋转时，物料塑化并将塑化好的熔料推到料筒前端的储料室中，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，并通过推力轴承使推力座后退,通过螺母拉动活塞杆直线后退，完成计量，注射时，注射油缸的杆腔进油通过轴承推动活塞杆完成动作,活塞的杆腔进油推动活塞杆及螺杆完成注射动作。

2．塑化部件

塑化部件有柱塞式和螺杆式两种，下面就对螺杆式做一下介绍。

螺杆式塑化部件主要由螺杆、料筒、喷嘴等组成,塑料在旋转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。

因此，塑化部件是完成均匀塑化，实现定量注射的核心部件.

螺杆式塑化部件的工作原理:

预塑时，螺杆旋转，将从料口落入螺槽中的物料连续地向前推进，加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料,固体物料在外加热和螺杆旋转剪切双重作用下，并经过螺杆各功能段的热历程，达到塑化和熔融，熔料推开止逆环，经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端，并产生背压，推动螺杆后移完成熔料的计量，在注射时,螺杆起柱塞的作用，在油缸作用下，迅速前移，将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具.

螺杆式塑化部件一般具有如下特点：

①螺杆具有塑化和注射两种功能;

②螺杆在塑化时，仅作预塑用；

③塑料在塑化过程中,所经过的热历程要比挤出长；

④螺杆在塑化和注射时,均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇式工作状态，因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性.

（1）螺杆

螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长度,经过很长的热历程,要经过3态（玻璃态、黏弹态、黏流态）的转变,螺杆各功能段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量，最终影响注射成型周期和制品质量。

与挤出螺杆相比，注塑螺杆具有以下特点：

①注射螺杆的长径比和压缩比比较小；

②注射螺杆均化段的螺槽较深；

③注射螺杆的加料段较长,而均化段较短；

④注射螺杆的头部结构,具有特殊形式。

⑤注射螺杆工作时，塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。

在注射螺杆中,螺杆头的作用是：

预塑时,能将塑化好的熔体放流到储料室中，而在高压注射时，又能有效地封闭螺杆头前部的熔体,防止倒流。

螺杆头分为两大类，带止逆环的和不带止逆环的，对于带止逆环的，预塑时，螺杆均化段的熔体将止逆环推开，通过与螺杆头形成的间隙，流入储料室中，注射时,螺杆头部的熔体压力形成推力,将止逆环退回流道封堵，防止回流。

对于有些高黏度物料如PMMA、PC、AC或者热稳定性差的物料PVC等，为减少剪切作用和物料的滞留时间，可不用止逆环，但这样的注射时会产生反流，延长保压时间。

对螺杆头的要求:

①螺杆头要灵活、光洁;

②止逆环与料筒配合间隙要适宜，即要防止熔体回流，又要灵活；

③既有足够的流通截面，又要保证止逆环端面有回程力，使在注射时快速封闭;

④结构上应拆装方便,便于清洗；

⑤螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反，防止预塑时螺杆头松脱。

（3）料筒

（ⅰ）、料筒的结构

料筒是塑化部件的重要零件，内装螺杆外装加热圈,承受复合应力和热应力的作用，1—前料筒；2-电热圈；3—螺孔;4—加料口

螺孔3装热电偶，要与热电偶紧密地接触,防止虚浮，否则会影响温度测量精度.

（ⅱ）、加料口

加料口的结构形式直接影响进料效果和塑化部件的吃料能力，注塑机大多数靠料斗中物料的自重加料，常用的进料口截面形式制造简单，但进料不利；现多用非对称形式，此种进料口由于物料与螺杆的接触角大,接触面积大,有利于提高进料效率，不易在料斗中开成架桥空穴.

（ⅲ）、料筒的壁厚

料筒壁厚要求有足够的强度和刚度，因为料筒内要承受熔料和气体压力，且料筒长径比很大,料筒要求有足够的热容量,所以料筒壁要有一定的厚度，否则难以保证温度的稳定性；但如果太厚，料筒笨重，浪费材料,热惯性大，升温慢，温度调节有较大的滞后现象。

（ⅳ）、料筒间隙

料筒间隙指料筒内壁与螺杆外径的单面间隙，此间隙太大，塑化能力降低，注射回泄量增加，注射时间延长，在此过程中引起物料部分降解；如果太小，热膨胀作用使螺杆与料筒摩擦加剧，能耗加大，甚至会卡死，此间隙Δ=（0。

002～0。

005）ds.

（ⅴ）、料筒的加热与冷却

注塑机料筒加热方式有电阻电热、陶瓷加热、铸铝加热，应根据使用场合和加工物料合理设置，常用的有电阻加热和陶瓷加热，为符合注塑工艺要求，料筒要分段控制,小型机3段，大型机一般5段。

冷却是指对加料口处进行冷却，因加料口处若温度过高，固料会在加料口处“架桥”，堵塞料口，从而影响加料段的输送效率,故在此处设置冷却水套对其进行冷却.我厂是通过冷却循环水对加料口进行冷却的.

（4）喷嘴

（ⅰ）喷嘴的功能

喷嘴是连接塑化装置与模具流道的重要部件，喷嘴有多种功能:

①预塑时，建立背压，驱除气体,防止熔体流涎，提高塑化能力和计量精度；

②注射时,与模具主浇套形成接触压力，保持喷嘴与浇套良好接触，形成密闭流道，防止塑料熔体在高压下外溢；

③注射时，建立熔体压力,提高剪切应力,并将压力头转变成速度头，提高剪切速度和温升，加强混炼效果和均化作用；

④改变喷嘴结构使之与模具和塑化装置相匹配，组成新的流道型式或注塑系统;

⑤喷嘴还承担着调温、保温和断料的功能；

⑥减小熔体在进出口的粘弹效应和涡流损失,以稳定其流动；

⑦保压时，便于向模具制品中补料，而冷却定型时增加回流阻力，减小或防止模腔中熔体向回流。

（ⅱ）、喷嘴的基本形式

喷嘴可分为直通式喷嘴、锁闭式喷嘴、热流道喷嘴和多流道喷嘴.

直通式喷嘴是应用较普遍的喷嘴,其特点是喷嘴球面直接与模具主浇套球面接触，喷嘴的圆弧半径和流道比模具要小,注射时，高压熔体直接经模具的浇道系统充入模腔，速度快、压力损失小，制造和安装均较方便。

锁闭式喷嘴主要是解决直通式喷嘴的流涎问题，适用于低黏度聚合物（如PA）的加工.在预塑时能关闭喷嘴流道,防止熔体流涎现象，而当注射时又能在注射压力的作用下开启，使熔体注入模腔。

2．注射油缸

其工作原理是:

注射油缸进油时,活塞带动活塞杆及其置于推力座内的轴承，推动螺杆前进或后退。

通过活塞杆头部的螺母，可以对两个平行活塞杆的轴向位置以及注射螺杆的轴向位置进行同步调整.

3．推力座

注射时，推力座通过推力轴推动螺杆进行注射；而预塑时，通过油马达驱动推力轴带动螺杆旋转实现预塑.

4．座移油缸

当座移油缸进油时，实现注射座的前进或后退动作，并保证注塑喷嘴与模具主浇套圆弧面紧密地接触,产生能封闭熔体的注射座压力.

5．对注射部件精度要求

装配后，整体注射部件要置于机架上，必须保证喷嘴与模具主浇套紧密地接合,以防溢料，要求使注射部件的中心线与其合模部件的中心线同心;为了保证注射螺杆与料筒内孔的配合精度,必须保证两个注射油缸孔与料筒定位中心孔的平行度与中心线的对称度；对卧式机来讲，座移油缸两个导向孔的平行度和对其中心的对称度也必须保证，对立式机则必须保证两个座移油缸孔与料筒定位中心孔的平行度与中心线的对称度。

影响上述位置精度的因素是相关联部件孔与轴的尺寸精度、几何精度、制造精度与装配精度.

螺杆式注塑机的工作原理

第一阶段：

注射

1。

螺杆在油缸的驱动下向前运动

2。

螺杆前部有一个称为“止逆环"的元件,“止逆环"的外圈与“料筒”的内径相同，而内径则大于螺杆相应部位的直径。

所以“止逆环”可以在一定区域内前后自由活动。

当螺杆向前时，由于前段塑料产生的反作用力，“止逆环"受到一个向后的推力,开始向后运动.

3.螺杆肩是“止逆环"向后的运动的限位，当“止逆环"与螺杆肩接触后,便开始跟随螺杆一起向前运动.此时“止逆环"内孔与螺杆肩合二为一，整个螺杆头部成为一个类似“活塞”的装置。

4。

整个螺杆继续向前，由于没有后退的间隙，料筒内的原料在压力的作用下，便从喷嘴中射出，被注入模腔。

（这个过程与其它的注射原理一样）

第二阶段：

保压、成型阶段

5.当整个模腔被注满后，注塑机收到压力增大的反馈,便停止加压，此时压力会保持一段时间，称为“保压”,“保压”主要用于补偿模腔内，由于塑料冷却收缩而减少的体积。

当塑料完全冷却后,模腔内的塑料便硬化定型，塑料成型过程结束。

第三阶段预塑

6.当模腔内口部的塑料硬化成型后，“注射系统"后部马达开始旋转,“料筒”内的原料在“螺杆"的带动下向前运动。

（这一过程的工作原理，类似于“绞肉机"）

7.向前运动的原料，此时对“止逆环"产生了一个向前的推力。

于是“止逆环”与螺杆肩分离，开始向前运动.

8。

向前运动的“止逆环”直到与“螺杆头”接触后停止.与螺杆肩不同,“螺杆头"的设计有些特殊，一般在四个方向上开有半圆形的槽，于是“止逆环”的内孔与这些槽就形成了一个通道。

被螺杆推送向前的料，便经过这个通道,继续向前行进.

9.原料在螺杆旋转的作用下不断向前,由于模腔内的产品还未被取出，所以原料无法继续前行进入模腔。

于是不断向前的原料便在“料筒”的前端聚集,这一过程必然带来前端压力的上升,从而给螺杆带来一个向后的推动力.

当这一推动力大于液压系统内所设定的最小压力（称为“背压”）,螺杆便开始向后运动。

直到后退至事先设定的位置（前端准备了足够注射的原料），马达停止带动螺杆的转动，原料不再向前，“预塑”完成.

“预塑”就是准备注射所用原料的过程，这一过程在产品冷却的同时进行，“预塑”完成后产品的完全冷却也同时完成。

第四阶段产品取出

10.产品冷却完成后，便从模腔中取出。

料筒的前部也准备了足够的料，等待下一次注射的开始。

锁模力是指注射时为克服型腔内熔体对模具的涨开力，注射机施加给模具的锁紧力。

当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。

撑模力量=成品在开关模方向的投影面积（cm2）×模穴数×模内压力（kg/cm2）×安全系数