注塑结构及工作原理

（一）注塑机结构分析及其工作原理

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一、注塑机的工作原理

注塑成型机简称注塑机。

注塑成型是利用塑料的热物理性质，把物料从料斗加入料筒中，料筒外由加热圈加热，使物料熔融，在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆，物料在螺杆的作用下，沿着螺槽向前输送并压实，物料在外加热和螺杆剪切的双重作用下逐渐地塑化，熔融和均化，当螺杆旋转时，物料在螺槽摩擦力及剪切力的作用下，把已熔融的物料推到螺杆的头部，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，使螺杆头部形成储料空间，完成塑化过程，然后，螺杆在注射油缸的活塞推力的作用下，以高速、高压，将储料室内的熔融料通过喷嘴注射到模具的型腔中，型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后，模具在合模机构的作用下，开启模具，并通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出落下。

注塑机作业循环流程如图1所示。

图1 注塑机工作程序框图

二、注塑机的分类

按合模部件与注射部件配置的型式有卧式、立式、角式三种

（1）卧式注塑机：卧式注塑机是最常用的类型。其特点是注射总成的中心线与合模总成的中心线同心或一致，并平行于安装地面。它的优点是重心低、工作平稳、模具安装、操作及维修均较方便，模具开档大，占用空间高度小；但占地面积大，大、中、小型机均有广泛应用。

（2）立式注塑机：其特点是合模装置与注射装置的轴线呈一线排列而且与地面垂直。具有占地面积小，模具装拆方便，嵌件安装容易，自料斗落入物料能较均匀地进行塑化，易实现自动化及多台机自动线管理等优点。缺点是顶出制品不易自动脱落，常需人工或其它方法取出，不易实现全自动化操作和大型制品注射；机身高，加料、维修不便。

（3）角式注塑机：注射装置和合模装置的轴线互成垂直排列。根据注射总成中心线与安装基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分：①卧立式，注射总成线与基面平行，而合模总成中心线与基面垂直；②立卧式，注射总成中心线与基面垂直，而合模总成中心线与基面平行。角式注射机的优点是兼备有卧式与立式注射机的优点，特别适用于开设侧浇口非对称几何形状制品的模具。

三、注塑机的组成结构分析

注塑机根据注射成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种，主要由注射部件、合模

图2 注塑机组成示意图

（一）注塑部件的典型结构

1．注射部件的组成

目前，常见的注塑装置有单缸形式和双缸形式。因不同的厂家、不同型号的机台其组成也不完全相同，下面就对常用的机台作具体分析。

立式机和卧式机注塑装置的组成图分别如图3和图4。

工作原理是：预塑时，在塑化部件中的螺杆通过液压马达驱动主轴旋转，主轴一端与螺杆键连接，另一端与液压马达键连接，螺杆旋转时，物料塑化并将塑化好的熔料推到料筒前端的储料室中，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，并通过推力轴承使推力座后退，通过螺母拉动活塞杆直线后退，完成计量，注射时，注射油缸的杆腔进油通过轴承推动活塞

杆完成动作，活塞的杆腔进油推动活塞杆及螺杆完成注射动作。

图3 卧式机双缸注射注塑装置示意图

（a）是俯视图；（b）为注射座与导杆支座间的平视图

1-油压马达；2，6 -导杆支座；3-导杆；4-注射油缸；5-加料口；

7-推力座；8-注射座；9-塑化部件；10-座移油缸角式注塑机的注射部件与卧式机注塑机一样。

图4 立式注塑机注射装置示意图

1-液压马达；2-推力座；3-注射油缸；4-注射座；5-加料口；6-座移油缸；7-塑化部件；8-上范本2．塑化部件

塑化部件有柱塞式和螺杆式两种，下面就对螺杆式做一下介绍。

螺杆式塑化部件如图5所示,主要由螺杆、料筒、喷嘴等组成，塑料在旋转螺杆的连续推进过程中，实现物理状态的变化，最后呈熔融状态而被注入模腔。因此，塑化部件是完成

均匀塑化，实现定量注射的核心部件。

图5 螺杆式塑化部件结构图

1-喷嘴；2-螺杆头；3-止逆环；4-料筒；5-螺杆；6-加热圈；7-冷却水圈螺杆式塑化部件的工作原理：预塑时，螺杆旋转，将从料口落入螺槽中的物料连续地向前推进，加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料，固体物料在外加热和螺杆旋转剪切双重作用下，并经过螺杆各功能段的热历程，达到塑化和熔融，熔料推开止逆环，经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端，并产生背压，推动螺杆后移完成熔料的计量，在注射时，螺杆起柱塞的作用，在油缸作用下，迅速前移，将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具。

螺杆式塑化部件一般具有如下特点：

①螺杆具有塑化和注射两种功能；

②螺杆在塑化时，仅作预塑用；

③塑料在塑化过程中，所经过的热历程要比挤出长；

④螺杆在塑化和注射时，均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇式工作状态，因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性。

（1）螺杆

螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长度，经过很长的热历程，要经过3态（玻璃态、黏弹态、黏流态）的转变，螺杆各功能段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量，将最终影响注射成型周期和制品质量。

与挤出螺杆相比，注塑螺杆具有以下特点：

①注射螺杆的长径比和压缩比比较小；

②注射螺杆均化段的螺槽较深；

③注射螺杆的加料段较长，而均化段较短；

④注射螺杆的头部结构，具有特殊形式。

⑤注射螺杆工作时，塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。

（ⅰ）、螺杆的分类

注塑螺杆按其对塑料的适应性，可分为通用螺杆和特殊螺杆，通用螺杆又称常规螺杆，可加工大部分具有低、中黏度的热塑性塑料，结晶型和非结晶型的民用塑料和工程塑料，是螺杆最基本的形式，与其相应的还有特殊螺杆，是用来加工用普通螺杆难以加工的塑料；按螺杆结构及其几何形状特征，可分为常规螺杆和新型螺杆，常规螺杆又称为三段式螺杆，是螺杆的基本形式，新型螺杆形式则有很多种，如分离型螺杆、分流型螺杆、波状螺杆、无计量段螺杆等。

常规螺杆其螺纹有效长度通常分为加料段（输送段）、压缩段（塑化段）、计量段（均化段），根据塑料性质不同，可分为渐变型、突变型和通用型螺杆。

①渐变型螺杆：压缩段较长，塑化时能量转换缓和，多用于PVC等热稳定性差的

塑料。

②突变型螺杆：压缩段较短，塑化时能量转换较剧烈，多用于聚烯烃、PA等结晶

型塑料。

③通用型螺杆：适应性比较强的通用型螺杆，可适应多种塑料的加工，避免更换

螺杆频繁，有利于提高生产效率。

常规螺杆名段的长度如下：

螺杆类型加料段（L1）压缩段（L2）均化段（L3）

渐变型25~30% 50% 15~20%

突变型65~70% 15~5% 20~25%

通用型45~50% 20~30% 20~30%

（ⅱ）、螺杆的基本参数

螺杆的基本结构如图6所示，主要由有效螺纹长度L和尾部的连接部分组成。