高分子材料成型加工設(shè)備第七章注射成型機(jī)

注射成型機(jī)1精選ppt第一節(jié)概述第二節(jié)注射機(jī)的根本組成與分類第三節(jié)往復(fù)螺桿式注射機(jī)的工作原理第四節(jié)注射機(jī)的根本參數(shù)2精選ppt注射成型:

是一種以高速高壓將塑料熔體注入到已閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻定型，得到的與模腔相一致的塑料制件的成型方法。注射成型的特點(diǎn):

a)能一次成型出外形復(fù)雜，尺寸精確或帶有嵌件的塑料制件b)對各種塑料加工的適應(yīng)性強(qiáng)c)機(jī)器生產(chǎn)率高以及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)等第一節(jié)概述3精選ppt注射成型機(jī):是將熱塑性塑料或熱固性塑料制成各種塑料制件的主要成型設(shè)備4精選ppt注射成型機(jī):是在金屬壓鑄機(jī)的原理上逐漸形成的1932年德國弗蘭茲，布勞恩廠生產(chǎn)出全自動(dòng)柱塞式臥式注射成型機(jī)1956年世界上出現(xiàn)了第一臺往復(fù)螺桿式注射成型機(jī)5精選ppt金屬壓鑄成型機(jī)6精選ppt柱塞式注射機(jī)的塑化機(jī)構(gòu)7精選ppt螺桿式注射機(jī)的塑化機(jī)構(gòu)8精選ppt一、注射成型機(jī)的單元操作閉模和合緊注射裝置前移和注射壓力保持制品冷卻和預(yù)塑化注射裝置后退和開模頂出裝置

第二節(jié)注射機(jī)的根本組成與分類9精選ppt閉模高壓低速鎖緊注座前移注射開模冷卻保壓固定塑化塑化退回退回塑化制品頂出試合模發(fā)信注射動(dòng)作選擇制品落下檢測發(fā)信注射成型機(jī)工作循環(huán)周期圖10精選ppt鎖緊前移注射保壓冷卻后移開模頂出閉模11精選ppt閉模前移注射保壓冷卻后移開模頂出鎖緊12精選ppt閉模鎖緊注射保壓冷卻后移開模頂出前移13精選ppt閉模鎖緊前移保壓冷卻后移開模頂出注射14精選ppt閉模鎖緊前移注射冷卻后移開模頂出保壓15精選ppt閉模鎖緊前移注射保壓后移開模頂出冷卻16精選ppt閉模鎖緊前移注射保壓冷卻開模頂出后移17精選ppt閉模鎖緊前移注射保壓冷卻后移頂出開模18精選ppt閉模鎖緊前移注射保壓冷卻后移開模頂出19精選ppt1〕由單元操作分析可知注射機(jī)應(yīng)具備的功能a)對加工塑料實(shí)現(xiàn)塑化計(jì)量并將熔料射出的功能b)對成型模具實(shí)現(xiàn)啟閉和鎖緊的功能c)實(shí)現(xiàn)在成型過程中所需能量的轉(zhuǎn)化與傳遞的功能d)對工作程序及工藝條件設(shè)定與控制的功能2〕注射成型機(jī)的主要組成a)注射裝置b)合模裝置c)液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)二、注射成型機(jī)的組成20精選ppt注射裝置合模裝置液壓傳動(dòng)系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)21精選ppt三、注射成型機(jī)的分類1、按排列形式分類立式注射成型機(jī)臥式注射成型機(jī)角式注射成型機(jī)〔L型〕多模注射成型機(jī)22精選ppt臥式注射機(jī)23精選ppt臥式注射機(jī)臥式注射機(jī)24精選ppt立式注射機(jī)25精選ppt立式注射機(jī)26精選ppt角式注射機(jī)27精選ppt

類型

合模力kN

注射量cm3超小型<200~400<30小型400~200060~500中型3000~6000500~2000大型8000~20000>2000超大型>200002、按機(jī)器加工能力分類28精選ppt3、按機(jī)器用途熱塑性塑料通用型熱固型發(fā)泡型排氣型高速型多色，精密，鞋用，螺紋制品用等29精選ppt塑料在注射過程中的行為變化的兩個(gè)內(nèi)容：1、塑料熔體的形成，增壓和流動(dòng)2、制品的成型第三節(jié)往復(fù)螺桿式注射機(jī)工作原理30精選ppt一、塑料在有機(jī)筒內(nèi)塑化熔融物理模型1、塑化過程主要包括兩個(gè)階段〔1〕第一階段可看作是短暫的擠出過程〔2〕第二階段螺桿靜止2、影響塑化質(zhì)量的主要因素及其調(diào)整〔1〕樹脂性能〔2〕加工條件〔3〕螺桿形狀及要素31精選ppt二、熔料的充模與成型熔料充模與成型是指熔料在模內(nèi)發(fā)生的全部行為塑料在模內(nèi)的狀態(tài)可用Spencer—Gilmore狀態(tài)方程表示

P----塑料壓力

V----塑料比容

T-----塑料溫度

R,π,W------取決于塑料特征的常量32精選ppt由此可知，制品質(zhì)量主要取決于塑料在模塑時(shí)的比容變化。因此，模內(nèi)塑料壓力的變化直接反映了模內(nèi)成型的過程，并可以此作為實(shí)現(xiàn)制品質(zhì)量有效控制的重要手段。1、模內(nèi)壓力根據(jù)模塑過程可將壓力周期圖分為四個(gè)階段：

A、充模和壓實(shí)階段

B、保壓增密階段

C、倒流階段

D、制品冷卻階段33精選pptπ

π

π

34精選ppt二、全程壓力分布及壓力損失35精選ppt第四節(jié)注射機(jī)的根本參數(shù)注射機(jī)的主要參數(shù)有公稱注射量、注射壓力、注射速率、塑化能力、鎖模力、合模裝置的根本尺寸、開合模速度、空循環(huán)時(shí)間等。這些參數(shù)是設(shè)計(jì)、制造、購置和使用注射成型機(jī)的依據(jù)。一、公稱注射量1、定義：公稱注射量是指在對空注射的條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能到達(dá)的最大注射量。公稱注射量在一定程度上反映了注射機(jī)的加工能力，標(biāo)志著能成型的最大塑料制品，因而經(jīng)常被用來表征機(jī)器規(guī)格的參數(shù)。36精選ppt2、表示方法注射量一般有兩種表示方法，一種是以聚苯乙烯為標(biāo)準(zhǔn)，用注射出熔料的重量〔單位克〕表示，另一種是用注射出熔料的容積〔單位厘米3〕表示。我國注射機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)采用后一種表示方法。3、理論注射量公稱注射量即實(shí)際最大注射量。還有一個(gè)理論最大注射量，其表達(dá)式為Q理=πD2S/4式中Q理——理論最大注射量〔厘米3〕D——螺桿或柱塞的直徑〔厘米〕S——螺桿或柱塞的最大行程〔厘米〕37精選ppt4、公稱注射量〔即實(shí)際最大注射量〕該式說明，理論上直徑為D的螺桿移動(dòng)S，應(yīng)當(dāng)射出Q理的注射量，但是在注射時(shí)有少局部熔料在壓力作用下回流，以及為了保證塑化質(zhì)量和在注射完畢后保壓時(shí)補(bǔ)縮的需要，故實(shí)際注射量要小于理論注射量，為描述二者的差異，引入公稱注射量。Q公稱=αQ理式中α---注射系數(shù)38精選ppt5、注射系數(shù)〔相當(dāng)于密煉機(jī)的填充系數(shù)〕影響注射系數(shù)的因素很多，如螺桿的結(jié)構(gòu)和參數(shù)、注射壓力和注射速度、背壓的大小、模具的結(jié)構(gòu)和制品的形狀以及塑料的特性等。對采用止回環(huán)的螺桿頭，注射系數(shù)a一般在0.75、0.85之間。對那些熱擴(kuò)散系數(shù)小的塑料，a取小值，反之取大值。通常多取0.8。39精選ppt二、注射壓力1、定義：注射壓力是指注射螺桿或柱塞的端部作用在物料單位面積上的壓力。注射壓力大小與流動(dòng)阻力、制品的形狀、塑料的性能、塑化方式、塑化溫度、模具溫度及對制品精度要求等因素有關(guān)。2、計(jì)算注射壓力的計(jì)算如下：P注=〔D0/D〕2P0式中P0——油壓〔MPa〕D0—--注射油缸內(nèi)徑D——螺桿〔柱塞〕外徑40精選ppt3、注射壓力的選取注射壓力的選取很重要。1〕注射壓力過高，制品可能產(chǎn)生毛邊，脫模困難，影響制品光潔度，使制品產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，甚至成廢品，還會影響到注射裝置及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2〕注射壓力過低，那么易產(chǎn)生物料充不滿模腔，甚至根本不能成型等現(xiàn)象。3〕注射壓力的選取時(shí)應(yīng)考慮的因素：a、熔料的流動(dòng)性。流動(dòng)性好的物料選用的注射壓力低。b、塑化方式。柱塞式注射機(jī)比螺桿式注射機(jī)注射壓力高近1.5倍。41精選pptc、噴嘴的孔徑和模腔的形狀。噴嘴的孔徑大，模腔的形狀簡單，制品壁較厚，膠料流程短，模溫較高，那么所需的注射壓力較低。注射壓力的大小要根據(jù)實(shí)際情況選用：如加工粘度低、流動(dòng)性好的塑料，其注射壓力可選用35—55MPa；加工中等粘度的塑料，形狀一般，但有一定的精度要求的制品，注射壓力可選100—140MPa；對高粘度工程塑料的注射成型，其注射壓力大約選在140—170MPa范圍內(nèi)。加工優(yōu)質(zhì)精密微型制品，注射壓力可用到230—250MPa以上。42精選ppt三、注射時(shí)間〔注射速率、注射速度〕1、定義：注射時(shí)間是指注射螺桿或柱塞往模腔內(nèi)注射最大容量的物料時(shí)所需要的最短時(shí)間。注射速率是表示單位時(shí)間內(nèi)從噴嘴射出的熔料量。注射速度是表示注射螺桿或柱塞的移動(dòng)速度。注射時(shí)間、注射速率或或注射速度三者是一致的。注射時(shí)間短，那么注射速率或或注射速度快。43精選ppt所謂注射速率、注射速度、注射時(shí)間可用下面二式定義：q注=Q公/t注；V注=S/t注式中q注——注射速率〔厘米3／秒〕Q公——公稱注射量〔厘米3〕t注——注射時(shí)間〔秒〕V注——注射速度〔毫米／秒〕S——注射行程。即螺桿移動(dòng)距離，〔毫米〕可見，注射速率是將公稱注射量的熔料在注射時(shí)間內(nèi)注射出去,單位時(shí)間內(nèi)所到達(dá)的體積流率。注射速度是指螺桿或柱塞的移動(dòng)速度；而注射時(shí)間，即螺桿〔或柱塞〕射出一次公稱注射量所需要的時(shí)間。44精選ppt2、注射速率或注射速度或注射時(shí)間的選定注射速率或注射速度或注射時(shí)間的選定很重要，直接影響到制品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。〔1〕注射速率過低〔即注射時(shí)間過長〕，制品易形成冷接縫，不易充滿復(fù)雜的模腔。〔2〕注射速率過高，熔料高速流經(jīng)噴嘴時(shí)，易產(chǎn)生大量的摩擦熱，使物料發(fā)生熱解和變色，模腔中的空氣由于被急劇壓縮產(chǎn)生熱量，在排氣口處有可能出現(xiàn)制品燒傷現(xiàn)象。45精選ppt合理地提高注射速率，能縮短生產(chǎn)周期，減少制品的尺寸公差，能在較低的模溫下順利地獲得優(yōu)良的制品。一般說來，注射速率應(yīng)根據(jù)工藝要求、塑料的性能、制品的形狀及壁厚、澆口設(shè)計(jì)以及模具的冷卻情況來選定。為了提高注射制件的質(zhì)量，尤其對形狀復(fù)雜制品的成型，近年來開展了變速注射，即注射速度是變化的。其變化規(guī)律根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)形狀和塑料的性能決定。46精選ppt四、螺桿直徑和注射行程注射機(jī)的一次注射量由螺桿直徑D和注射行程S所決定，而S值與D值之間應(yīng)保持一定比例。K=S/Dk稱為比例系數(shù)。k值過大，使螺桿的有效長度縮短，影響塑化能力和質(zhì)量；k值過小，為保證到達(dá)同樣的注射容積，勢必要增大D值，這將會導(dǎo)致塑化部件變得龐大。一般k值的范圍為1～3。螺桿直徑D可由下式求得：D=(4V/aπk)1/3式中V——最大注射容積，厘米3；a——注射系數(shù)。47精選ppt五、塑化能力1、定義：塑化能力是指單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量。顯然，注射機(jī)的塑化裝置應(yīng)該在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，保證能夠提供足夠量的塑化均勻的熔料。2、塑化能力與成型周期：塑化能力應(yīng)與注射機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào)，假設(shè)塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間太長，那么不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之，那么會加長成型周期。目前注射機(jī)的塑化能力有了較大的提高。48精選ppt3、計(jì)算：1〕理論公式螺桿預(yù)塑式塑化裝置的塑化能力，可用擠出理論中所介紹的熔體輸送理論的計(jì)算公式，計(jì)算出注射機(jī)的塑化能力。2〕經(jīng)驗(yàn)公式Q=3.6W/T式中Q—塑化能力，千克/小時(shí)W—實(shí)際注射量，克T—塑化時(shí)間〔一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)〕49精選ppt六、注射功及注射功率機(jī)器能否將一定量的熔料注滿模腔，主要取決于注射壓力和注射速度，即決定于充模時(shí)機(jī)器作功能力的大小。注射功及其注射功率即作為表示機(jī)器注射能力大小的一頂指標(biāo)。注射功為油缸注射總力與行程的積，即A=p?Fs?S注射功率為油缸注射總力與注射速度的積，即為N=p?Fs?v=p?q?10-3式中N—注射功率〔kw〕Fs--機(jī)筒內(nèi)孔截面〔cm2〕p—注射壓力〔MPa〕v—注射速度〔cm／s〕q—注射速率〔cm3／s〕50精選ppt注射功率大，有利于縮短成型周期，消除充模缺乏，改善制品外觀質(zhì)量，提高制品精度。隨著注射壓力和注射速度的提高，近來注射功率也有了較大的提高。因注射時(shí)間短，機(jī)器的油泵電動(dòng)機(jī)允許作瞬時(shí)超載，故機(jī)器的注射功率一般均大于油泵電動(dòng)機(jī)的額定功率。對于油泵直接驅(qū)動(dòng)的油路，注射功率即為注射時(shí)的工作負(fù)載，也是電動(dòng)機(jī)的最大負(fù)載。油泵電動(dòng)機(jī)功率大約是注射功率的70～80％。51精選ppt七、鎖模力〔合模力〕1、定義鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力。在此力的作用下。模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開。鎖模力同公稱注射量一樣，也在一定程度上反映出機(jī)器所能塑制制品的大小，是一個(gè)重要參數(shù)，所以有的國家采用最大鎖模力作為注射機(jī)的規(guī)格標(biāo)稱。52精選ppt2、計(jì)算：為使注射時(shí)模具不被熔融物料頂開，那么鎖模力應(yīng)為F＞KPA式中F—鎖模力P—注射壓力或模腔內(nèi)的平均壓力〔MPa〕A—制品在模具分型面上的投影面積K—考慮到壓力損失的折算系數(shù)。橡膠一般在1.1—1.25之間選取，塑料一般在0.4—0.7之間選取，對粘度小的取大值，對粘度大的取小值；模具溫度高時(shí)取大值，模具溫度低時(shí)取小值。53精選ppt3、減少鎖模力采取如下措施可以減少鎖模力：1〕改進(jìn)注射螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從而提高塑化質(zhì)量；2〕對注射量施行精確控制；3〕提高注射速度并對其實(shí)現(xiàn)程序控制；〔變速注射〕4〕改進(jìn)合模裝置；5〕提高螺桿和模具的制造精度和光潔度等。〔減少流動(dòng)阻力〕近年來國外注射機(jī)的鎖模力有普遍降低的趨勢。54精選ppt八、合模裝置的根本尺寸包括模板尺寸、拉桿空間、模板間最大開距、動(dòng)模板的行程、模具最大厚度與最小厚度等。這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器所加工制品使用的模具尺寸范圍。1、模板尺寸(H×V)和拉桿有效間距(H0×V0)這兩個(gè)尺寸都涉及到所用模具的大小。因此，模板尺寸及拉桿間距應(yīng)滿足機(jī)器規(guī)格范圍內(nèi)常用模具尺寸的要求。模板面積(H×V)大約是拉桿有效面積(H0×V0)的2.5倍。55精選ppt2、模板間最大開距模板間最大開距是指定模板與動(dòng)模板之間能到達(dá)的最大距離〔包括調(diào)模行程在內(nèi)〕。為使成型后的制品順利取出，模板最大開距L一般為成型制品最大高度h的3~4倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)模板最大開距L與公稱注射量Q常有如下關(guān)系:L=125Q1/356精選ppt3、動(dòng)模板行程動(dòng)模板行程是指動(dòng)模板行程的最大值。一般用S表示〔見圖〕。為了便于取出制品。S一般大于制品最大高度h的兩倍，即S＞2h為了減少機(jī)械磨損和動(dòng)力消耗。成型時(shí)盡量使用最短的模板行程。57精選ppt4、模具最小厚度與最大厚度模具最小厚度δmin和模具最大厚度δmax系指動(dòng)模板閉合后，到達(dá)規(guī)定鎖模力時(shí)動(dòng)模板和定模板間的最小和最大距離。如果模具的厚度小于規(guī)定的δmin，裝模時(shí)應(yīng)加墊板，否那么會不能實(shí)現(xiàn)最大鎖模力，或損壞機(jī)件；如果模具的厚度大于δmax，裝模具后也不可能到達(dá)最大的鎖模力。δmin和δmax之差即為調(diào)模裝置的最大可調(diào)行程ΔL