注塑机的结构组成

冲压与塑压设备注塑机的结构组成第四章注塑机第一节注射成形与注塑机第二节注塑机的结构组成第四节注塑机的选择、使用及维护第三节注塑机的传动与控制系统第五节其他注塑机简介•注射装置是注塑机的一个重要组成部分，其作用是对塑料进行塑化、计量、注射和保压。•目前，注射装置以柱塞式和螺杆式为主。•另外有双阶柱塞式、螺杆柱塞式和双螺杆式等，因它们的应用面不广泛，故此省略介绍。注射装置•如图所示，柱塞式注射装置由定量加料装置、塑化部件（料筒、柱塞、分流梭、喷嘴）、注射油缸、注射座移动油缸等组成。柱塞式注射装置1—喷嘴；2—分流梭；3—加热圈；4—料筒；5—加料装置；6—料斗；7—计量室；8—注射柱塞；9—传动臂；10—注射活塞；11—注射座移动油缸•加入料斗6中的塑料粒料落入加料装置5的计量室7中，当注射油缸中的活塞10前进时，推动注射柱塞8前移，与之相连的传动臂9带动计量室7同时前移，从而将粒料推入料筒4的加料口中，加料口内的塑料在柱塞8的推力作用下，依次进入料筒前端的塑化室。柱塞式注射装置工作原理•依靠料筒加热器3的加热，使塑料实现由玻璃态到粘流态的物态变化。•注射柱塞将料筒前端已成粘流态的熔料，通过喷嘴1注入模具型腔内。柱塞式注射装置工作原理（1）塑化不均•塑化能力受到限制由于靠料筒外部加热器的热量来使料筒内部的塑料熔融塑化，而塑料的导热性较差，柱塞推挤塑料的过程中对塑料又无混合作用，使塑料在料筒内呈”层流”状态运动，造成靠近料筒壁塑料的温度高，塑化快，而料筒中心塑料的温度低，塑化慢。•料筒直径越大，温差越大，塑化越不均匀，甚至出现内层塑料尚未塑化好，而表层塑料已过热分解变质的状况。柱塞式注射装置的特点（2）注射压力损失大•因注射压力不能直接作用于熔料，而是经未塑化的塑料传递，当料筒内部设置有分流梭（塑化零件）时，熔料还必须克服分流梭与料筒壁之间狭窄通道的阻力后才能抵达料筒的前端，最后通过喷嘴及模具流道注入模腔，造成很大的压力损失，模腔压力仅为注射压力的25%～50%。柱塞式注射装置的特点（3）不易提供稳定的工艺条件•柱塞在注射时，首先是对料筒加料区的松散固态塑料进行压实，然后才能将压力传递给塑化后的熔料，将头部的熔料注入模腔。•即使柱塞匀速移动，熔料的充模速度也是先慢后快，直接影响熔料在模内的流动状态。•每次加料量的不准确，对工艺条件的稳定和制品质量也会有影响。此外，料筒的清洗比较困难。•柱塞式注射装置的结构简单，设备的制造费用低，因此在注射量较低（一般为60cm3以下）的注塑机上应采用较多。柱塞式注射装置的特点•螺杆式注射装置是在柱塞式的基础上研究并发展的，应用十分广泛，尤其大中型注塑机均采用螺杆式注射装置。螺杆式注射装置1—料筒；2—螺杆；3—料斗；4—螺杆传动装置；5—注射油缸；6—计量装置；7—注射座；8—转轴；9—注射座移动油缸；10—加热圈；11—喷嘴•它由料斗、塑化部件（料筒、螺杆、喷嘴）、螺杆传动装置、注射油缸、注射座、注射座移动油缸等组成。•料斗、塑化部件以及螺杆传动装置安装在注射座上。•注射座在注射座移动油缸的驱动下，使喷嘴与模具接触或离开。•螺杆的后端与注射油缸的活塞相连接。螺杆式注射装置1—料筒；2—螺杆；3—料斗；4—螺杆传动装置；5—注射油缸；6—计量装置；7—注射座；8—转轴；9—注射座移动油缸；10—加热圈；11—喷嘴•塑料由料斗落入料筒加料口，依靠螺杆的转动将料带入并沿螺杆螺槽向前输送。•由于塑料在前进的过程中不断地吸收料筒外部加热器传递来的热量，加上螺杆转动使塑料产生剪切热而进一步升温，塑料逐渐熔融，而螺杆的转动对塑料起到良好的搅拌与混合作用，因此到达螺杆头部，（即料筒的前端）时塑料已呈均匀的粘流态。螺杆式注射装置的工作原理1—料筒；2—螺杆；3—料斗；4—螺杆传动装置；5—注射油缸；6—计量装置；7—注射座；8—转轴；9—注射座移动油缸；10—加热圈；11—喷嘴•随着料筒前端累积熔料的增多，熔料压力逐渐增大。•当熔料压力达到能克服注射油缸活塞退回时的阻力（由背压形成的）时，螺杆便开始向后退，进行计量工作。•螺杆背压形成的反推力迫使物料中的气体由加料口排除，并使得熔料密度增加。•当螺杆前端达到所需要的塑料量时（以螺杆后退一定位置计），计量装置触动行程开关或位移传感器发讯，螺杆即停止转动和后退，到此塑化程序结束，等待注射。螺杆式注射装置的工作原理1—料筒；2—螺杆；3—料斗；4—螺杆传动装置；5—注射油缸；6—计量装置；7—注射座；8—转轴；9—注射座移动油缸；10—加热圈；11—喷嘴•注射时，压力油进入注射油缸，活塞推动螺杆按要求的压力和速度将熔料注入到模腔内。•当熔料充满模腔后，螺杆对熔料继续保持一段时间压力。•保压的目的是防止模腔中的熔料反流，并向模腔内补充因制品冷却收缩所需要的物料。•模腔内的熔料经过冷却，由粘流态回复到玻璃态，从而定型。螺杆式注射装置的工作原理1—料筒；2—螺杆；3—料斗；4—螺杆传动装置；5—注射油缸；6—计量装置；7—注射座；8—转轴；9—注射座移动油缸；10—加热圈；11—喷嘴1.塑化能力高螺杆式的塑化是靠外部加热器的供热和螺杆旋转对塑料内部造成的剪切摩擦热的共同作用，因而塑化均匀性好，塑化效率高，塑化量容易增大。加热器的温度比柱塞式的低。2.注射压力损失少因注射时，注射压力直接作用在熔料上，料筒内不设置分流梭，因而也没有分流梭造成的阻力，在其他条件相似的情况下，螺杆式注射装置可采用较小的注射压力。3.改善了模塑工艺，提高了制品质量增大了注塑机的最大注射量，并扩大了注射成形塑料品种的范围，可以成形热敏性塑料和流动性差的塑料以及大中型制品，并能对塑料直接进行染色加工，而且料筒清洗较方便。螺杆式注射装置的优点•料筒是一个外部受热、内部受压的长筒状高压容器，塑料的塑化与加压过程都是在料筒内完成的。•料筒壁较厚，因为除了需要满足强度的要求外，料筒应具有一定的热容量，以保持料筒内物料温度的稳定。•在生产过程中，注射螺杆（或柱塞）在料筒内作往复运动并与料筒的内壁呈间隙配合，料筒的制造精度要求很高，而且材料必须坚韧、耐磨、耐腐蚀和耐高温。•料筒温度直接影响制品的质量。例如影响制品表面残余应力、收缩率以及制品密度稳定性，后者现已成为衡量精密注塑制品质量优劣的一个重要依据。注射装置主要零部件-料筒•注射柱塞是柱塞式注射装置塑化部件中的重要零件。•它的作用是把注射油缸的压力传递给塑料，并以较快的速度将一定量的熔料注射到模腔内。•注射柱塞的行程乘以其截面积，决定了从料筒内注射出来的塑料体积量。注射柱塞•注射柱塞是一个表面光洁、硬度较高的圆柱体，其头部呈圆形或大锥度的凹面，如图所示。•柱塞与料筒之间的配合要求是既不能漏料，又能顺利地作往复运动。注射柱塞•在柱塞式注射装置料筒内部的前端设置有一个零件，叫分流梭。•分流梭的结构如图所示，其形似鱼雷，上面有几根翅肋。•安装分流梭后，分流梭的翅肋与料筒壁接触，料筒的部分热量传给分流梭，使其成为塑化零件。•分流梭与料筒内壁形成均匀分布的薄浅通道，注射柱塞挤压过来的塑料被分流梭分成薄层料流，其受到加热料筒和分流梭两方面的加热，从而缩短了塑化时间，提高了塑化能力，改善了塑化质量。注射柱塞•螺杆是螺杆式注射装置塑化部件中的重要零件。•从塑料进入料筒的塑化过程来看，经过了固体加料和输送、压实和熔融、进一步塑化（均匀化）和计量三个过程。•由此，通常设计螺杆按进料段（又称固体输送段）、熔融段（又称压缩段）和均化段（又称计量段）三段进行。注射螺杆•螺杆根据压缩段长度的不同，分为渐变型螺杆、突变型螺杆和通用型螺杆，如图所示，图中L1、L2、L3分别为进料段、熔融段、均化段。注射螺杆的型式•渐变型螺杆如图所示，是指由进料段较深螺槽向均化段较浅螺槽的过渡段较长，即长压缩段螺杆。•其特点是塑化能量转换较缓和。•主要用于加工具有较宽软化温度范围、高粘度的非结晶性塑料，如硬聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、ABS等。渐变型注射螺杆•突变型螺杆如图所示，是指上述螺槽过渡段较短，即短压缩段螺杆。•其特点是塑化能量转化较剧烈。•主要用于加工粘度低、熔点明显的结晶性塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、尼龙、含氟塑料等。突变型注射螺杆•通用螺杆如图所示，其螺杆的熔融段长度介于渐变型和突变型之间。•在注射成形中，经常需要更换塑料品种，为了减少频繁拆换螺杆的繁杂劳动，生产中经常采用通用螺杆。•使用通用螺杆时，只需调整工艺条件（如料筒温度、螺杆转速、背压等）就可以满足不同塑料制品的加工要求，有较宽的应用范围。•但对某些塑料而言，会降低塑化效率，增加功率消耗，使用性能不如专用螺杆。通用注射螺杆•螺杆的材质要求与料筒的相同。•针对磨损性物料（如玻璃纤维增强塑料）和腐蚀性塑料（如硬质PVC），设计有PVC专用装置、PC专用螺杆、双金属螺杆、双金属料筒（表层喷涂有抗腐蚀或抗磨损金属材料）等。注射螺杆•图（a）为较简单的螺杆头部安装，也是最基本的螺杆端头形式。•螺杆头呈圆锥尖头状是为了减少注射时熔料的流动阻力，防止熔料停滞和分解。•螺杆头一般为可拆卸形式，这样便于安装其他一些零件。螺杆头的结构•图（a）为较简单的螺杆头部安装，也是最基本的螺杆端头形式。•螺杆头呈圆锥尖头状是为了减少注射时熔料的流动阻力，防止熔料停滞和分解。•螺杆头一般为可拆卸形式，这样便于安装其他一些零件。螺杆头的结构•图（b）所示螺杆前端安装了止回环1和止回环座2，止回环的作用是防止高压注射低粘度塑料时容易出现熔料沿螺杆与料筒之间的间隙倒流，产生压力保持困难和实际注射量不准确的现象。•止回环的功能类似单向阀，预塑时，止回环右边熔料压力大于螺杆头部熔料压力，熔料顶开止回环不断流向螺杆头前端聚集；•注射时，螺杆前端熔料的压力升高，迫使止回环后移与止回环座贴紧而将流道关闭，使熔料不能产生倒流。螺杆头的结构•图（c）所示为在螺杆的前端增设了一个混炼环3，它一般用于粗螺杆（80以上），以提高螺杆的塑化能力。•混炼环做成销钉型或屏蔽型可起到对未熔融塑料颗粒的过滤、粉碎、细化、剪切、混炼等作用。螺杆头的结构•喷嘴是安装在料筒最前端的零件。•注射时，喷嘴与模具紧密贴合连接，料筒里的熔料经过喷嘴的内孔道，注入模腔内。•因为喷嘴内孔道的直径较小，所以，注射时它起到建立熔料的压力、提高注射速率的作用，并由于使熔料产生剧烈的剪切和摩擦，从而熔料得到进一步混炼、均化和升温。•喷嘴的结构形式较多，常用的可归为两大类型：开式和关式。喷嘴•图（a）为通用型，其特点是体短、结构简单、制造容易、对压力的损耗小。•由于其外部不设加热器，与模具接触时很容易被模具冷却，使其前部的物料冷硬。•另外，在加工低粘度物料时，容易产生”流涎”现象，（即预塑时或未注射时，熔料自喷嘴口处流出）。•故这种喷嘴一般用于塑料粘度高的情况。开式喷嘴•图（b）为延伸型，它是在直通型的基础上增长了喷嘴体的长度，使其外部可以设电热圈，从而解决冷料问题，补缩作用大，射程比较远，但”流涎”现象仍未克服。•主要用于成形厚壁制品及高粘度塑料。开式喷嘴•图（c）为小孔型开式喷嘴，此种喷嘴储料多和外部安置加热器的加热作用，不易形成冷料，同时因口径较小，”流涎”现象略有克服，射程远。开式喷嘴•关式喷嘴关式喷嘴是专为杜绝“流涎”现象而设计的。•这种喷嘴的通道只有在注射和保压阶段才是开放的，其余时间为关闭状态。关式喷嘴1—针形阀芯；2—导杆；3—垫圈；4—弹簧；5—杠杆•图a为外弹簧针阀自锁式喷嘴，其工作原理是：注射前，喷嘴内熔料的压力较低，针形阀芯1在弹簧4的张力（通过垫圈3、导杆2）作用下，将喷孔封闭。•注射时，熔料具有很高的压力，强制针形阀芯压缩弹簧打开喷孔，熔料经喷孔注入模腔。关式喷嘴1—针形阀芯；2—导杆；3—垫圈；4—弹簧；5—杠杆•图b为液控式喷嘴，它是靠液压控制的小油缸通过杠杆联动机构来控制阀芯启闭的。•这种喷嘴具有使用方便、锁闭可靠、压力损耗小、计量准确等优点，但在液压系统中需增设控制小油缸的液压回路。关式喷嘴5—杠杆•螺杆的传动装置是为螺杆在加料预塑时提供所需要的扭矩和转速的工作部件。•根