注塑机精要说明

8.3 塑料注射成型机
8.3.1 注射成型机的组成
注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成，如图8-10所示。

注射装置：使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的速度和压力将一定量的熔料注射进模具型腔的系统。

合模装置：也称锁模装置。

保证注射模具的可靠闭合，实现模具开、合动作以及顶出制件的系统。

液压和电器控制系统：保证注射机按预定工艺过程的要求（如压力、温度、速度和时间）和动作程序准确有效工作的系统。

8.3.2 注射成型机的分类
注射机的分类方法较多，根据目前使用较多的分类方法有以下几种。

1．按注射机外型特征分类
这种分类法主要是根据注射和合模装置的排列方式进行分类。

1）立式注射成型机
立式注射成型机如图8-11所示。

它的注射装置与合模装置的轴线呈一线与水平方向垂直排列。

立式机一般具有以下优点：占地面积小、模具拆装方便，成型制件的嵌件易于安放。

其缺点是：制件顶出后常需要用手或其他方法取出，不易实现全自动化操作；因机身较高，机器的稳定性差，加料及机器维修不便。

目前这种形式主要用于注射量在60以下的小型注射成型机上。

2）卧式注射成型机
卧式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线呈一线水平排列（图8-12）。

同立式机相比，卧式机具有如下优点：机身低，利于操纵和维修；机器因重心较低，故较稳定；成型后的制件可利用其自重自动落下，容易实现全自动操作。

所以卧式注射成型机应用广泛，对大、中、小型都适用，是目前国内外注射成型机中的最基本形式。

3）角式注射成型机
角式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线相互垂直排列（图8-13），因此其优缺点介于立、卧两种注射成型机之间。

它特别适合于成型中心不允许留有浇口痕迹的制件，因为使用卧式或立式机成型制件时，模具必须设计成多型腔或偏至一边的型腔。

但是，这经常要受到机器模板尺寸的限制。

使用角式机成型这类制件时，由于熔料是沿着模具的分型面进入型腔的，因此不存在上述问题。

4）多模注射成型机
多模注射成型机是一种多工位操作的特殊注射成型机，根据注射量和机器的用途不同，多模注射成型机也可将注射与合模装置进行多种形式的排列（图8-14）。

2．按注射机的加工能力分类
注射机的加工能力主要用注射量和合模力参数表示，国际上通用的表示方法是用注射量和合模力同时表示。

按其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、超大型（巨型）注射机，其相应的注射量和合模力见表8-3。

表8-3 按注射机加工能力的分类表
3．按注射机的用途分类
随着塑料新产品的不断开发和应用，注射机的适应范围亦不断扩大，有通用型的，也有专用型的。

目前主要有热塑性塑料通用型、热固性塑料型、发泡型、排气型、高速型、多色、精密、鞋用及螺纹制件等类型。

我国生产的注射机主要是热塑性塑料通用型和部分热固性塑料型。

8.3.3 注射成型机型号规格的表示法
注射机型号规格的表示法目前各国尚不统一，但主要有注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等三种。

我国允许采用注射量、注射量与合模力同时表示两种方法。

1．注射量表示法
注射量表示法是用注射机的注射量（）表示注射机的规格，即注射机以标准螺杆（常用普通型螺
杆）注射时的80%理论注射量表示。

2．合模力表示法
合模力表示法是用注射机最大合模力来表示注射机的规格。

3．合模力与注射量表示法
合模力（kN）与注射量（）表示法是国际上通行的规格表示法。

这种表示法是用注射机合模力作为分母，注射量作为分子表示注射机的规格（注射量/合模力）。

对于注射量，为了对不同的注射机都有一个共同的比较基础，特规定为注射压力在100 MPa 时的理论注射量。

这种表示法比较全面地反映了注射机的主要性能。

8.3.4 注射成型机的工作过程
塑料注射成型是利用塑料的三种物理状态（玻璃、高弹和黏流），在一定的工艺条件下，借助于注射机和模具，成型出所需要的制件。

尽管所用的注射机、模具和工艺参数不尽相同，但从所要实现的工艺内
容即基本工序来看，其工作过程可大致表示成如图8-16所示的几个基本程序。

1．合模与锁模
2．注射装置前移
3．注射与保压
4．制件冷却与预塑化
5．注射装置后退
6．开模与顶出制件
将上述动作按时间先后顺序可绘成如图8-17所示的注射机工作过程循环图。

8.3.5 注射成型机的技术参数
1．注射量
注射量也称公称注射量。

它是指对空注射条件下，注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。

注射量在一定程度上反映了注射机的加工能力，标志着能成型的最大塑料制件，因而是经常被用来表征注射机规格的参数。

根据对注射机注射量的定义，公称注射量应为：
（8-1）
式中，——公称注射量（）；
——螺杆或柱塞的直径（cm）；
s ——螺杆或柱塞的最大行程（cm）。

2．注射压力
注射时为了克服熔料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力，螺杆（或柱塞）对熔料必须施加足够的压力，此压力称之为注射压力。

注射压力的大小与流动阻力、制件的形状、塑料的性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及对制件精度要求等因素有关。

注射压力的理论计算式为：
（8-2）式中，——注射压力；
——注射活塞内径；
——注射螺杆直径；
——注射缸的油压。

根据塑料的性能，目前对注射压力的使用情况可大致分为以下几类。

注射压力小于70 MPa，用于加工流动性好的塑料，且制件形状简单、壁厚较大。

注射压力为70～100 MPa，用于加工塑料黏度较低，形状、精度要求一般的制件。

注射压力为100～140 MPa，用于加工中、高黏度的塑料，且制件的形状、精度要求一般。

注射压力为140～180 MPa，用于加工较高黏度的塑料，且制件壁薄或不均匀、流程长、精度要求较高。

对于一些精密塑料制件的注射成型，注射压力可达到230～250 MPa。

3．注射速度、注射速率与注射时间
注射时，为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速度。

描述这一参数的量有注射速率、注射时间或注射速度。

注射速度v与注射时间的关系为
（8-3）式中，——注射速度（m/s）；
s——注射行程（m）；
——注射时间（s）。

也可用注射速率q，即单位时间内所射出的最大体积表示：
（8-4）式中，q ——注射速率（/s）；
——公称注射量（）。

可见，注射速率是指将公称注射量的熔料在注射时间内注射出去，单位时间内所能达到的体积流率；注射速度是指螺杆或柱塞的移动速度；而注射时间则是指螺杆（或柱塞）射出一次注射量所需要的时间。

表8-4列出了目前常用的注射速率和注射时间，仅供参考。

表8-4 目前常用的注射速率和注射时间表
4．塑化能力
塑化能力是指在单位时间内所能塑化的物料量。

5．锁模力
如前所述，注射时熔料进入模腔时仍有较大的压力，它促使模具从分型面处涨开。

为了平衡熔料的压力，夹紧模具，保证制件的精度，注射机合模机构必须有足够的锁模力。

锁模力同注射量一样，也在一定程度上反映出注射机所能塑制制件的大小，是一个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。

6．合模装置的基本尺寸
合模装置的基本尺寸，主要包括模板尺寸、拉杆空间、模板最大开距、动模板行程、模具最大厚度和最小厚度等。

这些参数规定了所用模具的尺寸范围、定位要求、相对运动速度及其安装条件。

1）模板尺寸
图8-18为模具与模板及拉杆间距的尺寸关系图。

模板尺寸为L×H，拉杆间距为。

这两个尺寸参数表示了模具安装面积的大小，模具模板尺寸必须在模板尺寸及拉杆间距尺寸规定范围之内，模板面积大约为注射机最大成型面积的4～10倍。

2）模板最大开距
模板最大开距是动模开启时，动模板与定模板之间的最大距离（包括调模行程在内），如图8-19所示。

（8-5）
式中，——模板最大开距（mm）；
s ——动模板行程（mm）；
——模具最大厚度（mm）。

为了使成型制件便于取出，一般最大开距为成型制件最大高度的3～4倍。

3）动模板行程
动模板行程是指动模能够移动的最大值。

对曲肘式合模机构，其动模板行程是一定的；而直压式合模机构的动模板行程是可变的，它与所安装的模具厚度有关。

当所安装的模具厚度为最小值时，动模板行程为最大值；反之为最小值。

为便于取出制件，一般动模板行程要求大于制件高度的2倍。

4）模具最大厚度和最小厚度
模具最大厚度和最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时，动模板与定模板之间所达到的最大和最小距离，这两值之差就是调模机构的调模行程。

这两个基本尺寸对模具安装尺寸的设计十分重要。

若模具实际厚度小于注射机的模具最小厚度，则必须设置模厚调整块，使模具厚度尺寸大于，否则就不能实现正常合模。

若实际模具厚度大于模具最大厚度，则模具也不能正常合模，达不到规定的锁模力。

这一点对曲肘式合模机构尤为突出。

一般模具厚度设定在和之间。

7．开合模速度
为使模具闭合时平稳以及开模、顶出制件时不使塑料制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速运行，这样会降低生产率。

因此，在每一个成型周期中，模板的运行速度是变化的，一般注射机动模板运行速度是按“慢—快—慢”的节奏设计的。

8.3.6 液压传动系统
液压传动系统的功用是为实现注射机按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注射机各部分所需力、位移和速度的要求。

现以XS-ZY-125注射机为例，介绍它的液压传动系统。

如图8-20所示，XS-ZY-125注射机的工作部件有四个，即合模机构、注射座移动机构、注射（包括预塑）机构和顶出（机械顶出）机构。

它们是按照一定的时间和顺序做如下循环运动的：
图8-20中的符号说明如表8-5所述，电磁铁动作顺序如表8-6所述。

表8-5 XS-ZY-125注射机符号说明
表8-6 电磁铁动作顺序表
1．XS-ZY-125注射机的液压系统特点
XS-ZY-125注射机的合模机构是液压- 机械式的，闭锁模具可靠，可以自锁。

这种合模机构具有连杆机构运动的特点，即在闭模过程中其速度是由快变慢，而在开模过程中其速度是逐渐变快的。

这一特点和液压系统速度控制回路配合起来，就能很好地满足成型工艺的要求。

液压动力部分采用大小泵同时或分别对主油路供油，可满足液压系统工作部件对速度的要求。

3为大泵溢流阀。

保持系统压力恒定，保证大泵和油路安全。

工作部件慢速运动时，大泵通过它卸荷。

6为小泵溢流阀。

保持系统压力恒定，保证小泵和油路安全。

机器不工作时，小泵通过它卸荷。

17为单向节流阀。

用以调节开模速度，以满足不同制件对开模速度的不同要求。

闭模速度是采用大小泵同时工作或小泵单独工作而变速的。

合模液压缸采用单杆双作用活塞式液压缸，它与连杆机构组成液压-曲肘合模机构。

由于连杆有自锁作用，因而连杆承担了锁模力，而合模液压缸的油压只是满足连杆伸直时所需的力和开模时所需的开模力。

10为远程调压阀。

在阀3、阀6的压力调定值以内，用以调节注射压力。

14为调速阀，用以调节注射速度。

16为转阀，用以控制螺杆后退。

2．动作过程
1）合模
慢速合模：电磁线圈2YA，9YA通电，大泵卸荷。

小泵输出的压力油经阀5→阀11→合模液压缸上腔，推动活塞实行慢速合模。

与此同时，合模液压缸下腔油液经阀17（单向节流阀）→阀11→冷却器→油箱。

快速合模：电磁线圈1YA，2YA，9YA通电，大小泵输出的压力油经阀4、阀5→阀11→合模液压缸上腔，推动活塞实现快速合模。

回油路线同前。

慢速闭模：同前。

2）注射座前移
电磁线圈2YA，7YA，9YA通电，大泵卸荷，小泵输出的压力油经阀5→阀12→注射座移动液压缸右腔，推动活塞，带动注射座向前。

液压缸左腔的油经阀12→冷却器→油箱。

3）注射
电磁线圈1YA，2YA，3YA，4YA，5YA，7YA，9YA通电，大小泵输出的压力油经阀4→阀5→阀13→阀18（单向阀）→注射液压缸右腔，推动活塞进行注射。

注射速度由调速阀14调节。

注射压力由远程调压阀10调节。

与此同时，注射座移动，液压缸右腔继续供油。

4）保压
电磁线圈2YA，3YA，4YA，7YA，9YA通电，大泵卸荷，小泵输出的压力油经阀5→阀13→阀18（单向阀）→注射液压缸右腔，保持压力。

5）预塑
大小泵均卸荷，螺杆由电动机带动旋转。

与此同时，螺杆在熔料的反压力作用下后退，使注射液压缸右腔的油液经阀18（调压阀）→换向阀13→冷却器→油箱。

螺杆退至计量预定的位置时，压下限位开关8S，预塑停止。

6）注射座退回
电磁线圈2YA，6YA通电，大泵卸荷，小泵输出的压力油经阀5→阀12→注射座移动液压缸左腔，推动活塞，带动注射座后退。

液压缸右腔的油经阀12→冷却器→油箱。

7）开模
慢速开模：电磁线圈2YA，8YA通电，大泵卸荷，小泵输出的压力油经阀5→阀11→阀17（节流阀）→合模液压缸下腔，由于小泵流量小，推动活塞实现慢速开模。

液压缸上腔的油液经阀11→冷却器→油箱。

快速开模：电磁线圈1YA，2YA，8YA通电，大小泵输出的压力油经阀4、阀5→阀11→阀17（节流阀）→合模液压缸下腔，由于大小泵同时输油，可实现快速开模。

回油路线同前。

慢速开模：同前。

开模停止：半自动生产时，在慢速开模的过程中，触及开模停止限位开关时，小泵卸荷。

此时，大小泵输出的油都回油箱，开模停止。

待安全门重新关闭时，开始第二个循环。

8）螺杆后退
将转阀16的手柄顺时针搬动，电磁线圈2YA通电，小泵输出的压力油经阀5→阀16→注射液压缸左腔，实现螺杆后退，液压缸右腔的油液经阀18→阀13→冷却器→油箱。

螺杆后退主要用于拆卸螺杆和清洗料筒。