柱塞式注射机注射系统.
知识点七 注射成型
高分子材料专业 高分子成型加工技术Ⅰ(塑料)
知识点七 注射成型
主要内容：
1 概述 2 塑料注射成型设备 3 热塑性塑料注射模塑工艺过程 4 热固性塑料的注射成型及传递模塑 5 反应注射成型 6 其它注射成型 7 注射制品主要缺陷及解决措施
1 概述
（1）注射模塑 将粉状或粒状塑料从注射机料斗加入料筒中加热
根据其结构，大致可分为如下几种形式：
●直通式：
特点：颈短呈管状，不用单独加热；压力损失小；不易分解、 滞料；补料易；剪切作用小，易流涎，射程近。
适用性：粘度高、热敏性塑料，厚壁制品。
● 延伸式：
特点：颈长，需单独加热；压力损失较小；射程 较远；补缩作用较大；有流涎现象。
适用性：η大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM 等。
柱塞式注塑机结构示意
1-机座 2-电动机及油泵 3-注射油缸 4-加料调节装置 5-注射料筒柱塞 6-加料筒柱塞 7-料斗 8-料筒 9-分流梭 10-定模板 11-模具 12-动模板 13-锁模机构 14-锁模(副)油缸 15-喷嘴 16-加热器 17-油缸
● 移动螺杆式注射机
主要构造：注射系统、锁模系统、模具。 特点：
✓其它工艺性能：
吸湿性、细度和均匀度等。
伸直时有自锁作用。 缺点：易机械磨损，调模麻烦。 适用性：多用于中、小型注射机。
曲臂锁模机构闭模(a)和开模(b)工作原理示意图
2.3 注塑模具
（1）模样：人的长相或装束打扮。
（2）模范：1.制造器物的模型。 汉 王充 《论衡·物势》：“今夫陶冶者初埏埴
作器，必模範爲形，故作之也。” 宋 沈括 《梦溪笔谈·异事》：“褭蹏作團餅，四 邊無模範跡，似於平物上滴成。”《金史·食货志三》：“不若弛限錢之禁，許民自採 銅鐵錢，而官製模範，薄惡不如法者，令民不得用。”2.引申为规则，法度。 宋 王 谠 《唐语林·栖逸》：“ 方 （ 方干 ）詩在模範中爾，奇意精識者亦然之。” 清 平步青 《霞外攟屑·掌故·顾吴羹通副》：“翰林以記載文誥爲職，苟少知文之模範， 行己無大過失。”3.榜样，表率。 汉 扬雄 《法言·学行》：“師者，人之模範也。”
注塑机的七大系统及作用
注塑机的七大系统及作用注塑机/通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气掌控系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等构成。
下面我们分别来看看它每个系统是什么结构，又有什么样的作用呢。
（1）注射系统注射系统的作用：注射系统是注塑机zui重要的构成之一，一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种重要形式。
目前应用zui广泛的是螺杆式。
其作用是，在注塑料机的一个循环中，能在规定的时间内将肯定数量的塑料加热塑化后，在肯定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。
注射结束后，对注射到模腔中的熔料保持定型。
注射系统的构成：注射系统由塑打扮置和动力传递装置构成。
螺杆式注塑机塑打扮置重要由加料装置、料筒、螺杆、射嘴构成。
动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置（熔胶马达）。
（2）合模系统合模系统的作用：合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。
同时，在模具闭合后，供予以模具充足的锁模力，以防范熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。
合模系统的构成：合模系统重要由合模装置、调模机、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构构成。
（3）液压系统液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作供给动力，并充足注塑机各所需压力、速度、温度等的要求。
它重要由各自种液压元件和液压辅佑襄助元件所构成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。
各种阀掌控油液压力和流量，从而充足注射成型工艺各项要求。
（4）电气掌控系统电气掌控系统与液压系统合理搭配，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。
重要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等构成。
一般有四种掌控方式，手动、半自动、全自动、调整。
（5）加热/冷却系统加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的，注塑机料筒一般采纳电热圈作为加热装置，安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。
热量通过筒壁导热为物料塑化供给热源；冷却系统重要是用来冷却油温，油温过高会引起多种故障显现所以油温必需加以掌控。
注射成型原理及注射机
注射成型工艺参数
（3）保压压力：型腔充满后，注射压力的作用在于对模内熔体的压实，此时的注 射压力也可称为保压压力。 （4）型腔压力：型腔压力是注射压力在经过注射机喷嘴、模具的流道、浇口等的 压力损失后，作用在型腔单位面积上的压力。一般型腔压力是注射压力的0.3~0.65 倍，大约为20~40MPa。
注射成型原理及注射机
注射机的分类及其工作原理
（1）柱塞式注射机
注射机的分作原理
注射成型机的规格及主要技术参数
XS-ZY500：注射机在无模具对空注射时的最大注射容量不低于500cm3的螺杆式(Y)塑料(S)注射(Z)成型(X)机； SZ-160/1000：注射机是理论注射容量约为160cm3，锁模力约为1000KN的塑料（S）注射（Z）成型机。
注射成型工艺参数
注射成型周期的时序图
注射成型周期内压力-时间曲线
注射成型工艺参数
1 （1）料筒温度 （2）喷嘴温度 （3）模具温度
注射成型工艺参数
2 （1）塑化压力(背压)
指螺杆式注射成型时，螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的阻力。 (背压一般不大于2MPa ) （2）注射压力：注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。
注射成型工艺参数
3 注塑速度
注射成型工艺参数
4.成型周期：完成一次注射成型工艺过程所需的时间称为成型（或生产）周期。
成型周期
注射时间
充型时间（柱塞或螺杆前进的时间） 保压时间（柱塞或螺杆停留在前进位置的时间）
总冷却时间
闭模冷却时间（柱塞后退或螺杆转动后退的时间均包括在这段时间内）
其它时间（指开模、脱模涂拭模剂、安放嵌件和闭模等时间）
注塑成型机简介及注塑成型原理
12.模具闭合，开关模阶段完成，进入 下一个循环。
1.注塑成型周期各阶段所占时间比例：
由右图可以看出：
冷却时间和开模时间 在整个成型周期内占 有很大的比重，因此， 如果要提高成型机的 工作效率，就可以通 过减少冷却时间，如 降低模温，以缩短冷 却时间（对有些产品 不适用）；提高开关 模的速度，以减少 dead time的时间等方 式来实现。
卧式注塑机
角式注塑机
1.安装的镶件易倾斜落下 2.机床稍复杂
转盘式注塑机
是卧式注塑机的延伸，为多 较有效的缩短了生产周期，提高 1.合模部分结构复杂 工位注塑机。其合模单元增 了生产效率 2.产生的锁模力较小 加了一个转盘结构
二、注塑成型机组成：
注塑成型机一般由五大系统组成：
射出系统(injection system)、 模具系统(mold system)、 液压系统(hydraulic system)、 控制系统(control system)、
P---高压回路
T ---回油路 CU---控制装臵 CM---控制指令
分油路系统主要进行六大动力控制：
1.模具的开启与关闭；2.调模动作控制；3.顶出动作控制；
4.螺杆旋转计量动作控制；5.射出动作控制；6.注射单元动作控制
顺便介绍一下：
全电气式成型机的动力提供： 所有的动力由AC伺服马达提供。其优点主要是设计简单，成本低廉，控制
A---塑件和流道的投影面积之和[㎠] P1---模腔内单位面积的平均压力[kgf/㎠]
通常P1的值以PE料作为参考值，通常取200-300[kgf/ ㎠]
三、注塑机的注塑成型介绍：
注塑机的注塑成型基本循环周期分为：开关模时间，注射时间，保压时间， 冷却时间四个阶段，该四个阶段又可细分为12个动作，参考下图：
注塑成型工艺
此外还有偏心式注塑机、双机筒注射机、 双色或多色注射机、双模系统注射机等。
4.2.2 注射机规格及主要技术参数 目前，注射机的规格通常用注射容量 （即注射能力）与锁模力的大小来表征。 注射机机筒内的柱塞或螺杆在一次注射 行程中说能注射出的塑料的理论体积， 称为注射容量，是表征注射机能力的主 参数。按照国际标准规定，注塑机规格 中标称的注射量，需要用定压条件（注 射压力为100MPa）下的数值表示。注射 机在其工作过程中，锁紧闭合型腔防止 熔体向外溢出的力称为锁模力。锁模力
（2）立式注射机 此注射机的结构特征是注射系统与合 模机构的轴线重合并与地面垂直，如图44a所示。该结构具有占地面积小、模具拆 装较方便、安装嵌件容易、料斗中的物料 能均匀地进入机筒等优点。但制品推出脱 模后需要人工取出，不易实现机械化或自 动化操作。另外，还有机身高、不稳定、 加料不方便、对厂房高度有一定要求等缺 点。目前，这类注塑机主要用于生产 3 60cm 以下的多嵌件制品，其结构也多 为柱塞式，塑化效果不佳。
（3） 螺杆预塑式 螺杆预塑式注射机以一 套机筒和螺杆进行塑化，另一套机筒和 柱塞进行注射，如图4-3所示。这类注射 机塑化均匀，计量准确，压力损失小， 适合精密成型但物料滞留大，结构复杂。
按外形结构特征分类 （1）卧式注射机 卧式注射机是注射机产品中最基本、 最普通的形式，其结构特征是成型物料 的注射系统与合模机构的轴线重合并与 地面平行(图4-2)。其优点是机身较低、 稳定。加料、操作及维修比较方便，且 制品推出脱模后可自动坠落，易于实现 机械化或自动化，但存在模具拆装不方 便、安装嵌件麻烦以及占地面积大等缺 点。
时间的保压冷却定型后，开模分型即可从 型腔（成型塑件的闭合空间）中脱出具有 一定形状和尺寸的塑件制件（塑件），这 样便完成了一个成型周期。 4.1.2 注塑成型的特点及应用 注塑成型具有对塑料品种适应性强，可 一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属 或非金属嵌件的塑料制件，生产效率高， 易于实现自动化等优点，是热塑性塑料成 型的一种重要方法。
第7章 注射成型工艺
第七章注射成型注射成型就是将塑料(一般为粒料)在注射成型机的料简内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆挤压下熔融物料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品，并在操作上完成了一个模塑周期。
以后就是不断改变上述周期的生产过程，这种成型方法是一种间歇操作过程。
第七章注射成型注射成型是热塑性塑料的一种重要成型方法。
它的特点是生产周期快，适应性强，生产率高。
从塑料产品的形状看，除了很长的管、棒、板等型材不能采用此法生产外，其它各种形状、尺寸的塑料制品，基本上都可以用这种方法进行成型。
它所生产的产品占塑料制品的20%～30%。
注射成型的一个模塑周期从几秒钟至几分钟不等，时间的长短取决于制件的大小、形状、厚度、注射成型机的类型以及所采用塑料的品种和工艺条件等因素，每个制品的重量可自一克以下至几十公斤不等，视注射机的规格及制品的需要而异。
第七章注射成型一、注射成型设备注射机是注射成型的主要设备。
注射机的类型和规格很多，目前其规格已经统一，以用注射机一次所能注射出的聚苯乙烯最大重量，“克”为标准;但对其分类，还没有统一，目前多采用按结构特征来区分，通常分为柱塞式和螺杆式两类。
第七章注射成型第七章注射成型(一)注射系统注射系统是注塑机的主要部分，其作用是使塑料均匀地塑化并达到流动状态，在很高的压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤注射入模。
注射系统包括:加料装置料筒螺杆(或柱塞及分流校)喷嘴等部件。
第七章注射成型1.加料装置注射机上设有加料斗，常为圆锥形或锥形，其容量可供注射机1～2h之用。
很多注射机的加料装置中有计量器，以便定量加料，有时还有加热或于燥装置。
第七章注射成型2.料筒与挤出机的料筒相似，但内壁要求尽可能光滑，呈流线型，避免缝隙，死角或不平整处；各部分机械配合要精密。
料筒大小决定于注射机最大注射量。
柱塞式注射机的料筒容量常为最大注射量的4～8倍;螺杆式注射机因有螺杆在料筒内对塑料进行搅拌和推挤作用，传热效率高，混合塑化效果好，因而料筒容量一般仅为最大往射量的2～13倍。
柱塞式注射成型机及螺杆式注射成型机介绍
柱塞式注射成型机及螺杆式注射成型机介绍柱塞式注射成型机最早的橡胶注射成型使用的是柱塞式注射成型机、注射成型方法是：将胶料从喂料口喂入料筒后，由料筒外部的加热器对胶料进行加热、塑化，使胶料达到易于注射而又不会焦烧的温度为止。
最后由柱塞将已塑化胶料高压注入模具中。
实际上，这种注射方法料筒主要起注射作用，辅以加热塑化作用。
因为橡胶为热的不良导体，传热效率低，如果仅仅通过热传导来加热胶料，胶料温度上升太慢，而且塑化的不均匀。
因此需要将胶料先在热炼机中热炼，热炼到一定程度后再喂入注射机中。
因此这种注射成型法虽然注射机本身结构简单，成本低，但是需要配置热炼机和炼胶工人，从而增加了设备成本和工人劳动强度，最重要的是这种注射成型方法生产效率低，塑化不均匀，从而影响到制品的质量。
螺杆式注射成型机为了提高产品效率和制品质量，人们又发明了另一种橡胶注射成型设备。
即在挤出机的基础上加以改进，将螺杆的纯转动改成既能转动以进行胶料的塑化，又可以进行轴向移动以将胶料注入到模腔中。
这就是往复式螺杆注射成型机。
注射成型方法是：胶料从喂料口进入注射机后，在螺杆的旋转作用下受到强烈的剪切，胶温很快升高。
当胶料沿螺杆移动到螺杆的前端时，已得到充分而均匀的塑化。
螺杆一边旋转一边向后移动，当螺杆前端积聚的胶料达到所需要的注射量时，轴向动力机构以强大的推力推动螺杆向前移动，从而将胶料注入模腔。
这种往复式注射成型方法，胶料的塑化是通过机械剪切获得，因而胶料升温快，塑化均匀，这样一来生产效率和制品质量都得到提高。
另外由于这种注射成型方法可以直接将冷胶料喂入注射机中，从而省去了热炼工序，减少了设备投资和设备占地面积，同时提高了生产效率，降低了劳动强度。
然而在生产大型制品时，螺杆后移量过大，胶料的塑化受到限制，另外这种机器的螺杆棱峰与机筒内壁之间间隙较大，注射时易导致逆流和漏流现象，致使部分胶料反覆停留，易产生焦烧，从而注射压力也受到限制，所以往复式螺杆注射机只能用于低粘度胶料，小体积制品的生产中。
注射成型
1、注射成型：将粒料或粉料从注射机的料斗送进加料的料筒，经加热熔化呈流动状态后，由柱塞或螺杆的推动，使其通过料筒的前端的喷嘴注入闭合塑模中。
充满塑模的熔料在受压的情况下，经冷却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）固化后即可保持注塑模型腔所赋予的形状。
2、注射成型的特点：适应性强、周期短、生产率高、易于自动化控制零部件几何形状的自由度高，制件各部分密度均匀、尺寸精度高，适于制造几何开头复杂、精密及具有特殊要求的小型零件（0.2g-200g)产品质量稳定、性能可靠，制品的相对密度可达95-98%，可进行涌碳、淬火、回火等处理。
3、移动螺杆式和柱塞式两种注射机都是由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成的.4、注射系统包括：加料装置、料简、螺杆、(柱塞式注射机则为柱塞和分流梭)及喷嘴等部件。
（1）料筒结构有整体式和积木式。
（2）分流梭是装在料简前端内腔中而形状颇似鱼雷体的一种金属部件。
它的作用是使料简内的塑料分散为簿层并均匀地处于或流过料筒和分流梭组成的通道，从而缩短传热导程，加快热传递和提高塑化质量。
（3）螺杆是移动螺杆式注射机内的重要部件。
它的作用是对塑料进行输送、压实、塑化和施压。
（4）喷嘴分为直通式喷嘴自锁式喷嘴(优点是能有效地杜绝注射低粘度塑料时的“流涎”现象，使用方便，自锁效果显著。
但是，结构比较复杂，注射压力损失大，射程较短，补缩作用小，对弹簧的要求高。
)杠杆针阎式喷嘴5、注射成型时对螺杆的要求：（1）应采用高压缩比螺杆；（2）螺杆头应装上良好的止逆环，以免低粘度的熔体发生过多的漏流；（3）为防止喷嘴处熔体的流涎现象而浪费原料，一般以外弹簧针阀式喷嘴较好。
6、注射成型机的螺杆和挤出成型机的螺杆有和区别？1.注射螺杆在旋转时有轴向位移，因此螺杆的有效长度是变化的2.注射螺杆的长径比比较小，注射螺杆在转动时只需要它对塑料进行塑化，不需要它提供稳定的压力3.注射螺杆的螺槽较深以提高生产效率4.注射螺杆因有轴向位移，因此加料段应较长，约为螺杆长度的一半5.为使螺杆对塑料施压进行注射时不致出现熔料积存或沿螺擅回流的现象，对螺杆头部的结构应行考虑。
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（2）注塑压力损失大 由于注塑压力不能直接作用于熔料，需经未塑化的塑料传 递后，才能经分流梭、喷嘴，最后注入模腔，造成很大的压力损 失。据统计，采用分流梭的柱塞式注塑机，模腔压力仅为注塑压
力的25～50%。
（3）工艺条件不稳定
熔料的充模速度先慢后快，直接影响熔料在模内的流动状态。每
次加料量的不精确性，对工艺条件的稳定性和制品的质量也会有 影响。
（4）注塑量提高受限制
由于注塑量的大小主要取决于柱塞面积和柱塞行程，因此，提 高塑化能力主要依靠增大柱塞直径和柱塞行程。柱塞式注塑系统 的注塑量一般在250cm3以下。
（5）料筒的清洗也比较困难。
但由于柱塞式注塑机的结构简单，因此，在注塑量较小时，还是
有使用价值的。
7
谢谢大家
8
柱塞式注射机注射系统
主讲 刘西文
1
内容提要 1
结构组成
2
工作原理
3
结构特点
2
1
结构组成
主要由定量加料装置、塑化部件、注塑油缸、注塑座移动油缸组成。
塑化部件的组成 由料筒、柱塞、分流梭、加料计量装置等组成。
分梭
2
工作原理
物料自料斗落入定量加料装置中，当柱塞前进时，通过与注塑油 缸活塞连接的传动臂推动下，落入到机筒的加料口。 柱塞后退时，在加料口处的物料因自重落入到机筒中。柱塞再次
前进时，将机筒内的物料依次向前推进。
机筒外部加热器的热量以热传导的方式传给机筒内的物料，使其 由玻璃态逐步转变为粘流态。
在柱塞推动下经过分流梭时，进一步均化，最后，机筒与喷嘴之
间的熔料，在柱塞的推动作用下，以一定的速度和压力注入到模具型 腔中成型。
5
3
结构特点
（1）物料塑化不均匀 。 靠近料筒外壁的塑料温度高、塑化快，料筒中心的塑料温 度低、塑化慢。通常，热敏性塑料不采用柱塞式注塑成型。