《 塑料注射成型》課件-注射機(jī)的注射裝置

注射機(jī)的注射裝置注射裝置

注射裝置是注射機(jī)中直接對(duì)塑料加熱和加壓的部分，塑料的塑化和注射都在這里進(jìn)行。因此，注射裝置是注射機(jī)的一個(gè)非常重要的組成部分。工作要求：注射裝置應(yīng)能均勻加熱和塑化一定數(shù)量的塑料；注射裝置應(yīng)能以一定的壓力和速度將熔料注入模腔；注射裝置應(yīng)能保持一定的壓力，以便向模內(nèi)補(bǔ)充一部分熔料，補(bǔ)償制件的冷卻收縮，防止模內(nèi)熔料的反流。

目前，從注射成型機(jī)上采用的注射裝置，從工作原理上分主要有：柱塞式注射裝置螺桿式（預(yù)塑式）注射裝置現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)使用的注射成型機(jī)是預(yù)塑式特別是往復(fù)螺桿式。一、柱塞式注射裝置的組成和工作原理1—噴嘴;2—分流梭;3—加熱圈;4—料筒;5—加料裝置;6—料斗;7—計(jì)量室;8—注射柱塞;9—傳動(dòng)臂;10—注射活塞;11—注射座移動(dòng)油缸圖26柱塞式注射裝置示意圖結(jié)構(gòu)組成：柱塞式注射裝置分為：定量加料裝置塑化部件注射液壓缸注射座移動(dòng)液壓缸工作原理：粒料從料斗落入加料裝置的計(jì)量室中。注射液壓缸中的活塞前進(jìn)，推動(dòng)注射柱塞前移，與之相連的傳動(dòng)臂帶動(dòng)計(jì)量室同時(shí)前移將粒料推入料筒的加料口。柱塞后退時(shí)，加料口的粒料進(jìn)入料筒，同時(shí)料斗中的第二份粒料又落入加料口。注射動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行，粒料在料筒中不斷前移，在前移的過程中，依靠料筒加熱器加熱塑化，使粒料逐漸變?yōu)檎沉鲬B(tài)，通過分流梭與料筒內(nèi)壁間的窄縫，使熔料溫度均勻，流動(dòng)性進(jìn)一步提高。最后，在柱塞的推動(dòng)下，熔料通過噴嘴注射到模腔中成型。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單塑化不良，溫度不均勻注射壓力損失大，注射量小一般用于小型注射機(jī)上二、預(yù)塑式注射裝置的組成和工作原理1、螺桿預(yù)塑式注射裝置結(jié)構(gòu)組成：由螺桿預(yù)塑料筒和注射料筒組成，兩個(gè)料筒的連接處有單向閥。工作原理：粒料通過螺桿預(yù)塑料筒而塑化，熔料經(jīng)過單向閥進(jìn)入注射料筒。當(dāng)注射料筒中的熔料量達(dá)到預(yù)定量時(shí)，螺桿塑化停止，注射柱塞前進(jìn)并將熔料注入模腔。預(yù)塑化料筒中的螺桿在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中輸送塑料，并對(duì)塑料產(chǎn)生剪切摩擦加熱和攪拌混合作用。圖28螺桿預(yù)塑式注射裝置1、預(yù)塑料筒2、單向閥3、注射料筒4、注射柱塞螺桿預(yù)塑式注射裝置的特點(diǎn)：塑化質(zhì)量和塑化效率比柱塞式注射裝置有顯著提高。注射時(shí)壓力損失大大減小。注射速率比較穩(wěn)定。在連續(xù)注射或大型注射裝置上應(yīng)用較多。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，兩個(gè)料筒的單向閥處容易引起塑料的停滯和分解。為了避免熔料泄漏，注射料筒和柱塞間的配合要求較高，制造和使用困難。2、往復(fù)螺桿式注射裝置結(jié)構(gòu)組成：塑化部件料斗螺桿傳動(dòng)裝置注射座注座移動(dòng)液壓缸注射液壓缸圖6-29螺桿式注射機(jī)圖30往復(fù)螺桿式注射裝置1—料筒;2—螺桿;3—料斗;4—螺桿傳動(dòng)裝置;5—注射油缸;6—計(jì)量裝置;7—注射座;8—轉(zhuǎn)軸;9—注射座移動(dòng)油缸;10—加熱圈;11—噴嘴工作原理：（1）加料

注射成型是一間歇過程，保持定量加料，以保證操作穩(wěn)定，塑料塑化均勻，獲得良好制品。

加料過多：受熱時(shí)間過長(zhǎng)，容易引起物料的熱分解，注射機(jī)功率消耗增加。

加料過少：料筒內(nèi)缺少傳壓物質(zhì)，模腔中塑料熔體壓力降低，難于補(bǔ)塑，易引起制品收縮、凹陷、空洞等缺陷。

（2）塑化

加入的塑料在料筒中進(jìn)行加熱，由固體粒子變成熔體，經(jīng)過混合和塑化后，塑化好的熔體被柱塞或螺桿推擠至料筒的前端。

（3）充模

物料經(jīng)過噴嘴、模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿型腔的過程。（4）補(bǔ)塑

在模具中熔體冷卻收縮時(shí)，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿，迫使?jié)部诤蛧娮旄浇娜垠w不斷補(bǔ)充入模具中。（5）保壓

使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品。

（6）退回柱塞或螺桿，加入新料

（7）冷卻

卸除料筒中塑料的壓力，通冷卻水、油等冷卻介質(zhì)，對(duì)模具進(jìn)一步冷卻。（8）脫模

冷卻到所需溫度，可用人工或機(jī)械的方式脫模。

往復(fù)螺桿式注射裝置的特點(diǎn)：注射裝置工作中，螺桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)：在加料塑化時(shí)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并且后退；在注射時(shí)，螺桿前進(jìn)。塑化質(zhì)量好、速度快。注射壓力損失小。預(yù)塑量計(jì)量準(zhǔn)確。螺桿的拆裝和清理容易。廣泛適用于各類大、中、小型注射機(jī)。三、注射裝置的主要零部件1、柱塞式塑化部件功能：既要完成對(duì)塑料的塑化，又要完成對(duì)塑料的注射。圖32柱塞式注射機(jī)料筒1、噴嘴2、分流梭3、加熱室4、料筒5、加料口6、柱塞①料筒結(jié)構(gòu)組成：加料室：柱塞在推料時(shí)所占據(jù)的料筒的運(yùn)行空間。加料室應(yīng)該具有足夠的落料空間，使散狀的塑料方便地加入。為保持良好加料條件，加料口附近要設(shè)冷卻裝置。塑化室：料筒前半部除分流梭以外的內(nèi)部空間，是對(duì)塑料加熱并實(shí)現(xiàn)其物態(tài)變化的重要部分。由于塑料受熱塑化所需要的時(shí)間比注射成型的循環(huán)周期長(zhǎng)幾倍，因此塑化室的容積應(yīng)比注射量大幾倍。②柱塞

作用：傳遞注射液壓缸壓力，將定量熔料高速注入模腔。結(jié)構(gòu)：柱塞是一表面硬度較高、表面粗糙度數(shù)值較小的圓柱體，其前端加工成內(nèi)圓弧或大錐角的凹面，以減少熔料被擠入柱塞與料筒的間隙形成反流。其內(nèi)部可開設(shè)冷卻孔。工作特點(diǎn)：柱塞的行程和直徑是根據(jù)注射量確定的，柱塞行程與直徑比約為3.5～6，柱塞與加料室的配合要保證柱塞自由往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且又不致漏料。一般選用H8/f9～H9/f9配合。③分流梭

設(shè)置在塑化室的中央，與加熱料筒的內(nèi)壁形成均勻分布的薄淺流道。料筒的部分熱量通過數(shù)根翅翼(亦稱肋)使分流梭受熱。當(dāng)塑料進(jìn)入加熱室時(shí)，就形成了一個(gè)較薄的塑料層，同時(shí)受到加熱料筒和分流梭兩方面的受熱，從而提高了塑化能力，改善了塑化質(zhì)量。圖33分流梭2、螺桿式塑化部件

結(jié)構(gòu)：由螺桿、料筒、噴嘴等組成。功能：塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的連續(xù)推進(jìn)過程中，實(shí)現(xiàn)物理狀態(tài)的變化，最后呈熔融狀態(tài)而被注入模腔，完成均勻塑化、定量注射。圖34螺桿式塑化部件1、噴嘴2、料筒3、螺桿與擠出螺桿相比，注射螺桿的不同：結(jié)構(gòu)上：（a）注射螺桿的長(zhǎng)徑比（L/Ds）和壓縮比（i）比較??；（b）注射螺桿的均化段的槽深h3較深；（c）注射螺桿的加料段較長(zhǎng)，而均化段較短；（d）注射螺桿的頭部結(jié)構(gòu)，具有特殊形式。工作原理上：擠出螺桿是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，螺桿較長(zhǎng)，固體床破碎很遲，從而維持了相對(duì)穩(wěn)定的熔融狀態(tài)；注射螺桿是時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，邊轉(zhuǎn)邊后退，使螺桿的有效長(zhǎng)度逐漸縮短，不能像熔融理論所揭示的那樣維持穩(wěn)定的熔融過程。①螺桿圖35注射螺桿型式a、漸變型b、突變型c、通用型螺桿的結(jié)構(gòu)形式：漸變型、突變型、通用型。＊漸變式螺桿：長(zhǎng)壓縮（熔融段）螺桿。特征：塑化時(shí)能量轉(zhuǎn)化比較緩和。適用加工范圍：PVC、高粘度、非結(jié)晶型塑料。＊突變型式螺桿：短壓縮段螺桿。特征：塑化時(shí)能量轉(zhuǎn)化較劇烈。適用加工范圍：聚酰胺、聚烯烴類結(jié)晶型塑料。＊通用型式螺桿：壓縮段介于漸變與突變之間，約4－5Ds。適用加工范圍：漸變與突變螺桿。

不同螺桿頭型式如下圖：

a——螺桿頭部前端為圓錐形，圓錐角為30°～40°?？煞乐谷哿系耐头纸?，用于加工高粘度非結(jié)晶塑料。

b——通用類螺桿所用螺桿頭。

c——在頸部加一止回環(huán)，防止高壓注射時(shí)造成回流。用于加工結(jié)晶塑料。圖36螺桿頭結(jié)構(gòu)型式1、止回環(huán)2、墊圈②料筒

作用：和螺桿一起完成塑料的塑化和注射。結(jié)構(gòu)形式：大多采用整體式。加料口處設(shè)置冷卻裝置，防止粒料熔融。工作要求：耐溫、耐壓、耐磨及耐腐蝕。加料口的形狀應(yīng)盡可能增強(qiáng)對(duì)塑料的輸送能力。制造材料：常采用含鉻、鉬、鋁的特殊合金鋼制造。圖37加料口斷面形狀③噴嘴主要功能：預(yù)塑時(shí)，建立背壓，排除氣體，防止熔料流涎，提高塑化質(zhì)量；注射時(shí)，使噴嘴與模具主流道良好接觸，保證熔料在高壓下不外溢；建立熔體壓力，提高剪切應(yīng)力，并將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，提高注射速率和升溫，加強(qiáng)混煉效果和均化作用；保壓時(shí)，便于向模腔補(bǔ)料；冷卻定型時(shí)，增加回流阻力，防止模腔中的熔料回流；調(diào)溫、保溫和斷料功能。A、直通式噴嘴——熔料從料筒內(nèi)到噴孔的通道始終敞開。

通用式噴嘴：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，壓力損失較小。易流涎，熔料易冷卻。用于熔料粘度高的塑料。延伸式噴嘴：是通用式噴嘴的改型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。熔料不會(huì)冷卻，補(bǔ)縮作用大，適用于厚壁制件的生產(chǎn)。遠(yuǎn)射程噴嘴：除設(shè)有加熱圈外，還擴(kuò)大了噴嘴的儲(chǔ)料室，以防止熔料冷卻。噴嘴口徑較小，射程較遠(yuǎn)，適用形狀復(fù)雜的薄壁制件生產(chǎn)。B、自鎖式噴嘴——噴孔除了在注射和保壓兩個(gè)階段打開外，其余時(shí)間一直是關(guān)閉的。工作原理：依靠彈簧壓合射嘴體內(nèi)的閥芯實(shí)現(xiàn)自鎖。注射時(shí)，閥芯受熔料的高壓而被頂開，熔料遂向模具射出。熔膠時(shí)，閥芯在彈簧作用下復(fù)位而自鎖。優(yōu)點(diǎn)：能有效地杜絕注射低粘度塑料時(shí)的“流涎”現(xiàn)象，使用方便，自鎖效果顯著。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，注射壓力損失大，射程較短，補(bǔ)縮作用小，對(duì)彈簧的要求高。圖38直通式噴嘴圖39外彈簧針閥式噴嘴1、噴嘴頭2、針形閥心3、閥體4、墊圈5、導(dǎo)桿6、彈簧7、后體3、螺桿的傳動(dòng)裝置①有級(jí)調(diào)速

由電動(dòng)機(jī)和齒輪變速箱組成，可通過變速箱換檔或調(diào)換齒輪來改變螺桿的轉(zhuǎn)速。螺桿的轉(zhuǎn)速和扭矩成反比，當(dāng)輸入的功率一定時(shí)，降低螺桿的轉(zhuǎn)速可增大螺桿的扭矩。圖6-40電動(dòng)機(jī)-齒輪變速箱傳動(dòng)1、螺桿2、齒輪箱3、電動(dòng)機(jī)4、液壓缸②無級(jí)調(diào)速A、低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿圖41低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)螺桿1、螺桿