第七章注射成型机

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注射机螺杆与挤出机螺杆不同之处
注射螺杆的长径比和压缩比比较小；
注射螺杆均化段的螺槽较深； 注射螺杆的加料段较长，而均化段较短；
注射螺杆的头部结构具有特殊形式。
注射机螺杆常采用的类型包括：渐变型螺杆、 突变型螺杆、通用型螺杆三类。
第一节 概述
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注射成型过程
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塑料注射成型的特点
能一次成型出外形复杂、结构尺寸精确或带有嵌件的 塑料制件；
对各种塑料的加工适应性强，还能生产加填料改性的 某些制品； 所成型的制件后加工量小，经过很少修饰或不修饰就 可满足使用要求； 易于实现自动化，生产率高（虽为间歇成型）； 用途极其广泛。广泛应用于家电、汽车、航空、仪表、 国防、电信、医疗、建筑、日用品及农业等各个行业。
由于这些优点，新设计的注射机越来越多地采用液压马达传动。但是 液压马达传动系统维修比较复杂，效率较低。
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（2）定速电动机--变速齿轮箱传动
它只能实现有级的变速，但因为注射螺杆对速度调节的 要求不十分严，而且这类传动易于维护、寿命长，制造 比较简单，效率高，起动力矩大，成本较低，故过去应 用较普遍。 这种传动方式，由于其传动特性比较硬，应设置螺杆保 护环节。另外还要克服电动机频繁起动影响电动机使用 寿命这一缺点。 当然，这种传动方式调速范围小，且是有级的，结构比 较笨重。噪音也较大。
例如SZ-200/1000
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第二节 整体结构与传动装置
（1）螺杆挤出式：利用挤出机的螺杆挤出压力往模腔直接注射。仅适 用软胶料和形状简单的制品。 （2）柱塞注射式：利用外加热塑化，柱塞注射。塑化能力差， 不均 匀，排气差，一般用在小型机台上。 （3）往复螺杆式：螺杆旋转塑化，往复注射。塑化能力强， 混合均 匀，排气好。多用于中型和大型机台。 （4）带预塑螺杆的柱塞式：螺杆塑化，柱塞注射。塑化能力强，质量 好，注射压力高，计量准确。多用于橡胶和高精度制品的成型注射
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2.螺杆转数
为了适应多种塑料的塑化要求和平衡注射成型循环周期 中预塑工序的时间，经常需要对螺杆的转数进行调节， 这就需要螺杆具有一定的转数范围。 螺杆的转数范围，根据使用情况确定。对热敏性塑料或 高粘度塑料，螺杆的最高线速度在15~20米/分以下，对 一般塑料，螺杆的最高线速度为30~45米/分。目前螺杆 转速向提高的方向发展，有的注射机的螺杆线速度提高 到48~60米/分。 在有级调速装置中，螺杆一般具有3~4级速度，多至6~8 级速度。
螺杆棱顶的宽度一般为直径的10%；
螺杆与料筒的间隙是一个重要参量。间隙过大，将会使 塑化能力下降，注射时回流增加，过小，又会增加机械 制造的困难和螺杆功率的消耗。根据实际情况，一般为 （0.002~0.005）D。
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止逆螺杆头的其他形式
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螺杆式注射机
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传动装置
注射机螺杆传动装置是为提供螺杆预塑时所需要的扭矩与速度 而设置的。
与挤出机的传动装置相比，注射机的螺杆传动装置有如下特点： 螺杆的“预塑”是间歇式工作，因此启动频繁并带有负载； 螺杆转动时为塑化供料，与制品的成型无直接联系，塑料的塑 化状况可以通过背压等进行调节，因而对螺杆转数调整的要求 并不十分严格。
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第七章 注射成型机
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 整体结构与传动装置 主要零部件 工作原理和主要参数 注射机的液压传动和控制系统
汽车与机械工程学院材料成型及控制工程系
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③螺杆的长径比
注射机螺杆的长径比（L/D）一般比挤出机螺杆短。这 是 因为注射机螺杆仅作预塑之用，塑化时出料的稳定 性对制品 质量的影响很小，并且塑化所经历的时间比 挤出机长，而且喷嘴对物料还起到塑化作用，故 L/D有 必要象挤出机那样大。
注射机螺杆的长径比过去多为 15~18，现在加长到 20。 L/D加大后，塑化效果好，温度均匀，混炼效果好。但 从制造角度看，希望效果好而短的螺杆，因为短的螺杆 制造容易，也可以缩短注射机的机身，减轻注射机重量， 清理螺杆也方便。
有级调速，主要有定速电动机经变速齿轮箱传动。
实际上，现在最常用的是低速大扭矩油马达传 动和定速电动机—变速齿轮箱传动
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（1）低速大扭矩油马达传动
这种传动方式省去了齿轮箱，结构非常简单，可以实现螺杆转数的无 级调节。 根据注射螺杆传动的要求，使用液压马达是比较理想的。这是因为：
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常用注射螺杆的型式
渐变型螺杆
突变型螺杆
通用型螺杆
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柱塞式注射机
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螺杆式注射机
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不同排列方式的注塑机
卧式 立式 角式
角式
多工位式
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注塑机的组成
塑化注射系统
合模系统 液压传动系统 电气控制系统 成型模具
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(二)螺杆头
注射螺杆头和挤出螺杆头不一样。挤出螺杆头多为圆头 或锥头，而注射螺杆头多为尖头。有的设计成特殊结构。 这是为了减少注射时物料流动的阻力。特别当加工PVC 等热敏性、高粘度的物料时，经常发生螺杆头处排料不 干净而造成的滞料分解现象，因此注射螺杆用的螺杆头 多为尖头。
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④螺槽深度和压缩比
注射机螺杆计量段的螺槽深度h3是螺杆的重要参数之一。 一 般比挤出机螺杆深15~20%，约为（0.04~0.07）D （小直径取大值）。 注射机螺杆的压缩比一般比挤出机螺杆为小。可以通过 调节背压来调节注射螺杆的塑化情况，但螺杆压缩比不 同，其调整背压的效果是不一样的，即小压缩比的螺杆， 调整背压，物料塑化温度的变化明显，故小的压缩比可 以提高适应性。 注射螺杆的压缩比：对结晶性塑料一般取3.0～3.5；对 粘度高的塑料，可取1.4~2，通用型螺杆可取2~2.8。
由于传动装置放在注射架上，工作时随着注射架作往复移动， 故传动装置要求简单。
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螺杆传动系统
1.螺杆传动的形式
按实现螺杆变速的方式分类，可分为无级调速和 有级调速两大类。
无级调速，主要有液压马达和调速电机（经或不经齿轮 箱）传动；
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止逆螺杆头
对于中等粘度和低粘度的塑料，为了伤止注射时熔料沿螺纹 槽回流，提高注射效率，通常需要带有止逆环的螺杆头；
旋转时，沿螺槽前进的熔体将止逆环推向前方，熔料沿着止 逆环与螺杆头的间隙进入料筒的前端； 注射时，由于料筒前端熔料的压力升高，止逆环被压向后退 而与螺杆端面密合，从而防止物料回流； 止逆环与料筒之间应选取适当的配合。环与料筒的间隙过小， 料筒将产生过度磨损，增大螺杆退回的阻力；间隙过大，不 仅漏流严重，还对物料产生高剪切作用，使塑料过热分解。 该间隙一般为0.l~0.2毫米。止逆环的宽度一般为环径 的 60~80%。
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注塑设备分类
1.根据塑化方式的不同可分为：
柱塞式 螺杆式
2.根据合模装置的不同可分为：
液压式 液压-机械式
3.根据注射装置的排列方式的不同可分为：
卧式 立式 角式 多工位式
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锥形螺杆头：
下图所示为锥形螺杆头的结构形式。其锥角一般为 20~30º ，
一种为光滑圆锥头，另一种在锥形处加工出螺纹。这两 种螺杆头结构简单，能消除滞料分解现象，适于高粘度、 热敏性材料如硬聚氯乙烯等的加工。
液压马达的传动特性软，启动惯性小，可以对螺杆起保护作用；


由于它的体积比同规格的电机小得多，整个传动装置容易满足体积小、重量轻、结构 简单的要求，尤其是采用低速大扭矩马达直接驱动螺杆的传动方案，结构就更简单了；
由于大部分注射机均采用液压传动，当螺杆预塑时，机器正处冷却定型阶段，油泵这 时为无负载状态，故用液压马达可方便地取得动力来源； 液压马达可在较大的范围内实现螺杆转数的无级调节等
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注射机规格表示
以注射容积表示
采用80%理论注射容积为注射机的注射量，以此作 为注射机的主要参数。例如，XS-ZY500
以合模力表示
以注射机合模力（kN）表示注射机规格，这种表示 一般与注射容积共同表示。
以理论注射容积与合模力共同表示法
一般螺杆的行程与直径之比R=2～4，常取3左右。注射量小或长径 比小的螺杆其R较小，即螺杆直径较大，以增加强度和刚度。
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②螺距、螺棱宽、径向间隙
注射螺杆一般具有恒定的螺距，且螺距与螺杆直径相等， 这时螺旋角等于17º40’；
注射装置通常可分为柱塞式与螺杆式两类，再细分则有螺杆 挤出式、柱塞注射式、往复螺杆式和带预塑螺杆的柱塞式等四种。
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柱塞式注射机
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第三节 主要零部件
一.塑化部件 （一）螺杆 采用螺杆作为塑化部件具有如下特点：
螺杆具有塑化和注射两种功能；
物料在塑化过程中，所经过的热历程要比挤出长； 物料在塑化和注射时，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
螺杆参数
①螺杆的直径与行程
螺杆的直径应从保证注射量和塑化能力这两个方面来确定。 一次最大注射量是根据螺杆的直径与最大行程决定的。直径与行 程之间有一定的比例关系。 行程过长会使螺杆的有效长度缩短太多，影响塑化均匀性。行程 过短也不好，为保持一定的注射量就得增加螺杆的直径，也要相 应增大注射油缸的直径。