一、注射成型設(shè)備（一）注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成和工作過程1注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成注射機(jī)是塑料成型加工的主要設(shè)備之一。注射機(jī)的類型很多，主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成，如圖31所示。,圖31臥式注射機(jī)示意圖1鎖模液壓缸2鎖模機(jī)構(gòu)3移動(dòng)模板4頂桿5固定板6控制臺(tái)7料筒8料斗9定量供料裝置10注射液壓缸,（1）注射裝置的主要作用是將各種形態(tài)的塑料均勻地熔融塑化（塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)并具有良好的可塑性的過程），并以足夠的壓力和速度將一定量的熔料注射到模具的型腔內(nèi)，當(dāng)熔料充滿型腔后，仍需保持一定的壓力和作用時(shí)間使其在合適壓力作用下冷卻定型。注射裝置主要由塑化部件（螺桿、料筒、噴嘴）和料斗、計(jì)量裝置、傳動(dòng)裝置、注射及移動(dòng)油缸等組成。（2）合模裝置的作用是實(shí)現(xiàn)模具的閉合并鎖緊，以保證注射時(shí)模具可靠地合緊及脫出制品的動(dòng)作。合模裝置主要由前后固定板、移動(dòng)模板、連接前后固定用的拉桿、合模油缸、移動(dòng)油缸、連桿機(jī)構(gòu)、調(diào)模裝置及塑料頂出裝置等組成。（3）液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)的作用是保證注射機(jī)按工藝過程的動(dòng)作程序和預(yù)定的工藝參數(shù)（壓力、速度、溫度、時(shí)間等）要求準(zhǔn)確有效地工作。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由各種液壓元件和回路及其它附屬設(shè)備組成。電氣控制系統(tǒng)則主要由各種電氣儀表等組成。,注射機(jī)工作循環(huán)的工作過程如下：（）加熱、預(yù)塑化螺桿在傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，將來自料斗的物料向前輸送、壓實(shí)，在料筒外加熱器、螺桿和機(jī)筒的剪切、摩擦的混合作用下，物料逐漸熔融，在料筒的頭部已積聚了一定量的熔融塑料，在熔體的壓力下螺桿緩慢后退。后退的距離取決于計(jì)量裝置依據(jù)一次注射所需的量來調(diào)整，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的注射量后螺桿停止旋轉(zhuǎn)和后退。（）合模和鎖緊鎖模機(jī)構(gòu)推動(dòng)動(dòng)模板及安裝在動(dòng)模板上的模具動(dòng)模部分與定模板上的模具定模部分合模并鎖緊，以保證成型時(shí)提供足夠的夾緊力使模具鎖緊。（）注射裝置前移當(dāng)合模完成后，整個(gè)注射座被推動(dòng)，前移，以便注射機(jī)噴嘴與模具主澆道口完全貼合。,（）注射、保壓在注射機(jī)噴嘴完全貼合模具澆口以后，注射液壓缸進(jìn)入高壓油，推動(dòng)螺桿相對(duì)料筒前移，將積聚在料筒頭部的熔體以足夠壓力注人模具的型腔。因溫度降低而使塑料體積產(chǎn)生收縮，為保證塑件的致密性、尺寸精度和力學(xué)性能，需對(duì)模具型腔內(nèi)的熔體保持一定的壓力，以補(bǔ)充塑件的收縮。（）卸壓當(dāng)模具澆口處的熔體凍結(jié)時(shí)，即可卸壓。（）注射裝置后退一般來說，卸壓完成后，螺桿即可旋轉(zhuǎn)、后退，以完成下一次的加料、預(yù)塑化過程。預(yù)塑完成以后，注射裝置撤離模具的主澆道口。（）開模、頂出塑件模具型腔內(nèi)的塑件經(jīng)冷卻定形后，鎖模機(jī)構(gòu)開模，并且推出模具內(nèi)的塑件。,（二）注射機(jī)的分類與特點(diǎn)1按機(jī)器外形特征可分為臥式注射機(jī)、立式注射機(jī)、角式注射機(jī)。（1）臥式注射機(jī)如圖33a所示，臥式注射機(jī)的注射裝置與合模裝置的軸線同一線水平排列。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)身低，便于操作和維修；機(jī)器重心低，安裝穩(wěn)定性好；塑件頂出后可利用其自重作用而自動(dòng)下落，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。缺點(diǎn)是模具的安裝和法件的安放比較麻煩；占地面積較大。這種類型對(duì)于大、中、小型注射機(jī)都適用是目前國內(nèi)外大、中型注射機(jī)廣為采用的形式。（2）立式注射機(jī)如圖33b所示，立式注射機(jī)注射裝置與合模裝置的軸線同一線垂直排列。優(yōu)點(diǎn)是占地面極??；模具的裝拆和嵌件的安放都較方便。缺點(diǎn)是塑件頂出后常需用人工取出，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；由于機(jī)身高，機(jī)器重心較高，機(jī)器的穩(wěn)定性較差，維修和加料也不方便。這種類型注射機(jī)多為注射量在60cm3以下的小型注射機(jī)。（3）角式注射機(jī)角式注射機(jī)是介于臥室和立式之間的一種形式，它的注射裝置與合模裝置的軸線互相垂直排列，注射裝置的軸線與模具的分型面同處于同一平面上，其布置有兩種形式，如圖33c所示。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，注射成型時(shí)熔料是從模具的側(cè)面進(jìn)入型腔，它特別適用于加工中心部分不允許留有澆口痕跡的制品。缺點(diǎn)是開合模機(jī)構(gòu)是純機(jī)械傳動(dòng)，無法準(zhǔn)確可靠地注射和保持壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動(dòng)較大。,(a)臥式(b)立式(c)角式,1合模系統(tǒng)2注射系統(tǒng),2按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機(jī)、螺桿式注射機(jī)（1）柱塞式注射機(jī)注射柱塞直徑為20100mm的金屬圓桿，當(dāng)其后退時(shí)物料自料斗定量地落入料筒內(nèi)，柱塞前進(jìn)，原料通過料筒與分流梭的腔內(nèi)，將塑料分成薄片，均勻加熱，并在剪切作用下塑料進(jìn)一步混合和塑化，并完成注射。多為立式注射機(jī)，注射量小于3060g，不易成形流動(dòng)性差、熱敏性強(qiáng)的塑料。柱塞式注射機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在注射成型中存在著塑化不均、注射壓力損失大等問題。（2）螺桿式注射機(jī)螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將料斗內(nèi)的塑料卷人，逐漸壓實(shí)、排氣和塑化，將塑料熔體推向料筒的前端，積存在料筒頂部和噴嘴之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退。當(dāng)積存的熔體達(dá)到預(yù)定的注射量時(shí)，螺桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在液壓缸的推動(dòng)下，將熔體注入模具。臥式注射機(jī)多為螺桿式。3按設(shè)備加工能力可分為超小型注射機(jī)、小型注射機(jī)、中型注射機(jī)和大型注射機(jī)。4按注射機(jī)的用途可分為通用注射機(jī)和專用注射機(jī)（熱固性塑料注射機(jī)、發(fā)泡塑料注射機(jī)、多色注射機(jī)等）。,（三）注射機(jī)的規(guī)格型號(hào)注射機(jī)產(chǎn)品型號(hào)表示方法各國不盡相同，國內(nèi)也沒有完全統(tǒng)一，目前國內(nèi)常用的型號(hào)編制方法有機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)(JB248578)，是由基本型號(hào)和輔助型號(hào)兩部分組成。,基本型號(hào)輔助型號(hào),設(shè)計(jì)序號(hào),主參數(shù),類型代號(hào),組型代號(hào)；,類別代號(hào),型號(hào)中的第一項(xiàng)代表塑料機(jī)械類，以大寫漢語拼音字母“S”（塑）表示；第二項(xiàng)代表注射成型組，以大寫漢語拼音字母“z”（注）表示；第三項(xiàng)代表區(qū)別于通用型或是專用型組，通用型者省略，專用型也用相應(yīng)的大寫漢語拼音字母表示。如多模注射機(jī)以“M”（模）表示，多色注射機(jī)以“S”（色）表示，混合多色注射機(jī)以“H”（混）表示。熱固性塑料注射機(jī)以“G”（固）表示；第四項(xiàng)代表注射容量主參數(shù)，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示，單位為cm3。臥式基本型主參數(shù)前不加注代號(hào)，立式的注“L”（立），角式注“J”（角）。如果是不帶預(yù)塑的柱塞式注射機(jī)時(shí)在代號(hào)之前加注“Z”（柱）。如SZZL30表示注射容量為30cm3的立式柱塞式塑料注射成型機(jī)。,國際上比較通用的是注射容積與合模力共同表示法，注射容積與合模力是從成型塑件重量與合模力兩個(gè)主要方面表示設(shè)備的加工能力，因此比較全面合理。如SZ63/400，即表示塑料注射機(jī)（SZ），理論注射容積為63cm3，合模力為400kN。此外，還有用XSZY表示注射機(jī)型號(hào)的，如XSZY125A，XSZY指預(yù)塑式（Y）塑料（S）注射（Z）成型（x）機(jī)，125為設(shè)備的注射容積為125cm3，A為設(shè)備設(shè)計(jì)序號(hào)第一次改型。也有塑料機(jī)械生產(chǎn)廠家為了加強(qiáng)宣傳作用，用廠家名稱縮寫加上注射容積或合模力數(shù)值來表示注射機(jī)的規(guī)格。如HD188為寧波市海達(dá)塑料機(jī)械有限公司生產(chǎn)的注射機(jī)，188指注射機(jī)的合模力為1880kN。,（四）注射機(jī)的選用和注射模的關(guān)系任何注射模都是安裝在注射機(jī)上使用的，在注射成型生產(chǎn)中二者密不可分。注射機(jī)的選用就是根據(jù)所要生產(chǎn)的塑件確定注射機(jī)的型號(hào)，使塑件的注射模及注射工藝等所要求的注射機(jī)的規(guī)格參數(shù)在可調(diào)的范圍內(nèi)，同時(shí)調(diào)整注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)。設(shè)計(jì)注射模時(shí)，首先要確定模具的結(jié)構(gòu)、類型和尺寸，同時(shí)還必須了解模具和注射機(jī)的關(guān)系及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)、模具安裝部位的相關(guān)尺寸。因此，對(duì)模具和注射機(jī)的一些參數(shù)，模具的型腔個(gè)數(shù)、注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、鎖模力、有關(guān)安裝尺寸、開模行程和頂出裝置等有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，并通過校核來設(shè)計(jì)模具和選用注射機(jī)型號(hào)。確保設(shè)計(jì)出的模具在所選用的注射機(jī)上安裝和使用。,型腔數(shù)量的確定和校核設(shè)計(jì)模具首先就是要確定模具型腔的數(shù)量，型腔的數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量、鎖模力有關(guān)，因此，必須從這三個(gè)方面對(duì)型腔的數(shù)量來進(jìn)行校核。（）按注射機(jī)的額定塑化量確定型腔數(shù)量n(KM/3600-M1)/M（31）式中n型腔數(shù)量；K注射機(jī)額定塑化量的利用系數(shù)，一般取0.8；M注射機(jī)的額定塑化量（g/h或cm3/h）；T成型周期（s）；M1澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3）。M單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）,（2）按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量n(KMp-M1)/M（32）式中Mp注射機(jī)允許的最大注射量(g/h或cm3/h)；K注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8。（3）按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)量n(Fp-PA1)/PA（33）式中Fp注射機(jī)的額定鎖模力（N）；P塑料熔體對(duì)型腔的壓力（MPa），一般取注射壓力的80；A1澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）；A塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）。,用上述三式確定型腔數(shù)量時(shí)，還需要考慮塑件的生產(chǎn)成本和尺寸精度，型腔數(shù)量多，塑件成本低，但型腔數(shù)量多，塑件的尺寸精度將降低，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，每增加一個(gè)型腔，塑件的尺寸精度將降低48。此外，由于型腔數(shù)量多，模具尺寸增大，還應(yīng)考慮注射機(jī)的安裝模板尺寸的大小。2.最大注射量的校核塑件和澆注系統(tǒng)凝料的總質(zhì)量一般要小于注射機(jī)公稱注射量的80。最大注射量的校核應(yīng)注意的是柱塞式注射機(jī)和螺桿式注射機(jī)標(biāo)定的公稱注射量是不同的，國際上規(guī)定柱塞式注射機(jī)的公稱注射量是以一次注射聚苯乙烯的最大克數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)；而螺桿式注射機(jī)標(biāo)定的公稱注射量是以螺桿在料筒中的最大推出容積表示。,3注射壓力的校核注射壓力的校核是校核注射機(jī)的額定注射壓力能否滿足塑件成型時(shí)所需的壓力，為此，注射機(jī)的額定注射壓力應(yīng)大于塑件成型所需要的注射壓力。Pp（34）式中:P注射機(jī)公稱注射壓力（MPa）；p塑料成型時(shí)所需的注射壓力（MPa）注射壓力受澆注系統(tǒng)、型腔內(nèi)阻力、模具溫度等因素影響，注射壓力過大，飛邊大，脫模困難，塑件表面質(zhì)量差，內(nèi)應(yīng)力大，注射壓力過小，塑料熔體不能順利充滿型腔無法成型。,4鎖模力的校核鎖模力也稱合模力，是指注射機(jī)的合模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力，由于高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī)軸向（模具開合方向）的很大推力，這個(gè)力如果大于注射機(jī)的公稱鎖模力，將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。因此，注射機(jī)的公稱鎖模力必須滿足：Fp(A+A1)（35）式中符號(hào)意義同前。5安裝部分的尺寸校核設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)校核的主要參數(shù)有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模具厚度、最小模具厚度及模板上的安裝螺孔尺寸。,（1）噴嘴尺寸模具需要與注射機(jī)對(duì)接,所以模具的主流道始端應(yīng)與注射機(jī)噴嘴頭球面半徑相適應(yīng),如圖3-5a所示,注射機(jī)的前端的R0前端孔徑d與模具主流道澆口套始端的R和小端直徑d應(yīng)滿足下列關(guān)系R=R0+(12)mmd=d0+(0.51)mm澆口套球面半徑R比噴嘴球面半徑R0大12mm，保證高壓熔體不從狹縫處溢出。澆口套小端孔徑d比噴嘴孔徑d0大0.51mm，保證注射成型在主流道處不形成死角,無熔料積存,便于主流道內(nèi)的塑料凝料脫出。如圖3-5b所示是配合不良的。,圖35噴嘴和澆口套的關(guān)系,（2）定位圈尺寸為了使模具的主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合，注射機(jī)定模板上設(shè)有一定位孔，模具的定位部分（或主流道襯套）要設(shè)有一個(gè)凸臺(tái)，即定位圈,兩者之間按一定的間隙配合，如圖36所示。h:小型模具?。?10)mm大型模具取（1015)mm,圖36模具的定位圈和注射機(jī)定位孔的配合,（3）模具的厚度注塑模的動(dòng)、定模兩部分閉合后，沿閉合方向的長度叫模具厚度或模具閉合高度。各種規(guī)格的注射機(jī),可安裝模具的最大厚度和最小厚度均有限制（國產(chǎn)機(jī)械鎖模的角式注射機(jī)對(duì)模具的最小厚度無限制），在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大厚度和最小厚度之間，如圖3-7所示。同時(shí)應(yīng)校核模具的外形尺寸，使得模具能從注射機(jī)拉桿之間裝入。,圖37注射機(jī)動(dòng)、定模固定板的間距,一般情況下，實(shí)際模具厚度HM與注塑機(jī)允許安裝的最大模厚Hmax及最小模厚Hmin之間必須滿足下面條件，即：HminHMHmax（36）其中：Hmax=Hmin+H式中HM模具閉合厚度（mm）；Hmin注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）；Hmin注射機(jī)允許的最大模具厚度（mm）；H注射機(jī)調(diào)節(jié)螺母的長度（mm）。如果對(duì)所選用的注塑機(jī)，出現(xiàn)HMHmin的情況，可采用加設(shè)墊板以增大HM解決合模問題。,（4)模具的安裝和緊固模具的動(dòng)模安裝在注射機(jī)動(dòng)模板上，模具的定模安裝在注射機(jī)定模板上。為了安裝緊固模具，注射機(jī)上的動(dòng)模和定模兩個(gè)固定板上都開有許多間距不同的螺孔。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)必須注意模具的安裝尺寸應(yīng)當(dāng)與這些螺孔的位置及孔徑相適應(yīng)（只要保證與其中一組對(duì)應(yīng)即可），以便能將動(dòng)模和定模分別緊固在對(duì)應(yīng)的兩個(gè)固定板上。模具常用的安裝緊固方法有兩種：一種是在模具的安裝部位打螺栓通孔，用螺栓直接和注射機(jī)的固定板緊固，如圖38a所示；另一種方法采用壓板壓緊模具的安裝部位，如圖38b所示。一般模具重量較輕采用壓板固定，模具重量較重采用螺釘固定。,a）b）圖38模具的安裝緊固方式,6開模行程和頂出機(jī)構(gòu)的校核開模行程也叫做合模行程，指模具開合過程中動(dòng)模固定板的移動(dòng)距離，用符號(hào)s表示。注射機(jī)的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出時(shí)所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模距離，否則塑件無法從模具中脫出。開模行程的大小直接影響模具所能成型制品高度。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)必須校核注塑機(jī)的開模行程和所需要的開模距離是否與相適應(yīng)。下面分三種情況加以討論。（1）注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān)當(dāng)注射機(jī)采用液壓機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)時(shí)，如XS-Z30、XS-ZY-125、XS-Z-50等，最大開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定，并不受模具厚度的影響即注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān)；在這類注射機(jī)上使用單分型面和雙分型面注塑模，可分別用下面兩種方法校核模具所需的開模距離是否與注塑機(jī)的最大開模行程互相適應(yīng)：,（a）對(duì)于單分型面注塑模（圖39）SmaxH1+H2+（510）mm（37）（b）對(duì)于雙分型面注塑模（圖310）SmaxH1+H2+（510）mm（38）式中：H1塑件所用的脫模距離（mm）；H2塑件和塑件的澆注系統(tǒng)凝料總高度（mm）取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長度（mm）,圖39單分型面注射模開模情況,圖310雙分型面注射模開模情況,（2）注射機(jī)最大開模行程與模具厚度有關(guān)。當(dāng)注射機(jī)采用全液壓式合模系統(tǒng)，如XS-ZY-250和機(jī)械合模的SY-45、SYS-20等角式注射機(jī)時(shí)，其最大開模行程直接與模具厚度有關(guān)，即Smax=Sk-HM（39）式中：Sk注塑機(jī)動(dòng)模固定板和定模固定板的最大間距（mm）；HM模具厚度（mm）。,如果在上述兩類注塑機(jī)上使用單分型面或雙分型面模具，可分別用下面兩種方法校核模具所需的開模距離是否與注塑機(jī)的最大開模行程Smax相適應(yīng)：（a）對(duì)于單分型面注塑模（圖3-11）Smax=Sk-HMH1+H2+（510）mm（310）或SkHM+H1+H2+（510）mm（311）（b）對(duì)于雙分型面注塑模（圖3-10）Smax=Sk-HMH1+H2+（510）mm（312）或SkHM+H1+H2+（510）mm（313）式中符號(hào)意義同上。,圖311直角式單分型面注射模開模情況,（3）有側(cè)向抽芯時(shí)的最大開模行程校核當(dāng)模具需要利用開模動(dòng)作完成側(cè)向抽芯動(dòng)作時(shí)，如圖312所示，所需最大開模行程必須還要考慮側(cè)向抽芯抽拔距離。設(shè)完成側(cè)向抽芯動(dòng)作的開模距離為Hc，則可分下面兩種情況校核模具所需的開模距離是否與注塑機(jī)的最大開模行程相適應(yīng)。（a）當(dāng)Hc>H1+H2時(shí)，可用Hc代替前面諸校核公式中的H1+H2，其他各項(xiàng)均保持不變。（b）當(dāng)HcH1+H2時(shí)，可不考慮Hc對(duì)最大開模行程的影響，仍用以上諸式進(jìn)行校核。,圖312有側(cè)向抽芯時(shí)開模行程的校,7模具推出裝置和注射機(jī)頂出裝置校核由于各種注射機(jī)合模系統(tǒng)中頂出裝置的不同，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須使模內(nèi)的推出脫模機(jī)構(gòu)與合模系統(tǒng)的頂出裝置相匹配。一般是根據(jù)合模系統(tǒng)頂出裝置的頂出形式、頂桿直徑、頂桿間距和頂出距離等，對(duì)模具內(nèi)的頂桿或推桿配置位置、長度能否達(dá)到使塑件脫模的效果進(jìn)行校核。目前國產(chǎn)注塑機(jī)中頂出裝置的頂出形式分為下面幾類：（1）中心頂桿機(jī)械頂出，如臥式XS-Z60、XS-ZY-360、SYS-30、SYS-45。（2）兩側(cè)雙頂桿機(jī)械頂出，XS-Z-30、XS-ZY-125。（3）中心頂桿液壓頂出與兩側(cè)頂桿機(jī)械頂出聯(lián)合作用，臥式XS-ZY-250、XS-ZY-500。（4）中心頂桿液壓頂出與其他開模輔助油缸聯(lián)合作用，XS-ZY-1000。,