非金属材料成型工艺及模具设计

《非金属材料成型工艺及模具设计》实验报告
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实验一注射机操作实验
一、实验目的
●了解注塑机的工作原理与组成部分及注射机注塑的工作过程
●掌握注射机的基本操作
●掌握注塑工艺参数选择与调整的基本方法；
二、实验设备及用具
●SZ250／1200注塑机一台
●注射模具一副
●扳手、垫块等安装调整工具
●塑料原料
三、实验步骤
1、了解注射机的工作原理
注射成型时注射模具安装在注塑机的动模板和定模板上，由锁紧装置合模并锁紧，塑料在料筒内加热呈熔融状态，由注射装置将塑料熔体注入型腔内，塑料制品固化冷却后，由锁模装置开模，并由推出装置将制品推出。

2、了解注射机的基本组成：
（1）注射装置：
包括加料装置、料筒、螺杆、喷嘴、加压和驱动装置。

（2）锁模装置：
常见的锁模装置有机械式、液压式和液压－机械组合式三种型式，本实验用注射机采用的是液压－机械组合式，这种型式是由液压操纵连杆机构来达到启闭和锁合模具的，这种机构的优点是有增力作用，当伸直时又有自锁作用，而且锁模比较可靠；其缺点是机构容易磨损和调模比较麻烦。

（3）液压传动系统：
液压传动系统是注射机的动力系统。

（4）电器控制系统：
电器控制系统与液压传动系统配合，正确无误的实现注射机的工艺过程（压力、
温度、时间）和各种程序动作。

3、SZ250/1200注射机外形结构图(见图1)：
图1 SZ250／1200注塑机外形结构图
1—锁模液压缸2—锁模机铰，3—顶出液压缸4—动模板5—定模板6—射 移油缸7—料筒及加热器8—料斗9-注射油缸10—机身11—油马达
四、注塑过程（见图3）
图3 注射机工作循环框图
五、注射机操作前准备
1、检查安全联动的电气安全行程开关盒机械安全闸块的动作是否灵敏；
2、各冷却系统不应有冷却现象；
3、各拧紧螺栓不应有松动现象；
4、料斗内不应有杂物，料筒上的杂物（如胶料）应清理干净才可开启加热器；
5、油泵运行5分钟后应打开冷却水阀门。

注射、保压
锁 模
开 模 冷 却 射台前移
顶出制品 塑化退回 固定塑化 退回塑化
六、记录试模资料
七、简述注塑工艺参数的选择方法、调整过程及试模中各种现象（一）温度
1.料筒温度：料筒温度是关键的工艺参数之一，料筒温度高，则流动性好，充模容易，但易溢料、溢边，易分解、易产生内应力，收缩率加大，易产生凹陷等；熔料温度偏低，则充模困难，易产生成型不足、熔接痕、冷块等。

在试模时，首先根据所用材料查有关手册，按推荐的温度中的较低值来加热料筒，各段料筒温度的配置，一般都是从进料段到出料段依次递升，使物料在料筒内逐步塑化。

判别料筒和喷嘴温度是否合适的方法是在低压低速下按[射胶]键对空注射，适宜的料温刚劲有力，不带泡，不卷曲，光亮，连续；以后还可能要根据制品质量再进行调整。

2.喷嘴温度：喷嘴温度一般低于料筒前端温度，这是因为高的喷嘴温度易发生流涎现象。

3.模具温度：模具温度调节是采用加热或冷却方式来实现的，它的作用是能改善成型条件、稳定制品的形位尺寸精度、改善制品机械和物理性能、能提高制品表面质量等。

在试模时，应根据所加工的塑料及加工工艺条件，合理地进行调节，一般来说，在保证充模和制品质量的前提下，应选取较低的模具温度，以便缩短成型周期，提高生产效率。

（二）压力
1.锁模力：调节锁模力时，要按实际需要的最低锁模力调节；一般是从小到大调节，以满
足正常工艺条件下不产生溢料为准，这样不但可以节省功率，而且可确保或延长机器使用寿命。

锁模力大小的调节方法：打开模具；用[调模进]键，调小模板开距0.5~1mm，再合模以得到锁模力(这时机铰必须是伸直的)，试观合模后的受力情况；重复这些动作几次，使锁模力逐步升高，直至产生足够的锁模力(产品无飞边为佳)为止，最终调定应在试模时进行。

2.注射压力：在注射成型时，选取注射压力是十分重要的，它与塑料性能、塑化能力、塑化温度、流动阻力、制品形状及制品精度等因素有关。

注射压力过高，制品可能产生飞边，脱模困难，影响制品的表观质量，会引起制品较大的内应力，甚至成为废品，同时会影响机器的使用寿命；注射压力过低，则会造成熔料难以充满模腔，甚至不能成型等现象试模时，原则上一般先选取较小的注射压力和较低的注射速度，经过几次注射后，观察熔料充模情况，若充模不足或有其它缺陷，则逐渐升高注射压力。

在保证完成充模情况下，应尽量选取较低的压力，这样可以减小锁模力和降低功率消耗。

3.保压压力：在实际进行注塑压力调节时，首先，让螺杆射料直至模腔填满塑料，这时记录螺杆停止的位置及制件所需的熔料量，再将保压射料的启动位置调至在离注射终点的15%处，也就是说用注射压力将熔料充满模腔85%体积后，则进入保压阶段；保压压力及速度的大小通常是塑料充填模腔时最高压力及速度的50％～65％。

4.背压：在螺杆转速一定的情况下，增加背压会提高熔料的温度及均匀性，有利于熔料中的气体排出及颜色的均匀，但会减小塑化速率，甚至会延长模塑周期。

背压的大小是通过注射机液压系统中的某一溢流阀来调整的。

（三）速度（或时间）
1.注射速度：注射速度的快慢，直接影响到制品质量和生产效率。

注射速度慢，注射时间长，制品易产生冷接缝，密度不均，制品内应力大等弊病；但注射速度过高，熔料离开喷嘴后会产生不规则流动，产生大的剪切热常常烧焦物料。

2.螺杆转速：螺杆转速即反应塑化速度，塑化是与冷却同时进行的，而塑化时间一般小于冷却时间，因此，在能保证提供塑化均匀的熔料注射量基础上，没有必要追求高的塑化能力。

3.保压时间：保压时间短，则制品有可能不紧密，易产生凹痕，尺寸不稳定等；保压时间长，有可能会加大制品的内应力，产生变形、开裂，脱模困难等。

保压时间的设定是根据经验确定的，在试运转结果表明已生产出合格制件之后再进行调整。

4.冷却时间：冷却时间主要决定于制品的厚度，塑料的热性能和结晶性能，以及模具温度等。

冷却时间的确定应以保证制品脱模时不引起变形为原则，冷却时间过长没有必要，不仅降低生产效率，对复杂制件还将造成脱模困难，强行脱模时甚至会产生脱模应力。

（四）其它参数
加料量：加料量应略大于注射量，也就是说加料量经过一次注射后略有盈余，其目的是保证保压时物料的补充和压力的传递。

剩料一般控制在加料总量的10%~20%左右，用XK4行程开关来控制。

（五）试模中各种现象
1、飞边：应优先考虑注射压力，其次考虑增大合模力等；
2、气泡：应优先预干燥塑料，其次是物料温度太低等；
3、表面不光：应优先预干燥塑料，其次检查材料是否受污染等。

实验二塑料挤出机的基本操作
一、实验目的
●了解挤出机的工作原理与组成部分及注射机注塑的工作过程
●掌握挤出机的基本操作
二、实验设备及用具
●HXSJ—E25挤出机一台
●挤出模具一副
三、实验步骤
1、了解挤出机的工作原理
挤出成型是利用挤出机筒内的螺杆旋转加压的方式，连续地将塑化好的、呈熔融状态的成型物料从挤出机挤出，并通过特定断面形状的口模成型，然后借助于牵引装置将挤出后的塑料制件均匀地拉出，并同时进行冷却定型处理。

这样连续不断地生产出断面形状相同的热塑性塑料的型材，在根据需要设定所需长度后，由气动切断机切断。

2、了解挤出机的组成：
HXSJ—E25挤出机主要由主机、机头、模具、水槽、两轮牵引机、气动切断机组成。

如图1所示：
气动切断机两轮牵引机水槽主机
图1
（1）主机包括螺杆、机筒、减速箱、驱动电机、控制电箱等主要配件。

主机控制电箱面板（如下图）上设有四个加热区段温度控制器,加热范围为0-400℃。

第一区为螺杆进料段加热，第二区为螺杆压缩段加热，第三、四区为模具加热。

（2）水槽: 水槽由水槽主体( 2米)、水槽盖、离心泵、储水箱等组成。

（3）两轮牵引机：牵引机主要由输送皮带、驱动系统、调节张合手轮、速度调节器等配件
组成
（4）气动切断机：切断机主要由切刀套、气缸、加热器装置、计数器、温控表等配件组成。

3、挤出成型机头的简图
4、各零件的主要作用
(1)芯棒用来成型塑料的内表面，口模用来成型塑件的外表面。

因此，芯棒和口模决定了塑件的截面形状。

（2）分流器和分流器支架：
分流器，又称鱼雷头。

使通过它的塑料熔体分流变成薄环状以平稳地进入成型区，同时进一步加热和塑化；分流器支架用来支撑分流器及芯棒，同时也能对分流后的塑料熔体加强剪切混合作用，但产生的熔接痕影响塑件强度。

小型机头的分流器及其支架可设计成一个整体。

（3）机头体
相当于模架，用来组装并支撑机头的各零件。

机头体需与挤出机筒连接，连接处应密封以防塑料熔体泄漏。

（4）调节螺钉
用来调节控制成型区内口模与芯棒间的环隙及同轴度，以保证挤出塑件壁厚均匀。

（5）加热器
保证塑料熔体在机头中正常流动及挤出成型质量。

5、挤出成型过程的三个阶段
（1）塑化阶段
塑化固体废旧塑料由料斗加入塑料挤出机料筒后，经料筒加热，螺杆的旋转，压实及混合作用，将固态的粉末或颗粒转变成为具有一定流动性的均匀连续熔体。

（2）成型阶段
成型塑化均匀的塑化熔体在螺杆的旋转、挤压、推动作用下，通过具有一定形状的口模得到截面和口模形状一致的型材。

（3）定型阶段
定型被挤出的具有一定高温的型材在挤出压力和牵引力的作用下，经过冷却后，形成具有一定强度，刚度和一定尺寸精度的连续制品。