注塑機工作原理及構造

1、廠螺桿第一章注塑機工作原理及構造第一節(jié)注塑機工作原理1模具6料斗10 制件圖1-19 注塑成型原理圖2噴嘴 3料筒 4螺桿 5加熱圈7 油馬達8注射油缸9儲料室11頂桿一、注塑機工作原理 注塑成型機簡稱 注塑機，其機械部分主 要由注塑部件和合模 部件組成。注塑部件主 要由料筒和螺桿及注 射油缸組成示意如圖 1-19所示。注塑成型是用塑性 的熱物理性質(zhì)，把物料從料斗加入料筒內(nèi)，料筒外由加熱圈加熱，使物料熔融。在料筒內(nèi)裝有在外動力 油馬達作用下驅(qū)動旋轉的螺桿。物料在螺桿的作用下，沿著螺槽向前輸送并壓實。 物料在外加熱和螺桿剪切的雙重作用下逐漸的塑化、 熔融和均化。當螺桿旋轉時， 物料在螺槽摩擦力及

2、剪切力的作用下把已熔融的物料推到螺桿的頭部，與此同 時，螺桿在物料的反作用力作用下向后退， 使螺桿頭部形成儲料空間，完成塑化 過程。然后，螺桿在注射油缸活塞桿推力的作用下，以高速、高壓，將儲料室的 熔融料通過噴嘴注射到模具的型腔中。 型腔中的容料經(jīng)過保壓、冷卻、固化定型 后，模具在合模機構的作用下，開啟模具，并通過頂出裝置把定型好的制件從模 具頂出落下。塑料從固體料經(jīng)料斗加入到料筒中，經(jīng)過塑化熔融階段，直到注射、保壓、冷卻、 啟模、頂出制品落下等過程，全是按著嚴格地自動化工作程序操作的， 如圖1-20 所示。第二節(jié)注塑機組成注塑機根據(jù)注塑成型工藝要求是塑機電一體注射 座動 的機種，主要由注塑作

3、選 部件、合模部件、機身、液壓系統(tǒng)加熱系統(tǒng)、冷卻卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、加料擇 裝置等組成，如圖1-21所示。注 塑 機合模部件機身液壓系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)注塑部件r塑化裝置注射座注射油缸I料筒螺桿頭I噴嘴螺桿驅(qū)動裝置U注射座油缸L合模裝置調(diào)模裝置.制品頂出裝置廠泵、油馬達、閥蓄能器、冷卻器、過濾裝置-管路、壓力表入料口冷卻、模具冷卻潤滑裝置、分配器動作程序控制；料筒溫度控制；泵電機控制電器控制系統(tǒng)加料裝置安全保護；故障監(jiān)測、報警；顯示系統(tǒng)2.1注塑機總體結構公司目前主力機型為HTFX系列，該機型主要可分為注射部分（01 部分）、合模部分（02部分）、安全防護門（03部分）、液壓傳動部分（04部

4、分）、潤滑部分（05部分）、電器控制部分（06部分）和機身 部分（07部分），括號內(nèi)為公司內(nèi)部簡稱。定時間內(nèi)將融塑化到成型將熔料注射到按注射、儲料結構可以分為柱塞式、螺桿式和復合式（雙料筒，螺桿儲料,射），其中螺桿式一種，公司采用既是該種結構，如圖（2.2-1 ）。模具成型腔內(nèi)，并對其壓力保持傳輸效率高、結構簡單，是最為廣泛應用的圖（2.2-1）22注射部分該部分功能要求在規(guī)規(guī)定數(shù)量的塑料均勻地熔溫度，以一定壓力和速度該部分可分為塑化組件、注射油缸組件、預塑組件、料斗組件、注射座及射座油缸組件。塑化組件結構如圖（2.2-2 ）所示，主要有噴嘴（01-01 ）、 前機筒（01-02 ）、（16）

5、螺桿頭（01-03 ）、（17）止逆環(huán)（01-04 ）、（18）推力環(huán) （01-05）、料筒（01-06 ）、（19）螺桿（01-07 ）和（18）混煉環(huán)（01-09 ）。 通過對料筒加熱，螺桿旋轉，將原料從下料口輸送到料筒前端并熔融， 接著將螺桿向前推進，使熔融態(tài)的塑料經(jīng)噴嘴射入模具成型腔內(nèi)。圖（2.2-2 ）下面對核心零件螺桿作簡單介紹：以傳統(tǒng)三段式單棱螺桿，如圖(2.2-3 )所示:圖(2.2-3)L :螺桿有效螺紋段總長，Ds：螺桿直徑，L3：計量段長度，L2：壓縮段長度，Li：加料段長度，h3 :計量段螺槽深度，hi :加料段螺槽深度，s:螺距，e：螺棱寬度，0 :螺紋升角。螺桿直徑

6、DS:從保證注塑機的主參數(shù)注射量 V來確定螺桿直徑DS,從而再校核其塑化能力（單位時間塑化塑料的能力）；注射量V是螺桿的截面積與注射行程之積，注射行程一般4DS5D,現(xiàn)取4D計算。V=n /4 X DS X 4DSX a = nX D； X aDS=3 V式中a為注射系數(shù)，根據(jù)塑料類型和螺桿結構來確定，一般取值范圍0.750.9，通常取0.85。螺桿有效螺紋總長L （長徑比L/ Ds）和分段長：螺桿預塑時要發(fā) 生軸向位移，所以開始進入和最后進入塑料經(jīng)過螺紋長度不同，為保證得到等溫均質(zhì)的熔體，對于通用型螺桿，螺紋段總長一般選取18 22 DS，以前考慮成本問題，推薦取小值，但近來更多考慮整體效果

7、， 長徑比有加大趨勢，例如公司大型機上有些達到25, 一般習慣選20B 左右，計量段L；取2030%L壓縮段L2=2030%L加料段Li=50 60%L螺槽深度h；和螺桿壓縮比i :計量段螺槽深度是由加工塑料性能 及塑化時壓力等因素所定，是螺桿的重要參數(shù)之一，螺槽淺，剪切熱 大，工作穩(wěn)定性較好，但在其他條件不變情況下，塑化能力較低，通 用型螺桿h；般取0.050.07Ds （小直徑螺桿取大值）。較大螺桿的 螺槽深度一般不宜超過6mm螺桿壓縮比約為加料段深h1與計量段h3之比（壓縮比i ）,小壓縮 比有利于提高塑化能力，而剪切塑化效果較差，在工藝上對背壓調(diào)節(jié)反映較為敏感，通用型螺桿壓縮比一般為

8、22.8，通常取2.4，即加 料段深為hi=2.4h3。由于加料段為螺桿底徑最小，從而必須對其校合 剪切應力t , t t 。經(jīng)計算得hiDS /2-2T/ n t o 1/3 , T取預塑馬 達的最大扭距。螺棱寬度e： 般取0.080.12Ds，在保證螺棱強度的條件下，e 值取小些，因為比較大的e值不但占據(jù)一部份螺槽容積，而且增加螺 桿的功率消耗，容易引起物料的局部過熱，當然e值也不能過小，否則會削弱螺棱的強度，增大漏流量，從而降低生產(chǎn)效率，特別對低粘 度塑料更為明顯。螺紋升角B的確定：根據(jù)權威機構實驗證明，要達到最佳螺紋副 輸送物料能力，比較合理的螺紋升角為17 2019 ,有趣的是，當螺

9、紋導程（單頭螺紋即為螺距）等于螺桿直徑DS時，這樣B角可用 下式解得為17.6。，從而設計上一般螺距s取為1 Ds。tgs二Ds0 二arctgs:Ds0 =arctg若5=0,即螺距等于螺桿直徑。螺桿與料筒間隙：從固體輸送理論考慮，小的間隙能提高輸送效 率，但要提高精度增加制造成本，而且小的間隙會使磨損加劇，一般 我們將間隙控制在0.001 Ds。公司一般在每種噸位注塑機都配有三根或四根直徑不同的螺桿, 以提供多種不同的注射量和注射壓力來滿足用戶對不同產(chǎn)品的要求。能加工PP PE PS ABS等多種塑料。由于螺桿處于比較惡劣的條件 下工作，它不僅要承受注射時的高壓， 同時還要經(jīng)受熔料的磨蝕作

10、用 和預塑時的頻繁負載啟動， 注射螺桿的磨損是相當嚴重的， 對于小直 徑螺桿也常會發(fā)生疲勞斷裂破壞， 所以螺桿材料要選用耐磨蝕， 高強 度，傳統(tǒng)選用優(yōu)質(zhì)合金鋼并經(jīng)整體熱處理，表面硬化 防腐處理，或 采用雙金屬材料， 螺桿加工表面要求良好的光潔度； 螺桿頭部還有螺 桿頭 推力環(huán) 止逆環(huán) 混煉環(huán)等零件，根據(jù)其工作狀況，同樣選用 優(yōu)質(zhì)合金鋼并經(jīng)整體熱處理，表面硬化 防腐處理。注射油缸組件結構如圖（ 2.2-3 ）所示，主要零件有射臺前板， 1 注射缸后蓋， 3注射活塞， 4注射活塞桿， 5注射油缸筒， 6導向套， 8 注射缸前蓋， 9 端蓋， 11 射膠桿緊母， 14 壓蓋， 17 18 19 22

11、 23、24、25為油缸密封件（0型圈、Y型圈、防塵圈、活塞環(huán)等）。公司采用雙缸平衡注射，既有二個注射油缸推動螺桿實現(xiàn)注射， 該結構注射壓力高，結構緊湊，注射平穩(wěn)。當注射活塞右方油缸筒內(nèi) 通壓力油時，帶動預塑座（射臺后板） ，將螺桿向左方前進，圖示位 置為注射到極限位置。 當活塞左方油缸筒內(nèi)通壓力油時， 帶動預塑座 向右退，既為射退動作（倒索功能） 。當預塑時，隨著原料的向前輸 送，螺桿帶動預塑座向右后退， 通過控制活塞右方油缸筒內(nèi)的油液壓 力來實現(xiàn)預塑背壓。另外，公司有些機型在活塞左方也設計活塞桿， 一般直徑較注射 活塞桿大，既所謂的注射雙出桿， 此方法能有效提高注射速度和油缸的導向精度圖（

12、2.2-3 ）預塑組件結構如圖（2.2-4 ）所示，主要零件有射臺后板，預塑 馬達，1聯(lián)軸節(jié)，3推力軸承，5向心軸承，6圓錐滾子軸承，13軸 承迫母，16油封蓋，17骨架式油封。公司采用低轉速大扭距液壓馬達直接驅(qū)動螺桿，采用一線式排布，結構簡單，同軸度好。圖（2.2-4）注射座組件結構如圖（2.2-5 ）所示，主要零件有2射臺前板，3 前板蓋，5射臺后板， 6液壓馬達連接法蘭， 7液壓馬達， 9導桿支座，10 定位軸， 11 射臺導桿， 12 導向套， 13 導桿支座， 14 定位擋塊， 19 射臺調(diào)節(jié)螺絲等。該結構簡單可靠， 能保證射臺前板與射臺后板良好的同心度， 并 帶有水平、垂直位置調(diào)節(jié)

13、的微調(diào)裝置，以便噴嘴與模具良好對中。大 機采用拖板式結構，承載能力大，如圖（ 2.2-6 ）所示。并配有射座 旋轉裝置，可使料筒水平向轉過一定角度后，避開頭板，直接拆裝螺 桿組件。0000tr108654a口2x91315141760 -圖（2.2-5 ）圖（2.2-6 ）料斗組件既為料筒的進料暫存筒，其容積通常為注塑機12小時的用料量即可。公司在中大型機器上配置了帶烘干功能的干燥料 斗，并帶真空自動吸料機。注射座油缸組件既為注射座的牽引機構， 保證注射時注射座的噴 嘴與模具的進澆口緊密接觸，不漏料，公司小機采用單油缸，中大機 采用雙油缸，牽引力大且平衡性好。2.3合模部分該部分功能是：快速平

14、穩(wěn)地操縱活動模板，用來開啟和閉合成型 模具，要求足夠大的模板面積、足夠長的模板行程及模板開距；足夠 的鎖模力和機構鋼性保持模具閉合，不使模腔內(nèi)的高壓熔融塑料外溢 而造成飛邊等缺陷。（機構鋼性的倒數(shù)為機構內(nèi)各零件鋼性的倒數(shù)和）該部分按實現(xiàn)鎖模力的方式分為機械式、液壓式和液壓-機械復 合式，公司HTK系列采用液壓式合模機構，HTFX系列屬于液壓-機械 復合式，我們稱其為斜排五支點內(nèi)卷式雙曲軸合模機構， 既用較小合 模油缸產(chǎn)生的推力經(jīng)曲軸連桿機構放大達到足夠的鎖模力， 并且機構 本身能實現(xiàn)活動模板慢-快-慢的運動特性，模具鎖緊后機構自鎖（即 使撤掉合模油缸推力，模具依舊鎖緊）。結構如圖（2.3-1

15、）所示。圖（2.3-1）根據(jù)活動模板行程與油缸活塞行程的比值（行程比）大小，大于1,稱其為增速型；小于1,稱其為擴力型。一般小型機選用擴力型， 擴力比2430,行程比0.50.85，機構受力小，容易達到鎖模力要 求，使用壽命長；中大型選用增速型，行程比一般1.21.5之間,機構軸向長度小，重量相對輕，結構緊湊，鋼性好，模板速度快，實 現(xiàn)更低能耗、更高效率。由于合理的利用了曲軸連桿的機械特性，該種合模機構與液壓式比較特點見表（2.3-2 ）,國內(nèi)中大型機器大多數(shù)廠家采用液壓機械式 機構。液壓機械式全液壓式移模速度速度是變化的，不容易控制速度可設定為常數(shù)，易控制移模力，鎖模力與構件材料、尺寸、質(zhì)量

16、、速度有關，與肘桿機構行程位置有關移模力和鎖模力為常數(shù)自鎖性合模后肘桿機構進入自鎖不能自鎖系統(tǒng)剛性較強，允許適量短時間超載工作較弱，超載時制品易形成毛邊機器能耗較低較咼結構特點需設調(diào)模裝置，零件多，精度要求咼，結構復雜，行程短，機身長結構簡單，零件少，行程大，機身短模具適應性調(diào)模要求咼，模具平行度要求嚴好全機成本較低高特殊注射工藝較差好液壓系統(tǒng)一般壓力高，耗油量大，元件多，系統(tǒng)復雜表（232 ）合模部分按功能可分解為：曲軸模板連接組件、調(diào)模裝置組件、鎖模油缸組件、頂出組件、機械保險組件、二板滑塊及尾板滑座組件10曲軸模板連接組件可分為模板連接裝置和曲軸連接裝置，如圖（2.3-3 ）、圖（2.3

17、-4 ）所示圖（2.3-3 ）連接裝置主13zi?要有拉桿、 尾板、板、導向套、-LQ）桿螺母、拉桿壓緊圈等零件。（15）（16）為二板滑塊零件O2221198179*1611密封圈、 蓋、頭板、拉曲軸連接裝 置主要有后 連桿、前連桿、 小連桿、 夾板拉桿、導 向套、（12）小鎖軸、 （13）小鋼套、（14）推 力座、（19） （23）大 鋼套、（20）大鎖軸。圖（2.3-4 ）F面介紹一下該單元的主關件拉桿和模板拉桿主要承受機構鎖模的反向力拉應力， 另受開模沖擊 壓應力（一般比拉力小一個數(shù)量級） ，既在使用中拉桿承受交變應力 作用（所以一般斷裂分析都是疲勞破壞） ，甚至因模板變形等引起的 彎

18、距作用。另外， 拉桿對二板的移動起導向作用。所以拉桿材料要求 有良好的抗拉強度和抗疲勞強度， 晶相組織細化均勻， 一般采用優(yōu)質(zhì) 合金鋼并經(jīng)整體熱處理。結構設計上加卸荷槽，表面光潔度要求高， 避免因細小裂縫而引起應力集中， 表面鍍鉻處理提高耐磨性。 拉桿直 徑大小設計按抗拉強度計算，校核以抗疲勞強度為依據(jù)。模板主要承受合緊模具的反作用力，材料需要有良好壓應力特 性，并有足夠鋼度，因模板一般結構復雜，要求材料有良好的鑄造工 藝特性。公司曾經(jīng)采用鑄鋼件，其壓應力大，鋼性好，使用壽命長， 但其澆鑄流動性較差， 難以實現(xiàn)目前越來越復雜的造型設計和表面質(zhì) 量要求。隨著工業(yè)技術的發(fā)展，鑄鐵件能完全適合模板的

19、使用要求， 目前公司系列產(chǎn)品采用中等延伸率的球墨鑄鐵， 能適合集成化箱體式 模板的成型要求，表面光潔度高，鑄件心部球化好，并具有良好的壓 應力特性和鋼性。調(diào)模裝置組件能調(diào)節(jié)定模板與動模板的裝模距離， 調(diào)節(jié)過程中能 保持兩模板的平行度 （四拉桿的同步性）。其結構如圖 （2.3-5 ）所示。 圖（ 2.3-5 ）調(diào)模絲母，調(diào)模絲母墊，（12）向心球軸承，（13）啤呤定位銷， 圍調(diào)模大齒圈，（15）液壓馬達，（16）調(diào)模馬達齒輪，（23）液壓馬達座。另外大型機器的調(diào)模大齒圈與調(diào)模絲母之間還有 4 個調(diào)模介輪過渡， 以使調(diào)模大齒圈的直徑不至太大鎖模油缸組件結構如圖（2.3-6 ）所示。主要零件有鎖模缸

20、后蓋，鎖模油缸拉桿，鎖模缸前蓋，鎖模缸前蓋銅套，（12）鎖模油234 S 61缸筒，（13）鎖?；钊麠U，（15）鎖模活塞，、（11）、（14）、（16）、（17）、（18）為油缸密圭寸件（0型圈、丫型圈、防塵圈、活塞環(huán)等）頂出組件結 構如圖（2.3-7 ） 所示。主要零件 有頂出缸拉 桿，頂出缸后 蓋，頂出油缸 筒，頂出活塞， 頂出活塞桿，圖（2.3-6 ）8I虹1皿頂出缸固定套，頂出缸前蓋銅套，頂出缸前蓋，頂出導板,（11）頂出桿螺母，（12）主頂出桿，（13）副頂出桿圖（237 ）機械保險組件既用最 直接的機械裝置阻止 模板的非法關閉，公司 標準結構為二板伸向 頭板，如圖（2.3-8 ）

21、所示。一般內(nèi)銷機器采 用上圖直通式保險桿， 適合半自動生產(chǎn)方式， 該結構要求根據(jù)不同 模具厚度和實際開模 行程而調(diào)整長度，一般 正常使用開模到位后， 機械保險擋塊閘下，另 留適量間隙即可；下圖 為竹節(jié)式保險桿，該結構免去調(diào)節(jié)長度的不便,般用于外銷機，適合全自動或電眼自動生產(chǎn)方式（半自動生產(chǎn)方式時，機械保險擋塊較容易損壞）圖（2.3-8 ） 二板滑塊主要支承二板和模具的重力，保護拉桿免受徑向載荷， 公司目前小機采用鍥型塊（俗稱斜鐵）結構參見 圖（2.3-3），大機采用浮 動油缸有一定自適應功 能，其工作原理如圖（2.3-9 ）所示。支承壓 力一般調(diào)整范圍為圖（2.3-9）2-6MPa,具體根據(jù)模具重量在此范圍內(nèi)調(diào)整至拉桿水平為止。尾板滑座組件一般用于大型機器，因大機重量大，調(diào)模相對困難，現(xiàn)將尾板下墊上該裝置，既將與機身的滑動副改為滾動副，以減小摩擦力，使調(diào)模更加順暢，其裝配結構如圖（2.3-10 ）所示。圖（2.3-10）2.4安全防護門防護門主要為隔離機器的運動部件，起安全作用，另還需講究美觀，操作方便。公司安全門設計要求起點高，有較高防護等級，表面 靜電