2注射机的基本参数.docx

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2注射机的基本参数

第二节注射机的基本参数

注射机的主要参数有公称注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。

这些参数是设计、制造、购置和使用注射成型机的依据。

一、公称注射量

1、定义：

公称注射量是指在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。

公称注射量在一定程度上反映了注射机的加工能力，标志着能成型的最大塑料制品，因而经常被用来表征机器规格的参数。

2、表示方法

注射量一般有两种表示方法，一种是以聚苯乙烯为标准，用注射出熔料的重量（单位克）表示，另一种是用注射出熔料的容积（单位厘米3）表示。

我国注射机系列标准采用后一种表示方法。

3、理论注射量

公称注射量即实际最大注射量。

还有一个理论最大注射量，其表达式为

Q理=πD2S/4

式中Q理——理论最大注射量（厘米3）

D——螺杆或柱塞的直径（厘米）

S——螺杆或柱塞的最大行程（厘米）

4、公称注射量（即实际最大注射量）

该式说明，理论上直径为D的螺杆移动S，应当射出Q理的注射量，但是在注射时有少部分熔料在压力作用下回流，以及为了保证塑化质量和在注射完毕后保压时补缩的需要，故实际注射量要小于理论注射量，为描述二者的差别，引入公称注射量。

Q公称=αQ理

式中α---注射系数

5、注射系数（相当于密炼机的填充系数）

影响注射系数的因素很多，如螺杆的结构和参数、注射压力和注射速度、背压的大小、模具的结构和制品的形状以及塑料的特性等。

对采用止回环的螺杆头，注射系数a一般在0．75、0．85之间。

对那些热扩散系数小的塑料，a取小值，反之取大值。

通常多取0.8。

二、注射压力

1、定义：

注射压力是指注射螺杆或柱塞的端部作用在物料单位面积上的压力。

注射压力是为了克服熔料流经喷嘴、浇道和型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）对熔料必须施加足够的压力。

注射压力的大小与流动阻力、制品的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制品精度要求等因素有关。

2、计算

注射压力的计算如下：

P注=（D。

/D）2P。

式中P。

——油压（MPa）

D。

—--注射油缸内径

D——螺杆（柱塞）外径

3、注射压力的选取

注射压力的选取很重要。

1）注射压力过高，制品可能产生毛边，脱模困难，影响制品光洁度，使制品产生较大内应力，甚至成为废品，同时还会影响到注射装置及传动系统的设计。

2）注射压力过低，则易产生物料充不满模腔，甚至根本不能成型等现象。

3）注射压力的选取时应考虑的因素：

a、熔料的流动性。

流动性的物料选用的注射压力低。

b、塑化方式。

柱塞式注射机比螺杆式注射机注射压力高近1.5倍。

c、喷嘴的孔径和模腔的形状。

喷嘴的孔径大，模腔的形状简单，制品壁较厚，胶料流程短，模温较高，则所需的注射压力较低。

注射压力的大小要根据实际情况选用，如加工粘度低、流动性好的塑料，其注射压力可选用35—55MPa；加工中等粘度的塑料，形状一般，但有一定的精度要求的制品，注射压力可选100—140MPa；对高粘度工程塑料的注射成型，其注射压力大约选在140—170MPa范围内。

加工优质精密微型制品时，注射压力可用到230—250MPa以上。

4、不同直径的螺杆和注射压力的关系

为了满足加工不同物料对注射压力的要求。

一般注射机都配备三种不同直径的螺杆和机筒（或用一根螺杆而更换螺杆头）。

采用中间直径的螺杆，其注射压力范围在100～130MPa；采用大直径的螺杆，注射压力在65—90MPa范围内；采用小直径的螺杆，其注射压力在120～180MPa的范围内。

由于注射油缸活塞施加给螺杆的最大推力是一定的，故改变螺杆直径时，便可相应改变注射压力。

不同直径的螺杆和注射压力的关系为

Dn/D1=P12/Pn2

式中D1——第一根螺杆的直径（一般指中间螺杆即加工聚苯乙烯的螺杆的直径），（毫米）

P1——第一根螺杆的注射压力，（MPa）

Pn——所换用螺杆取用的注射压力，（MPa）

Dn——所换用螺杆的直径，（毫米）

三、注射时间（注射速率、注射速度）

1、定义：

注射时间是指注射螺杆或柱塞往模腔内注射最大容量的物料时所需要的最短时间。

注射速率是表示单位时间内从喷嘴射出的熔料量。

注射速度时表示注射螺杆或柱塞的移动速度。

注射时间、注射速率或或注射速度三者是一致的。

注射时间短，则注射速率或或注射速度快。

所谓注射速率、注射速度、注射时间可用下面二式定义：

q注=Q公/t注；V注=S/t注

式中q注——注射速率（厘米／秒）

Q公——公称注射量（厘米）

t注——注射时间（秒）

V注——注射速度（毫米／秒）

S——注射行程。

即螺杆移动距离，（毫米）

可见，注射速率是将公称注射量的熔料在注射时间内注射出去,单位时间内所达到的体积流率。

注射速度是指螺杆或柱塞的移动速度；而注射时间．即螺杆（或柱塞）射出一次公称注射量所需要的时间。

2、注射速率或注射速度或注射时间的选定

注射速率或注射速度或注射时间的选定很重要，直接影响到制品的质量和生产率。

1、注射速率过低（即注射时间过长），制品易形成冷接缝，不易充满复杂的模腔。

2、注射速率过高，熔料高速流经喷嘴时，易产生大量的摩擦热，使物料发生热解和变色，模腔中的空气由于被急剧压缩产生热量，在排气口处有可能出现制品烧伤现象。

合理地提高注射速率，能缩短生产周期，减少制品的尺寸公差，能在较低的模温下顺利地获得优良的制品，特别是在成型薄壁、长流程制品及低发泡制品时采用高的注射速率，能获得优良的制品。

因此目前有提高注射速率的趋势。

1000厘米3以下的中小型螺杆式注射机注射时间通常在3—5秒，大型或超大型注射机也很少超过10秒。

一般说来，注射速率应根据工艺要求、塑料的性能、制品的形状及壁厚、浇口设计以及模具的冷却情况来选定。

为了提高注射制件的质量，尤其对形状复杂制品的成型，近年来发展了变速注射，即注射速度是变化的。

其变化规律根据制件的结构形状和塑料的性能决定。

四、螺杆直径和注射行程

注射机的一次注射量由螺杆直径D和注射行程S所决定，而S值与D值之间应保持一定比例。

K=S/D

k称为比例系数。

k值过大，使螺杆的有效长度缩短，影响塑化能力和质量；k值过小，为保证达到同样的注射容积，势必要增大D值，这将会导致塑化部件变得庞大。

一般k值的范围为1～3。

螺杆直径D可由下式求得：

D=（4V/aπk）1/3

式中V——最大注射容积，厘米3；

a——注射系数。

五、塑化能力

1、定义：

塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量。

显然，注射机的塑化装置应该在规定的时间内，保证能够提供足够量的塑化均匀的熔料。

2、塑化能力与成型周期：

塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间太长，则不能发挥塑化装置的能力，反之，则会加长成型周期。

目前注射机的塑化能力有了较大的提高。

3、计算：

由挤出理论知，提高螺杆转速、增大驱动功率、改进螺杆的结构型式等都可以提高塑化能力和改进塑化质量。

1）理论公式

螺杆预塑式塑化装置的塑化能力，可用挤出理论中所介绍的熔体输送理论的计算公式，计算出注射机的塑化能力。

2）经验公式

Q=3.6W/T

其中Q—塑化能力，千克/小时

W—实际注射量，克

T—塑化时间（一个生产周期内）

六、注射功及注射功率

机器在实际使用过程中，能否将一定量的熔料注满模腔，主要取决于注射压力和注射速度，即决定于充模时机器作功能力的大小。

注射功及其注射功率即作为表示机器注射能力大小的一顶指标。

注射功为油缸注射总力与行程的积，即

Ai=рi•Fs•S

注射功率为油缸注射总力与注射速度的积，即为

Ni=рi•Fs•υi

式中Ni——注射功率（kw）

Fs---机筒内孔截面（cm2）

рi——注射压力（MPa）

υi——注射速度（cm／s）

qi——注射速率（cm3／s）

注射功率大，有利于缩短成型周期，消除充模不足，改善制品外观质量，提高制品精度。

随着注射压力和注射速度的提高，近来注射功率也有了较大的提高。

因注射时间短，机器的油泵电动机允许作瞬时超载，故机器的注射功率一般均大于油泵电动机的额定功率。

对于油泵直接驱动的油路，注射功率即为注射时的工作负载，也是电动机的最大负载。

油泵电动机功率大约是注射功率的70～80％。

七、锁模力（合模力）

1、定义

锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。

在此力的作用下。

模具不应被熔融的塑料所顶开。

锁模力同公称注射量一样，也在一定程度上反映出机器所能塑制制品的大小，是一个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。

2、计算：

为使注射时模具不被熔融的物料顶开，则锁模力应为

F＞KPA

式中F——锁模力

P——注射压力或物料再模腔内的平均压力（MPa）

A——制品在模具分型面上的投影面积

K——考虑到压力损失的折算系数。

橡胶一般在1.1—1.25之间选取，塑料一般在0．4—0．7之间选取，对粘度小的取大值，对粘度大的取小值：

模具温度高时取大值，模具温度低时取小值。

3、减少锁模力

采取如下措施可以减少锁模力：

1）改进了注射螺杆的结构设计从而提高了塑化质量；

2）对注射量施行了精确控制；

3）提高了注射速度并对其实现了程序控制；（变速注射）

4）改进了合模装置；

5）提高了螺杆和模具的制造精度和光洁度等。

（减少流动阻力）

近年来国外注射机的锁模力有普遍降低的趋势。

八、合模装置的基本尺寸

合模装置的基本尺寸包括模板尺寸、拉杆空间、模板间最大开距、动模板的行程、模具最大厚度与最小厚度等。

这些参数规定了机器所加工制品使用的模具尺寸范围，亦是衡量合模装置好坏的参数。

（一）模板尺寸及拉杆间距

模板尺寸（H×V）和拉杆有效间距（H0×V0）

如图所示。

显然这两个尺寸都涉及到所用模具

的大小。

因此，模板尺寸及拉杆间距应满足机

器规格范围内常用模具尺寸的要求。

模板面积（H×V）大约是拉杆有效面积

（H0×V0）的2.5倍。

目前有增大模板面积的趋势（特别是中小型机器）。

以适应加工投影面积较大的制品及自动化模具的安装要求。

（二）模板间最大开距

模板间最大开距是指定模板与动模板之间能达到的最大距离（包括调模行程在内），为使成型后的制品顺利取出，模板最大开距L一般为成型制品最大高度h的3—4倍。

据统计模板最大开距L与公称注射量Q常有如下关系:

L=125Q1/3

式中Q为公称注射量，单位厘米3,L单位为厘米。

图4－5模板间最大开距

l--动模板；2--阳模；3--制件；4--阴模；5--定模板

（三）动模板行程

动模板行程是指动模板行程的最大值。

一般用S表示（见图4－5）。

为了便于取出制品。

S一般大于制品最大高度h的两倍，即

S＞2h

为了减少机械磨损和动力消耗。

成型时尽量使用最短的模板行程。

（四）模具最小厚度与最大厚度

模具最小厚度δmin和模具最大厚度δmax系指动模板闭合后，达到规定锁模力时动模板和定模板间的最小和最大距离。

如果模具的厚度小于规定的δmin，装模时应加垫板，否则会不能实现最大锁模力，或损坏机件；如果模具的厚度大于δmax，装模具后也不可能达到最大的锁模力。

δmin和δmax之差即为调模装置的最大可调行程。

九、开合模速度（动模板移动速度）

为使模具闭合时平稳以及开模、顶出制品时不使制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速运行，这样会降低生产率。

因此，在每一个成型周期中，模板的运行速度是变化的：

即在合模时从快到慢，开模时则由慢到快再慢。

目前国产注射机的动模板移动速度，高速为12—22米／分，低速为0．24—3米／分。

随着生产的高速化，动模板的移动速度，高速已达25—35米／分，有的甚至可达60—90米/分。

十、空循环时间

空循环时间是在没有塑化、注射保压、冷却、取出制品等动作的情况下。

完成一次动作循环所需要的时间（秒）。

它由合模、注射座前进和后退、开模以及动作间的切换时间所组成。

空循环时间是表征机器综合性能的参数，它反映了注射机机械结构的好坏、动作灵敏度、液压系统以及电气系统性能的优劣（如灵敏度、重复性、稳定性等）。

也是衡量注射机生产能力的指标。

近年来，由于注射、移模速度的提高和采用了先进的液压电器系统，空循环时间已大为缩短，即空循环次数大为提高。

Z=3600/τ0

Z---空循环次数

τ0---空循环时间

十一、注射机规格表示

1、注射容积表示法

X（S）Z---200

其中X（S）---橡胶（塑料）

Z---注射机

200---理论（标准）注射容积，cm3

2、合模力表示法

以机器合模力（KN）表示机器规格。

现在已很少采用。

3、注射容积与合模力共同表示法

X（S）Z---200/1000

式中1000----合模力（KN）

4、国际规格表示

当量注射容积与合模力或注射功与合模力表示

以上简要地介绍了注射机的基本参数。

注射的其它技术参数如开模力、注射座推力、液压马达最大扭矩等，就不一一介绍了。

兰亭序

永和九年，岁在癸丑，暮春之初，会于会稽山阴之兰亭，修禊事也。

群贤毕至，少长咸集。

此地有崇山峻岭，茂林修竹；又有清流激湍，映带左右，引以为流觞曲水，列坐其次。

虽无丝竹管弦之盛，一觞一咏，亦足以畅叙幽情。

是日也，天朗气清，惠风和畅，仰观宇宙之大，俯察品类之盛，所以游目骋怀，足以极视听之娱，信可乐也。

    夫人之相与，俯仰一世，或取诸怀抱，晤言一室之内；或因寄所托，放浪形骸之外。

虽取舍万殊，静躁不同，当其欣于所遇，暂得于己，快然自足，不知老之将至。

及其所之既倦，情随事迁，感慨系之矣。

向之所欣，俯仰之间，已为陈迹，犹不能不以之兴怀。

况修短随化，终期于尽。

古人云：

“死生亦大矣。

”岂不痛哉！

    每览昔人兴感之由，若合一契，未尝不临文嗟悼，不能喻之于怀。

固知一死生为虚诞，齐彭殇为妄作。

后之视今，亦犹今之视昔。

悲夫！

故列叙时人，录其所述，虽世殊事异，所以兴怀，其致一也。

后之览者，亦将有感于斯文。