注塑机.docx

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注塑机

第3章注塑机

作为合格的模具设计师，应该掌握注塑机的相关知识，因为在接收客户订单时，需要了解客户所用注塑机的规格，以便作为模具设计的依据。

在所提供的注塑机资料中应包括以下内容：

（1）注塑机型号和生产厂家；

（2）注塑机最大注塑量；

（3）注塑机锁模力；

（4）注塑机喷嘴球半径及喷嘴孔径；

（5）注塑模定位孔直径；

（6）注塑机拉杆内间距；

（7）注塑机的最大、最小模厚；

（8）注塑机的顶出方式（液压顶出或机械顶出及顶出点位置、顶杆直径）；

（9）注塑机开模行程及最大开距；

3.1注塑机的分类

注塑成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种塑料制品的主要成型设备。

注塑机的发展很快，类型很多，了解和认识这些不同类型的注塑机，对合理选择和使用注塑机来说有重要的作用。

目前使用的注塑机分类方式很多，下面列出两种分类方式。

3.1.1按注塑机的外形特征分类

1.立式注塑机这种注塑机的注塑装置与合模装置的轴线重合且垂直于地面。

其特点是：

占地面积小，模具装卸方便，易于在模具内安装嵌件或活动型芯，但是该机的稳定性较差，不易实现自动化操作。

它适用于注射量小于60g的多嵌件的塑件。

2.卧式注塑机这种注塑机的注塑装置与合模装置的轴线重合且平行于地面，是注塑机中应用最广泛的形式。

其特点是：

机身低，便于操作和维护，稳定性好，易于实现自动操作。

但是，它的占地面积大，模具的装拆也不大方便。

这种类型的注塑机尤其适合于大、中型注塑机的使用，

3.角式注塑机这种注塑机的注塑装置和合模装置成直角。

其特点是：

占地面积介于立式和卧式注塑机之间，适用于中心部位不允许留有浇口痕迹的平面塑料，但嵌件、活动型芯的安放不方便且不稳当，主要用于小型注塑机，也没有立式和卧式那样使用普遍。

4.多模位注塑机注塑机上可以有多个成型模具的即为多模注塑机。

其特点是：

工作时可依次顺序工作，注塑时成型模具在一个工位，冷却时此成型模具转移到另一个工位，开模制品顶出时此模具又转到第三个工位。

这样连续工作，成型模具的冷却、定型和脱模，不受辅助工时限制，缩短了注塑制品的生产周期，提高生产效率。

注塑机图

3.1.2按合模机构特征分类

1.机械式这种注塑机的合模机构，从机构的动作，到合模力的产生和保持，均由机械传动来完成，是一种历史悠久的机型。

2.液压式这种注塑机的合模机构，从机构的动作，到合模力的产生和保持，均由液压传动来完成。

它能较方便地实现移模速度，合模力的变换与调节安全可靠，噪声低。

其不足是刚性较差，易产生泄漏。

这种液压式合模机构已在大、中、型注塑机上得到了广泛应用。

3.液压机械式这种注塑机的合模机构，是将液压和机械传动揉合在一起而制成。

综合了两者的优点，淡化了二者的不足。

这种合模机构主要有两种，一种常以液压力产生初始运动，再通过机械传动来达到平稳、快速地合模和锁紧。

另一种则是利用液压传动推动连杆机构产生合模运动，合模力则由液压缸的稳压来提供。

注塑机图

3.2注塑机基本参数

注塑机的主要参数有注塑量、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、购置和使用注塑机的主要依据。

1.公称注塑量

公称注塑量是指在对空注射条件下，注塑螺杆或柱塞作一次最大注塑行程时，注塑系统所能达到的最大注射量。

注塑量是注塑机的一个重要参数，它反映了注射机的加工能力，标志着机器所能成型塑料制品最大质量。

注塑量一般有两种表示方法：

一种以聚苯乙烯为标准用注出熔体的质量单位（克）来表示。

另一种是用注出熔料的体积（厘米3）来表示。

注塑量常被用作表示机器规格的主要参数，根据我国注射机生产情况，对注射量（理论值）规定为16～40000厘米3，分28档规格。

公称注塑量即实际最大注塑量。

还有一个理论最大注塑量，其表达式为

QL=π/4D2S（3－1）

QL－理论最大注塑量（cm3）

D－螺杆或柱塞的直径（cm）

S－螺杆或柱塞的最大行程（cm）

该式说明，理论上直径为D的螺杆移动S，应当射出QL的注塑量。

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，故实际注塑量要小于理论注塑量。

为了描述二者的区别，引入射出系数α，即

公式：

Q=αQL

Q－实际注塑容量

α－射出系数

注塑量的射出系数应根据加工塑料的性能、成型工艺条件、所使用的模具和注塑机的性能而定，并非一个恒量，通常在0.7～0.9的范围内选取。

若对某一具体塑件而言，在选择注射量时，一方面要充分满足塑件及其浇注系统的总用料量；另一方面必须小于注塑机的实际最大注塑量。

如果选用注射量过小，则会因为注射量不足而使塑件产生各种缺陷；而过大又会形成大马拉小车，造成能源的浪费。

2.注射压力

注射压力是指注射时，螺杆或柱塞端面处作用于熔体单位面积上的力。

注塑压力是指在注塑时为了克服熔体流经喷嘴、流道和模腔时的流动阻力，螺杆或柱塞对熔体必须施加足够的压力。

因此实际注射压力均小于所用注塑机的最高注射压力。

注射压力的选取很重要。

注射压力过高，制件可能产生飞边，脱模困难，影响制件的表面粗糙度，使制件产生较大的内应力，甚至成为废品。

注塑压力过低，则易产生物料充不满模腔，甚至根本不能成型等现象。

塑件的形状、精度、所用原料的不同，其选用的注射压力也不同，要根据实际情况选用，其大致分类如下：

1）注射压力小于70MPa，可用于加工流动性好的塑料，且塑件形状简单，壁厚较大。

2）注射压力为70～100MPa，可用于加工粘度较低的塑料，且形状和精度要求一般的塑件。

3）注射压力为100～140MPa，用于加工中高粘度的塑料，且塑件的形状、精度要求一般。

4）注射压力为140～180MPa，用于加工较高粘度的塑料，且塑件壁薄、流程长、精度要求高。

5）注射压力大于180MPa，可用于高粘度塑料，塑件为形状独特，精度要求高的精密制品。

3.注射速率

所谓注射速率是指单位时间内注射到模腔中熔体的容积，它等于柱塞或螺杆的截面积与其运动速度的乘积。

注射速率的选定很重要，它直接影响到制件的质量和生产率。

注射速率过低（即注射时间过长），制件易形成冷接缝，不易充满复杂的模腔。

合理地提高注射速率，能缩短生产周期，减少制件的尺寸公差，能在较低的模温下顺利地获得优良的制件。

特别是在成型薄壁、长流程制件及低发泡制件时，采用高的注射速率，能获得优良的制件。

因此，目前有提高注射速率的趋势。

1000cm3以下的中小型螺杆式注塑机注射时间通常在3～5s，大型或超大型注射机也很少超过10s。

4.塑化能力

塑化能力是指单位时间内所能塑化物料的最大质量。

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。

塑化能力应与注塑机的整个成型周期协调，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。

5.合模力

所谓合模力是指注塑机合模机构对模具所能施加的最大夹紧力，它又叫锁模力。

当熔体以一定速度和压力注入模腔前，需克服流经喷嘴、流道、浇口等处的阻力，会损失一部分压力。

但熔体在充模时还具有相当高的压力，此压力称为模腔内的熔体压力，简称模腔压力Pm。

要使模具不被这种压力所产生的胀模力顶开，就必须施加足够的夹紧力，即合模力。

合模力是注塑机的一个重要参数，在一定程度上反映出机器所能加工制件的大小。

合模力不足会导致模具离缝、发生溢料，但太大又会使模具变形，并使塑件产生内应力和不必要的能量消耗。

对液压式合模机构来说，合模力是通过系统油压来调整的，而对液压机械式合模机构而言，合模力是通过油压与合模机构刚性系统的变形量来调整的。

6.合模装置的基本尺寸

合模装置的基本尺寸包括模板尺寸、拉杆间距、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加工制件所使用的模具尺寸范围，也是衡量合模装置好坏的参数。

1）模板尺寸及拉杆间距

模板是用来固定注塑模具的零件，包括固定模板和移动模板。

模板上有固定模具用的螺纹孔、拉杆孔和模具定位孔。

如图所示模板尺寸为H（毫米）XV（毫米），拉杆间距为H0（毫米）XV0（毫米），这两个参数均表示模具安装面积的大小。

模板面积大约为机器最大成型面积的4～10倍。

2）模板间最大开距

模板间最大开距是指动模开启后，动模板与定模板之间的最大距离（包括调模行程在内），如图所示。

为使成型制品便于取出，一般最大开距为成型制品最大高度的3～4倍。

模板间最大开距与动模板行程和模具厚度之间的关系可用以下公式表示：

Lmax＝Smax＋Hmax

式中：

Lmax－模板间最大开距

Smax－动模板行程

Hmax－最大模具厚度

3）动模板行程

动模板行程是指动模能够移动的最大距离（毫米），一般用S表示。

对曲肘式合模装置，动模板行程是一定的，而直压式合模装置的动模板行程是可变的，它与所安装的模具厚度有关。

当所安装的模具厚度为最小值时，动模板行程为最大值。

反之为最小值。

为了便于取出制品，动模板行程一般大于制品最大高度H的2倍。

4）模具最大厚度和最小厚度

模具最大厚度和最小厚度是指动模板闭合后，达到规定合模力时，动模板与定模板之间所达到的最大和最小距离。

这两值之差就是调模机构的调模行程。

如果模具厚度小于Hmin，则必须设置模厚调整块，使模厚尺寸大于Hmin，否则不能实现正常的合模力。

若模具厚度大于Hmax，则模具安装后就不能正常合模，达不到规定的合模力。

7.开合模速度

为使模具闭合时平稳，以及开模、推出塑件时不使塑料制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速运行。

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。

8.空循环时间

空循环时间是指在没有塑化、注射保压、冷去、取出塑件等动作的情况下，完成一次循环所需要的时间。

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。

3.3注塑机工艺参数校核

模具只能安装在合适的注射机上才能进行生产，因此模具与所用的注射机关系十分密切，必须对注射机的相关工艺参数进行校核，保证模具能够成型合格的塑料制件。

1.最大注塑量校核

由于注塑机的实际注塑量要小于公称注塑量，为了确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量应在公称注塑量的35％～75％范围内，最大可达80％，最小应不小于10％。

塑件质量是指塑件和流道凝料质量之和，如果为多型腔模具则塑件质量是多个塑件质量和流道凝料之和。

现在模具设计基本上都采用UG或ProE软件进行设计，塑件质量可以通过软件功能计算得到。

为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50％～80％。

2.锁（合）模力校核

当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个很大的力，使模具沿分型面胀开，其值等于制品和浇道系统在分型面上投影面积之和乘以模腔内塑料压力。

作用在这个面积上的总力，应小于注射机的额定锁模力，否则在注射时会因锁模不紧产生溢边跑料现象。

合模力直接与模腔压力有关，而模腔压力可根据塑件要求、塑料特性来选择。

1）对于易于成型、壁厚均匀的日用品，模腔压力为25～30MPa。

2）对于一般的民用制品，如薄壁容器类，模腔压力为30～35MPa。

3）对于用ABS、PMMA、PC等制作的高精度形状复杂的塑件，模腔压力为35～40MPa。

4）对于用特高粘度制作的高精度零件，如齿轮、蜗轮等，模腔压力为40～45MPa。

在确定模腔压力后，可按下式校核注塑机的额定锁模力：

F≥KpS

式中F－合模力（KN）；

p－模腔压力（MPa）；

S－制品加上浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）；

K－安全系数，一般取1～1.6。

3.4模具安装尺寸校核

注射机上与模具安装相关基本参数包括注射机模板尺寸、拉杆内距、压板螺钉孔位置和直径、定位孔直径、喷嘴球头半径及喷嘴孔直径等。

1.模具外形尺寸校核

注射机模板有效尺寸应大于注塑模外形，模具长宽方向尺寸要与注射机拉杆内距相适应，模具至少能从一个方向通过拉杆内距空间安装到注射机模板上。

并且在模具的动、定模座板附近的注射机模板上应有足够的压板螺钉孔。

2.模具厚度校核

模具厚度（闭合高度）必须满足以下公式：

Hmin≤Hm≤Hmax

式中Hm－所设计的模具闭合高度（mm）；

Hmin－注塑机允许的最小模具厚度（mm）；

Hmax－注塑机允许的最大模具厚度（mm）。

如果所设计的模具厚度小于Hmin，则需要加垫板或者增加模具垫块的厚度，如果所设计的模具厚度大于Hmax则不能保证足够的合模力。

3.模具安装尺寸校核

注塑机的动模板、定模板台面上有许多不同间距的螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。

如图所示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（大型注塑模多采用这种方式），模具动定模板上的螺钉孔及其间距，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（中小型模具多采用这种方式），只要在模具的固定板附近有螺孔就型，安装比较方便。

用上图讲解注塑机上模具的安装孔位置

图安装方法

4.喷嘴尺寸校核

注射模具主流道始端的球面直径与其相接触的喷嘴头的球面直径相等或稍大，以保证注塑机的喷嘴球与浇口套紧密接触，如图所示通常取R2=R1+（0.5~1）mm。

主流道的始端直径d2应大于注塑机喷嘴孔直径d1，通常取d2=d1+（0.5~1）mm。

这样才能保证主流道的凝料顺利脱出，并且有利于塑料熔体的流动。

图喷嘴

5.定位圈尺寸校核

为了使模具主流道的中心线与喷嘴的中心线相重合，注射机固定模板上设有定位孔，模具定模板上有与主流道同心的凸出定位环，定位孔直径与定位环直径尺寸相等，定位孔与定位环之间的配合为间隙配合。

模具上的定位环常采用标准件，定位环是模具安装到注塑机上后，为使注塑喷嘴中心与模具浇口套中心快速对接用的零件。

使用定位环能在换模时快速将模具对接到注塑机上，可大幅度缩短调模时间，同时减少注塑机喷嘴的受损现象。

小型模具时定位环与注塑机相配合部分高度h的值为8～10mm，大型模具时定位环与注塑机相配合部分高度h的值为10～15mm。

Musumi手册649页图

3.5开模行程校核

1.注塑机最大开模行程与模具厚度无关

液压－机械式锁模机构注塑机的最大开模行程由曲肘机构的最大行程决定，与模具厚度无关。

1）对于单分型面注塑模具（如图所示），其开模行程按下式校核

S≥H1+H2+（5～10）mm

式中S－注塑机的最大开模行程（mm）；

H1－脱模顶出距离（mm）；

H2－包括浇注凝料在内的塑件高度（mm）。

2）对于双分型面注塑模，其开模行程按下式校核

S≥H1+H2+a+（5～10）mm

式中a－定模座板与定模型腔板分开的距离（应足以取出浇道凝料）（mm）。

2.注塑机最大开模行程与模具厚度有关

对于全液压式锁模机构的注塑机，最大开模行程受到模具厚度的影响。

此时最大开模行程等于注塑机移动、固定模板台面之间的最大距离Sk减去模具厚度Hm。

1）对于单分型面注塑模具，其开模行程按下式校核

S＝Sk－Hm≥H1+H2+（5～10）mm

Sk≥Hm+H1+H2+（5～10）mm

2）对于双分型面注塑模，其开模行程按下式校核

Sk－Hm≥H1+H2+a+（5～10）mm

Sk≥Hm+H1+H2+a+（5～10）mm

3.有侧向抽芯的开模行程校核

有的模具侧向分型或侧向抽芯的动作是利用注塑机的开模动作，通过斜导柱等分型抽芯机构来完成的。

这时所需的开模行程还必须根据侧向分型抽芯的抽拔距离，在综合考虑制品高度、脱模距离、模具高度等因素来决定，以使制品和浇注系统能方便地取出。

如图所示斜导柱侧向抽芯机构为完成侧向抽芯距离S0所需的开模行程为H4，当H4>H1+H2时，开模行程按下式校核：

S≥H4+（5～10）mm

当H4

3.6国产注塑机主要技术参数

列表显示

3.7综合实例

举一个例子说明注塑机的选择过程和校核。