注塑成型工艺介绍

注射成型又称注射模塑或注塑。如图3－4－8所示，它是将粒状或粉状塑料从注射机的料斗加入料筒中，经加热塑化呈熔融状态后，借助螺杆或柱塞的推力，将其通过料筒端部的喷咀注入温度较低的闭合模具中，经冷却定型后，开模取出制品。 图3－4－8为注塑成型机结构示意图。 图3－4－8　移动螺杆式注塑成型机结构示意图 1．机座；2．电动机及油泵；3．注射油缸；4．齿轮箱；5．齿轮传动电动机；6．料斗；7．螺杆；8．加热器；9．料筒；10．喷嘴；11．定模板；12．模具；13．动模板；14．锁模机构；15．锁模用油缸；16．螺杆传动齿轮；17．螺杆花键槽；18．油箱 注射成型可制得外形复杂、尺寸准确、美观精制的容器，并能成型带嵌件的容器。但一般均为广口容器如塑料箱、托盘、盒、杯、盘等，容器的壁一般较厚，不易成型薄壁容器。注射成型还大量用于制做容器附件如瓶盖、桶盖、内塞、帽罩等。注射成型对原料的适应性广，几乎所有的热塑性塑料或部分热固性塑料都可采用此法成型。其成型周期短、效率高，且易于实现全自动化生产。但注射成型设备投资大，模具制造成本高，所以一般适于大批量生产，并能保证容器的尺寸精度。 1、基本概念： 注射量、公称注射量是指在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量 注射压力 注射压力是指注射螺杆或柱塞的端部作用在物料单位面积上的压力 塑化能力 塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量 锁模力  锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 空循环时间 空循环时间是在没有塑化、注射保压、冷却、取出制品等动作的情况下，完成一次动作循环所需要的时间（秒）。 注射时间  是指注射螺杆或柱塞往模腔内注射最大容量的物料时所需要的最短时间 最小模具厚度  模具最小厚度δmin和模具最大厚度δmax系指动模板闭合后，达到规定锁模力时动模板和定模板间的最小和最大距离 注射成型 2、注射机的结构及各部分的作用 注射装置、合模装置、液压传动系统和电器控制系统 l 1）注射装置：（塑化、注射） l 其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度，将一定量的熔料注射到模具的型腔之中。 l 2）合模装置：（合模、开模） l 作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧以及脱出制品。 l 3）液压系统和电气控制系统：（提供动力、实现控制） l 其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间）和动作程序准确有效地工作。 3、注射成型过程 l 1、塑化（加料-输送-压缩-排气-熔融-计量-结束） l 2、合模 l 3、注射 l 4、保压（补缩） l 5、冷却定型 l 6、顶出制品 l 按照习惯，我们把一个注射成型过程称之为一个工作循环，即：合模、注射、保压、螺杆预塑和制品冷却、开模、顶出制品、合模。 4、开合模的速度 即动模板移动速度 l 在每一个成型周期中，模板的运行速度是变化的：即在合模时从快到慢，开模时则由慢到快再慢。 5、注射机的规格示 l 1、注射容积表示法 X(S)Z---200 其中  X(S)---橡胶（塑料）      Z---注射机 200---理论（）注射容积，cm3 l 2、合模力表示法 以机器合模力（KN）表示机器规格。已很少采用。 l 3、注射容积与合模力共同表示法 X(S)Z---200/1000 式中  1000----合模力（KN） l 4、国际规格表示 当量注射容积与合模力或注射功与合模力表示。 6、挤出机螺杆与注射机螺杆在结构上主要由那些不同 l a、与挤出机相同之处 l 螺杆由料斗中攫取物料后，在螺杆的旋转下，物料沿着螺杆向前输送，在输送过程中，物料在外热和物料各层之间剪切热的作用下，由固态转变为粘流态。 l b、与挤出机不同之处 l 挤出过程是相对稳定的、连续的过程。注射过程是一个非稳定熔融的间歇过程。 l 注射机中物料的熔融过程是一个比挤出机更为复杂的过程。 l c. 挤出螺杆头多为圆头或锥头，而注射螺杆头多为尖头。 7、注射机传动系统的特点 l a、螺杆的“预塑”是间歇式工作，因此启动频繁并带有负载； l b、螺杆转动时为塑化供料，与制品的成型无直接联系，塑料的塑化状况可以通过背压等进行调节，因而对螺杆转数调整的要求并不十分严格； l c、由于传动装置放在注射架上，工作时随着注射架作往复移动，故传动装置要求简单。 8、合模装置的基本要求 l 第一、足够的锁模力，使模具在熔料压力（即模腔压力）作用下，不致有开缝现象发生。 l 第二、足够的模板面积、模板行程和模板间的开距，以适应不同外形尺寸制品的成型要求。 l 第三、模板有合适的运动速度，应是闭模时先快后慢，开模时慢、快、慢，以防止模具的碰撞，实现制品的平稳顶出并提高生产能力。 9、合模装置的分类及各自的主要特点 机械式、液压式和液压--机械组合式三大类 机械式 液压式 l 1）优点： l 固定模板和移动模板间的开距大，能够加工制品的高度范围较大。 l 移动模板可以在行程范围内任意位置停留，因此，调节模板间的距离十分简便。 l 调节油压，就能调节锁模力的大小。 l 锁模力的大小可以直接读出，给操作带来方便。 l 零件能自润滑，磨损小。 l 在液压系统中增设各种调节回路，就能方便地实现注射压力、注射速度、合模速度以及锁模力等的调节，以更好地适应加工工艺的要求。    l 2）缺点： l 液压系统管路甚多，保证没有任何渗漏是困难的，所以锁模力的稳定性差，从而影响制品质量。 l 管路、阀件等的维修工作量大。 液压--机械组合式 10、注射压力选取应考虑的因素 l a、熔料的流动性。流动性好的物料选用的注射压力低。 l b、塑化方式。柱塞式注射机比螺杆式注射机注射压力高近1.5倍。 l c、喷嘴的孔径和模腔的形状。喷嘴的孔径大，模腔的形状简单，制品壁较厚，胶料短，模温较高，则所需的注射压力较低。 11、注射机按塑化方式和注射方式的分类 柱塞式注射机 螺杆式注射机 螺杆塑化柱塞注射式注射机 12、注射机螺杆头部结构形式及各自的特点 锥形螺杆头：结构简单，能消除滞料分解现象，适于高粘度、热敏性材料如硬聚氯乙烯等的加工 止回螺杆头：对于中等粘度和低粘度的塑料，可以防止注射时熔料沿螺纹槽回流，提高注射效率， 新型注射螺杆：在常规注射螺杆的计量段增设一些混炼剪切元件，可增加混炼、塑化效果 13、模板距离的调节机构主要有哪些？ 1、螺纹肘杆调距2、移动合模油缸位置调距3、拉杆螺母调距4、动模板间连接大螺母调距 14、顶出装置的分类 机械顶出、液压顶出和气动顶出三种 15、液压--曲肘合模装置的特点 l 1）增力作用 l 2）自锁作用 l 3）运动速度 4）模板间距、锁模力和合模速度的调节困难 5）曲肘机构容易磨损，加工精度要求也高 16、液压--曲肘合模装置的运动特性 肘杆机构使模板的移动速度是变化的，合模时由零到最快、后慢，到锁紧时再为零，开模时则相反。 17、注射机的安全保护 挤出机 1、基本概念： 固体流率、速度与垂直于轴线的截面积的乘积 方向角、固体塞运动的绝对速度方向与螺杆轴向垂直面的夹角。 螺纹升角、 几何压缩比、 分流型螺杆：分离型螺杆固液相尽早分离，固体尽快熔融，液相低温挤出，保证质量，提高产量 屏障型螺杆、屏障型螺杆就是在螺杆的某部位设立屏障段，使未熔的固相不能通过，并促使固相熔融的一种螺杆。 螺杆长径比、长度与直径的比值 比功率消耗 每挤出一公斤物料或制品所消耗的功率比流率 每转的流量表示 2、由固体输送理论，分析提高生产率的途径 增大方向角，当方向角等于90度是，可得到最大的生产率； 增打击筒内壁的摩擦系数同时减小螺杆的表面粗糙度。 3、用熔融理论的物理模型分析熔融过程 将着色物料（或碳黑）和本色物料加入挤出机中，待挤出过程稳定后，快速停车并骤冷料筒（如果可能，也冷却螺杆），抽出螺杆（或将料筒打开），将螺旋状的已冷却的物料（塑料）带从螺杆上剥下，这时可以发现，已熔融的和局部混合的物料呈现流线，而未熔的物料将保持初始的固态。 随着物料向前输送，黑色熔池逐渐加宽，白色固体床相应变窄，直到最后，熔体充满整个螺槽，固体床消失 4、固相分布函数的含义及如何求熔融长度 固相的质量平衡 ，熔膜的质量平衡  ，固液相分布截面的热量平衡 Ψ—融化系数，  Ψ=ω0H0/G G—生产能力， ω0—初始融化速率 H—熔槽深度，  H0--初始槽深 Z—固相熔融长度（螺槽展开） l 上式中当X=0（即固相熔融结束）时，即可得到熔融总长度：        5、熔体在螺槽中的运动分析 正流，倒流，环流，逆流（图） 6、求挤出机最高危险压力 7、截流比a及挤出机的工作状态 ● a=Qp/Qd称为截流比，它反映了挤出机的实际工作状态。 ● 因Q= Qd-Qp，所以有： Q/ Qd= (Qd –Qp) )/ Qd =1- Qp/ Qd=1-a ● 当a=1时， Q=0，Qd=Qp 代表机头完全关闭，完全截流状态。 ● 当0