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注塑机结构剖析及其作业原理(连载一)

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-03-18 20:55
注塑机结构剖析及其作业原理(连载一)
 
一、注塑机的作业原理
 
注塑成型机简称注塑机。
注塑成型是使用塑料的热物理性质,把物料从料斗加入料筒中,料筒外由加热圈加热,使物料熔融,在料筒内装有在外动力马达作用下驱动旋转的螺杆,物料在螺杆的作用下,沿着螺槽向前运送并压实,物料在外加热和螺杆剪切的两层作用下逐渐地塑化,熔融和均化,当螺杆旋转时,物料在螺槽冲突力及剪切力的作用下,把已熔融的物料推到螺杆的头部,与此同时,螺杆在物料的反作用下撤退,使螺杆头部构成储料空间,完结塑化过程,然后,螺杆在打针油缸的活塞推力的作用下,以高速、高压,将储料室内的熔融料经过喷嘴打针到模具的型腔中,型腔中的熔料经过保压、冷却、固化定型后,模具在合模组织的作用下,敞开模具,并经过顶出设备把定型好的制品从模具顶出落下。注塑机作业循环流程如图1所示。
图1  注塑机作业程序框图
二、注塑机的分类按合模部件与打针部件装备的型式有卧式、立式、角式三种(1)卧式注塑机:卧式注塑机是最常用的类型。其特色是打针总成的中心线与合模总成的中心线同心或一致,并平行于设备地上。它的长处是重心低、作业平稳、模具设备、操作及修理均较方便,模具开档大,占用空间高度小;但占地上积大,大、中、小型机均有广泛应用。
(2)立式注塑机:其特色是合模设备与打针设备的轴线呈一线摆放并且与地上笔直。具有占地上积小,模具装拆方便,嵌件设备容易,自料斗落入物料能较均匀地进行塑化,易完结自动化及多台机自动线办理等长处。缺点是顶出制品不易自动脱落,常需人工或其它方法取出,不易完结全自动化操作和大型制品打针;机身高,加料、修理不方便。
(3)角式注塑机:打针设备和合模设备的轴线互成笔直摆放。依据打针总成中心线与设备基面的相对位置有卧立式、立卧式、平卧式之分:①卧立式,打针总成线与基面平行,而合模总成中心线与基面笔直;②立卧式,打针总成中心线与基面笔直,而合模总成中心线与基面平行。角式打针机的长处是兼备有卧式与立式打针机的长处,特别适用于开设侧浇口非对称几许形状制品的模具。 三、注塑机的组成结构剖析注塑机依据打针成型工艺要求是一个机电一体化很强的机种,主要由打针部件、合模部件、机身、液压体系、加热体系、控制体系、加料设备等组成。如图2所示。
 
 
 图2  注塑机组成示意图
(一)注塑部件的典型结构 1.打针部件的组成现在,常见的注塑设备有单缸方式和双缸方式,我厂注塑机都是双缸方式的,并且都是经过液压马达直接驱动螺杆注塑。因不同的厂家、不同类型的机台其组成也不完全相同,下面就对我厂用的机台作具体剖析。
立式机和卧式机注塑设备的组成图别离如图3和图4。
作业原理是:预塑时,在塑化部件中的螺杆经过液压马达驱动主轴旋转,主轴一端与螺杆键衔接,另一端与液压马达键衔接,螺杆旋转时,物料塑化并将塑化好的熔料推到料筒前端的储料室中,与此同时,螺杆在物料的反作用下撤退,并经过推力轴承使推力座撤退,经过螺母拉动活塞杆直线撤退,完结计量,打针时,打针油缸的杆腔进油经过轴承推进活塞杆完结动作,活塞的杆腔进油推进活塞杆及螺杆完结打针动作。 
 
 
图3   卧式机双缸打针注塑设备示意图 (a)是俯视图;  (b)为打针座与导杆支座间的平视图1-油压马达;2,6 -导杆支座;3-导杆;4-打针油缸;5-加料口;7-推力座;8-打针座;9-塑化部件;10-座移油缸
 
 
 
 
图4   立式注塑机打针设备示意图1- 液压马达;2-推力座;3-打针油缸;4-打针座;5-加料口;6-座移油缸;7-塑化部件;8-上范本 2.塑化部件塑化部件有柱塞式和螺杆式两种,下面就对螺杆式做一下介绍。螺杆式塑化部件如图5所示,主要由螺杆、料筒、喷嘴等组成,塑料在旋转螺杆的接连推进过程中,完结物理状况的变化,最后呈熔融状况而被注入模腔。因而,塑化部件是完结均匀塑化,完结定量打针的核心部件。
 
 
图5  螺杆式塑化部件结构图1-喷嘴;2-螺杆头;3-止逆环;4-料筒;5-螺杆;6-加热圈;7-冷却水圈 螺杆式塑化部件的作业原理:预塑时,螺杆旋转,将从料口落入螺槽中的物料接连地向前推进,加热圈经过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料,固体物料在外加热和螺杆旋转剪切两层作用下,并经过螺杆各功用段的热进程,到达塑化和熔融,熔料推开止逆环,经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端,并发生背压,推进螺杆后移完结熔料的计量,在打针时,螺杆起柱塞的作用,在油缸作用下,迅速前移,将储料室中的熔体经过喷嘴注入模具。
螺杆式塑化部件一般具有如下特色:①螺杆具有塑化和打针两种功用;②螺杆在塑化时,仅作预塑用;③塑料在塑化过程中,所经过的热进程要比挤出长;④螺杆在塑化和打针时,均要发生轴向位移,同时螺杆又处于时转时停的间歇式作业状况,因而构成了螺杆塑化过程的非安稳性。 (1) 螺杆螺杆是塑化部件中的要害部件,和塑料直接触摸,塑料经过螺槽的有用长度,经过很长的热进程,要经过3态(玻璃态、黏弹态、黏流态)的改动,螺杆各功用段的长度、几许形状、几许参数将直接影响塑料的运送功率和塑化质量,将终究影响打针成型周期和制品质量。与挤出螺杆相比,注塑螺杆具有以下特色:①    打针螺杆的长径比和紧缩比比较小;②    打针螺杆均化段的螺槽较深;③    打针螺杆的加料段较长,而均化段较短;④    打针螺杆的头部结构,具有特别方式。⑤    打针螺杆作业时,塑化才能和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改动。 (ⅰ)螺杆的分类注塑螺杆按其对塑料的习惯性,可分为通用螺杆和特别螺杆,通用螺杆又称惯例螺杆,可加工大部分具有低、中黏度的热塑性塑料,结晶型和非结晶型的民用塑料和工程塑料,是螺杆最根本的方式,与其相应的还有特别螺杆,是用来加工用一般螺杆难以加工的塑料;按螺杆结构及其几许形状特征,可分为惯例螺杆和新式螺杆,惯例螺杆又称为三段式螺杆,是螺杆的根本方式,新式螺杆方式则有很多种,如分离型螺杆、分流型螺杆、波状螺杆、无计量段螺杆等。
惯例螺杆其螺纹有用长度通常分为加料段(运送段)、紧缩段(塑化段)、计量段(均化段),依据塑料性质不同,可分为渐变型、突变型和通用型螺杆。①渐变型螺杆:紧缩段较长,塑化时能量转化缓和,多用于PVC等热安稳性差的塑料。②突变型螺杆:紧缩段较短,塑化时能量转化较剧烈,多用于聚烯烃、PA等结晶型塑料。③通用型螺杆:习惯性比较强的通用型螺杆,可习惯多种塑料的加工,避免更换螺杆频繁,有利于进步出产功率。
惯例螺杆名段的长度如下:    螺杆类型          加料段(L1)      紧缩段(L2)    均化段(L3)    渐变型             25~30%             50%                15~20%    突变型            65~70%            15~5%              20~25%    通用型            45~50%            20~30%            20~30%
(ⅱ)螺杆的根本参数螺杆的根本结构如图6所示,主要由有用螺纹长度L和尾部的衔接部分组成。
 
 
图6  螺杆的根本结构 ds — 螺杆外径,螺杆直径直接影响塑化才能的巨细,也就直接影响到理论打针容积的巨细,二手注塑机回收 因而,理论打针容积大的注塑机其螺杆直径也大。
L/ds —螺杆长径比。L是螺杆螺纹部分的有用长度,螺杆长径比越大,说明螺纹长度越长,直接影响到物料在螺杆中的热进程,影响吸收能量的才能,而能量来源有两部分:一部分是料筒外部加热圈传给的,另一部分是螺杆转动时发生的冲突热和剪切热,由外部机械能转化的,因而,L/ds直接影响到物料的熔化作用和熔体质量,但是如果L/ds太大,则传递扭矩加大,能量耗费添加。
L1—加料段长度。加料段又称运送段或进料段,为进步运送才能,螺槽外表一定要光亮,L1的长度应保证物料有满足的运送长度,由于过短的L1会导致物料过早的熔融,然后难以保证安稳压力的运送条件,也就难以保证螺杆以后各段的塑化质量和塑化才能。塑料在其本身重力作用下从料斗中滑进螺槽,螺杆旋转时,在料筒与螺槽组成的各推力面冲突力的作用下,物料被紧缩成密集的固体塞螺母,沿着螺纹方向做相对运动,在此段,塑料为固体状况,即玻璃态。
h1—加料段的螺槽深度。h1深,则容纳物料多,进步了供料量和塑化才能,但会影响物料塑化作用及螺杆根部的剪切强度,一般h1≈(0.12~0.16)ds。
L3 — 熔融段长度。熔融段又称均化段或计量段,熔体在L3段的螺槽中得到进一步的均化,温度均匀,组分均匀,构成较好的熔体质量,L3长度有助于熔体在螺槽中的动摇,有安稳压力的作用,使物料以均匀的料量从螺杆头部挤出,所以又称计量段。L3短时,有助于进步螺杆的塑化才能,一般L3=(4~5)ds。
h3 — 熔融段螺槽深度,h3小,螺槽浅,进步了塑料熔体的塑化作用,有利于熔体的均化,但h3过小会导致剪切速率过高,以及剪切热过大,引起分子链的降解,影响熔体质量,;反之,如果h3过大,由于预塑时,螺杆背压发生的回流作用增强,会下降塑化才能。
L2 — 塑化段(紧缩段)螺纹长度。物料在此锥形空间内不断地受到紧缩、剪切和混炼作用,物料从L2段入点开端,熔池不断地加大,到出点处熔池已占满全螺槽,物料完结从玻璃态经过黏弹态向黏流态的改动,即此段,塑料是处于颗粒与熔融体的共存状况。L2的长度会影响物料从玻璃态到黏流态的转化进程,太短会来不及转化,固料堵在L2段的末端构成很高的压力、扭矩或轴向力;太长则会添加螺杆的扭矩和不必要的耗费,一般L2=(6~8)ds。关于结晶型的塑料,物料熔点明显,熔融范围窄,L2可短些,一般为(3~4)ds,关于热敏性塑料,此段可长些。S — 螺距,其巨细影响螺旋角,然后影响螺槽的运送功率,一般S≈ds。ε —紧缩比。ε=h1/h3,即加料段螺槽深度h1与熔融段螺槽深度h3之比。ε大,会增强剪切作用,但会削弱塑化才能,一般来讲,ε稍小一点为好,以有利于进步塑化才能和添加对物料的习惯性,关于结晶型塑料,紧缩比一般取2.6~3.0。关于低黏度热安稳性塑料,可选用高紧缩比;而高黏度热敏性塑料,应选用低紧缩比。 (2)螺杆头在打针螺杆中,螺杆头的作用是:预塑时,能将塑化好的熔体放流到储料室中,而在高压打针时,又能有用地封闭螺杆头前部的熔体,避免倒流。螺杆头分为两大类,带止逆环的和不带止逆环的,关于带止逆环的,预塑时,螺杆均化段的熔体将止逆环推开,经过与螺杆头构成的空隙,流入储料室中,打针时,螺杆头部的熔体压力构成推力,将止逆环退回流道封堵,避免回流。