注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)及設(shè)計

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1、. 注塑機(jī)的構(gòu)造與設(shè)計要求 段安明 注塑成型技術(shù)系統(tǒng)培訓(xùn)教材 SANSEI精細(xì)注塑成形 注塑機(jī)的根本構(gòu)造、類型、各部件的主要職能及主要技術(shù)性能參數(shù) 一、 注塑機(jī)的組成 1．注塑機(jī)的組成簡述 注塑機(jī)的根本要塑化、注射和定型。塑料的塑化是實現(xiàn)良好注射及保證成形制品質(zhì)量的前提。為了滿足成型要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時還必須要有足夠大的鎖模力。 作為注塑機(jī)必須具備以下根本職能： A． 對加工塑料實現(xiàn)塑化、計量并把熔料注入模腔的功能。 B． 對成形模具實現(xiàn)啟閉的鎖緊的功能。 C． 對成形過程中所需能量的轉(zhuǎn)換和傳遞控制的功能。 D． 對成形過程及工藝條件設(shè)定與調(diào)整的

2、功能。 因此，注塑機(jī)主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)組成。 （1） 注射裝置：注射裝置的主要作用是使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以一定壓力和速度把一定量的熔料注入模腔中。因此，注射裝置必須具備塑化良好、計量準(zhǔn)確的性能，在注射時對熔料提供足夠的壓力和速度，并提供充足的保壓壓力和保壓時間。 注射裝置一般由塑化部件〔機(jī)筒、螺桿、噴咀〕等，加料部件〔上料系統(tǒng)、料斗等〕計量裝置、螺桿傳動裝置、加熱冷卻系統(tǒng)、注射油缸、注射座及其移動油缸組成。 （2） 合模裝置：它的作用是保證成形模具啟閉靈活、準(zhǔn)確、迅速、平安而可靠，當(dāng)熔料注入模具時，合模裝置要保證模腔嚴(yán)密閉合而不向外溢料。合模構(gòu)造

3、應(yīng)具備可靠的啟閉動作，且有緩沖作用，合模及開啟中有變速調(diào)節(jié)要求，以防止損壞模具和制品，到達(dá)平安運行，延長機(jī)器壽命。 合模裝置由模板、拉桿、合模機(jī)構(gòu)、調(diào)模機(jī)構(gòu)、制品頂出機(jī)構(gòu)和平安門等組成。 （3） 液壓傳動與電器控制裝置：它的作用是保證注塑機(jī)能按工藝過程預(yù)定的要求〔如壓力、速度、溫度、時間等〕和成形周期中的動作程序準(zhǔn)確有效地進(jìn)展工作而設(shè)置的動力和控制系統(tǒng)。 液壓系統(tǒng)主要由油泵、油馬達(dá)、壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥、液壓輔助元件等到組成。 電氣控制系統(tǒng)是由動力、動作程序和加熱等控制組成。根據(jù)有無反響作用可把控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。根據(jù)控制類型可分為：恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序控制

4、系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)等。 2．注塑機(jī)的分類 注塑機(jī)開展迅速種類較多，所以分類方法也是較多。 〔1〕按排列形式分類；主要是依據(jù)螺桿的軸線和合模裝置的運動軸線來分類的。 A． 臥式注塑機(jī) B． 立式注塑機(jī) C． 角式注塑機(jī) D． 多工位注塑機(jī) 〔2〕按塑化的方式分類 根據(jù)注射裝置的塑化部件的不同構(gòu)造，可分為：柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)。螺桿式注塑機(jī)的特點是塑化部件由機(jī)筒和螺桿組成，塑化物料的熱量不僅來自機(jī)筒的加熱，而且也來自螺桿轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生摩擦熱和剪切熱，注射過程也由螺桿來完成，所以螺桿塑化時一邊轉(zhuǎn)動一邊計量 ，螺桿塑化能力大，塑化質(zhì)量好。因此被廣泛地應(yīng)用。 〔3〕

5、按機(jī)器加工能力分類 通用注塑機(jī)是指目前應(yīng)用最廣泛的，適用于熱塑性、單螺桿、單工位、臥式的注塑機(jī)。通用注塑機(jī)的成型能力是由注射量和合模力所決定的。注射量是以最論注射容積來表示，合模力是由合模機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的最大模具合緊力來決定。 〔4〕按合模裝置的特征分類 注塑機(jī)的合模裝置有各種不同的構(gòu)造特征，根據(jù)注塑機(jī)的合模裝置傳動部份特征可分為：機(jī)械式、液壓式、液壓機(jī)械式。 二、注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 1.注射部份參數(shù) A．注射量：它是注塑機(jī)的性能特征之一，在一定程度上反映了注塑機(jī)加工制品能力的大小，也標(biāo)志著機(jī)器所能生產(chǎn)塑料制品的最大重量。根據(jù)定義和實際應(yīng)用要求的不同，注射量可分為理論注射容積

6、、理論注射質(zhì)量、實際注射質(zhì)量。 注塑機(jī)的注射量是由螺桿直徑和行程決定的。 B．注射壓力：注射時螺桿對機(jī)筒物料施加的壓力，它必須抑制熔料從機(jī)筒流向模腔時所經(jīng)過各種流道的阻力，給予熔料必要的速度，并對熔體進(jìn)展壓實。這種作用不僅與制品質(zhì)量、尺寸精度等有密切關(guān)系，而且還受諸多因素如塑料種類、注射螺桿構(gòu)造、加工溫度等的影響。熔料流動長度及制品質(zhì)量隨壓力的增加而增大，沿流動方向的收縮率則隨注射壓力的增加而減少。 C．注射速率：為了得到密度均勻、尺寸穩(wěn)定的制品必須在較短的時間充滿模腔。注射速率與螺桿的移動速度成正比，與注射時間成反比。注射速率是單位時間從噴嘴注射出的熔體質(zhì)量。注射速率的理論值

7、可由螺桿直徑、注射速度、螺桿行程和注射時間等因素確定。 D．注射功率：在注塑成形周期中各階段的動作所需的功率相差太大，注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的最大功率出現(xiàn)在注射階段，此時的注射功率是由注射速度和注射壓力所決定的。 E．塑化能力與回復(fù)率：塑化能力是注射裝置塑化性能良好與否的重要標(biāo)志，它與螺桿直徑、螺桿長徑比、螺桿轉(zhuǎn)速及所加工的塑料性能等有直接的關(guān)系。 塑化能力是指注塑機(jī)在最高螺桿轉(zhuǎn)速及零背壓的情況下單位時間能夠均勻塑化塑料的能力。一般地說，螺桿計量段熔體輸送能力是決定塑化能力的主要因素。 在整個注射周期中，螺桿的塑化能力應(yīng)該在規(guī)定時間，保證能夠提供足夠量的塑化均勻

8、的熔料以備注射之用。螺桿的預(yù)塑化時間應(yīng)小于制品的冷卻時間，否則成形周期需要求的時間會因預(yù)塑化時間的延長而增加。 2．合模部份的參數(shù) 〔！〕合模力：在注射過程中合模裝置用來抵抗模腔壓力而對模具施以最大的夾緊力稱合模力。假設(shè)合模力缺乏，則會導(dǎo)致制品出現(xiàn)飛邊。合模力的大小決定于模

9、腔壓力和制品的投影面積。它受注射壓力、保壓壓力、熔料溫度、模具溫度、澆口形狀、制品厚度與形狀等。通常模腔壓力取注射壓力的40-70%。 合模力是保證制品質(zhì)量的重要條件,也直接關(guān)系到注塑機(jī)的整機(jī)尺寸和重量. (2)合模裝置的根本尺寸: 它關(guān)系到注塑機(jī)所能生產(chǎn)制品能力的大小.如制品的主要面積是由合模力和模具安裝的位置決定的,而制品高度則受模板行程所限制. A. 模板尺寸和拉桿有效間距:是表示模具安裝面積的主要參數(shù).它決定了模具的尺寸和制品的最大面積. B. 模板間距和模具高度。模板間距即最大開模距離，與模具高度〔容模厚度〕是制品高度的特征參數(shù)。最大模厚與最小模厚之差稱為調(diào)模量。 液壓式注

10、塑機(jī)的合模裝置，動模板可以在油缸行程圍的任意位置停頓并施壓，所以能適應(yīng)不同的模具厚度。 3．機(jī)器技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 注塑機(jī)的經(jīng)濟(jì)性是機(jī)器的本錢低、效率高、而耗能低。其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是：機(jī)器的驅(qū)動、尺寸與質(zhì)量的特征參數(shù)，包括移模速度、機(jī)器空循環(huán)次數(shù)、機(jī)器總功率、機(jī)器重量及外形尺寸等。 A． 移模速度：動模板的移動速度稱為移模速度，它是反映注塑機(jī)的工作效率的參數(shù)提高移模速度，能縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。 B． 機(jī)器空循環(huán)次數(shù)：是指每小時最高成形周期數(shù)，它和機(jī)器的塑化能力、塑料的種類、成形工藝條件、制品形狀、模具構(gòu)造、移模速度有關(guān)?！　　? 空循環(huán)時間是指由合模時間、注射座前移和后退時間、開模時間等

11、組成，不包括塑化、注射、保壓、冷卻、及取出制品等時間。 二、注塑裝置 注射裝置在工作過程中具有塑化、注射和保壓功能。它必須滿足以下要求： A． 在預(yù)定時間將固態(tài)的塑料熔化熔融為粘流態(tài)物料，且能按預(yù)定的熔料量、溫度、為注射成型提供均勻的熔料。 B． 根據(jù)工藝要求將塑化好的熔料以適宜的壓力和速度注入模具的型腔。 C． 能在預(yù)定的時間持續(xù)對已充滿模腔的熔料保持一定的壓力，為成形制品的冷縮補充熔料?！脖骸场? 1．注塑裝置的構(gòu)造類型及工作原理 注射裝置按塑化部件的構(gòu)造形式可以分為兩大類：柱塞式和螺桿式。目前最常見的是螺桿式注塑機(jī)。 螺桿式注射裝置又分為螺桿預(yù)塑式裝置和往復(fù)螺桿式注射裝置

12、。我們現(xiàn)在常見的是往復(fù)螺桿式注射裝置。 往復(fù)螺桿式簡稱螺桿式，其工作原理是：傳動裝置〔熔料馬達(dá)〕驅(qū)動塑化螺桿轉(zhuǎn)動，把從加料裝置進(jìn)料的固體塑料向料筒的前端輸送，固態(tài)塑料在螺桿的轉(zhuǎn)動剪切和外加熱的作用下逐漸熔融，到達(dá)機(jī)筒前端已塑化為粘流態(tài)物料，當(dāng)前端壓力提高到抑制螺桿向后移動的阻力時，螺桿可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動塑化物料并逐漸向后移動，此時計量開場。當(dāng)退到一定距離以后，即熔料量到達(dá)了注射量的要求。計量裝置的行程開關(guān)使傳動裝置停頓轉(zhuǎn)動，塑化完成。注射時，注射座油缸前移使料筒噴嘴緊貼上模具唧咀，注射油缸動作使熔料以成形要求的壓力和速度注入模具型腔，然后螺桿對機(jī)筒前端的熔料進(jìn)展保壓，這時便完成了一個注塑周期動作，

13、移動油缸退回原狀，預(yù)塑再次開場。 往復(fù)式螺桿裝置的主要特點： A． 塑化速率高，塑化能力大。 B． 塑化熔料的均勻性好。 C． 注射壓力損失小。 D． 構(gòu)造緊湊。 E． 熔料停滯分解的現(xiàn)象少，料筒的清理較易。 設(shè)計螺桿式注塑機(jī)注射裝置的構(gòu)造時要考慮的共同問題點是： 1． 部件的構(gòu)造、包括螺桿、機(jī)筒、噴嘴等主要零部件的構(gòu)造。 2． 螺桿的傳動與連接方式，確定動力源的形式及連接構(gòu)造的設(shè)計。 3． 注射座整體往復(fù)運動的構(gòu)造是采用導(dǎo)柱形式還是平面導(dǎo)向形式。 4． 螺桿的裝拆，在注射座的重心設(shè)置轉(zhuǎn)動支點，方便螺桿和機(jī)筒的清理。 5． 注射油缸和移動油缸的構(gòu)造和布置。 螺桿的構(gòu)造

14、和工作特性對機(jī)器的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。根據(jù)螺桿的工作容可以規(guī)納其工作特點如下： 1． 螺桿在注射和塑化過程中均作軸向移動；螺桿的工作是間歇式的，并且在塑化時的有效長度是逐漸變短的；螺桿的塑化過程是非穩(wěn)定的熔融過程。 2． 螺桿的塑化過程只是為成型預(yù)備熔料的準(zhǔn)備工序，熔融的穩(wěn)定性不直接影響制品的質(zhì)量。 3． 塑料的熔融歷程較長，物料經(jīng)螺桿作用后，仍停留在機(jī)筒前一段時間，繼續(xù)吸收機(jī)筒傳遞的熱量而進(jìn)一步均化。 由于成形塑料的種類很多，對螺桿的設(shè)計也的三種不同的構(gòu)造形式：漸變形螺桿、突變形螺桿、通用形螺桿。 漸變形螺桿壓縮段較長，該段螺槽深度由深逐步變淺，塑化時能量轉(zhuǎn)換較為緩和，

15、適合軟化和熔融溫度圍較寬的塑料加工，可用于加工類似PVC塑料具有寬的軟化溫度圍、高粘度的非結(jié)晶型塑料。 突變形螺桿壓縮段的螺槽深度由深急劇變淺，塑化時能量轉(zhuǎn)換比較劇烈，適合軟化和熔融溫度窄的塑料加工，主要用于加工PA、聚烯烴類的結(jié)晶型塑料。 通用形螺桿壓縮段的長度位于漸變形和突變形之間，一般為4-5個螺距的長度，這種構(gòu)造擴(kuò)寬了機(jī)器的用途，可以通過調(diào)整工藝條件〔螺桿轉(zhuǎn)速、料筒溫度、和背壓等〕滿足各種塑料的加工要求，可以防止*些機(jī)臺為了更換不同塑料而需要更換不同的螺桿，減小了工作強(qiáng)度，也降低了機(jī)器本錢。但是與專用螺桿相比還是專用螺桿的性能優(yōu)越。 注射螺桿的參數(shù)的：螺桿直徑、注射行程、螺桿的長

16、徑比及分段、螺桿的螺槽深及螺桿的壓縮比等。 注射螺桿的設(shè)計 設(shè)計上螺桿的注射行程一般取螺桿直徑的3—5倍。 機(jī)筒的理論注射容積為： V=π/4*螺桿截面積*螺桿注射行程 螺桿的理論注射量計算為： W=注射系數(shù)*理論注射容積*常溫下塑料的密度〔注射系數(shù)通常取0.88—0.90〕　 螺桿的長徑比L/D：螺桿的長度取值大，對塑化能力和塑化質(zhì)量提高有利，但會導(dǎo)致螺桿的驅(qū)動功率增大，機(jī)器的長度增加，制造困難等，普通螺桿通常長徑比值取18—22的圍。 適當(dāng)增加螺桿螺槽深度有利于提高塑化能力；均化段的螺槽深較淺時有利于提高螺桿的工作穩(wěn)定性；螺槽深決定物料的剪切作用，較淺時對

17、物料的剪切劇烈，剪切熱增大導(dǎo)致物料溫度升高，螺桿的功率消耗也增大。對注射螺桿而言，考慮螺桿的塑化能力和降低消耗功率是主要的，同時對物料的塑化質(zhì)量還可通過調(diào)整背壓來控制。 通用型螺桿的螺槽深在均化段一般取螺桿直徑的0.05—0.07。 通用型螺桿的壓縮比一般取2—2.8，壓縮比大對物料的剪切作用增大，壓縮經(jīng)小對塑化能力提高和塑料的適應(yīng)性有利。 螺桿是注射部份的重要成零件，它處于高溫高壓下工作，同時要經(jīng)受物料的磨蝕作用和頻繁的負(fù)載啟動，要求在正常的工作條件下不出現(xiàn)斷裂破壞，外表具有一定的硬度，增強(qiáng)耐磨損和耐腐蝕的能力，目前螺桿材料多采用氮化鋼38CrMoAl或高強(qiáng)度的合金鋼。 螺桿頭的構(gòu)造

18、：為了滿足注塑的要求，對粘度低的塑料在注射時要防止由于熔料的回泄造成注射效率低，壓力損失大，和保壓困難的問題；對于粘度較高的熱敏性塑料主要解決由于注射排料不凈造成的滯料分解問題。故螺桿頭有幾種不同的設(shè)計形式： 止逆形螺頭：是一種防止熔料回流的螺桿頭。 防滯料解形螺桿頭：這種螺桿頭有且助于排料干凈，防止停留時間過長而造成熔料過熱分解。 注塑機(jī)筒的設(shè)計 料筒是塑化部件中一個重要的零件，配合螺桿完成注射、塑化和輸送等工作，設(shè)計上主要考慮加料輸送、加熱與冷卻、強(qiáng)度等方面的問題。 1．機(jī)筒壁厚 機(jī)筒的壁厚會影響機(jī)筒升溫時間和溫度的穩(wěn)定性，例如機(jī)筒的壁厚過小雖然升溫較快，但是機(jī)筒重量輕而熱容量

19、小，難以保證穩(wěn)定的溫度條件。相反，機(jī)筒過厚需要過長時間的升溫，同時笨重的機(jī)臺熱慣性大會導(dǎo)致溫度調(diào)節(jié)過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象。通常機(jī)筒壁厚的取值大約為：機(jī)筒外徑與機(jī)筒徑的比值等于2—2.5的圍。 2．機(jī)筒與螺桿的間隙 機(jī)筒與螺桿的間隙大小對機(jī)器的性能有很大的影響，過大會使塑化能力下降和增加注射熔料的回泄，過小又會增加螺桿的驅(qū)動功率和制造上的困難。目前采用的螺桿機(jī)筒間隙一般為螺桿直徑的0.002—0.005。 3．機(jī)筒的加熱和冷卻 機(jī)筒的加熱需要分段控制，一般以螺桿直徑的3—5倍為一段較為適宜，溫度精度控制在±5℃以，對于熱敏性塑料最好在±⒉℃以。 為了保證物料良好的加料和固體輸送條件，

20、同時防止熱量傳遞到傳動部件，要求機(jī)筒在加料口設(shè)置一冷卻環(huán)〔槽〕，其它地方靠自然冷卻即可滿足散熱要求。 機(jī)筒和螺桿選用材料的要求： A． 機(jī)械強(qiáng)度足夠 B． 加工性能良好 C． 熱處理性能良好 D． 耐磨性和耐腐蝕性良好 E． 取材容易和降低本錢 F． 常選用的材料 螺桿與機(jī)筒的技術(shù)要求： A． 外表硬度處理：材料為氮化鋼時，外表氮化層深度不小于0.03MM,螺桿外圓氮化層硬度740HV以上；機(jī)筒硬度840HV以上.外表氮化處理。 B． 螺桿的外表粗糙度：螺槽底徑的外表粗糙度不大于0.8μm,螺棱兩側(cè)外表粗糙度不小于1.6μm。 C． 外觀質(zhì)量：外表不允許有明顯的碰傷、燒傷

21、和腐蝕等現(xiàn)象，螺棱兩側(cè)面圓弧與底徑相處必須平滑過渡。不允許有明顯塌角。 噴嘴的設(shè)計 注塑在充模時，熔料在螺桿的壓力作用下流經(jīng)噴嘴進(jìn)入模腔。熔料通過小口徑的噴嘴時受到較大的剪切作用，部份壓力在抑制阻力時轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽谷哿蠝囟鹊靡蕴岣?，同時部份壓力轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶?，提高了熔料的流動速度，使熔料快速充滿模腔。在保壓階段，少量的熔料流經(jīng)噴嘴進(jìn)入模腔，補充制品收縮所需的熔料，所以注射噴嘴影響注射熔料的壓力損失、剪切熱的多少、射程的大小及補縮作用的大小。 噴嘴按其構(gòu)造特點可分為多種類型：開式、鎖閉式、和特殊用途式。 開式噴嘴構(gòu)造簡單，流道對熔料的 阻力小，補縮作用大，不容易產(chǎn)生 滯料分解現(xiàn)象。使用

22、時最好采用前加 料方式，螺桿完成塑化時能作微小的〔開式噴嘴〕 向后移，使前端熔料壓力得以解除〔倒索〕，可以減少流涎。 噴嘴的主要技術(shù)參數(shù)：頭部的球半徑和噴嘴的口徑。 噴嘴頭部的球半徑是與模具唧咀壓緊的，保證熔料不外泄，承受注射座的推力。它的大小與機(jī)器大小有關(guān)。 噴嘴口徑的大小影響注射壓力的損失、熔料的溫度、補縮作用及射程的遠(yuǎn)近。在注射速率不變時，采用小口徑的噴嘴會出現(xiàn)壓力損失大而剪切速率提高的情況，壓力能轉(zhuǎn)化為熱能和速度能，表達(dá)熔料溫度和流動速度的提高，熔料的射程也增加。加工粘度高的熱敏性塑料、注射成形制品壁厚最好采用補縮性能好的大的噴嘴口徑，加工壁薄的制品時宜采用小的射程遠(yuǎn)的噴嘴口

23、徑。 傳動裝置 在注射裝置的工作中，需要完成規(guī)定動作，所以需要相應(yīng)設(shè)置傳動裝置，包括螺桿的轉(zhuǎn)動和移動，注射座的移動和轉(zhuǎn)動等傳動裝置。 螺桿的傳動裝置 螺桿的傳動裝置為螺桿的轉(zhuǎn)動塑化提供一定的動力和速度，它應(yīng)根據(jù)注射裝置的工作特點滿足以下要求： A． 螺桿的預(yù)塑是間隙式的工作，要求適應(yīng)頻繁的啟動，以及處于負(fù)載啟動的情況。 B． 機(jī)器要適應(yīng)多種塑料加工的要求，螺桿的轉(zhuǎn)速在一定圍可以調(diào)節(jié)。 C． 傳動裝置具有螺桿既能轉(zhuǎn)動又能向后移動的構(gòu)造特點。 D． 螺桿的傳動裝置設(shè)置在注射座架上，隨注射架工作時往復(fù)運動，所以力求傳動裝置構(gòu)造簡單，尺寸小和質(zhì)量輕。 螺桿的傳動方式主要分液壓馬達(dá)驅(qū)動

24、和電動機(jī)驅(qū)動兩種方式。 液壓馬達(dá)驅(qū)動螺桿的主要特點： A． 傳動特性軟、啟動慣性小、不會過載工作，可免去設(shè)置螺桿過載的保護(hù)裝置。 B． 系統(tǒng)構(gòu)造簡單、尺寸小和重量輕、制造和維護(hù)容易。 C． 節(jié)省能源。 D． 系統(tǒng)的調(diào)速圍大，可無級調(diào)速。 E． 缺點是傳動效率低，一般70%以下，系統(tǒng)需要配置較為復(fù)雜的液壓系統(tǒng)。 螺桿傳動的轉(zhuǎn)速與調(diào)節(jié) 螺桿的轉(zhuǎn)速影響塑化能力的大小和熔筒溫度的上下。在一般情況下適當(dāng)提高螺桿轉(zhuǎn)速會使塑化能力提高，但是按照不同塑料的加工要求，相應(yīng)調(diào)整背壓和溫度等工藝條件才能到達(dá)滿意效果。在加工結(jié)晶型塑料時，如果提高了轉(zhuǎn)速而不提高相應(yīng)的機(jī)筒加熱溫度，結(jié)果會使塑料的熱歷程縮

25、短，物料未能充分預(yù)熱，塑化能力反而下降，有時螺桿轉(zhuǎn)速過高也會使加料段的輸送條件發(fā)生改變，可能出現(xiàn)不進(jìn)料的現(xiàn)象，同樣影響塑化能力。 另一方面，螺桿轉(zhuǎn)速也決定了螺桿對塑料剪切作用的大小，提高轉(zhuǎn)速實際提高了螺桿的剪切速率，對物料的剪切作用增加，會導(dǎo)致熔料的溫度升高。所以對加工如PVC等熱敏性塑料時不宜采用過高的螺桿轉(zhuǎn)速；加工粘度低熱穩(wěn)定性好的塑料應(yīng)適當(dāng)提高螺桿轉(zhuǎn)速，加強(qiáng)對物料的剪切作用可以提高塑化能力。 在具體確定螺桿轉(zhuǎn)速的時候，應(yīng)結(jié)合螺桿的構(gòu)造與參數(shù)、背壓、機(jī)筒溫度等因素的影響，既能滿足塑化能力的要求，又能盡量降低熔料的軸向溫差，如用長徑比小的螺桿時，應(yīng)適當(dāng)降低螺桿轉(zhuǎn)速，以保證塑料有足夠的熱歷

26、程。 螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，對于液壓馬達(dá)驅(qū)動的注塑機(jī)主要是調(diào)節(jié)對馬達(dá)的供油量就可以實現(xiàn)無級調(diào)速。隨著塑化能力的提高，使用的螺桿轉(zhuǎn)速也提高，螺桿的驅(qū)動功率也相應(yīng)增加。 注射座的整體移動 注射座的移動：一般有兩種形式：一是將移動油缸設(shè)在導(dǎo)軌的下方，使機(jī)器構(gòu)造顯得緊湊，操作方便，但維護(hù)安裝時卻不方便。另一種是將移動油缸架于導(dǎo)軌上方，使用單個或兩個油缸，將缸體與前模板鉸接固定，與螺桿軸線平行布置。另外，注射座的導(dǎo)軌也有兩種形式：一是導(dǎo)軌方式，二是導(dǎo)柱方式。但導(dǎo)柱方式只限于小型注塑機(jī)上。 注射座移動推力：移動油缸的推力除了抑制注射座整體移動的阻力外，還要保證注射座在注射時不產(chǎn)生后退現(xiàn)象，保持噴嘴壓緊模

27、具。一般情況下注射座的推力為：小型機(jī)4-4.5T；中型機(jī)為6.5-7T；大型機(jī)為12-13.5T。 注射座的轉(zhuǎn)動：在實際工作中，由于清理、維修螺桿和機(jī)筒，或更換螺桿，需要進(jìn)展拆換螺桿，就必須要注射座能有一定角度的轉(zhuǎn)動。這種構(gòu)造小型機(jī)一般采用人力搬動，大型機(jī)則利用射移油缸，在前模板上多加裝一個固定座，然后利用射移油缸使之轉(zhuǎn)動，通常無需設(shè)置其它的動力裝置。 加料裝置 螺桿式注射裝置的加料塑化計量主要決定于螺桿塑化后退的行程，所以只要控制塑化時螺桿后退的行程就可以滿足每次注射所需的熔料量，它的準(zhǔn)確性依賴于注射工藝條件的穩(wěn)定性即要求機(jī)筒的溫度、背壓和螺桿轉(zhuǎn)速等工藝條件的控制精度提高才能保證塑化計

28、量準(zhǔn)確。 加料裝置的另一部份是料斗。對料斗的設(shè)置主要考慮以下幾點： 1． 料斗裝料的熔積至少可滿足機(jī)器1-1.5小時的生產(chǎn)用料量。 2． 機(jī)器在生產(chǎn)中要經(jīng)常換料，其構(gòu)造要便于清洗。 3． 要便于觀察料斗存料情況，設(shè)置可以直接顯示料層位置的窗口，或自動報警裝置。 4． 要落料順暢，料斗的錐角一般不大于60゜。 合模裝置 注塑機(jī)的合模裝置主要由合模機(jī)構(gòu)、調(diào)模機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)和平安保護(hù)裝置組成。它是保證模具可靠的閉緊和實現(xiàn)啟閉動作及制品頂出的主要部件，對保證成品質(zhì)量起著重要的作用。 合模裝置的要求： A． 有足夠的合模力和系統(tǒng)剛性，保證模具在注射成形時不產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 B． 模板有

29、足夠的開模行程和模具安裝面積，以適應(yīng)成形不同制品或模具。 C． 模板在啟閉過程中，有一個較理想的速度變換過程，即移模速度應(yīng)是慢—快—慢的變化過程，這樣既可使成品平穩(wěn)頂出，防止模具受撞擊損壞，又能提高機(jī)器的循環(huán)次數(shù)提高生產(chǎn)率。 此外，合模裝置還應(yīng)有必要的附屬裝置：如頂出裝置、抽芯裝置、模具起吊裝置、潤滑裝置和平安保護(hù)裝置。 一、合模裝置的構(gòu)造類型 按工作原理可分為：機(jī)械式、液壓式、機(jī)械液壓式三種。液壓式和液壓機(jī)械式的主要區(qū)別是液壓式移模油缸直接與動模板相連，液壓機(jī)械式則是移模油缸靠肘桿與動模板相連。 液壓式合模裝置 液壓式合模裝置又可分為單缸直壓式、充液式、增壓式、自吸增壓式、和兩次

30、動作穩(wěn)壓式等多種不同構(gòu)造。 單缸直壓式：其啟閉模動作及合模力均由合模油缸直接完成。移模速度和合模力的大小分別由活塞桿的速度和活塞產(chǎn)生的軸向力決定。 增壓式：它具有合模油缸和增壓油缸，合模時壓力油先進(jìn)入合模油缸，由于油缸的相對直徑較小，故具有一定的移模速度，當(dāng)模具合上后，切換壓力油進(jìn)入增壓油缸，由于增壓油缸活塞兩端的面積不同而提高合模油缸的油壓，從而滿足合模油缸的壓力。由于壓力提高受液壓系統(tǒng)和密封的限制，故一般也用于中小型注塑機(jī)。 充液式：又稱自吸式或增速式，一般是指以小直徑油缸實現(xiàn)快速移模，以大直徑油缸獲得所需合模力，且在快速合模過程中合模油缸能自動充液。充液式合模裝置的活塞型主要適用于

31、中小型注塑機(jī)，柱塞型主要適用于大型注塑機(jī)。 充液增壓式：它同時具有增速功能，一般簡稱為自吸增壓式或充液增壓式。這種雙作用特殊構(gòu)造油缸，制造要求高，且采用工作液循環(huán)方式，易引起工作液發(fā)熱或變質(zhì)，故一般適用于中小型注塑機(jī)。 兩次動作穩(wěn)壓式：其特點是以小直徑長行程油缸實現(xiàn)速移模和移模行程，用定位機(jī)構(gòu)使閘桿或支柱定位，由大直徑短行程的合模油缸〔穩(wěn)壓缸〕獲得所需合模力。具有耗能低、速度快、升壓時間短、合模系統(tǒng)剛性大的特點。但其構(gòu)造和油路較為復(fù)雜 。它的構(gòu)造形式很多，主要有：閘板式、擺塊穩(wěn)壓式、轉(zhuǎn)盤穩(wěn)壓式、抱桿穩(wěn)壓式、程序復(fù)合式、拉桿移動兩板式合模裝置、無拉桿合模裝置。 液壓機(jī)械式合模裝置 液壓機(jī)

32、械式合模裝置由液壓系統(tǒng)和肘桿機(jī)構(gòu)兩部份組成。最常用的是移模油缸或移壓油缸與肘桿機(jī)構(gòu)組成的串接式合模裝置，兼有液壓式和機(jī)械式合模裝置速度快、自鎖、節(jié)能等到優(yōu)點，滿足注塑工藝所需的運動特性和力學(xué)特性。 主要表現(xiàn)形式有： A． 單曲肘二連桿：主要形式有：單曲肘擺缸式；單曲肘掛缸式；單曲肘穩(wěn)壓復(fù)合式； B． 雙曲肘二連桿； C． 雙曲肘二連桿撐桿式：主要形式有：雙曲肘二連桿撐桿式；雙曲肘撐桿穩(wěn)壓復(fù)合式； D． 雙曲肘三連桿：主要形式有：五孔直排式；雙曲肘斜排式〔雙曲肘翻、雙曲肘外翻式〕；雙曲肘穩(wěn)壓復(fù)合式〔雙曲肘齒條移模油缸穩(wěn)壓復(fù)合式、雙曲肘轉(zhuǎn)盤復(fù)合式、四孔直排雙曲肘穩(wěn)壓復(fù)合式〕。 機(jī)械式合

33、模裝置 （1） 全機(jī)械式 這種合模裝置由于存在調(diào)整復(fù)雜，慣性沖擊大等缺點，目前根本上被液壓驅(qū)動式合模裝置所取代。 （2） 伺服電動機(jī) 隨著電子工業(yè)的開展而出現(xiàn)了精細(xì)注塑，它的關(guān)鍵是保證制品的尺寸穩(wěn)定，這就要求注塑機(jī)的運動復(fù)現(xiàn)穩(wěn)定。小型精細(xì)注塑機(jī)的伺服電機(jī)驅(qū)動，具有顯著的特點就是連續(xù)操作中的穩(wěn)定性很高。主要以伺服電機(jī)驅(qū)動齒帶螺旋—曲肘式合模裝置。合模時，伺服電機(jī)直接驅(qū)動，通過撓性齒帶、齒輪使螺旋轉(zhuǎn)動，由于螺旋轉(zhuǎn)動而使十字頭上的螺母沿螺旋軸作軸向移動，從而推動曲肘連桿機(jī)構(gòu)及動模板作啟閉運動，并產(chǎn)生合模力。 二、 合模機(jī)構(gòu)的運動和力分析 液壓式合模裝置的構(gòu)造形式是多種多樣的，但其共同特點

34、是：合模力和移模速度取決于油泵的流量、工作液的壓力和油缸的直徑，并由油缸來完成不同的職能要求，具有機(jī)械構(gòu)造簡單、使用方便的特點。 單缸直壓式機(jī)器的合模力計算： 合模力KN=π/4合模油缸直徑*工作油壓力 開模力：在開模取出制品的開場瞬間，為抑制模腔短時間形成的負(fù)壓和制品對模具的附著力，而需要一定的壓力，其附著力的大小與樹脂的性質(zhì)、模具的外表質(zhì)量和拔模斜度、制品的構(gòu)造形狀及冷卻固化程度等因素有關(guān)。開模力一般為合模力的1/10—1/15。如果說油缸直徑已定，其合模及開模的速度則取決于壓力油的流量。 增壓式合模裝置則利用了較小油缸直徑獲得適當(dāng)?shù)囊颇Ｋ俣龋?/p>

35、油缸直徑不變的情況下利用增壓油缸來提高工作油壓力而獲得所需的合模力。 充液式合模機(jī)構(gòu)的特點則是利用兩種不同直徑的油缸來分別滿足快速移模和足夠合模力的要求。 最小模具厚度和最大模板開距：液壓式合模裝置的模板行程決定于油缸行程，為防止油缸超越工作行程必須限定其最小模具厚度，并嚴(yán)格在無模具狀態(tài)下進(jìn)展合模操作，一般不限定模板的最大模具厚度而規(guī)定其最大模板開距。其一般值為最小模具厚度的3-4倍。 升壓時間：液壓式合模裝置在合模終了時，由于合模裝置的機(jī)械變形和實際工作油的可壓縮必性，因此工作油的壓力升至給定值而獲得預(yù)定合模力需要一定的時間，這段時間稱為升壓時間。升壓時間的長短與系統(tǒng)剛性、工作

36、液的面積和壓力大小等有關(guān)。實踐證明兩次動作穩(wěn)壓式合模裝置的升壓時間比充液式合模裝置要短得多，故兩次動作式合模裝置已獲得廣泛的應(yīng)用。 液壓機(jī)械式合模機(jī)構(gòu)的運動主要指肘桿機(jī)構(gòu)的運動。肘桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則是在保證模板行程的前提下，使機(jī)構(gòu)所占的軸向位置尺寸要小，具有高的移模速度、平穩(wěn)的速度交換和適宜的力的放大能力。而這些要求與機(jī)構(gòu)的幾何尺寸有著密切關(guān)系。在合模過程中，因合模系統(tǒng)發(fā)生彈性形變而形成的預(yù)緊力從而使模具被鎖緊。機(jī)構(gòu)的變形是指肘桿機(jī)構(gòu)在鎖模過程中合模系統(tǒng)產(chǎn)生的彈性形變。變形力是指肘桿機(jī)構(gòu)在鎖模過程中合模系統(tǒng)因彈性形變而形成的預(yù)緊力。預(yù)緊力的大小取決于合模系統(tǒng)的變形量。 五孔斜排式雙曲肘三連桿

37、合模機(jī)構(gòu)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種構(gòu)造 形式。 三、 合模裝置的主要部件設(shè)計 模板：模板有動模板、定模板和后模板之分，它們主要用于安裝模具、拉桿、合模機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)等。并和拉桿構(gòu)成一個力的封閉系統(tǒng)，在合模時將成型模具鎖緊，因此模板的構(gòu)造、加工精度、強(qiáng)度、剛度都與注塑機(jī)的使用性能直接相關(guān)。 模板的布置有二柱式和四柱式兩種形式。常見的二柱式布置主要以小型立式注塑機(jī)為多，四柱式的承載力大、剛性好、定位導(dǎo)向性能好，應(yīng)較為普遍。一般以臥放較為多見。模板常用35或45鋼的鑄鍛件或高標(biāo)號的球墨鑄鐵等材料制作。模板上的定位圈和螺栓孔位直接影響到模具的安裝。模板又是拉桿的定位基準(zhǔn)，必須保證運動自如，模具閉合

38、時均勻貼合，拉桿孔應(yīng)平行，并且中心對于稱。100mm平行度不允許超過0.03mm 拉桿：拉桿又稱導(dǎo)柱，是連接前、后模板承受合模力和保證動模板平行移動的主要部件，它承受著合模力的拉伸作用，運動部件的重量作用以及由于模具放置偏心而產(chǎn)生的彎曲作用。因此拉桿必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)向外表應(yīng)有足夠的精度、硬度和低的外表粗糙度值。 拉桿的構(gòu)造形式有： A． 用兩端軸肩定位形式 B． 一端以軸肩定位，另一端用對開套環(huán)定位的構(gòu)造形式。 C． 兩端均以套環(huán)定位的形式 D． 左端為調(diào)節(jié)螺母，右端用數(shù)支螺釘，通過壓蓋與模板固定，使拉桿得到固定的形式。這種構(gòu)造是目前應(yīng)用最為廣泛的一種。 拉桿的常用材料

39、有45鋼、40Cr、38CrMoAIA鋼鍛件，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，外表鍍鉻或氮化。其硬度不低于HRC45。 一般情況下，合模裝置所受的偏心載荷較小，而各構(gòu)件的剛性較大，模板的導(dǎo)向精度較高，故偏載對拉桿的影響較小；至于運動部件的重量引起的拉桿彎曲作用與合模力對拉桿的拉伸作用要小得多。 拉桿螺母承受著全部合模力的作用，在安裝時須擰緊，各拉桿的預(yù)緊程度應(yīng)一致。拉桿螺母在構(gòu)造上有兩種形式：對開式和整體式。對開式主要用于大型注塑機(jī)。 肘桿機(jī)構(gòu)：肘桿式合模裝置中的連桿、連桿連接鉸鏈的銷軸和軸套是保證肘桿機(jī)構(gòu)正常工作的重要零件，它是合模機(jī)構(gòu)中的主要受力件，工作條件惡劣，其制造與安裝精度、潤滑條件等對其使用性能

40、和壽命有很大影響，是肘桿式合模機(jī)構(gòu)中的易損件。其連桿多用片式組合構(gòu)造，其相關(guān)的鉸鏈銷軸為多剪切面銷軸，而軸套依構(gòu)造常采用分段式而與連桿緊配合。采用這種構(gòu)造形式，銷軸和軸套接觸面的負(fù)荷分布較均勻，有利于摩擦面工作條件的改善和構(gòu)造緊湊。 調(diào)模機(jī)構(gòu)：為了適應(yīng)成型不同制品，使用不同厚度的模具，必須有調(diào)整動模板與定模板之間距離的調(diào)模裝置。肘桿式合模裝置合模力的大小與合模機(jī)構(gòu)的預(yù)變形量大小有關(guān)，成型制品所需的合模力是通過調(diào)模裝置的精細(xì)來實現(xiàn)，所調(diào)模裝置也是合模力的調(diào)整裝置。 調(diào)模機(jī)構(gòu)的驅(qū)動形式主要有機(jī)械式、液壓式、電動式驅(qū)動。 調(diào)模機(jī)構(gòu)解決了肘桿式合模機(jī)構(gòu)合模時動模板合緊位置的調(diào)整，而開模時動模板最

41、終位置的調(diào)整則應(yīng)配備相應(yīng)的裝置，以根據(jù)成型制品的模具厚薄程度，調(diào)整動模板的行程。目前常用的調(diào)節(jié)方法有兩種：行程開關(guān)調(diào)節(jié)法和采用行程可調(diào)的移模油缸。行程開關(guān)調(diào)節(jié)法方法簡單，但準(zhǔn)確性欠佳，易造成機(jī)器行程不準(zhǔn)或模具撞擊事故；采用可調(diào)行程移模油缸，使開模位置得以準(zhǔn)確可靠。 頂出機(jī)構(gòu)：它是合模機(jī)構(gòu)的重要組成部份，其功能是保證準(zhǔn)確而平穩(wěn)地將模制品頂出，因此，頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)具有足夠而均勻的頂出力和可控的頂出次數(shù)、頂出速度；應(yīng)有足夠而可調(diào)的頂出行程，；操作平安、可靠。 頂出機(jī)構(gòu)的構(gòu)造形式有：液壓頂出、機(jī)械頂出、氣動頂出；單點頂出和多點頂出等多種構(gòu)造。除部份小型注塑機(jī)用只用機(jī)械頂出外，近代大多采用液壓頂出。頂出

42、次數(shù)和頂出速度均可用外部設(shè)定值進(jìn)展調(diào)節(jié)。 機(jī)械頂出的頂出力和頂出速度決定于開模速度和開模力，其構(gòu)造相比照擬簡單，但它必須在快速開模轉(zhuǎn)為慢速開模后才可進(jìn)展頂出制品。 液壓式頂出的頂出壓力和頂出速度、位置、頂出次數(shù)的調(diào)節(jié)方便，并能自行復(fù)位，有利于縮短循環(huán)周期，簡化模具構(gòu)造設(shè)計，適應(yīng)自動化生產(chǎn)的要求。其構(gòu)造較為復(fù)雜，頂出力較小。 氣動頂出是通過模具上開設(shè)的氣道和微小的頂出氣孔，直接吹出制品的頂出方法，其構(gòu)造簡單，特別適用于不允許留有頂出痕跡的盆狀制品，但需配置氣源和氣路，運用圍有限。 頂出制品所需的力受樹脂性能、模具的拔模斜度、模具的制造精度和外表粗糙度、制品的面積和構(gòu)造復(fù)雜程度以及注射壓

43、力、注射速度、注射溫度、保壓壓力和冷卻時間等因素的影響。 四、 冷卻加熱系統(tǒng) 注塑機(jī)在塑化過程，需要熔化塑料的熱量除了來自自身螺桿轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的前切熱外，很大一部份是來自機(jī)筒的加熱，這是由于注射螺桿的螺槽通常都很深，螺桿轉(zhuǎn)動時物料與螺桿和機(jī)筒的摩擦及剪切等產(chǎn)生的熱量相比照擬少的緣故。機(jī)筒的加熱需分段控制，以提高塑化能力，一般以螺桿直徑的3-5倍為一加熱段，且每段加熱溫度般不超過5℃，對于熱敏性塑料一般不超過2℃。 加熱功率及冷卻介質(zhì)用量確實定：對于機(jī)器開機(jī)加熱升溫的時間，一般小型注塑機(jī)30分鐘左右，大型注塑機(jī)1小時左右，升溫時間太長會影響機(jī)器的使用率。機(jī)臺外表積的加熱功率目前通常為3-4W

44、/cm2。 由于螺桿所產(chǎn)生的剪切熱量相對較小，在通常情況下機(jī)筒螺桿無須設(shè)置冷卻控溫系統(tǒng)，僅靠自然冷卻即可，但是為了保持良好的加料和輸送作用，防止熱量傳到機(jī)器的加料口和傳動裝置，應(yīng)在加料口設(shè)置冷卻套或冷卻槽，對于在較高轉(zhuǎn)速下加工熱敏性塑料，則必須對機(jī)器進(jìn)展冷卻控溫，以防止熱敏性材料分解，通常采用的冷卻介質(zhì)是水和礦物油。 加熱冷卻方法：注塑機(jī)采用的加熱方法主要是電加熱方法，目前主要是應(yīng)用電阻加熱器進(jìn)展加熱。電阻加熱是利用電通過電阻絲后產(chǎn)生的熱量來加熱機(jī)筒，再從機(jī)筒把熱量傳給螺桿中的塑料。目前常用的電熱圈構(gòu)造是將電阻絲包在云母片絕緣層，在外面以金屬薄片起保護(hù)作用，這種加熱器體積小，構(gòu)造緊湊，裝拆維修方便，但電阻絲會因受潮或氧化而燒斷，從而影響壽命。 料斗的冷卻非常重要，注塑塑化時，進(jìn)料口的溫度不能太高，否則會在進(jìn)料口出現(xiàn)架橋現(xiàn)象，使加料困難，甚至不能加料。螺桿的冷卻目的主要是加強(qiáng)螺桿的輸送作用，同時又能促進(jìn)熔體溫度的均勻性，防止塑料因過熱分解，控制制品質(zhì)量。 1