挤出成型和注射成型
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• 忽略Ql，经计算熔体输送能力为：
① 机头阻力加大P↑，Q↓产量下降。 ② 转速N↑，Q↑提高。 ③ 螺杆直径增加D↑，Q↑↑产量明显增加。所以要得 到
高的产量，增大螺杆直径是最有效的手段之一。
④ 螺杆长度L↑，Q↑，挤出稳定性增加。 ⑤ 螺槽深度h增加，挤出稳定性下降。
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三、普通三段式单螺杆存在的问题
喷嘴
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44
塑料工艺
自锁式喷嘴
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45
塑料工艺
自锁式喷嘴的原理
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46
合模装置
塑料工艺
• 组成： – 导柱、固定模板、调模装置、顶出装置 。
• 分类： – 机械式、液压式、机械——液压式。
• 作用： – 开启／闭合模具、锁模、 – 脱出。
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47
塑料工艺
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33
塑料工艺
注射成型产品示例
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34
塑料工艺
二、注射成型原理
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35
塑料工艺
注射机的分类
根据塑化方式不同分为： 柱塞式注射机 螺杆式注射机
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36
塑料工艺
• 螺杆式注射机
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37
塑料工艺
• 柱塞式注射机特点： – 结构简单、但压力损失大、塑化不均匀以， 不适合热敏性塑料。
– 注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要 而定。
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32
塑料工艺
注塑成型特点
1. 生产周期短、生产效率高；
2. 能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品；
3. 成型塑料品种多；
4. 易于实现自动化。
因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制 品占目前全部塑料制品的20～30％。注射成型是一 种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和 自动化方向发展。
2. 成型过程：
– 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入 机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被 压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度 注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型 后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的 操作过程。
3. 原料：
– 除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都
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3
塑料工艺
• 挤出成型的特点: ① 连续化,效率高,质量稳定 ② 应用范围广 ③ 设备简单,投资少,见效快 ④ 生产环境卫生,劳动强度低 ⑤ 适于大批量生产
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4
塑料工艺
• 适用的树脂材料：
绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料， 如PVC、PS、ABS、PC、PE、PP、PA、 丙烯酸树脂、环氧树脂及密胺树脂等
塑料工艺
• 目前，一般单螺杆多采用等距不等深螺杆，加料
段常和均化段螺槽深度不变，压缩段螺槽逐渐变浅。 这种螺杆可以满足一般的挤出成型，但存在以下几 方面的问题：
1. 熔融效率低 熔融段熔体与固体床共同存在于一个螺槽中，
减小了料筒壁与固体床的接触面积；固体床随着 熔融解体，部分碎片进入熔体中，很难从剪切获 得热量，这样，固体床不能彻底熔融；另外，已 熔物料与料筒壁接触，从料筒壁和熔膜处获取热 量，温度继续升高过热。
可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如
酚醛塑料等。
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塑料工艺
4. 成型周期
– 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取 决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以 及所采用的塑料品种和工艺条件等。
5. 产品
– 注射成型可生产各种形状、尺寸、精度满足各种要求 的制品。
（三）螺杆的几种形式
塑料工艺
• 常用的是等距不等深螺杆
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14
塑料工艺
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15
二、熔体输送理论
塑料工艺
熔体有四种形式的流动
a. 正流：
正流(拖曳流)Qd(cm3/h)是物料沿螺槽向机头方向 的流动。它是由于螺杆转动，物料在螺杆根部与 机筒间形成相对运动而形成的流动。正流决定挤 出量大小.
• 组成：料斗、加料装置、料筒、螺杆、柱塞和分流梭、喷 嘴。
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塑料•工艺（一）塑化装置 • １、料斗、加料计量装置、料筒 、螺杆 与挤出装置大致 相同
• 2、注射螺杆与挤出螺杆的不同： – 注射螺杆在旋转的同时有轴向运动，有效长度是变化 的。
– 长径比小，只需塑化，不需稳定。 – 螺槽深以提高生产率。 – 加料段较长。 – 螺杆头部多为尖头，有的加止逆环。
• 在熔融段末或均化段增设置混合、混炼、剪切、 均化等作用的元件，可以提高混合的均匀性、混 炼效果好，混色均匀，分散性好。
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塑料工艺
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28
塑料工艺
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29
塑料工艺
注射成型
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30
一、成型方法简介
塑料工艺
1. 注射成型也称注塑，是塑料的一种重要的间歇式成型方法。
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42
塑料工艺
螺杆头部结构
• 要注意防止出现 熔融塑料积存、 回流现象。
• 一般η大的塑料， 用锥行尖头；η小 的塑料，必须装 止逆环以防回流。
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43
塑料工艺
• 作用：
– 保持较高注射压 力和速度，使物 料进一步塑化．
• 类型：
– 直通式、自锁式、 杠杆针阀式等。 物料粘度大，热 稳性差，用大口 径直通式；粘度 小，用自锁式和 杠杆针阀式。
• 应用：
塑料薄膜、网材、带包覆层的产品、截 面一定长度连续的管材、板材、片材、 棒材、打包带、单丝和异型材等等，还 可用于粉末造粒、染色、树脂掺和等。
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5
塑料工艺
由： 挤出机 机头 口模 辅机等组成
一、挤出设备
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6
塑料工艺
（一） 挤出设备组成
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7
塑料工艺
单螺杆挤出机的结构
49
三、工艺过程及控制因素
塑料工艺
通过注射成型压力与时间的关系，分析充模、保 压、倒流、冷却如何影响制品生产和产品的质量。 如：
1、料筒温度的分析 2、模具温度的分析 3、注射压力的分析 4、保压时间的分析
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塑料工艺
2. 压力、温度和产量波动大 固体输送时又与螺杆旋转产生较高频率的
波动， 由于熔融过程的不稳定性产生低频波动， 温控系统的稳定性差或环境因素的变化引起的 波动。
3. 混合效果差 不能很好适应一些特殊塑料的加工或混炼、
着色工艺过程。
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四、新型螺杆
塑料工艺
1、排气式螺用杆于含水和易产生挥发组分的物料 排气原理：物料到排气段时已基本塑化，由于该段 螺槽突然加深，压力骤降，气体从熔体中逸处，从 排气口排出。
• 单螺杆挤出机主要 由传动系统、加料 系统、塑化系统、 加热与冷却系统、 控制系统等组成。
• 挤出系统是最主要 的系统，它由料筒、
螺杆、多孔板和过 滤网组成。
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塑料工艺
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9
塑料工艺
双螺杆挤出机的结构
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10
（二）挤出机的工作过程
塑料工艺
普通单螺杆挤出机的工作过程
b.逆流：
逆流（反流）Qp：与Qd相反的流动。由机头、 多孔板等阻力元件对熔体的反压力造成，也叫压 力流，随机头压力的升高而增加。
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16
塑料工艺
c. 环流：
横流（环流）Qt：由分速度Vbx引起的在螺槽 内与正流垂直的流动。对总挤出量影响不大， 可忽略不计，但对熔体的混合、塑化、热交换 起重要作用。
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21
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
塑料工艺
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22
2、分离型（屏障型）螺杆
塑料工艺
• 原理：在螺杆熔融段再附加一条螺纹，将原来一 个螺纹所形成的螺槽分为两个，将已熔物料和未 熔物料尽早分离，促进未熔料尽快熔融。
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塑料工艺
不同类型屏障型螺杆举例
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24
3、销钉型螺杆
塑料工艺
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塑料工艺
双螺杆挤出原理
双螺杆挤出机的结构
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12
塑料工艺
双螺杆挤出的特点
与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机具有以下特点：
1、较高的固体输送能力和挤出产量； 2、自洁能力； 3、混合塑化能力高； 4、较低的塑化温度，减小分解可能； 5、结构复杂，成本高。
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13
• 实际应用： – 目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机， 60g以下的小型制件多用柱塞式。
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根据排列方式不同分类：卧式、立式、角式
塑料工艺
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塑料工艺
注射机的组成
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塑料工艺
注射系统
• 作用：将物料塑化，并在很高的压力和较快的速度下，通 过柱塞/螺杆的推挤，将熔融塑料注射入型腔
• 原理： – 物料流经过销钉时，销钉将固体料或未彻底熔融的料 分成许多细小料流，这些料流在两排销钉间较宽位置 又汇合，经过多次汇合分离，物料塑化质量得以提高。
• 销钉设置在熔融区，排列形状有人字形、环形等，销钉形 状有圆柱形、菱形、方形等。
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25
塑料工艺
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塑料工艺
4、混合螺杆
模具
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液压和电器控制系统
塑料工艺
注射成型机是由塑料塑化、模具闭合、注射 入模、压力保持、制品固化定型、开模取出制品 等多道工序组成的连续生产过程。液压传动和电 器控制则是为了保证注射成型机按照成型工艺的 要求（如压力、速度、温度等）和动作程序准确 有效地进行工作而设置的。
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挤出成型
塑料工艺
挤出成型：
挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀 的塑料强行通过机头而成为具有恒定截面的 连续制品，如管、板、丝、薄膜、电线电缆 等。挤出成型是塑料成型加工中重要方法之 一。
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1
塑料工艺
挤出成型制品举例
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2
塑料挤出成型工艺流程
塑料工艺
• 挤出过程： 加料——在螺杆中熔融塑化——机头口模挤出— —定型——冷却——牵引——切割
d. 漏流：
漏流Ql：是物料由于机头阻力元件引起的反向 流动。漏流沿螺杆与料筒间隙向加料口方向流 动，可降低挤出量。正常情况Ql很小，为0.1～ 0.6mm，当磨损严重时，Ql的急剧大。
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塑料工艺
熔体输送能力的分析
• 熔体的输送 Q = Qd - Qp - Ql, 实际的流动形式为：熔 体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。
① 机头阻力加大P↑，Q↓产量下降。 ② 转速N↑，Q↑提高。 ③ 螺杆直径增加D↑，Q↑↑产量明显增加。所以要得 到
高的产量，增大螺杆直径是最有效的手段之一。
④ 螺杆长度L↑，Q↑，挤出稳定性增加。 ⑤ 螺槽深度h增加，挤出稳定性下降。
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三、普通三段式单螺杆存在的问题
喷嘴
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塑料工艺
自锁式喷嘴
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塑料工艺
自锁式喷嘴的原理
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合模装置
塑料工艺
• 组成： – 导柱、固定模板、调模装置、顶出装置 。
• 分类： – 机械式、液压式、机械——液压式。
• 作用： – 开启／闭合模具、锁模、 – 脱出。
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塑料工艺
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塑料工艺
注射成型产品示例
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塑料工艺
二、注射成型原理
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塑料工艺
注射机的分类
根据塑化方式不同分为： 柱塞式注射机 螺杆式注射机
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塑料工艺
• 螺杆式注射机
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塑料工艺
• 柱塞式注射机特点： – 结构简单、但压力损失大、塑化不均匀以， 不适合热敏性塑料。
– 注射成型制品的重量从一克到几十公斤不等，视需要 而定。
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塑料工艺
注塑成型特点
1. 生产周期短、生产效率高；
2. 能成型形状复杂、尺寸精确或带嵌件的制品；
3. 成型塑料品种多；
4. 易于实现自动化。
因此广泛用于各种塑料制品的生产。其成型制 品占目前全部塑料制品的20～30％。注射成型是一 种比较先进的成型工艺，目前正继续向着高速化和 自动化方向发展。
2. 成型过程：
– 注射成型是将粒状或粉状塑料从注射成型机的料斗送入 机简内加热熔融塑化后，在柱塞或螺杆加压下，物料被 压缩并向前移动，通过机简前端的喷嘴，以很快的速度 注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型 后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇式的 操作过程。
3. 原料：
– 除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都
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塑料工艺
• 挤出成型的特点: ① 连续化,效率高,质量稳定 ② 应用范围广 ③ 设备简单,投资少,见效快 ④ 生产环境卫生,劳动强度低 ⑤ 适于大批量生产
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塑料工艺
• 适用的树脂材料：
绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料， 如PVC、PS、ABS、PC、PE、PP、PA、 丙烯酸树脂、环氧树脂及密胺树脂等
塑料工艺
• 目前，一般单螺杆多采用等距不等深螺杆，加料
段常和均化段螺槽深度不变，压缩段螺槽逐渐变浅。 这种螺杆可以满足一般的挤出成型，但存在以下几 方面的问题：
1. 熔融效率低 熔融段熔体与固体床共同存在于一个螺槽中，
减小了料筒壁与固体床的接触面积；固体床随着 熔融解体，部分碎片进入熔体中，很难从剪切获 得热量，这样，固体床不能彻底熔融；另外，已 熔物料与料筒壁接触，从料筒壁和熔膜处获取热 量，温度继续升高过热。
可用此法成型。注射成型也能加工某些热固性塑料，如
酚醛塑料等。
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塑料工艺
4. 成型周期
– 注射成型周期从几秒钟到几分钟不等。周期的长短取 决于制品的壁厚、大小、形状、注射成型机的类型以 及所采用的塑料品种和工艺条件等。
5. 产品
– 注射成型可生产各种形状、尺寸、精度满足各种要求 的制品。
（三）螺杆的几种形式
塑料工艺
• 常用的是等距不等深螺杆
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塑料工艺
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二、熔体输送理论
塑料工艺
熔体有四种形式的流动
a. 正流：
正流(拖曳流)Qd(cm3/h)是物料沿螺槽向机头方向 的流动。它是由于螺杆转动，物料在螺杆根部与 机筒间形成相对运动而形成的流动。正流决定挤 出量大小.
• 组成：料斗、加料装置、料筒、螺杆、柱塞和分流梭、喷 嘴。
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塑料•工艺（一）塑化装置 • １、料斗、加料计量装置、料筒 、螺杆 与挤出装置大致 相同
• 2、注射螺杆与挤出螺杆的不同： – 注射螺杆在旋转的同时有轴向运动，有效长度是变化 的。
– 长径比小，只需塑化，不需稳定。 – 螺槽深以提高生产率。 – 加料段较长。 – 螺杆头部多为尖头，有的加止逆环。
• 在熔融段末或均化段增设置混合、混炼、剪切、 均化等作用的元件，可以提高混合的均匀性、混 炼效果好，混色均匀，分散性好。
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塑料工艺
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塑料工艺
注射成型
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一、成型方法简介
塑料工艺
1. 注射成型也称注塑，是塑料的一种重要的间歇式成型方法。
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螺杆头部结构
• 要注意防止出现 熔融塑料积存、 回流现象。
• 一般η大的塑料， 用锥行尖头；η小 的塑料，必须装 止逆环以防回流。
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塑料工艺
• 作用：
– 保持较高注射压 力和速度，使物 料进一步塑化．
• 类型：
– 直通式、自锁式、 杠杆针阀式等。 物料粘度大，热 稳性差，用大口 径直通式；粘度 小，用自锁式和 杠杆针阀式。
• 应用：
塑料薄膜、网材、带包覆层的产品、截 面一定长度连续的管材、板材、片材、 棒材、打包带、单丝和异型材等等，还 可用于粉末造粒、染色、树脂掺和等。
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塑料工艺
由： 挤出机 机头 口模 辅机等组成
一、挤出设备
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塑料工艺
（一） 挤出设备组成
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塑料工艺
单螺杆挤出机的结构
49
三、工艺过程及控制因素
塑料工艺
通过注射成型压力与时间的关系，分析充模、保 压、倒流、冷却如何影响制品生产和产品的质量。 如：
1、料筒温度的分析 2、模具温度的分析 3、注射压力的分析 4、保压时间的分析
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塑料工艺
2. 压力、温度和产量波动大 固体输送时又与螺杆旋转产生较高频率的
波动， 由于熔融过程的不稳定性产生低频波动， 温控系统的稳定性差或环境因素的变化引起的 波动。
3. 混合效果差 不能很好适应一些特殊塑料的加工或混炼、
着色工艺过程。
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四、新型螺杆
塑料工艺
1、排气式螺用杆于含水和易产生挥发组分的物料 排气原理：物料到排气段时已基本塑化，由于该段 螺槽突然加深，压力骤降，气体从熔体中逸处，从 排气口排出。
• 单螺杆挤出机主要 由传动系统、加料 系统、塑化系统、 加热与冷却系统、 控制系统等组成。
• 挤出系统是最主要 的系统，它由料筒、
螺杆、多孔板和过 滤网组成。
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塑料工艺
双螺杆挤出机的结构
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（二）挤出机的工作过程
塑料工艺
普通单螺杆挤出机的工作过程
b.逆流：
逆流（反流）Qp：与Qd相反的流动。由机头、 多孔板等阻力元件对熔体的反压力造成，也叫压 力流，随机头压力的升高而增加。
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塑料工艺
c. 环流：
横流（环流）Qt：由分速度Vbx引起的在螺槽 内与正流垂直的流动。对总挤出量影响不大， 可忽略不计，但对熔体的混合、塑化、热交换 起重要作用。
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2、分离型（屏障型）螺杆
塑料工艺
• 原理：在螺杆熔融段再附加一条螺纹，将原来一 个螺纹所形成的螺槽分为两个，将已熔物料和未 熔物料尽早分离，促进未熔料尽快熔融。
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不同类型屏障型螺杆举例
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3、销钉型螺杆
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塑料工艺
双螺杆挤出原理
双螺杆挤出机的结构
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塑料工艺
双螺杆挤出的特点
与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机具有以下特点：
1、较高的固体输送能力和挤出产量； 2、自洁能力； 3、混合塑化能力高； 4、较低的塑化温度，减小分解可能； 5、结构复杂，成本高。
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• 实际应用： – 目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机， 60g以下的小型制件多用柱塞式。
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根据排列方式不同分类：卧式、立式、角式
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注射机的组成
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塑料工艺
注射系统
• 作用：将物料塑化，并在很高的压力和较快的速度下，通 过柱塞/螺杆的推挤，将熔融塑料注射入型腔
• 原理： – 物料流经过销钉时，销钉将固体料或未彻底熔融的料 分成许多细小料流，这些料流在两排销钉间较宽位置 又汇合，经过多次汇合分离，物料塑化质量得以提高。
• 销钉设置在熔融区，排列形状有人字形、环形等，销钉形 状有圆柱形、菱形、方形等。
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4、混合螺杆
模具
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液压和电器控制系统
塑料工艺
注射成型机是由塑料塑化、模具闭合、注射 入模、压力保持、制品固化定型、开模取出制品 等多道工序组成的连续生产过程。液压传动和电 器控制则是为了保证注射成型机按照成型工艺的 要求（如压力、速度、温度等）和动作程序准确 有效地进行工作而设置的。
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挤出成型
塑料工艺
挤出成型：
挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀 的塑料强行通过机头而成为具有恒定截面的 连续制品，如管、板、丝、薄膜、电线电缆 等。挤出成型是塑料成型加工中重要方法之 一。
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塑料工艺
挤出成型制品举例
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塑料挤出成型工艺流程
塑料工艺
• 挤出过程： 加料——在螺杆中熔融塑化——机头口模挤出— —定型——冷却——牵引——切割
d. 漏流：
漏流Ql：是物料由于机头阻力元件引起的反向 流动。漏流沿螺杆与料筒间隙向加料口方向流 动，可降低挤出量。正常情况Ql很小，为0.1～ 0.6mm，当磨损严重时，Ql的急剧大。
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塑料工艺
熔体输送能力的分析
• 熔体的输送 Q = Qd - Qp - Ql, 实际的流动形式为：熔 体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。