注射成型设备

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'注射成型设备'
注射成形Injection forming第六章 注射成形 注射成形设备 注射成形原理 注射成形工艺 注射成形发展 注射机的分类 注射机 注射机结构 注射机基本参数 浇注系统 注射模具 成形零件注射成形设备 合模及锁紧 结构零件 注射装置前移 注射 注射机工作过程 保压 制品冷却及预塑化 注射装置后退和开模顶出制品 注射成形 注射成形亦称注塑或注射模塑,其基本过程是将塑化物料在注射机柱塞或螺杆的推动作用下,快速注射进入闭合的模具型腔中,然后通过冷却固化或反应固化而定形得到产品。使固态物料受热融化为熔体的塑化过程通常直接在注射机机筒内进行。 注射成形是高分子材料成形中仅次于挤出成形的重要成形方法。注射成形可以成形除很大的管、棒、板等型材外的其它各种形状和尺寸的制品,注射成形还可用于复合材料、泡沫材料的成形,也可以与中空吹塑等工艺结合。可以注射成形的聚合物种类很多,除少数几种热塑性塑料(如四氟乙烯和超高相对分子量的聚乙烯)因难以熔融或熔融粘度太大等原因不能采用注射成形外,大多数热塑性塑料和很多热固性塑料都能采用注射成形。目前,注射制品约占塑料制品的30%。在工程塑料中有80%是采用注射成型。注射成形特点(characteristics of injection Molding ) 注射成形作为高分子材料成型加工中一种重要的方法,具有以下特点: 成型周期短、生产效率高,能一次成型外形复杂、尺寸精确的制品,成 型适应性强,制品种类繁多,而且容易实现生产自动化。但是注射成形 的设备和模具较贵,因而只适于批量生产。 注射成形制品(Injection Molded Parts)发动机进气歧管 6.1注射成形设备一、注射机分类1、按注射机外形特征分类(1)立式注射机。合模装置与注射装置的运动轴线呈一线垂直排列。占地面积小,模具拆装方便,模具内按放嵌件方便等优点。但制品顶出后不易自动脱落,不易实现全自动化操作,且机身高,加料、维修不方便。主要用于小型注射机。 (2)卧式注射机。合模装置与注射装置的运动轴线呈一线水平排列。具有机身低,操作、维修方便,自动化程度高等特点。中、小型都适用,是目前注射机最基本的形式。 (3)角式注射机。合模装置和注射装置的运动轴线互成垂直排列。其优缺点介于立式和卧式之间,使用也较普遍,大、中、小型注射机均有。 2、按结构特点分类根据注射机的结构不同,塑料在料筒中的塑化方式也不同的分类方法进行划分。注射机分为移动螺杆式注射机和柱塞式注射机两大类。柱塞式注射机可分为普通柱塞式注射机,双阶柱塞式注射机和螺杆预塑化柱塞式注射机。移动螺杆式注射机和普通柱塞式注射机的应用最为普遍。 (1) 柱塞式注射机。利用柱塞将物料向前推进,通过分流梭 而经喷嘴注入模具。物料在机筒内熔化,热量可由电阻加热 器供给,物料的塑化依靠导热和对流传热。发展最早,应用 广泛,制造及工艺操作都比较简单,目前仍广泛使用在注射 小型的制品。其结构如图6.2所示。柱塞式注射机 柱塞式注射机工作原理Principles of Plunger Machine(2)移动螺杆式注射机 是由一根螺杆和一个机筒组成,螺杆既能旋转又能作 水平往复移动。 螺杆在旋转时起加料、塑化物料作用,熔体向前移动, 螺杆在旋转的同时往后退,直到加料和塑化完毕才停止后 退和旋转。 在注射时,螺杆向前移动,起注射柱塞的作用。 塑料熔化的热来自机筒的外加热以及螺杆转动和塑料之间的摩擦热。 这种注射机结构严密,塑化效率高,生产能力大,为目前塑料注射成型最为常见的形式。结构如图6.3所示。 移动螺杆式注射机(3)双阶柱塞式注射机 双阶柱塞式注射机相当于两个柱塞式注射装置串联而成,物料先在第 一只预塑化机筒内受热熔融塑化,再进入第二只注射料筒内,然后熔 体在柱塞压力下经喷嘴注入模腔内。双阶柱塞式注射机是柱塞的改进, 塑化效率及生产能力都有所提高,其结构图如下:(4) 螺杆预塑化柱塞式注射机 在原柱塞式注射机上装上一台仅作预塑化用的单螺杆挤出 供料装置。塑料通过单螺杆挤出机顶塑化后,经单向阀进 入注射机筒,再由柱塞注射。提高了对塑料的塑化效果及 生产能力,在高速、精密和大型注射装置及低发泡注射方 面部有发展和应用。 注射成形机(Injection Machines)PVC型注塑机 双物料注塑机3、按注射机的加工能力分类反映注射机加工能力的主要参数是注射量和锁模力。注射量是指注射机在注射螺杆(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。其有两种表示法:一种是聚苯乙烯原料为标准,用注射聚苯乙烯熔料的质量数以“g”,为单位表示;另一种是用注射出的体积数以“cm3”为单位表示。 ? 2 V ? S D螺杆直径;S螺杆最大行程 4 D 我国注射机亦采用注射量来代表注射机的规格。 锁模力是由合模机构所能产生的最大模具闭紧力决定的,它反映了注射机成型制品面积的大小。 F为锁模力,Pa为模腔平均压力,A ? 为制品在分型面上的投影,K为安全 F K A 系数(一般取 ) Pa 1.1-1.2 锁模力是注射机生产能力的另一个标志,国外许多厂家是以锁模力作为注射机的系列规格。但是,使用锁模力表示注射机规格型号不太理想,因为锁模力不能直接反映所注射的最大制品体积。国产SZ系列塑料注射机的型号编制标注方法 如图4-5所示。 不同类型注射机的加工能力4、按注射机用途分类目前主要有热塑性塑料通用型和热固性塑料型、发泡型、排气型、高速型、多包、精密、鞋用及螺纹制品用等专用型。按合模机构特征进行分类:可分机械式、液压式和液压机械式注射机。 二、注射机基本结构柱塞式注射机和移动螺杆式注射机的作用原理大致相同,不同的是前者用柱塞施加压力,而后者则用螺杆,二者结构特点基本相同,都是由注射系统、锁模系统、液压系统及注射模具等部分组成。1、注射系统 是注射机的主要部分,其作用是使塑料受热、均匀塑化直到 粘流态,并以很高的速度注射入模具成型。 注射系统主要的加料装置、机筒、螺杆(或柱塞及分流梭)、 喷嘴等部件所组成。 (1) 加料装置。即加料斗, 通常为倒圆锥或方锥形的金 属容器,其容量视注射机大 小而定,一般要求能容纳 1? 2h的用料。(一般有计量 装置和干燥装置)(2) 机筒。即塑化室,与挤出机的机筒近似,但其内壁要求更光滑且呈流线型,没有缝隙和死角。机筒的容积决定了注射机的最大注射量。柱塞式的机筒常为最大注射量的6? 8倍,以保证塑料有足够停留时间和接触传热面,从而利于塑化。螺杆式因为螺杆对塑料进行推挤及搅拌作用,传热、塑化效率高,混合效果好,因而机筒容量一般只需最大注射量的2? 3倍。机筒外部有分段加热装置,通过控制系统来显示和控制温度,从加料口到喷嘴方向,机筒温度是逐渐升高的。(3) 柱塞及分流梭。二者均为柱塞式注射机料简内的主要部件。柱塞可以在料筒内作往复运动,其作用是传递施加在塑料上的压力,使熔融塑料注射入模。分流梭装在机筒前的中心部分,是两端锥形的金属圆锥体,形如鱼雷,因此也叫鱼雷头。分流梭的作用:1.将料筒内流经该处的料成为薄层,使塑料流体产生分流和收敛流动,以缩短传热导程;2.既加快了热传导,也有利于减少或避免塑料过热而引起的热分 流体粘度与温度之间的 关系符合Andrade公式 :解现象; ln? ? lnA ? E? /RT3.塑料熔体分流后,在分流梭与料简间隙中流速增加,剪切速度增大,产生较大摩擦热,料温升高,粘度下降,使塑料进一步混合塑化,提高柱塞式注射机生产率及制品质量。柱塞式注射机必须采用分流梭,移动螺杆式注射机的塑化效果好,不采用分流梭。 分流梭的种类很多,图6. 6所示为常见的一种。分流梭通过几条凸出筋定位 和固定在机筒内壁,其表面通常有4-8条呈流线型的凹槽,槽深随注射机的 容量大小而变化,一般为2-10 mm。(4) 螺杆。是移动螺杆注射机的重要部件,同挤出机的螺杆一样,也是一根表面有螺纹的金属杆件,但其结构形式及作用与挤出螺杆有所不同。螺杆的作用:是对塑料输送、压实、塑化及传递注射压力。注射螺杆的运动:旋转 + 水平运动。注射螺杆与挤出螺杆在结构上有如下区别:1) 注射螺杆的长径比较小,在10? 15之间。2) 注射螺杆压缩比较小,在2? 2.5之间。3) 注射螺杆均化段长度较短,但螺槽深度较深,以提高生产率。为了提高塑化量,加料段较长,约为螺杆长度的一半。4) 注射螺杆的头部呈尖头型,与喷嘴能很好吻合。注射螺杆起预塑化和注射作用,是间歇操作过程,它对物料的塑化能力、稳定以及操作连续性等要求没有挤出螺杆那么严格。为防止出现熔料积存/回流现象,螺杆头部结构要做特别考虑,一般粘度大的塑料,用锥行尖头;粘度小的塑料,必须装止逆环以防回流。 止逆环动作过程 止逆环动作过程示意图 (a)螺杆前进,阀关闭 (b)螺杆后退,阀打开 1-螺杆运动 2-阀座 3-止逆环 4-堆积的树脂(5) 喷嘴。是连接机筒和塑模的通道,处于机筒的头部,注射时机筒内的熔体流经喷嘴注入模具。喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛,以便与模具紧密接触,由于喷嘴的内径不大,当塑料通过时,流速增大,剪切速度增加,能使塑料进一步塑化。喷嘴的结构形式与塑料的流动特性有关,对喷嘴的要求是结构简单、阻力小、不出现物料的流涎现象。热塑性塑料的注射喷嘴类型很多,结构各异,使用最普遍的有如下
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