注塑機結(jié)構(gòu)分析及其工作原理2

（一）注塑機結(jié)構(gòu)分析及其工作原理一、注塑機的工作原理注塑成型機機簡稱注注塑機。注塑成型是是利用塑塑料的熱熱物理性性質(zhì)，把把物料從從料斗加加入料筒筒中，料料筒外由由加熱圈圈加熱，使使物料熔熔融，在在料筒內(nèi)內(nèi)裝有在在外動力力馬達作作用下驅(qū)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的螺桿桿，物料料在螺桿桿的作用用下，沿沿著螺槽槽向前輸輸送并壓壓實，物物料在外外加熱和和螺桿剪剪切的雙雙重作用用下逐漸漸地塑化化，熔融融和均化化，當螺螺桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，物物料在螺螺槽摩擦擦力及剪剪切力的的作用下下，把已已熔融的的物料推推到螺桿桿的頭部部，與此此同時，螺螺桿在物物料的反反作用下下后退，使使螺桿頭頭部形成成儲料空空間，完完成塑化化過程，然然后，螺螺桿在注注射油缸缸的活塞塞推力的的作用下下，以高高速、高高壓，將將儲料室室內(nèi)的熔熔融料通通過噴嘴嘴注射到到模具的的型腔中中，型腔腔中的熔熔料經(jīng)過過保壓、冷冷卻、固固化定型型后，模模具在合合模機構(gòu)構(gòu)的作用用下，開開啟模具具，并通通過頂出出裝置把把定型好好的制品品從模具具頂出落落下。注塑機作業(yè)業(yè)循環(huán)流流程如圖圖1所示。閉模閉模注射座前進注射保壓冷卻啟模制品頂出退回塑化塑化退回固定塑化圖1注注塑機工工作程序序框圖二、注塑機機的分類類按合模部件件與注射射部件配配置的型型式有臥臥式、立立式、角角式三種種（1）臥式式注塑機機：臥式式注塑機機是最常常用的類類型。其其特點是是注射總總成的中中心線與與合?？偪偝傻闹兄行木€同同心或一一致，并并平行于于安裝地地面。它它的優(yōu)點點是重心心低、工工作平穩(wěn)穩(wěn)、模具具安裝、操操作及維維修均較較方便，模模具開檔檔大，占占用空間間高度小??；但占占地面積積大，大大、中、小小型機均均有廣泛泛應用。（2）立式式注塑機機：其特特點是合合模裝置置與注射射裝置的的軸線呈呈一線排排列而且且與地面面垂直。具具有占地地面積小小，模具具裝拆方方便，嵌嵌件安裝裝容易，自自料斗落落入物料料能較均均勻地進進行塑化化，易實實現(xiàn)自動動化及多多臺機自自動線管管理等優(yōu)優(yōu)點。缺缺點是頂頂出制品品不易自自動脫落落，常需需人工或或其它方方法取出出，不易易實現(xiàn)全全自動化化操作和和大型制制品注射射；機身身高，加加料、維維修不便便。（3）角式式注塑機機：注射射裝置和和合模裝裝置的軸軸線互成成垂直排排列。根根據(jù)注射射總成中中心線與與安裝基基面的相相對位置置有臥立立式、立立臥式、平平臥式之之分：①①臥立式式，注射射總成線線與基面面平行，而而合模總總成中心心線與基基面垂直直；②立臥式式，注射射總成中中心線與與基面垂垂直，而而合?？偪偝芍行男木€與基基面平行行。角式式注射機機的優(yōu)點點是兼?zhèn)鋫溆信P式式與立式式注射機機的優(yōu)點點，特別別適用于于開設側(cè)側(cè)澆口非非對稱幾幾何形狀狀制品的的模具。三、注塑機機的組成成結(jié)構(gòu)分分析注塑機根據(jù)據(jù)注射成成型工藝藝要求是是一個機機電一體體化很強強的機種種，主要要由注射射部件、合合模部件件、機身身、液壓壓系統(tǒng)、加加熱系統(tǒng)統(tǒng)、控制制系統(tǒng)、加加料裝置置等組成成。如圖圖2所示。注塑機注塑機注射部件裝置塑化部件螺桿料筒螺桿頭噴嘴注射座注射油缸座移油缸液壓馬達合模部件合模裝置調(diào)模裝置頂出裝置機身液壓系統(tǒng)泵、液壓馬達、閥蓄能器、冷卻器、管路等油路控制加熱系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)動作程控料筒溫度控制液壓泵電機控制故障檢測報警控制安全保護加料裝置圖2注注塑機組組成示意意圖（一）注塑塑部件的的典型結(jié)結(jié)構(gòu)1．注射部部件的組組成目前，常見見的注塑塑裝置有有單缸形形式和雙雙缸形式式，我廠廠注塑機機都是雙雙缸形式式的，并并且都是是通過液液壓馬達達直接驅(qū)驅(qū)動螺桿桿注塑。因因不同的的廠家、不不同型號號的機臺臺其組成成也不完完全相同同，下面面就對我我廠用的的機臺作作具體分分析。立式機和臥臥式機注注塑裝置置的組成成圖分別別如圖33和圖4。工作原理是是：預塑塑時，在在塑化部部件中的的螺桿通通過液壓壓馬達驅(qū)驅(qū)動主軸軸旋轉(zhuǎn)，主主軸一端端與螺桿桿鍵連接接，另一一端與液液壓馬達達鍵連接接，螺桿桿旋轉(zhuǎn)時時，物料料塑化并并將塑化化好的熔熔料推到到料筒前前端的儲儲料室中中，與此此同時，螺螺桿在物物料的反反作用下下后退，并并通過推推力軸承承使推力力座后退退，通過過螺母拉拉動活塞塞桿直線線后退，完完成計量量，注射射時，注注射油缸缸的桿腔腔進油通通過軸承承推動活活塞桿完完成動作作，活塞塞的桿腔腔進油推推動活塞塞桿及螺螺桿完成成注射動動作。圖3臥式機機雙缸注注射注塑塑裝置示示意圖（a）是俯俯視圖；；（b）為注注射座與與導桿支支座間的的平視圖圖1-油壓馬馬達；22，6--導桿支支座；33-導桿桿；4--注射油油缸；55-加料料口；7-推力座座；8--注射座座；9--塑化部部件；110-座座移油缸缸我廠用的角角式注塑塑機的注注射部件件與臥式式機注塑塑機一樣樣。圖4立式注注塑機注注射裝置置示意圖圖液壓馬達；；2-推力力座；33-注射射油缸；；4-注射射座；55-加料料口；66-座移移油缸；；7-塑化化部件；；8-上范范本2．塑化部部件塑化部件有有柱塞式式和螺桿桿式兩種種，下面面就對螺螺桿式做做一下介介紹。螺桿式塑化化部件如如圖5所示,主要由由螺桿、料料筒、噴噴嘴等組組成，塑塑料在旋旋轉(zhuǎn)螺桿桿的連續(xù)續(xù)推進過過程中，實實現(xiàn)物理理狀態(tài)的的變化，最最后呈熔熔融狀態(tài)態(tài)而被注注入模腔腔。因此此，塑化化部件是是完成均均勻塑化化，實現(xiàn)現(xiàn)定量注注射的核核心部件件。圖5螺螺桿式塑塑化部件件結(jié)構(gòu)圖圖1-噴嘴；；2-螺桿桿頭；33-止逆逆環(huán)；44-料筒筒；5--螺桿；；6-加熱圈圈；7--冷卻水水圈螺桿式塑化化部件的的工作原原理：預預塑時，螺螺桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，將從從料口落落入螺槽槽中的物物料連續(xù)續(xù)地向前前推進，加加熱圈通通過料筒筒壁把熱熱量傳遞遞給螺槽槽中的物物料，固固體物料料在外加加熱和螺螺桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剪切雙雙重作用用下，并并經(jīng)過螺螺桿各功功能段的的熱歷程程，達到到塑化和和熔融，熔熔料推開開止逆環(huán)環(huán)，經(jīng)過過螺桿頭頭的周圍圍通道流流入螺桿桿的前端端，并產(chǎn)產(chǎn)生背壓壓，推動動螺桿后后移完成成熔料的的計量，在在注射時時，螺桿桿起柱塞塞的作用用，在油油缸作用用下，迅迅速前移移，將儲儲料室中中的熔體體通過噴噴嘴注入入模具。螺桿式塑化化部件一一般具有有如下特特點：①螺桿具有有塑化和和注射兩兩種功能能；②螺桿在塑塑化時，僅僅作預塑塑用；③塑料在塑塑化過程程中，所所經(jīng)過的的熱歷程程要比擠擠出長；；④螺桿在塑塑化和注注射時，均均要發(fā)生生軸向位位移，同同時螺桿桿又處于于時轉(zhuǎn)時時停的間間歇式工工作狀態(tài)態(tài)，因此此形成了了螺桿塑塑化過程程的非穩(wěn)穩(wěn)定性。螺桿螺桿是塑化化部件中中的關(guān)鍵鍵部件，和和塑料直直接接觸觸，塑料料通過螺螺槽的有有效長度度，經(jīng)過過很長的的熱歷程程，要經(jīng)經(jīng)過3態(tài)（玻玻璃態(tài)、黏黏彈態(tài)、黏黏流態(tài)）的的轉(zhuǎn)變，螺螺桿各功功能段的的長度、幾幾何形狀狀、幾何何參數(shù)將將直接影影響塑料料的輸送送效率和和塑化質(zhì)質(zhì)量，將將最終影影響注射射成型周周期和制制品質(zhì)量量。與擠出螺桿桿相比，注注塑螺桿桿具有以以下特點點：注射螺桿的的長徑比比和壓縮縮比比較較??；注射螺桿均均化段的的螺槽較較深；注射螺桿的的加料段段較長，而而均化段段較短；；注射螺桿的的頭部結(jié)結(jié)構(gòu)，具具有特殊殊形式。注射螺桿工工作時，塑塑化能力力和熔體體溫度將將隨螺桿桿的軸向向位移而而改變。（?。?、螺螺桿的分分類注塑螺桿按按其對塑塑料的適適應性，可可分為通通用螺桿桿和特殊殊螺桿，通通用螺桿桿又稱常常規(guī)螺桿桿，可加加工大部部分具有有低、中中黏度的的熱塑性性塑料，結(jié)結(jié)晶型和和非結(jié)晶晶型的民民用塑料料和工程程塑料，是是螺桿最最基本的的形式，與與其相應應的還有有特殊螺螺桿，是是用來加加工用普普通螺桿桿難以加加工的塑塑料；按按螺桿結(jié)結(jié)構(gòu)及其其幾何形形狀特征征，可分分為常規(guī)規(guī)螺桿和和新型螺螺桿，常常規(guī)螺桿桿又稱為為三段式式螺桿，是是螺桿的的基本形形式，新新型螺桿桿形式則則有很多多種，如如分離型型螺桿、分分流型螺螺桿、波波狀螺桿桿、無計計量段螺螺桿等。常規(guī)螺桿其其螺紋有有效長度度通常分分為加料料段（輸輸送段）、壓壓縮段（塑塑化段）、計計量段（均均化段），根根據(jù)塑料料性質(zhì)不不同，可可分為漸漸變型、突突變型和和通用型型螺桿。漸變型螺桿桿：壓縮縮段較長長，塑化化時能量量轉(zhuǎn)換緩緩和，多多用于PPVC等等熱穩(wěn)定定性差的的塑料。突變型螺桿桿：壓縮縮段較短短，塑化化時能量量轉(zhuǎn)換較較劇烈，多多用于聚聚烯烴、PA等結(jié)晶型塑料。通用型螺桿桿：適應應性比較較強的通通用型螺螺桿，可可適應多多種塑料料的加工工，避免免更換螺螺桿頻繁繁，有利利于提高高生產(chǎn)效效率。常規(guī)螺桿名名段的長長度如下下：螺桿類型加加料段（L1）壓縮段（L2）均化段（L3）漸變型225~330%550%155~200%突變型655~700%15~~5%20~~25%%通用型455~500%20~~30%%20~~30%%（ⅱ）、螺螺桿的基基本參數(shù)數(shù)螺桿的基本本結(jié)構(gòu)如如圖6所示，主主要由有有效螺紋紋長度LL和尾部部的連接接部分組組成。圖6螺螺桿的基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)ds—螺桿外外徑，螺螺桿直徑徑直接影影響塑化化能力的的大小，也也就直接接影響到到理論注注射容積積的大小小，因此此，理論論注射容容積大的的注塑機機其螺桿桿直徑也也大。L/ds——螺桿長長徑比。L是螺桿螺紋部分的有效長度，螺桿長徑比越大，說明螺紋長度越長，直接影響到物料在螺桿中的熱歷程，影響吸收能量的能力，而能量來源有兩部分：一部分是料筒外部加熱圈傳給的，另一部分是螺桿轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的摩擦熱和剪切熱，由外部機械能轉(zhuǎn)化的，因此，L/ds直接影響到物料的熔化效果和熔體質(zhì)量，但是如果L/ds太大，則傳遞扭矩加大，能量消耗增加。L1—加料料段長度度。加料料段又稱稱輸送段段或進料料段，為為提高輸輸送能力力，螺槽槽表面一一定要光光潔，LL1的長度度應保證證物料有有足夠的的輸送長長度，因因為過短短的L1會導致致物料過過早的熔熔融，從從而難以以保證穩(wěn)穩(wěn)定壓力力的輸送送條件，也也就難以以保證螺螺桿以后后各段的的塑化質(zhì)質(zhì)量和塑塑化能力力。塑料料在其自自身重力力作用下下從料斗斗中滑進進螺槽，螺螺桿旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，在在料筒與與螺槽組組成的各各推力面面摩擦力力的作用用下，物物料被壓壓縮成密密集的固固體塞螺螺母，沿沿著螺紋紋方向做做相對運運動，在在此段，塑塑料為固固體狀態(tài)態(tài)，即玻玻璃態(tài)。h1—加料料段的螺螺槽深度度。h1深，則則容納物物料多，提提高了供供料量和和塑化能能力，但但會影響響物料塑塑化效果果及螺桿桿根部的的剪切強強度，一一般h1≈（0.112～0.116）ds。L3—熔融段段長度。熔熔融段又又稱均化化段或計計量段，熔熔體在LL3段的螺螺槽中得得到進一一步的均均化，溫溫度均勻勻，組分分均勻，形形成較好好的熔體體質(zhì)量，LL3長度有有助于熔熔體在螺螺槽中的的波動，有有穩(wěn)定壓壓力的作作用，使使物料以以均勻的的料量從從螺桿頭頭部擠出出，所以以又稱計計量段。LL3短時，有有助于提提高螺桿桿的塑化化能力，一一般L33=（4～5）ds。h3—熔熔融段螺螺槽深度度，h3小，螺螺槽淺，提提高了塑塑料熔體體的塑化化效果，有有利于熔熔體的均均化，但但h3過小會會導致剪剪切速率率過高，以以及剪切切熱過大大，引起起分子鏈鏈的降解解，影響響熔體質(zhì)質(zhì)量，；；反之，如如果h3過大，由由于預塑塑時，螺螺桿背壓壓產(chǎn)生的的回流作作用增強強，會降降低塑化化能力。L2—塑塑化段（壓壓縮段）螺螺紋長度度。物料料在此錐錐形空間間內(nèi)不斷斷地受到到壓縮、剪剪切和混混煉作用用，物料料從L22段入點點開始，熔熔池不斷斷地加大大，到出出點處熔熔池已占占滿全螺螺槽，物物料完成成從玻璃璃態(tài)經(jīng)過過黏彈態(tài)態(tài)向黏流流態(tài)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變，即即此段，塑塑料是處處于顆粒粒與熔融融體的共共存狀態(tài)態(tài)。L22的長度度會影響響物料從從玻璃態(tài)態(tài)到黏流流態(tài)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化歷程程，太短短會來不不及轉(zhuǎn)化化，固料料堵在LL2段的末末端形成成很高的的壓力、扭扭矩或軸軸向力；；太長則則會增加加螺桿的的扭矩和和不必要要的消耗耗，一般般L2=（6～8）ds。對于結(jié)結(jié)晶型的的塑料，物物料熔點點明顯，熔熔融范圍圍窄，LL2可短些些，一般般為（33～4）ds，對于于熱敏性性塑料，此此段可長長些。S—螺螺距，其其大小影影響螺旋旋角，從從而影響響螺槽的的輸送效效率，一一般S≈≈ds。ε—壓縮縮比。εε=h11/h3，即加加料段螺螺槽深度度h1與熔融融段螺槽槽深度hh3之比。εε大，會會增強剪剪切效果果，但會會減弱塑塑化能力力，一般般來講，ε稍小一點為好，以有利于提高塑化能力和增加對物料的適應性，對于結(jié)晶型塑料，壓縮比一般取2.6~3.0。對于低黏度熱穩(wěn)定性塑料，可選用高壓縮比；而高黏度熱敏性塑料，應選用低壓縮比。（2）螺桿桿頭在注射螺桿桿中，螺螺桿頭的的作用是是：預塑塑時，能能將塑化化好的熔熔體放流流到儲料料室中，而而在高壓壓注射時時，又能能有效地地封閉螺螺桿頭前前部的熔熔體，防防止倒流流。螺桿頭分為為兩大類類，帶止止逆環(huán)的的和不帶帶止逆環(huán)環(huán)的，對對于帶止止逆環(huán)的的，預塑塑時，螺螺桿均化化段的熔熔體將止止逆環(huán)推推開，通通過與螺螺桿頭形形成的間間隙，流流入儲料料室中，注注射時，螺螺桿頭部部的熔體體壓力形形成推力力，將止止逆環(huán)退退回流道道封堵，防防止回流流。表1注注射螺桿桿頭形式式與用途途形式結(jié)構(gòu)圖特征與用途途無止逆環(huán)型尖頭形螺桿頭錐角角較小或或有螺紋紋，主要要用于高高粘度或或熱敏性性塑料鈍頭形頭部為“山山”字形曲曲面，主主要用于于成型透透明度要要求高的的PC、AS、PMMMA等塑塑料止逆型止逆型環(huán)形止逆環(huán)為一一光環(huán)，與與螺桿有有相對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，適適用于中中、低黏黏度的塑塑料爪形止逆環(huán)內(nèi)有有爪，與與螺桿無無相對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，可可避免螺螺桿與環(huán)環(huán)之間的的熔料剪剪切過熱熱，適用用于中、低低粘度的的塑料銷釘形螺桿頭頸部部鉆有混混煉銷，適適用于中中、低粘粘度的塑塑料分流形螺桿頭部開開有斜槽槽，適用用于中、低低粘度的的塑料對于有些高高黏度物物料如PPMMAA、PC、AC或者者熱穩(wěn)定定性差的的物料PPVC等等，為減減少剪切切作用和和物料的的滯留時時間，可可不用止止逆環(huán)，但但這樣的的注射時時會產(chǎn)生生反流，延延長保壓壓時間。對螺桿頭的的要求：：螺桿頭要靈靈活、光光潔；止逆環(huán)與料料筒配合合間隙要要適宜，即即要防止止熔體回回流，又又要靈活活；既有足夠的的流通截截面，又又要保證證止逆環(huán)環(huán)端面有有回程力力，使在在注射時時快速封封閉；結(jié)構(gòu)上應拆拆裝方便便，便于于清洗；；螺桿頭的螺螺紋與螺螺桿的螺螺紋方向向相反，防防止預塑塑時螺桿桿頭松脫脫。（3）料筒筒（?。?、料料筒的結(jié)結(jié)構(gòu)料筒是塑化化部件的的重要零零件，內(nèi)內(nèi)裝螺桿桿外裝加加熱圈，承承受復合合應力和和熱應力力的作用用，結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖77：圖7料料筒結(jié)構(gòu)構(gòu)1-前料筒筒；2--電熱圈圈；3--螺孔；；4-加料料口螺孔3裝熱熱電偶，要要與熱電電偶緊密密地接觸觸，防止止虛浮，否否則會影影響溫度度測量精精度。（ⅱ）、加加料口加料口的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式直接影影響進料料效果和和塑化部部件的吃吃料能力力，注塑塑機大多多數(shù)靠料料斗中物物料的自自重加料料，常用用的進料料口截面面形式如如圖8所示：：對稱形形料口如如圖8（a），制制造簡單單，但進進料不利利；現(xiàn)多多用非對對稱形式式，如圖圖8（b）、8（c）所示示，此種種進料口口由于物物料與螺螺桿的接接觸角大大，接觸觸面積大大，有利利于提高高進料效效率，不不易在料料斗中開開成架橋橋空穴。圖8加加料口結(jié)結(jié)構(gòu)形式式圖（ⅲ）、料料筒的壁壁厚料筒壁厚要要求有足足夠的強強度和剛剛度，因因為料筒筒內(nèi)要承承受熔料料和氣體體壓力，且且料筒長長徑比很很大，料料筒要求求有足夠夠的熱容容量，所所以料筒筒壁要有有一定的的厚度，否否則難以以保證溫溫度的穩(wěn)穩(wěn)定性；；但如果果太厚，料料筒笨重重，浪費費材料，熱熱慣性大大，升溫溫慢，溫溫度調(diào)節(jié)節(jié)有較大大的滯后后現(xiàn)象。（ⅳ）、料料筒間隙隙料筒間隙指指料筒內(nèi)內(nèi)壁與螺螺桿外徑徑的單面面間隙，此此間隙太太大，塑塑化能力力降低，注注射回泄泄量增加加，注射射時間延延長，在在此過程程中引起起物料部部分降解解；如果果太小，熱熱膨脹作作用使螺螺桿與料料筒摩擦擦加劇，能能耗加大大，甚至至會卡死死，此間間隙Δ==（0.0002~~0.0005）ds。（ⅴ）、料料筒的加加熱與冷冷卻注塑機料筒筒加熱方方式有電電阻電熱熱、陶瓷瓷加熱、鑄鑄鋁加熱熱，應根根據(jù)使用用場合和和加工物物料合理理設置，常常用的有有電阻加加熱和陶陶瓷加熱熱，為符符合注塑塑工藝要要求，料料筒要分分段控制制，小型型機3段，大大型機一一般5段。冷卻是指對對加料口口處進行行冷卻，因因加料口口處若溫溫度過高高，固料料會在加加料口處處“架橋”，堵塞塞料口，從從而影響響加料段段的輸送送效率，故故在此處處設置冷冷卻水套套對其進進行冷卻卻。我廠廠是通過過冷卻循循環(huán)水對對加料口口進行冷冷卻的。（4）噴嘴嘴（ⅰ）噴嘴嘴的功能能噴嘴是連接接塑化裝裝置與模模具流道道的重要要部件，噴噴嘴有多多種功能能：預塑時，建建立背壓壓，驅(qū)除除氣體，防防止熔體體流涎，提提高塑化化能力和和計量精精度；注射時，與與模具主主澆套形形成接觸觸壓力，保保持噴嘴嘴與澆套套良好接接觸，形形成密閉閉流道，防防止塑料料熔體在在高壓下下外溢；；注射時，建建立熔體體壓力，提提高剪切切應力，并并將壓力力頭轉(zhuǎn)變變成速度度頭，提提高剪切切速度和和溫升，加加強混煉煉效果和和均化作作用；改變噴嘴結(jié)結(jié)構(gòu)使之之與模具具和塑化化裝置相相匹配，組組成新的的流道型型式或注注塑系統(tǒng)統(tǒng)；噴嘴還承擔擔著調(diào)溫溫、保溫溫和斷料料的功能能；減小熔體在在進出口口的粘彈彈效應和和渦流損損失，以以穩(wěn)定其其流動；；保壓時，便便于向模模具制品品中補料料，而冷冷卻定型型時增加加回流阻阻力，減減小或防防止模腔腔中熔體體向回流流。（ⅱ）、噴噴嘴的基基本形式式噴嘴可分為為直通式式噴嘴、鎖鎖閉式噴噴嘴、熱熱流道噴噴嘴和多多流道噴噴嘴，現(xiàn)現(xiàn)階段我我廠用的的