注塑机培训教材

Alcan Packaging Beauty 注塑机及周边设备概况 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 2 注塑机的定义： 将热塑性塑料或热固性料利用塑料 成型模具制成各种形状的塑料制品的主要 成型设备。 注射成型是通过注塑机和模具来实现的。 尽管注塑机的类型很多， 但是无论那 种注塑机，其基本功能有两个： （ 1）、加热塑料，使其达到熔化状态； （ 2）、对熔融塑料施加高压，使其射 出而充满模具型腔。 注塑机的结构及功能 注塑过程是将已熔 融的热塑性塑料用压力将它从一个已加热 的料筒注入闭合着的模具内，经过一段时 间冷却后，将模具分开，取出制成的制品。 模具再闭合与塑料注入进行配合，形成有 次序的操作过程，并不断重复进行。 注塑机的基本概况 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 3 注塑机的系统组成 1：安全监测系统。 2：注射系统安全 3: 合模系统 4: 液压（电气）传动系统 5: 电气控制系统 6: 润滑系统 7： 加热及冷却系统液压 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 4 1：安全保护与监测系统 注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。 主要由安全门、液压阀、限位开关、光电检测元件等 组成，实现电气 机械 液压的联锁保护。 监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载，以 及工艺和设备故障进行监测，发现异常情况进行指示 或报警。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 5 2：注塑系统 注射系统的作用：注射系统是注塑机最主 要的组成部分之一，一般有柱塞式、螺杆 式、螺杆预塑柱塞注射式 3种主要形式。 目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是， 在注塑料机的一个循环中，能在规定的时 间内将一定数量的塑料加热塑化后，在一 定的压力和速度下，通过螺杆将熔融塑料 注入模具型腔中。注射结束后，对注射到 模腔中的熔料保持定型。 注射系统的组成：注射系统由塑化装置和 动力传递装置组成。 螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、 料筒、螺杆、射咀部分组成。动力传递装 置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺 杆驱动装置（熔胶马达）。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 6 射出座的 动作 射出座的移 动 由 齿轮马达来 控制 . 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 7 螺杆的构造 螺杆分为三段即加料段，压缩段，熔融 （计量）段： 加料段 压缩段 计量段 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 8 螺杆的参数和指标 加料段： 直径较小，主要作用是输送原料给后段， 因此主要是输送能力问题， TF=（ 0 12 0 14） D。 压缩段： 直径变化，主要作用是压实、熔融物料， 建立压力。参数压缩比 =h1 h3及 L2。准 确应以渐变度 A=（ h1 h3） L2。 均化段（计量段）： 将压缩段已熔物料定量定温地挤到螺杆最 前端、 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 9 对整条螺杆而言，参数 L D长径比 L D利弊： L D与转速 n，是螺杆塑化能力 及效果的重要因素， L D大则物料在机筒 里停留时间长，有利于塑化，同时压力流、 漏流减少，提高了塑化能力，同时对温度 分布要求较高的物料有利，但大之后，对 制造装配使用上又有负面影响，一般 L D 为（ 18 20），但目前有加大的趋势。 压缩 比 TF/TM一般取 2-3,压缩 比越大 ,剪切作 用越大 .一般取值 2.5. L/D:是指螺杆的有 效长度 L与直 径 D的比 .这 个 比值越大就能 达 到 混炼 良好的 树脂 .L/D一 般取值 为 16-20. 一般取值 20. 可塑化能力是指 在单位时间 內可塑化 (熔融 ) 的 树 脂的最大量 ,用 kg/h表示 .压缩 比 TF/TM 一般取 2-3,压缩 比越大 ,剪切作用越大 .一般 取值 2.5. 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 10 螺杆头的构造 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 11 3：合模系统 合模系统的作用： 合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同 时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗 熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造 成制品的不良现状。 合模系统的组成： 合模系统主要由合模装置、调模机构、顶出机构、前后固 定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 12 锁模 机构 通 过 AC马达 的 旋转 以及同步皮帶的作用 ,驱动滚 珠 螺杆 , 使模具打 开 或 关闭 . 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 13 頂出 机构 通 过 AC马达 的旋 转 以及同步皮帶的作用 ,驱动滚 珠的作用 ,驱动滚珠 珠导 螺杆 ,使頂出板前 进 或后退 ,完成成型品的頂出 过 程 . 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 14 模厚 调 整机构 模厚 调 整机构是通 过齿轮马达旋转齿轮 ,精密地 维持模盘 的平 行度以及 锁 模力的平衡 . 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 15 4：液压 (电气 )传动系统 液压（电气）传动系统的作用 实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动 力，并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的 要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组 成，其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控 制油液压力和流量，从而满足注射成型工艺各项要求。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 16 5： 电气控制系统 电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工 艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动 作。主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等 组成。一般有四种控制方式，手动、半自动、全自动、 调整。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 17 6：加热 /冷却系统 加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的， 注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置， 安装在料筒的外部，并用热电偶分段检测。 热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源； 冷却系统主要是用来冷却油温，油温过高 会引起多种故障出现所以油温必须加以控 制。另一处需要冷却的位置在料管下料口 附近，防止原料在下料口熔化，导致原料 不能正常下料。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 18 7：润滑系统 润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、 连杆机铰等处有相对运动的部位提供润滑 条件的回路，以便减少能耗和提高零件寿 命，润滑可以是定期的手动润滑，也可以 是自动电动润滑； 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 19 注塑机的规格参数 TOYO SI-180III规格 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 20 TOYO SI-130III规格 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 21 JSW J140AD-180H 规格 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 22 特殊功能选项 1：中子动作选择 2：自锁喷嘴（模具针阀功能选择） 3：特殊的螺杆配置。 4：特殊的顶针配置功能 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 23 注塑机的操作画面 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 24 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 25 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 26 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 27 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 28 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 29 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 30 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 31 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 32 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 33 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 34 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 35 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 36 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 37 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 38 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 39 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 40 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 41 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 42 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 43 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 44 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 45 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 46 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 47 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 48 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 49 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 50 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 51 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 52 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 53 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 54 注塑试模的步骤 调校的基本程序如下： 在开始调校前先要将料斗清理，加满原料 并清楚原料品种及清楚原料是否需要干燥； 调整适当的料筒温度，温度由低至高。 根据制品及原料调整适当注射压力及注射 速度。 估计料量，预留多一些。（调校完成后， 将料量调至适当，根据制品原料的不同适 当预留一些垫胶位置） 输入初步的时间，制品成型过程要进行修 改，直致产品质量合格。 输入适当的模具冷水或热模温度。主要是 根据原料成型的需要。确定上述各项已预 调后，可以进行注塑。可在半自动生产过 程中进一步调校，待产品合格后可转入全 自动生产。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 55 注塑工艺要考虑的 7个因素 一、收缩率 热塑性塑料成型收缩的形式及计算如前所述，影响热塑性塑料成型收缩的因素如下： 1.1塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应 力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后 的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。 1.2塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使 塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌 件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性 影响较大。 1.3进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。直接进料 口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的 或与料流方向平行的则收缩大。 1.4成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故 收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影 响到各部分收缩量大小及方向性。另外， 保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小， 层间剪切应力小，脱模后弹性 回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型 时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 56 模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺 寸及分布情况，按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。 对高精度塑件及难以掌握收缩率时，一般宜用如下方法设计模具： 对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正 的余地。 试模确定浇注系统形式、尺寸及成型条件。 要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后 24小时以后）。 按实际收缩情况修正模具。 再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 57 二、流动性 2.1热塑性塑料流动性大小，一般可从 分子量大小、熔融指数、阿基米德螺旋线 流动长度、表现粘度及流动比（流程长度 / 塑件壁厚）等一系列指数进行分析。分子 量小，分子量分布宽，分子结构规整性差， 熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小， 流动比大的则流动性就好，对同一品名的 塑料必须检查其说明书判断其流动性是否 适用于注塑成型。按模具设计要求大致可 将常用塑料的流动性分为三类： 流动性好 PA、 PE、 PS、 PP、 CA、聚 （ 4）甲基戍烯； 流动性中等 聚苯乙烯系列树脂（如 ABS、 AS）、 PMMA、 POM、聚苯醚； 流动性差 PC、硬 PVC、聚苯醚、聚砜、 聚芳砜、氟塑料。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 58 2.2各种塑料的流动性也因各成型因素而变，主要影响的因素有如下几点： 温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异， PS（尤其耐冲击型及 MFR值 较高的）、 PP、 PA、 PMMA、改性聚苯乙烯（如 ABS、 AS）、 PC、 CA等塑料的流动性 随温度变化较大。对 PE、 POM、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成型时 宜调节温度来控制流动性。 压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是 PE、 POM较为 敏感，所以成型时宜调节注塑压力来控制流动性。 模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，熔融料流动阻力（如型 面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到熔融料在型腔 内的实际流动性，凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。模具 设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成型时则也可控制料温，模温及 注塑压力、注塑速度等因素来适当地调节填充情况以满足成型需要。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 59 三、结晶性 热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象 可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无 定形）塑料两大类。 所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷 凝时，分子由独立移动，完全处于无次序 状态，变成分子停止自由运动，按略微固 定的位置，并有一个使分子排列成为正规 模型的倾向的一种现象。 作为判别这两类塑料的外观标准可视塑 料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性 料为不透明或半透明（如 POM等），无定 形料为透明（如 PMMA等）。但也有例外 情况，如聚 (4)甲基戍烯为结晶型塑料却有 高透明性， ABS为无定形料但却并不透明。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 60 在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料有下列要求及注意事项： 料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。 冷却回化时放出热量大，要充分冷却。 熔融态与固态的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔。 冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，壁厚则冷 却慢，结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必须控制模温。 各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的分子有继续结晶化倾向，处于 能量不平衡状态，易发生变形、翘曲。 结晶化温度范围窄，易发生未熔料末注入模具或堵塞进料口。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 61 四、热敏性塑料及易水解塑料 4.1热敏性系指某些塑料对热较为敏感， 在高温下受热时间较长或进料口截面过小， 剪切作用大时，料温增高易发生变色、降 解，分解的倾向，具有这种特性的塑料称 为热敏性塑料。如硬 PVC、聚偏氯乙烯、 醋酸乙烯共聚物， POM，聚三氟氯乙烯等。 热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固 体等副产物，特别是有的分解气体对人体、 设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。 因此，模具设计、选择注塑机及成型时都 应注意，应选用螺杆式注塑机，浇注系统 截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有 * 角滞料，必须严格控制成型温度、塑料中 加入稳定剂，减弱其热敏性能。 4.2有的塑料（如 PC）即使含有少量水 分，但在高温、高压下也会发生分解，这 种性能称为易水解性，对此必须预先加热 干燥。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 62 五、应力开裂及熔体破裂 5.1有的塑料对应力敏感，成型时易产 生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下 或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此， 除了在原料内加入添加剂提高开抗裂性外， 对原料应注意干燥，合理的选择成型条件， 以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合 理的塑件形状，不宜设置嵌件等措施来尽 量减少应力集中。模具设计时应增大脱模 斜度，选用合理的进料口及顶出机构，成 型时应适当的调节料温、模温、注塑压力 及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱 模，成型后塑件还宜进行后处理提高抗开 裂性，消除内应力并禁止与溶剂接触。 5.2当一定融熔体流动速率的聚合物熔 体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某 值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔 体破裂，有损塑件外观及物性。故在选用 熔体流动速率高的聚合物等，应增大喷嘴、 浇道、进料口截面，减少注塑速度，提高 料温。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 63 六、热性能及冷却速度 6.1各种塑料有不同比热、热传导率、热 变形温度等热性能。比热高的塑化时需要热 量大，应选用塑化能力大的注塑机。热变形 温度高塑料的冷却时间可短，脱模早，但脱 模后要防止冷却变形。热传导率低的塑料冷 却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢）， 故必须充分冷却，要加强模具冷却效果。热 浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。 比热大、热传 导率低，热变形温度低、冷 却速度慢的塑料则不利于高速成型，必须选 用适当的注塑机及加强模具冷却。 6.2各种塑料按其种类特性及塑件形状， 要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必 须按成型要求设置加热和冷却系统，以保持 一定模温。当料温使模温升高时应予冷却， 以防止塑件脱模后变形，缩短成型周期，降 低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一 定温度时，则模具应设有加热系统，使模具 保持在一定温度，以控制冷却速度，保证流 动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓 慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高 结晶度等。对流动性好，成型面积大、料温 不匀的则按塑件成型情况有时需加热或冷却 交替使用或局 部加热与冷却并用。为此模 具应设有相应的冷却或加热系统。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 64 七、吸湿性 塑料中因有各种添加剂，使其对水分有 不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸 湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的 两种，料中含水量必须控制在允许范围内， 不然在高温、高压下水分变成气体或发生 水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外 观及力学性能不良。所以吸湿性塑料必须 按要求采用适当的加热方法及规范进行预 热，在使用时防止再吸湿。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 65 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 66 问题的解决方法 系统地分析问题是有效排除故障的最佳办 法，排除故障的基本步骤如下： a:确定问题，描述问题； b:拟定一种方法以便查出问题； c:试一次以便正确的测定故障并找到解决方 法； d:监视该方法，确保问题被解决； e：做好情况记录，以便重复发生时能够有 效的解决。 为了达到最佳效果，每次只改变一种参数， 因为同时改变几种参数会混淆判断，比较 每次结果，取出最佳方式及数据。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 67 产品品质 影响产品品质的因素 影响产品品质的因素主要分为： 1、注塑机 机械方面的因素； 2模具方面的因素； 3、 原料方面的因素； 4、人为因素； 5、环境 因素等五个因素。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 68 1）注塑成型机械因素 时间温度压力螺杆前进的时间发热器温度 射料杆压力胶料冷却的时间射咀温度射胶 入模腔不足开模时间原料干燥温度保压注 射胶料速度螺杆旋转产生的热量 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 69 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 70 周边设备 周边辅机 周边辅机是指直接安装于注塑机或设置于 其前后等相关设备，使注塑机的各种关连 作业自动化、省力化及工艺品质需求所用 机械装置的总称。现在一般所用的周边机 器可依其机能大分为以下几类： (1)成型材料处理、供给； (2)成型品的取出及后处理； (3)模具的温度调整； 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 71 热风式干燥机 热风式干燥机是成型材料在供给注塑机使用前，进行干燥排除原料中的水份。热风式干燥机工作原理是将干燥的 热风通过风机输送到原料中带走原料中水份。 粉碎机 粉碎机将注射成型过程中出现的水口或不良品进行粉碎，粉碎成为可再次成型的粒料。 混色机 混色机将不同的原料或在原料中添加各种色粉、母粒及添加剂等进行均匀的混合，提高产品的质量，减低成本，减 轻人力。 自动填料机 吸料机是与各种储量装置进行配合，将原料输入筒内，保障原料的清洁，减少人力，保证高空上料安全。 冷水机 冷水机是用来降低水温，控制模具温度（ 350 ），保障制品成型需要。 恒温机 恒温机是用来稳定水温或油温，控制模具的温度（ 30300 ），保障制品的成型的需要 机械手 机械手将成型完毕的制品从模腔中取出，节省人力，提高生产效率，提高产品成型品质。 输送带 输送带是将制品运输到制品集中的地方，节省人力，从而提高自动化生产，提高生产效率。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 72 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 73 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 74 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 75 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 76 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 77 射胶时间的设定方法 射胶时间的基本设定有两种。第一种就是 从产品的外现中辨别品质而得知其射胶时 间。第二种是从制品的重量中得知射胶时 间。当射胶时间开始时流道及模腔是不断 被注入熔融胶料。当产品完全饱满且重量 最重时，再添加射胶时间，产品重量也不 会增加时，这个时间即为最佳射胶时 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 78 模具中的限位装置一般有三种： 1，行程开 关，通过接触来感应，控制运动的开始和 结束 2，近接开关，通过接近距离的不同产生的 磁场变化来工作 3，光电开关，两边各一个装置，一个发光、 一个接收，通过光信号中间有、没有东西 遮住工作。 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 79 2 0 09 A L C A N I N C. Slide 80