注塑机结构分析及其工作原理2.docx

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1、（一）注塑机结构分析及其工作原理一、注塑机的工作原理注塑成型机机简称注注塑机。注塑成型是是利用塑塑料的热热物理性性质，把把物料从从料斗加加入料筒筒中，料料筒外由由加热圈圈加热，使使物料熔熔融，在在料筒内内装有在在外动力力马达作作用下驱驱动旋转转的螺杆杆，物料料在螺杆杆的作用用下，沿沿着螺槽槽向前输输送并压压实，物物料在外外加热和和螺杆剪剪切的双双重作用用下逐渐渐地塑化化，熔融融和均化化，当螺螺杆旋转转时，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杆杆的头部部，与此此同时，螺螺杆在物物料的反反作用下下后退，使使螺杆头头部形成成储料空空间，完完成塑化化过程，然然后，螺

2、螺杆在注注射油缸缸的活塞塞推力的的作用下下，以高高速、高高压，将将储料室室内的熔熔融料通通过喷嘴嘴注射到到模具的的型腔中中，型腔腔中的熔熔料经过过保压、冷冷却、固固化定型型后，模模具在合合模机构构的作用用下，开开启模具具，并通通过顶出出装置把把定型好好的制品品从模具具顶出落落下。注塑机作业业循环流流程如图图1所示。闭模注射座前进注射保压冷却启模制品顶出退回塑化塑化退回固定塑化图1 注注塑机工工作程序序框图二、注塑机机的分类类按合模部件件与注射射部件配配置的型型式有卧卧式、立立式、角角式三种种（1）卧式式注塑机机：卧式式注塑机机是最常常用的类类型。其其特点是是注射总总成的中中心线与与合模总总成的

3、中中心线同同心或一一致，并并平行于于安装地地面。它它的优点点是重心心低、工工作平稳稳、模具具安装、操操作及维维修均较较方便，模模具开档档大，占占用空间间高度小小；但占占地面积积大，大大、中、小小型机均均有广泛泛应用。（2）立式式注塑机机：其特特点是合合模装置置与注射射装置的的轴线呈呈一线排排列而且且与地面面垂直。具具有占地地面积小小，模具具装拆方方便，嵌嵌件安装装容易，自自料斗落落入物料料能较均均匀地进进行塑化化，易实实现自动动化及多多台机自自动线管管理等优优点。缺缺点是顶顶出制品品不易自自动脱落落，常需需人工或或其它方方法取出出，不易易实现全全自动化化操作和和大型制制品注射射；机身身高，加加

4、料、维维修不便便。（3）角式式注塑机机：注射射装置和和合模装装置的轴轴线互成成垂直排排列。根根据注射射总成中中心线与与安装基基面的相相对位置置有卧立立式、立立卧式、平平卧式之之分：卧立式式，注射射总成线线与基面面平行，而而合模总总成中心心线与基基面垂直直；立卧式式，注射射总成中中心线与与基面垂垂直，而而合模总总成中心心线与基基面平行行。角式式注射机机的优点点是兼备备有卧式式与立式式注射机机的优点点，特别别适用于于开设侧侧浇口非非对称几几何形状状制品的的模具。三、注塑机机的组成成结构分分析注塑机根据据注射成成型工艺艺要求是是一个机机电一体体化很强强的机种种，主要要由注射射部件、合合模部件件、机身

5、身、液压压系统、加加热系统统、控制制系统、加加料装置置等组成成。如图图2所示。注塑机注射部件装置塑化部件螺杆料筒螺杆头喷嘴注射座注射油缸座移油缸液压马达合模部件合模装置调模装置顶出装置机 身液压系统泵、液压马达、阀蓄能器、冷却器、管路等油路控制加热系统冷却系统控制系统动作程控料筒温度控制液压泵电机控制故障检测报警控制安全保护加料装置图2 注注塑机组组成示意意图（一）注塑塑部件的的典型结结构1注射部部件的组组成目前，常见见的注塑塑装置有有单缸形形式和双双缸形式式，我厂厂注塑机机都是双双缸形式式的，并并且都是是通过液液压马达达直接驱驱动螺杆杆注塑。因因不同的的厂家、不不同型号号的机台台其组成成也不

6、完完全相同同，下面面就对我我厂用的的机台作作具体分分析。立式机和卧卧式机注注塑装置置的组成成图分别别如图33和图4。工作原理是是：预塑塑时，在在塑化部部件中的的螺杆通通过液压压马达驱驱动主轴轴旋转，主主轴一端端与螺杆杆键连接接，另一一端与液液压马达达键连接接，螺杆杆旋转时时，物料料塑化并并将塑化化好的熔熔料推到到料筒前前端的储储料室中中，与此此同时，螺螺杆在物物料的反反作用下下后退，并并通过推推力轴承承使推力力座后退退，通过过螺母拉拉动活塞塞杆直线线后退，完完成计量量，注射射时，注注射油缸缸的杆腔腔进油通通过轴承承推动活活塞杆完完成动作作，活塞塞的杆腔腔进油推推动活塞塞杆及螺螺杆完成成注射动动

7、作。图3 卧式机机双缸注注射注塑塑装置示示意图（a）是俯俯视图；（b）为注注射座与与导杆支支座间的的平视图图1-油压马马达；22，6 -导杆支支座；33-导杆杆；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-座座移油缸缸我厂用的角角式注塑塑机的注注射部件件与卧式式机注塑塑机一样样。图4 立式注注塑机注注射装置置示意图图1- 液压马达；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杆杆式两种种，下面面就对螺螺杆式做做一下介介绍。螺杆式塑化化部件如如图5所示,主要

8、由由螺杆、料料筒、喷喷嘴等组组成，塑塑料在旋旋转螺杆杆的连续续推进过过程中，实实现物理理状态的的变化，最最后呈熔熔融状态态而被注注入模腔腔。因此此，塑化化部件是是完成均均匀塑化化，实现现定量注注射的核核心部件件。图5 螺螺杆式塑塑化部件件结构图图1-喷嘴；2-螺杆杆头；33-止逆逆环；44-料筒筒；5-螺杆；6-加热圈圈；7-冷却水水圈螺杆式塑化化部件的的工作原原理：预预塑时，螺螺杆旋转转，将从从料口落落入螺槽槽中的物物料连续续地向前前推进，加加热圈通通过料筒筒壁把热热量传递递给螺槽槽中的物物料，固固体物料料在外加加热和螺螺杆旋转转剪切双双重作用用下，并并经过螺螺杆各功功能段的的热历程程，达到

9、到塑化和和熔融，熔熔料推开开止逆环环，经过过螺杆头头的周围围通道流流入螺杆杆的前端端，并产产生背压压，推动动螺杆后后移完成成熔料的的计量，在在注射时时，螺杆杆起柱塞塞的作用用，在油油缸作用用下，迅迅速前移移，将储储料室中中的熔体体通过喷喷嘴注入入模具。螺杆式塑化化部件一一般具有有如下特特点：螺杆具有有塑化和和注射两两种功能能；螺杆在塑塑化时，仅仅作预塑塑用；塑料在塑塑化过程程中，所所经过的的热历程程要比挤挤出长；螺杆在塑塑化和注注射时，均均要发生生轴向位位移，同同时螺杆杆又处于于时转时时停的间间歇式工工作状态态，因此此形成了了螺杆塑塑化过程程的非稳稳定性。（1） 螺杆螺杆是塑化化部件中中的关键

10、键部件，和和塑料直直接接触触，塑料料通过螺螺槽的有有效长度度，经过过很长的的热历程程，要经经过3态（玻玻璃态、黏黏弹态、黏黏流态）的的转变，螺螺杆各功功能段的的长度、几几何形状状、几何何参数将将直接影影响塑料料的输送送效率和和塑化质质量，将将最终影影响注射射成型周周期和制制品质量量。与挤出螺杆杆相比，注注塑螺杆杆具有以以下特点点： 注射螺杆的的长径比比和压缩缩比比较较小； 注射螺杆均均化段的的螺槽较较深； 注射螺杆的的加料段段较长，而而均化段段较短； 注射螺杆的的头部结结构，具具有特殊殊形式。 注射螺杆工工作时，塑塑化能力力和熔体体温度将将随螺杆杆的轴向向位移而而改变。（）、螺螺杆的分分类注塑

11、螺杆按按其对塑塑料的适适应性，可可分为通通用螺杆杆和特殊殊螺杆，通通用螺杆杆又称常常规螺杆杆，可加加工大部部分具有有低、中中黏度的的热塑性性塑料，结结晶型和和非结晶晶型的民民用塑料料和工程程塑料，是是螺杆最最基本的的形式，与与其相应应的还有有特殊螺螺杆，是是用来加加工用普普通螺杆杆难以加加工的塑塑料；按按螺杆结结构及其其几何形形状特征征，可分分为常规规螺杆和和新型螺螺杆，常常规螺杆杆又称为为三段式式螺杆，是是螺杆的的基本形形式，新新型螺杆杆形式则则有很多多种，如如分离型型螺杆、分分流型螺螺杆、波波状螺杆杆、无计计量段螺螺杆等。常规螺杆其其螺纹有有效长度度通常分分为加料料段（输输送段）、压压缩段

12、（塑塑化段）、计计量段（均均化段），根根据塑料料性质不不同，可可分为渐渐变型、突突变型和和通用型型螺杆。 渐变型螺杆杆：压缩缩段较长长，塑化化时能量量转换缓缓和，多多用于PPVC等等热稳定定性差的的塑料。 突变型螺杆杆：压缩缩段较短短，塑化化时能量量转换较较剧烈，多多用于聚聚烯烃、PA等结晶型塑料。 通用型螺杆杆：适应应性比较较强的通通用型螺螺杆，可可适应多多种塑料料的加工工，避免免更换螺螺杆频繁繁，有利利于提高高生产效效率。常规螺杆名名段的长长度如下下：螺杆类型加加料段（L1）压缩段（L2）均化段（L3）渐变型 225330% 550% 155200%突变型 655700% 155% 202

13、5%通用型 455500% 2030% 2030%（）、螺螺杆的基基本参数数螺杆的基本本结构如如图6所示，主主要由有有效螺纹纹长度LL和尾部部的连接接部分组组成。图6 螺螺杆的基基本结构构ds 螺杆外外径，螺螺杆直径径直接影影响塑化化能力的的大小，也也就直接接影响到到理论注注射容积积的大小小，因此此，理论论注射容容积大的的注塑机机其螺杆杆直径也也大。L/ds螺杆长长径比。L是螺杆螺纹部分的有效长度，螺杆长径比越大，说明螺纹长度越长，直接影响到物料在螺杆中的热历程，影响吸收能量的能力，而能量来源有两部分：一部分是料筒外部加热圈传给的，另一部分是螺杆转动时产生的摩擦热和剪切热，由外部机械能转化的，

14、因此，L/ds直接影响到物料的熔化效果和熔体质量，但是如果L/ds太大，则传递扭矩加大，能量消耗增加。L1加料料段长度度。加料料段又称称输送段段或进料料段，为为提高输输送能力力，螺槽槽表面一一定要光光洁，LL1的长度度应保证证物料有有足够的的输送长长度，因因为过短短的L1会导致致物料过过早的熔熔融，从从而难以以保证稳稳定压力力的输送送条件，也也就难以以保证螺螺杆以后后各段的的塑化质质量和塑塑化能力力。塑料料在其自自身重力力作用下下从料斗斗中滑进进螺槽，螺螺杆旋转转时，在在料筒与与螺槽组组成的各各推力面面摩擦力力的作用用下，物物料被压压缩成密密集的固固体塞螺螺母，沿沿着螺纹纹方向做做相对运运动，

15、在在此段，塑塑料为固固体状态态，即玻玻璃态。h1加料料段的螺螺槽深度度。h1深，则则容纳物物料多，提提高了供供料量和和塑化能能力，但但会影响响物料塑塑化效果果及螺杆杆根部的的剪切强强度，一一般h1（0.1120.116）ds。L3 熔融段段长度。熔熔融段又又称均化化段或计计量段，熔熔体在LL3段的螺螺槽中得得到进一一步的均均化，温温度均匀匀，组分分均匀，形形成较好好的熔体体质量，LL3长度有有助于熔熔体在螺螺槽中的的波动，有有稳定压压力的作作用，使使物料以以均匀的的料量从从螺杆头头部挤出出，所以以又称计计量段。LL3短时，有有助于提提高螺杆杆的塑化化能力，一一般L33=（45）ds。h3 熔熔

16、融段螺螺槽深度度，h3小，螺螺槽浅，提提高了塑塑料熔体体的塑化化效果，有有利于熔熔体的均均化，但但h3过小会会导致剪剪切速率率过高，以以及剪切切热过大大，引起起分子链链的降解解，影响响熔体质质量，；反之，如如果h3过大，由由于预塑塑时，螺螺杆背压压产生的的回流作作用增强强，会降降低塑化化能力。L2 塑塑化段（压压缩段）螺螺纹长度度。物料料在此锥锥形空间间内不断断地受到到压缩、剪剪切和混混炼作用用，物料料从L22段入点点开始，熔熔池不断断地加大大，到出出点处熔熔池已占占满全螺螺槽，物物料完成成从玻璃璃态经过过黏弹态态向黏流流态的转转变，即即此段，塑塑料是处处于颗粒粒与熔融融体的共共存状态态。L2

17、2的长度度会影响响物料从从玻璃态态到黏流流态的转转化历程程，太短短会来不不及转化化，固料料堵在LL2段的末末端形成成很高的的压力、扭扭矩或轴轴向力；太长则则会增加加螺杆的的扭矩和和不必要要的消耗耗，一般般L2=（68）ds。对于结结晶型的的塑料，物物料熔点点明显，熔熔融范围围窄，LL2可短些些，一般般为（334）ds，对于于热敏性性塑料，此此段可长长些。S 螺螺距，其其大小影影响螺旋旋角，从从而影响响螺槽的的输送效效率，一一般Sds。 压缩缩比。=h11/h3，即加加料段螺螺槽深度度h1与熔融融段螺槽槽深度hh3之比。大，会会增强剪剪切效果果，但会会减弱塑塑化能力力，一般般来讲，稍小一点为好，

18、以有利于提高塑化能力和增加对物料的适应性，对于结晶型塑料，压缩比一般取2.63.0。对于低黏度热稳定性塑料，可选用高压缩比；而高黏度热敏性塑料，应选用低压缩比。（2）螺杆杆头在注射螺杆杆中，螺螺杆头的的作用是是：预塑塑时，能能将塑化化好的熔熔体放流流到储料料室中，而而在高压压注射时时，又能能有效地地封闭螺螺杆头前前部的熔熔体，防防止倒流流。螺杆头分为为两大类类，带止止逆环的的和不带带止逆环环的，对对于带止止逆环的的，预塑塑时，螺螺杆均化化段的熔熔体将止止逆环推推开，通通过与螺螺杆头形形成的间间隙，流流入储料料室中，注注射时，螺螺杆头部部的熔体体压力形形成推力力，将止止逆环退退回流道道封堵，防防

19、止回流流。表1 注注射螺杆杆头形式式与用途途形式结构图特征与用途途无止逆环型尖头形螺杆头锥角角较小或或有螺纹纹，主要要用于高高粘度或或热敏性性塑料钝头形头部为“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环形止逆环为一一光环，与与螺杆有有相对转转动，适适用于中中、低黏黏度的塑塑料爪形止逆环内有有爪，与与螺杆无无相对转转动，可可避免螺螺杆与环环之间的的熔料剪剪切过热热，适用用于中、低低粘度的的塑料销钉形螺杆头颈部部钻有混混炼销，适适用于中中、低粘粘度的塑塑料分流形螺杆头部开开有斜槽槽，适用用于中、低低粘度的的塑料对于有些高高黏度物物料如PPMM

20、AA、PC、AC或者者热稳定定性差的的物料PPVC等等，为减减少剪切切作用和和物料的的滞留时时间，可可不用止止逆环，但但这样的的注射时时会产生生反流，延延长保压压时间。对螺杆头的的要求： 螺杆头要灵灵活、光光洁； 止逆环与料料筒配合合间隙要要适宜，即即要防止止熔体回回流，又又要灵活活； 既有足够的的流通截截面，又又要保证证止逆环环端面有有回程力力，使在在注射时时快速封封闭； 结构上应拆拆装方便便，便于于清洗； 螺杆头的螺螺纹与螺螺杆的螺螺纹方向向相反，防防止预塑塑时螺杆杆头松脱脱。（3）料筒筒（）、料料筒的结结构料筒是塑化化部件的的重要零零件，内内装螺杆杆外装加加热圈，承承受复合合应力和和热应

21、力力的作用用，结构构如图77：图7 料料筒结构构1-前料筒筒；2-电热圈圈；3-螺孔；4-加料料口螺孔3装热热电偶，要要与热电电偶紧密密地接触触，防止止虚浮，否否则会影影响温度度测量精精度。（）、加加料口加料口的结结构形式式直接影影响进料料效果和和塑化部部件的吃吃料能力力，注塑塑机大多多数靠料料斗中物物料的自自重加料料，常用用的进料料口截面面形式如如图8所示：对称形形料口如如图8（a），制制造简单单，但进进料不利利；现多多用非对对称形式式，如图图8（b）、8（c）所示示，此种种进料口口由于物物料与螺螺杆的接接触角大大，接触触面积大大，有利利于提高高进料效效率，不不易在料料斗中开开成架桥桥空穴。

22、图8 加加料口结结构形式式图（）、料料筒的壁壁厚料筒壁厚要要求有足足够的强强度和刚刚度，因因为料筒筒内要承承受熔料料和气体体压力，且且料筒长长径比很很大，料料筒要求求有足够够的热容容量，所所以料筒筒壁要有有一定的的厚度，否否则难以以保证温温度的稳稳定性；但如果果太厚，料料筒笨重重，浪费费材料，热热惯性大大，升温温慢，温温度调节节有较大大的滞后后现象。（）、料料筒间隙隙料筒间隙指指料筒内内壁与螺螺杆外径径的单面面间隙，此此间隙太太大，塑塑化能力力降低，注注射回泄泄量增加加，注射射时间延延长，在在此过程程中引起起物料部部分降解解；如果果太小，热热膨胀作作用使螺螺杆与料料筒摩擦擦加剧，能能耗加大大，

23、甚至至会卡死死，此间间隙=（0.00020.0005）ds。（）、料料筒的加加热与冷冷却注塑机料筒筒加热方方式有电电阻电热热、陶瓷瓷加热、铸铸铝加热热，应根根据使用用场合和和加工物物料合理理设置，常常用的有有电阻加加热和陶陶瓷加热热，为符符合注塑塑工艺要要求，料料筒要分分段控制制，小型型机3段，大大型机一一般5段。冷却是指对对加料口口处进行行冷却，因因加料口口处若温温度过高高，固料料会在加加料口处处“架桥”，堵塞塞料口，从从而影响响加料段段的输送送效率，故故在此处处设置冷冷却水套套对其进进行冷却却。我厂厂是通过过冷却循循环水对对加料口口进行冷冷却的。（4）喷嘴嘴（）喷嘴嘴的功能能喷嘴是连接接塑

24、化装装置与模模具流道道的重要要部件，喷喷嘴有多多种功能能： 预塑时，建建立背压压，驱除除气体，防防止熔体体流涎，提提高塑化化能力和和计量精精度； 注射时，与与模具主主浇套形形成接触触压力，保保持喷嘴嘴与浇套套良好接接触，形形成密闭闭流道，防防止塑料料熔体在在高压下下外溢； 注射时，建建立熔体体压力，提提高剪切切应力，并并将压力力头转变变成速度度头，提提高剪切切速度和和温升，加加强混炼炼效果和和均化作作用； 改变喷嘴结结构使之之与模具具和塑化化装置相相匹配，组组成新的的流道型型式或注注塑系统统； 喷嘴还承担担着调温温、保温温和断料料的功能能； 减小熔体在在进出口口的粘弹弹效应和和涡流损损失，以以

25、稳定其其流动； 保压时，便便于向模模具制品品中补料料，而冷冷却定型型时增加加回流阻阻力，减减小或防防止模腔腔中熔体体向回流流。（）、喷喷嘴的基基本形式式喷嘴可分为为直通式式喷嘴、锁锁闭式喷喷嘴、热热流道喷喷嘴和多多流道喷喷嘴，现现阶段我我厂用的的都是直直通式喷喷嘴。直通式喷嘴嘴是应用用较普遍遍的喷嘴嘴，其特特点是喷喷嘴球面面直接与与模具主主浇套球球面接触触，喷嘴嘴的圆弧弧半径和和流道比比模具要要小，注注射时，高高压熔体体直接经经模具的的浇道系系统充入入模腔，速速度快、压压力损失失小，制制造和安安装均较较方便。锁闭式喷嘴嘴主要是是解决直直通式喷喷嘴的流流涎问题题，适用用于低黏黏度聚合合物（如如P

26、A）的的加工。在在预塑时时能关闭闭喷嘴流流道，防防止熔体体流涎现现象，而而当注射射时又能能在注射射压力的的作用下下开启，使使熔体注注入模腔腔。2注射油油缸其工作原理理是：注注射油缸缸进油时时，活塞塞带动活活塞杆及及其置于于推力座座内的轴轴承，推推动螺杆杆前进或或后退。通通过活塞塞杆头部部的螺母母，可以以对两个个平行活活塞杆的的轴向位位置以及及注射螺螺杆的轴轴向位置置进行同同步调整整。3推力座座注射时，推推力座通通过推力力轴推动动螺杆进进行注射射；而预预塑时，通通过油马马达驱动动推力轴轴带动螺螺杆旋转转实现预预塑。4座移油油缸当座移油缸缸进油时时，实现现注射座座的前进进或后退退动作，并并保证注注

27、塑喷嘴嘴与模具具主浇套套圆弧面面紧密地地接触，产产生能封封闭熔体体的注射射座压力力。5对注射射部件精精度要求求装配后，整整体注射射部件要要置于机机架上，必必须保证证喷嘴与与模具主主浇套紧紧密地接接合，以以防溢料料，要求求使注射射部件的的中心线线与其合合模部件件的中心心线同心心；为了了保证注注射螺杆杆与料筒筒内孔的的配合精精度，必必须保证证两个注注射油缸缸孔与料料筒定位位中心孔孔的平行行度与中中心线的的对称度度；对卧卧式机来来讲，座座移油缸缸两个导导向孔的的平行度度和对其其中心的的对称度度也必须须保证，对对立式机机则必须须保证两两个座移移油缸孔孔与料筒筒定位中中心孔的的平行度度与中心心线的对对称度。影影响上述述位置精精度的因因素是相相关联部部件孔与与轴的尺尺寸精度度、几何何精度、制制造精度度与装配配精度。