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注塑機

注塑機又名注射成型機或注射機。它是將熱塑性塑料或熱固性塑料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。分為立式、臥式、全電式。注塑機能加熱塑料，對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。注塑機通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等組成。

2.注射系統(tǒng)

注射系統(tǒng)的作用：注射系統(tǒng)是注塑機主要的組成部分之一，一般有柱塞式、螺桿式、螺桿預塑柱塞注射式3種主要形式。目前應用廣泛的是螺桿式。其作用是，在注塑料機的一個循環(huán)中，能在規(guī)定的時間內(nèi)將一定數(shù)量的塑料加熱塑化后，在一定的壓力和速度下，通過螺桿將熔融塑料注入模具型腔中。注射結(jié)束后，對注射到模腔中的熔料保持定型。

注射系統(tǒng)的組成：注射系統(tǒng)由塑化裝置和動力傳遞裝置組成。

螺桿式注塑機塑化裝置主要由加料裝置、料筒、螺桿、過膠組件、射嘴部分組成。動力傳遞裝置包括注射油缸、注射座移動油缸以及螺桿驅(qū)動裝置（熔膠馬達）。

合模系統(tǒng)

合模系統(tǒng)的作用：合模系統(tǒng)的作用是保證模具閉合、開啟及頂出制品。同時，在模具閉合后，供給模具足夠的鎖模力，以抵抗熔融塑料進入模腔產(chǎn)生的模腔壓力，防止模具開縫，造成制品的不良現(xiàn)狀。

合模系統(tǒng)的組成：合模系統(tǒng)主要由合模裝置、機絞、調(diào)模機構(gòu)、頂出機構(gòu)、前后固定模板、移動模板、合模油缸和保護機構(gòu)組成。

4. 液壓系統(tǒng)

液壓傳動系統(tǒng)的作用是實現(xiàn)注塑機按工藝過程所要求的各種動作提供動力，并滿足注塑機各部分所需壓力、速度、溫度等的要求。它主要由各自種液壓元件和液壓輔助元件所組成，其中油泵和電機是注塑機的動力來源。各種閥控制油液壓力和流量，從而滿足注射成型工藝各項要求。

5. 電氣控制

電氣控制系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)合理配合，可實現(xiàn)注射機的工藝過程要求（壓力、溫度、速度、時間）和各種程序動作。主要由電器、電子元件、儀表（見右下圖）、加熱器、傳感器等組成。一般有四種控制方式，手動、半自動、全自動、調(diào)整。

6. 加熱/冷卻

加熱系統(tǒng)是用來加熱料筒及注射噴嘴的，注塑機料筒一般采用電熱圈作為加熱裝置，安裝在料筒的外部，并用熱電偶分段檢測。熱量通過筒壁導熱為物料塑化提供熱源；冷卻系統(tǒng)主要是用來冷卻油溫，油溫過高會引起多種故障出現(xiàn)所以油溫必須加以控制。另一處需要冷卻的位置在料管下料口附近，防止原料在下料口熔化，導致原料不能正常下料。

7. 潤滑系統(tǒng)

潤滑系統(tǒng)是注塑機的動模板、調(diào)模裝置、連桿機鉸、射臺等處有相對運動的部位提供潤滑條件的回路，以便減少能耗和提高零件壽命，潤滑可以是定期的手動潤滑，也可以是自動電動潤滑；

8. 監(jiān)測

注塑機的裝置主要是用來保護人、機的裝置。主要由門、擋板、液壓閥、限位開關、光電檢測元件等組成，實現(xiàn)電氣——機械——液壓的聯(lián)鎖保護。

監(jiān)測系統(tǒng)主要對注塑機的油溫、料溫、系統(tǒng)超載，以及工藝和設備故障進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況進行指示或報警。

二、注塑流程

塑件的注塑成型工藝過程主要包括填充——保壓——冷卻——脫模等4個階段，這4個階段直接決定著制品的成型質(zhì)量，而且這4個階段是一個完整的連續(xù)過程。

1.填充階段

填充是整個注塑循環(huán)過程中的步，時間從模具閉合開始注塑算起，到模具型腔填充到大約95%為止。理論上，填充時間越短，成型效率越高，但是實際中，成型時間或者注塑速度要受到很多條件的制約。

高速填充。高速填充時剪切率較高，塑料由于剪切變稀的作用而存在粘度下降的情形，使整體流動阻力降低；局部的粘滯加熱影響也會使固化層厚度變薄。因此在流動控制階段，填充行為往往取決于待填充的體積大小。即在流動控制階段，由于高速填充，熔體的剪切變稀效果往往很大，而薄壁的冷卻作用并不明顯，于是速率的效用占了上風。

低速填充。熱傳導控制低速填充時，剪切率較低，局部粘度較高，流動阻力較大。由于熱塑料補充速率較慢，流動較為緩慢，使熱傳導效應較為明顯，熱量迅速為冷模壁帶走。加上較少量的粘滯加熱現(xiàn)象，固化層厚度較厚，又進一步增加壁部較薄處的流動阻力。

由于噴泉流動的原因，在流動波前面的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前。因此兩股塑料熔膠在交匯時，接觸面的高分子鏈互相平行；加上兩股熔膠性質(zhì)各異（在模腔中滯留時間不同，溫度、壓力也不同），造成熔膠交匯區(qū)域在微觀上結(jié)構(gòu)強度較差。

在光線下將零件擺放適當?shù)慕嵌扔萌庋塾^察，可以發(fā)現(xiàn)有明顯的接合線產(chǎn)生，這就是熔接痕的形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀，同時由于微觀結(jié)構(gòu)的松散，易造成應力集中，從而使得該部分的強度降低而發(fā)生斷裂。

一般而言，在高溫區(qū)產(chǎn)生熔接的熔接痕強度較佳，因為高溫情形下，高分子鏈活動性較佳，可以互相穿透纏繞，此外高溫度區(qū)域兩股熔體的溫度較為接近，熔體的熱性質(zhì)幾乎相同，增加了熔接區(qū)域的強度；反之在低溫區(qū)域，熔接強度較差。

2.保壓階段

保壓階段的作用是持續(xù)施加壓力，壓實熔體，增加塑料密度（增密），以補償塑料的收縮行為。在保壓過程中，由于模腔中已經(jīng)填滿塑料，背壓較高。在保壓壓實過程中，注塑機螺桿僅能慢慢地向前作微小移動，塑料的流動速度也較為緩慢，這時的流動稱作保壓流動。

由于在保壓階段，塑料受模壁冷卻固化加快，熔體粘度增加也很快，因此模具型腔內(nèi)的阻力很大。在保壓的后期，材料密度持續(xù)增大，塑件也逐漸成型，保壓階段要一直持續(xù)到澆口固化封口為止，此時保壓階段的模腔壓力達到值。

在保壓階段，由于壓力相當高，塑料呈現(xiàn)部分可壓縮特性。在壓力較高區(qū)域，塑料較為密實，密度較高；在壓力較低區(qū)域，塑料較為疏松，密度較低，因此造成密度分布隨位置及時間發(fā)生變化。保壓過程中塑料流速極低，流動不再起主導作用；壓力為影響保壓過程的主要因素。

保壓過程中塑料已經(jīng)充滿模腔，此時逐漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質(zhì)。模腔中的壓力借助塑料傳遞至模壁表面，有撐開模具的趨勢，因此需要適當?shù)逆i模力進行鎖模。漲模力在正常情形下會微微將模具撐開，對于模具的排氣具有幫助作用；但若漲模力過大，易造成成型品毛邊、溢料，甚至撐開模具。因此在選擇注塑機時，應選擇具有足夠大鎖模力的注塑機，以防止?jié)q?，F(xiàn)象并能有效進行保壓。

3.冷卻階段

在注塑成型模具中，冷卻系統(tǒng)的設計非常重要。這是因為成型塑料制品只有冷卻固化到一定剛性，脫模后才能避免塑料制品因受到外力而產(chǎn)生變形。由于冷卻時間占整個成型周期約70%～80%，因此設計良好的冷卻系統(tǒng)可以大幅縮短成型時間，提高注塑生產(chǎn)率，降低成本。

設計不當?shù)睦鋮s系統(tǒng)會使成型時間拉長，增加成本；冷卻不均勻更會進一步造成塑料制品的翹曲變形。

根據(jù)實驗，由熔體進入模具的熱量大體分兩部分散發(fā)，一部分有5%經(jīng)輻射、對流傳遞到大氣中，其余95%從熔體傳導到模具。塑料制品在模具中由于冷卻水管的作用，熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經(jīng)模架傳至冷卻水管，再通過熱對流被冷卻液帶走。少數(shù)未被冷卻水帶走的熱量則繼續(xù)在模具中傳導，至接觸外界后散溢于空氣中。

注塑成型的成型周期由合模時間、充填時間、保壓時間、冷卻時間及脫模時間組成。其中以冷卻時間所占比重較大，大約為70%～80%。因此冷卻時間將直接影響塑料制品成型周期長短及產(chǎn)量大小。脫模階段塑料制品溫度應冷卻至低于塑料制品的熱變形溫度，以防止塑料制品因殘余應力導致的松弛現(xiàn)象或脫模外力所造成的翹曲及變形。

影響制品冷卻速率的因素有：

塑料制品設計方面。主要是塑料制品壁厚。制品厚度越大，冷卻時間越長。一般而言，冷卻時間約與塑料制品厚度的平方成正比，或是與較大流道直徑的1.6次方成正比。即塑料制品厚度加倍，冷卻時間增加4倍。

模具材料及其冷卻方式。模具材料，包括模具型芯、型腔材料以及模架材料對冷卻速度的影響很大。模具材料熱傳導系數(shù)越高，單位時間內(nèi)將熱量從