注塑成型機(jī)工作原理及操作

1、注塑機(jī)能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品，被廣泛應(yīng)用于國防、機(jī)電、汽車、交通運(yùn)輸、建材、包裝、農(nóng)業(yè)、文教衛(wèi)生及人們?nèi)粘Ｉ罡鱾€領(lǐng)域。注射成型工藝對各種塑料的加工具有良好的適應(yīng)性，生產(chǎn)能力較高，并易于實(shí)現(xiàn)自動化。在塑料工業(yè)迅速開展的今天，注塑機(jī)不管在數(shù)量上或品種上都占有重要地位，從而成為目前塑料機(jī)械中增長最快，生產(chǎn)數(shù)量最多的機(jī)種之一。                   塑料注射成型技術(shù)是根據(jù)壓鑄原理從十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初開展起來的，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一

2、。該法適用于全部熱塑性塑料和局部熱固性塑料約占塑料總量的1/3。                 1、注塑成型機(jī)的工作原理                 注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿或柱塞的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)即粘流態(tài)的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。               &

3、#160; 注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模冷卻啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個循環(huán)。                 2、注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)                 注塑機(jī)根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)，按機(jī)器的傳動方式又可分為液壓式、機(jī)械式和液壓機(jī)械連桿式，按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機(jī)。        

4、         1臥式注塑機(jī)：這是最常見的類型。其合模局部和注射局部處于同一水平中心線上，且模具是沿水平方向翻開的。其特點(diǎn)是：機(jī)身矮，易于操作和維修；機(jī)器重心低，安裝較平穩(wěn)；制品頂出后可利用重力作用自動落下，易于實(shí)現(xiàn)全自動操作。目前，市場上的注塑機(jī)多采用此種型式。                 2立式注塑機(jī)：其合模局部和注射局部處于同一垂直中心線上，且模具是沿垂直方向翻開的。因此，其占地面積較小，容易安放嵌件，裝卸模具較方便，自料斗落入的物料能較均勻地

5、進(jìn)行塑化。但制品頂出后不易自動落下，必須用手取下，不易實(shí)現(xiàn)自動操作。立式注塑機(jī)宜用于小型注塑機(jī)，一般是在60克以下的注塑機(jī)采用較多，大、中型機(jī)不宜采用。                 3角式注塑機(jī)：其注射方向和模具分界面在同一個面上，它特別適合于加工中心局部不允許留有澆口痕跡的平面制品。它占地面積比臥式注塑機(jī)小，但放入模具內(nèi)的嵌件容易傾斜落下。這種型式的注塑機(jī)宜用于小機(jī)。                 4多模轉(zhuǎn)盤

6、式注塑機(jī)：它是一種多工位操作的特殊注塑機(jī)，其特點(diǎn)是合模裝置采用了轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，模具圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。這種型式的注塑機(jī)充分發(fā)揮了注射裝置的塑化能力，可以縮短生產(chǎn)周期，提高機(jī)器的生產(chǎn)能力，因而特別適合于冷卻定型時間長或因安放嵌件而需要較多輔助時間的大批量制品的生產(chǎn)。但因合模系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，合模裝置的合模力往往較小，故這種注塑機(jī)在塑膠鞋底等制品生產(chǎn)中應(yīng)用較多。                 一般注塑機(jī)包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等局部。         &#

7、160;       注射成型的根本要求是塑化、注射和成型。塑化是實(shí)現(xiàn)和保證成型制品質(zhì)量的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時，由于注射壓力很高，相應(yīng)地在模腔中產(chǎn)生很高的壓力模腔內(nèi)的平均壓力一般在2045MPa之間，因此必須有足夠大的合模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機(jī)的關(guān)鍵部件。           3.注塑機(jī)的操作             3.1注塑機(jī)的動作程序    

8、       合模預(yù)塑倒縮噴嘴前進(jìn)注射保壓噴嘴后退冷卻開模頂出開門取工件關(guān)門合模。                 3.2注塑機(jī)操作工程：注塑機(jī)操作工程包括控制鍵盤操作、電器控制柜操作和液壓系統(tǒng)操作三個方面。分別進(jìn)行注射過程動作、加料動作、注射壓力、注射速度、頂出形式的選擇，料筒各段溫度及電流、電壓的監(jiān)控，注射壓力和背壓壓力的調(diào)節(jié)等。                 注射過程動

9、作選擇           一般注塑機(jī)既可手動操作，也可以半自動和全自動操作。                 手動操作是在一個生產(chǎn)周期中，每一個動作都是由操作者撥動操作開關(guān)而實(shí)現(xiàn)的。一般在試機(jī)調(diào)模時才選用。                 半自動操作時機(jī)器可以自動完成一個工作周期的動作，但每一個生產(chǎn)周期完畢后操作者必須拉開平安門，取下工件，再關(guān)上平安門，機(jī)

10、器方可以繼續(xù)下一個周期的生產(chǎn)。                 全自動操作時注塑機(jī)在完成一個工作周期的動作后，可自動進(jìn)入下一個工作周期。在正常的連續(xù)工作過程中無須停機(jī)進(jìn)行控制和調(diào)整。但須注意，如需要全自開工作，那么1中途不要翻開平安門，否那么全自動操作中斷；2要及時加料；3假設(shè)選用電眼感應(yīng)，應(yīng)注意不要遮閉了電眼。     實(shí)際上，在全自動操作中通常也是需要中途臨時停機(jī)的，如給機(jī)器模具噴射脫模劑等。            

11、60;    正常生產(chǎn)時，一般選用半自動或全自動操作。操作開始時，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要選擇操作方式手動、半自動或全自動，并相應(yīng)撥動手動、半自動或全自動開關(guān)。                 半自動及全自動的工作程序已由線路本身確定好，操作人員只需在電柜面上更改速度和壓力的大小、時間的長短、頂針的次數(shù)等等，不會因操作者調(diào)錯鍵鈕而使工作程序出現(xiàn)混亂。                 當(dāng)一個周期中各個動作未調(diào)

12、整妥當(dāng)之前，應(yīng)先選擇手動操作，確認(rèn)每個動作正常之后，再選擇半自動或全自動操作。                 3.2.2預(yù)塑動作選擇           根據(jù)預(yù)塑加料前后注座是否后退，即噴嘴是否離開模具，注塑機(jī)一般設(shè)有三種選擇。                 1固定加料：預(yù)塑前和預(yù)塑后噴嘴都始終貼進(jìn)模具，注座也不移動。    

13、60;           2前加料：噴嘴頂著模具進(jìn)行預(yù)塑加料，預(yù)塑完畢，注座后退，噴嘴離開模具。選擇這種方式的目的是：預(yù)塑時利用模具注射孔抵住噴嘴，防止熔料在背壓較高時從噴嘴流出，預(yù)塑后可以防止噴嘴和模具長時間接觸而產(chǎn)生熱量傳遞，影響它們各自溫度的相對穩(wěn)定。                 3后加料：注射完成后，注座后退，噴嘴離開模具然后預(yù)塑，預(yù)塑完注座前進(jìn)。該動作適用于加工成型溫度特別窄的塑料，由于噴嘴與模具接觸時間短，防止了熱量的流失，也防

14、止了熔料在噴嘴孔內(nèi)的凝固。                 注射結(jié)束、冷卻計(jì)時器計(jì)時完畢后，預(yù)塑動作開始。螺桿旋轉(zhuǎn)將塑料熔融料擠送到螺桿頭前面。由于螺桿前端單向閥的作用，熔融塑料積存在機(jī)筒的前端，將螺桿向后迫退。當(dāng)螺桿退到預(yù)定的位置時此位置由行程開關(guān)確定，控制螺桿后退的距離，實(shí)現(xiàn)定量加料，預(yù)塑停止，螺桿停止轉(zhuǎn)動。緊接著是倒縮動作，倒縮即螺桿做微量的軸向后退，此動作可使聚集在噴嘴處的熔料的壓力得以解除，克服由于機(jī)筒內(nèi)外壓力的不平衡而引起的“流涎現(xiàn)象。假設(shè)不需要倒縮，那么應(yīng)把倒縮停止，開關(guān)調(diào)到適當(dāng)位置，讓預(yù)塑

15、停止。開關(guān)被壓上的同一時刻，倒縮停止開關(guān)也被壓上。當(dāng)螺桿做倒縮動作后退到壓上停止開關(guān)時，倒縮停止。接著注座開始后退。當(dāng)注座后退至壓上停止開關(guān)時，注座停止后退。假設(shè)采用固定加料方式，那么應(yīng)注意調(diào)整好行程開關(guān)的位置。                 一般生產(chǎn)多采用固定加料方式以節(jié)省注座進(jìn)退操作時間，加快生產(chǎn)周期。                 3.2.3注射壓力選擇     注塑機(jī)的注射壓力由調(diào)壓閥

16、進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)定壓力的情況下，通過高壓和低壓油路的通斷，控制前后期注射壓力的上下。                 普通中型以上的注塑機(jī)設(shè)置有三種壓力選擇，即高壓、低壓和先高壓后低壓。高壓注射是由注射油缸通入高壓壓力油來實(shí)現(xiàn)的。由于壓力高，塑料從一開始就在高壓、高速狀態(tài)下進(jìn)入模腔。高壓注射時塑料入模迅速，注射油缸壓力表讀數(shù)上升很快。低壓注射是由注射油缸通入低壓壓力油來實(shí)現(xiàn)的，注射過程壓力表讀數(shù)上升緩慢，塑料在低壓、低速下進(jìn)入模腔。先高壓后低壓是根據(jù)塑料種類和模具的實(shí)際要求，從時間上來通過控制流入油缸的壓力

17、油壓力來實(shí)現(xiàn)的。                 為了滿足不同塑料不同的注射壓力，也可以采用更換不同直徑的螺桿或柱塞的方法，這樣既滿足了注射壓力，又充分發(fā)揮了機(jī)器的生產(chǎn)能力。在大型注塑機(jī)中往往具有多段注射壓力和多級注射速度控制功能，這樣更能保證制品的質(zhì)量和精度。                 3.2.4注射速度的選擇             &#

18、160;   一般注塑機(jī)控制板上都有快速、慢速旋鈕用來滿足注射速度的要求。在液壓系統(tǒng)中設(shè)有一個大流量油泵和一個小流量泵同時運(yùn)行供油。當(dāng)油路接通大流量時，注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)快速開合模、快速注射等，當(dāng)液壓油路只提供小流量時，注塑機(jī)各種動作就緩慢進(jìn)行。                 3.2.5頂出形式的選擇     注塑機(jī)頂出形式有機(jī)械頂出和液壓頂出二種，有的還配有氣動頂出系統(tǒng)，頂出次數(shù)設(shè)有單次和屢次二種。頂出動作可以是手動，也可以是自動。       &#

19、160;         頂出動作是由開模停止限位開關(guān)來啟動的。操作者可根據(jù)需要，通過調(diào)節(jié)控制柜上的頂出時間按鈕來到達(dá)。頂出的速度和壓力亦可通過控制柜面上的開關(guān)來控制，頂出運(yùn)動的前后距離由行程開關(guān)確定。                 3.2.6溫度控制           以測溫?zé)犭娕紴闇y溫元件，配以測溫毫伏計(jì)成為控溫裝置，控制料筒和模具電熱圈電流的通斷，有選擇地調(diào)整料筒各段溫度和模具溫度。 &

20、#160;               料筒電熱圈一般分為二段、三段或四段控制。電器柜上的電流表分別顯示各段電熱圈電流的大小。電流表的讀數(shù)是比擬固定的，如果在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)比擬長時間的偏低，那么可能電熱圈發(fā)生了故障，或?qū)Ь€接觸不良，或電熱絲氧化變細(xì)，或某個電熱圈燒毀，這些都將使電路并聯(lián)的電阻阻值增大而使電流下降。                 在電流表有一定讀數(shù)時也可以簡單地用塑料條逐個在電熱圈外壁上抹劃，看料條熔融與

21、否來判斷某個電熱圈是否通電或燒毀。                 3.2.7合模控制           合模是以巨大的機(jī)械推力將模具合緊，以抵擋注塑過程熔融塑料的高壓注射及填充模具而令模具發(fā)生的巨大張開力。                 關(guān)妥平安門，各行程開關(guān)均給出信號，合模動作立即開始。首先是動模板以慢速啟動，前進(jìn)一小短距離以后，原來壓住慢速開關(guān)的控

22、制桿壓塊脫離，活動板轉(zhuǎn)以快速向前推進(jìn)。在前進(jìn)至靠近合模終點(diǎn)時，控制桿的另一端壓桿又壓上慢速開關(guān)，此時活動板又轉(zhuǎn)以慢速且以低壓前進(jìn)。在低壓合模過程中，如果模具之間沒有任何障礙，那么可以順利合攏至壓上高壓開關(guān)，轉(zhuǎn)高壓是為了伸直機(jī)鉸從而完成合模動作。這段距離極短，一般只有0.31.0mm，剛轉(zhuǎn)高壓旋即就觸及合模終止限位開關(guān)，這時動作停止，合模過程結(jié)束。                 注塑機(jī)的合模結(jié)構(gòu)有全液壓式和機(jī)械連桿式。不管是那一種結(jié)構(gòu)形式，最后都是由連桿完全伸直來實(shí)施合模力的。連桿的伸直過程是活動板和尾板

23、撐開的過程，也是四根拉桿受力被拉伸的過程。                 合模力的大小，可以從合緊模的瞬間油壓表升起之最高值得知，合模力大那么油壓表的最高值便高，反之那么低。較小型的注塑機(jī)是不帶合模油壓表的，這時要根據(jù)連桿的伸直情況來判斷模具是否真的合緊。如果某臺注塑機(jī)合模時連桿很輕松地伸直，或“差一點(diǎn)點(diǎn)未能伸直，或幾副連桿中有一副未完全伸直，注塑時就會出現(xiàn)脹模，制件就會出現(xiàn)飛邊或其它毛病。               &#

24、160; 3.2.8開?？刂?          當(dāng)熔融塑料注射入模腔內(nèi)及至冷卻完成后，隨著便是開模動作，取出制品。開模過程也分三個階段。第一階段慢速開模，防止制件在模腔內(nèi)撕裂。第二階段快速開模，以縮短開模時間。第三階段慢速開模，以減低開模慣性造成的沖擊及振動。            3.3注塑工藝條件的控制             目前，各注塑機(jī)廠家開發(fā)出了各式各樣的程序控制方式，大致有：注射速

25、度控制、注射壓力控制、注入模腔內(nèi)塑料充填量的控制、螺桿的背壓和轉(zhuǎn)速等塑煉狀態(tài)的控制。實(shí)現(xiàn)工藝過程控制的目的是提高制品質(zhì)量，使機(jī)器的效能得到最大限度的發(fā)揮。                 3.3.1注射速度的程序控制           注射速度的程序控制是將螺桿的注射行程分為34個階段，在每個階段中分別使用各自適當(dāng)?shù)淖⑸渌俣取＠纾涸谌廴谒芰蟿傞_始通過澆口時減慢注射速度，在充模過程中采用高速注射，在充模結(jié)束時減慢速度。采用這樣的方法，可以防止溢

26、料，消除流痕和減少制品的剩余應(yīng)力等。                 低速充模時流速平穩(wěn)，制品尺寸比擬穩(wěn)定，波動較小，制品內(nèi)應(yīng)力低，制品內(nèi)外各向應(yīng)力趨于一致例如將某聚碳酸脂制件浸入四氯化碳中，用高速注射成型的制件有開裂傾向，低速的不開裂。在較為緩慢的充模條件下，料流的溫差，特別是澆口前后料的溫差大，有助于防止縮孔和凹陷的發(fā)生。但由于充模時間延續(xù)較長容易使制件出現(xiàn)分層和結(jié)合不良的熔接痕，不但影響外觀，而且使機(jī)械強(qiáng)度大大降低。            

27、     高速注射時，料流速度快，當(dāng)高速充模順利時，熔料很快充滿型腔，料溫下降得少，黏度下降得也少，可以采用較低的注射壓力，是一種熱料充模態(tài)勢。高速充模能改良制件的光澤度和平滑度，消除了接縫線現(xiàn)象及分層現(xiàn)象，收縮凹陷小，顏色均勻一致，對制件較大局部能保證飽滿。但容易產(chǎn)生制品發(fā)胖起泡或制件發(fā)黃，甚至燒傷變焦，或造成脫模困難，或出現(xiàn)充模不均的現(xiàn)象。對于高黏度塑料有可能導(dǎo)致熔體破裂，使制件外表產(chǎn)生云霧斑。                 以下情況可以考慮采用高速高壓注射： 

28、0;         1塑料粘度高，冷卻速度快，長流程制件采用   低壓慢速不能完全充滿型腔各個角落的；                 2壁厚太薄的制件，熔料到達(dá)薄壁處易冷凝而滯留，必須采用一次高速注射，使熔料能量大量消耗以前立即進(jìn)入型腔的；                 3用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料，或含有較大量填充材料的塑料，因流動性差，為了得到外表光滑而

29、均勻的制件，必須采用高速高壓注射的。                 對高級精密制品、厚壁制件、壁厚變化大的和具有較厚突緣和筋的制件，最好采用多級注射，如二級、三級、四級甚至五級。                 3.3.2注射壓力的程序控制           通常將注射壓力的控制分成為一次注射壓力、二次注射壓力保壓或三次以上的注射壓力的控制。壓力切換時機(jī)

30、是否適當(dāng)，對于防止模內(nèi)壓力過高、防止溢料或缺料等都是非常重要的。模制品的比容取決于保壓階段澆口封閉時的熔料壓力和溫度。如果每次從保壓切換到制品冷卻階段的壓力和溫度一致，那么制品的比容就不會發(fā)生改變。在恒定的模塑溫度下，決定制品尺寸的最重要參數(shù)是保壓壓力，影響制品尺寸公差的最重要的變量是保壓壓力和溫度。例如：在充模結(jié)束后，保壓壓力立即降低，當(dāng)表層形成一定厚度時，保壓壓力再上升，這樣可以采用低合模力成型厚壁的大制品，消除塌坑和飛邊。                 保壓壓力及速度通常是塑料充填模腔時最高壓力及

31、速度的50%65%，即保壓壓力比注射壓力大約低0.60.8MPa。由于保壓壓力比注射壓力低，在可觀的保壓時間內(nèi)，油泵的負(fù)荷低，油泵的使用壽命得以延長，同時油泵電機(jī)的耗電量也降低了。                 三級壓力注射既能使制件順利充模，又不會出現(xiàn)熔接線、凹陷、飛邊和翹曲變形。對于薄壁制件、多頭小件、長流程大型制件的模塑，甚至型腔配置不太均衡及合模不太緊密的制件的模塑都有好處。                

32、 3.3.3注入模腔內(nèi)塑料填充量的程序控制           采用預(yù)先調(diào)節(jié)好一定的計(jì)量，使得在注射行程的終點(diǎn)附近，螺桿端部仍殘留有少量的熔體緩沖量，根據(jù)模內(nèi)的填充情況進(jìn)一步施加注射壓力二次或三次注射壓力，補(bǔ)充少許熔體。這樣，可以防止制品凹陷或調(diào)節(jié)制品的收縮率。                 3.3.4螺桿背壓和轉(zhuǎn)速的程序控制           高背壓可以使熔料獲得強(qiáng)剪切，低轉(zhuǎn)速也會

33、使塑料在機(jī)筒內(nèi)得到較長的塑化時間。因而目前較多地使用了對背壓和轉(zhuǎn)速同時進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的控制。例如：在螺桿計(jì)量全行程先高轉(zhuǎn)速、低背壓，再切換到較低轉(zhuǎn)速、較高背壓，然后切換成高背壓、低轉(zhuǎn)速，最后在低背壓、低轉(zhuǎn)速下進(jìn)行塑化，這樣，螺桿前部熔料的壓力得到大局部的釋放，減少螺桿的轉(zhuǎn)動慣量，從而提高了螺桿計(jì)量的精確程度。過高的背壓往往造成著色劑變色程度增大；預(yù)塑機(jī)構(gòu)合機(jī)筒螺桿機(jī)械磨損增大；預(yù)塑周期延長，生產(chǎn)效率下降；噴嘴容易發(fā)生流涎，再生料量增加；即使采用自鎖式噴嘴，如果背壓高于設(shè)計(jì)的彈簧閉鎖壓力，亦會造成疲勞破壞。所以，背壓壓力一定要調(diào)得恰當(dāng)。         &#

34、160;       隨著技術(shù)的進(jìn)步，將小型計(jì)算機(jī)納入注塑機(jī)的控制系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)來控制注塑過程已成為可能。日本制鋼所NPACS微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以做到四個反應(yīng)控制保壓調(diào)整、模壓調(diào)整、自動計(jì)量調(diào)整、樹脂溫度調(diào)整和四個過程控制注射速度程序控制、保壓檢驗(yàn)、螺桿轉(zhuǎn)速程序控制、背壓程序控制。           4.注塑成型前的準(zhǔn)備工作             成型前的準(zhǔn)備工作可能包括的內(nèi)容很多。如：物料加工性能的檢驗(yàn)測定塑料的

35、流動性、水分含量等；原料加工前的染色和選粒；粒料的預(yù)熱和枯燥；嵌件的清洗和預(yù)熱；試模和料筒清洗等。                 4.1原料的預(yù)處理           根據(jù)塑料的特性和供料情況，一般在成型前應(yīng)對原料的外觀和工藝性能進(jìn)行檢測。如果所用的塑料為粉狀，如：聚氯乙烯，還應(yīng)進(jìn)行配料和干混；如果制品有著色要求，那么可參加適量的著色劑或色母料；供給的粒料往往含有不同程度的水分、熔劑及其它易揮發(fā)的低分子物，特別是一些具有吸濕傾向的塑料含水量總

36、是超過加工所允許的限度。因此，在加工前必須進(jìn)行枯燥處理，并測定含水量。在高溫下對水敏感的聚碳酸酯的水分含量要求在0.2%以下，甚至0.03%0.05%，因此常用真空枯燥箱枯燥。已經(jīng)枯燥的塑料必須妥善密封保存，以防塑料從空氣中再吸濕而喪失枯燥效果，為此采用枯燥室料斗可連續(xù)地為注塑機(jī)提供枯燥的熱料，對簡化作業(yè)、保持清潔、提高質(zhì)量、增加注射速率均為有利?？菰锪隙?  的裝料量一般取注塑機(jī)每小時用料量的2.5倍。                 4.2嵌件的預(yù)熱           注射成型制品為了裝配及強(qiáng)度方面的要求，需要在制品中嵌入金屬嵌件。注射成型時，安放在模腔中的冷金屬嵌件和熱塑料熔體一起冷卻時，由于金屬和塑料收縮率的顯著不同，常常使嵌件周圍產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力尤其是如聚苯乙烯等剛性鏈的高聚物。這種內(nèi)應(yīng)力的存在使嵌件周圍出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致制品的使用性能大大降低。這可以通過選用熱膨脹系數(shù)大的金屬鋁、鋼等作嵌件，以及將嵌件尤其是大的金屬嵌件預(yù)熱。同時，設(shè)