注塑成型原理及注塑过程介绍 ：注(射模)塑(或称注射成型)是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融,而后由柱塞或往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法.它不仅可在高生产率下制得高精度,高质量的制品,而且可加工的塑料品种多和用途广,因此注塑是塑料加工中重要成型方法之一.

A注塑机的基本功能：注塑是通过注塑机来实现的.注塑机的基本功能是：1.加热塑料,使其达到熔融状态;2.对熔体施加高压,使其射出而充满模腔.

B注塑过程/设备：热塑性塑料的注塑操作一般是由塑炼.充模.压实和冷却等所组成的.所用设备是由注塑机.注塑模具及辅助设备(如物料干燥等)组成的.

C注射装置：注射装置在注塑机过程中主要实现塑炼.计量.注射和保压补缩等功能.螺杆式注射装置用得***,它是将螺杆塑炼和***柱塞统一成为一根螺杆而成的.实质上,应称为同轴往复复杆式注射装置.它在工作时,料斗内的塑料靠自身的重量落入加热料筒内,通过螺杆的转动,塑料沿螺槽向前移动,这时物料受到加热料筒外部加热器加热,同时内部还有剪切产生的热,温度上升在成为熔融状态.随着加热料筒前端材料的贮存,这些材料产生的反作用力(背压)将螺杆向后推,利用限位开关限制其后退量,当后退到一定位置时,使螺杆停止转动,由此决定(计量)一次的注射量.

模内的材料冷却后,制品一经取出,就再次合上模具,进入注射工序,这时注射装置的液压缸(注射油缸)向螺杆施力,在高压下螺杆成为射料杆,将其前端的熔体从喷嘴注入模具内.

螺杆式注射装置是由螺杆,料筒,喷嘴和驱动装置等部分构成的.***螺杆一般分加料,压缩,和计量三段,压缩比为2~3,长径比为16~18.当熔体从喷嘴射出去时,由于加压熔体上的注射力怕反作用力,一部分熔体会通过螺杆的螺槽逆流到后部.为防止这种现象,在螺杆的端部装上止逆阀.对于硬聚***,则采用锥形螺杆头.

料筒是装纳螺杆的部分,它是由耐热.耐高压的钢材制的.在料筒的外围安装数组电热圈以加热筒内的物料,用热电偶控制温度,使塑料具有适宜的温度.

喷嘴是联接料筒和模具的过渡部分,其上装有独立的加热圈,因为它是直接影响塑料熔融状的重要部分.一般注塑多采用敞开喷嘴对于低粘度聚酉先胺.则采用针阀式喷嘴.

驱动螺杆的转动可用电动机或液压马达,螺杆的往复运动是借助液压力实现的.

通过注射装置表征注塑机的参数有：注射量是指注塑机每次注入模内的***太量,可用注射聚***熔体的质量表示,或用注射熔体的容积表示;注射压力是指在注射时施加于料筒截面上的压力;注射速度则指注射时螺杆的移动速度.

D合模装置：合模装置除了完成模具的开合动作之外,其主要任务是以足够的力抗冲注射到模具内的熔体的高压力,使模具锁紧.不让它张开.

合模机构无论是机械还是液压或液压机械式,应保证模具开合灵活,准时,迅速而安全.从工艺上要求,开合模具确要有缓冲作用,模板的运行速度应在合模时先快后慢,而在开模时应先慢再慢.借以防止损坏模具及制件.

在成型过程中为了保持模具闭合而施加到模具上的力称为合模力,其值应大于模腔压力与制件投影面积(包括分流道)之积.模腔内的平均压力一般在20~45Mpa之间.

由于合模力慎线反映出注塑机成型制品面积的大小,所以常用注塑机的***太合模力来表示注塑机的规格,但合模力与注射量之间也存在一个大致的比例关系.可是,合模力表示法并不能直接反映注射制品体积的大小,使用起来还不方便.要国际上许多厂家采用合模力/当量注射容积表示注塑机的规格,对于注射容积,为了对于不同机器都有一个共同的比较标准,特规定注射压力屡100Mpa时的理论注射容积,即当量注射容积=理论注射容积*额定注射压力/100Mpa.

E控制系统：注塑机液压控制系统主要分常规液压控制系统,伺服控制系统和比例控制系统.由于液压系统复杂,这里以比例阀油路系统为例说明梗概.这一系统的特点是：在油路系统中有控制流量的和压力怕比例元(电磁比例流量阀或电磁比例流量换向阀,电磁比例压力阀).

通过外边给定电的***信号和磁力的比例作用,来控制阀芯的开口量或阀芯的弹簧力对系统流量或压力进行控制,从而达到注射速度,螺杆速度,启闭速度与注射压力.保压压力.螺杆转矩.注射座推力.顶出力.模具保护压力实行单级,多级控制或无级控制.

模温机在注塑行业的应用

模温机的作用就是用来加热或冷却模具并保持它的工作温度，保证注塑件品质稳定和优化加工时间。模温机分水温机和油温机两种。在注塑工业中，模具的温度对注塑件的质量和注塑时间有着决定性的作用。本文将从以下七方面说明模温机在注塑模具中的应用要点：注塑模具的热平衡；控制模具温度的目的和模具温度对注塑件的影响；有效控制模具温度的预备条件；模温机；导热流体；模温机的优点和经济性。

1、注塑模具的热平衡控制注塑机和模具的热传导是生产注塑件的关键。模具内部，由塑料（如热塑性塑料）带来的热量通过热辐射传递给材料和模具的钢材，通过对流传递给导热流体。另外，热量通过热辐射被传递到大气和模架。被导热流体吸收的热量由模温机来带走。模具的热平衡可以被描述为：P＝Pm－Ps。式中P为模温机带走的热量；Pm为塑料引入的热量；Ps为模具散发到大气的热量。

2、控制模具温度的目的和模具温度对注塑件的影响注塑工艺中，控制模具温度的主要目的一是将模具加热到工作温度，二是保持模具温度恒定在工作温度。以上两点做的成功的话，可以把循环时间***化，进而保证注塑件稳定的高质量。模具温度会影响表面质量，流动性，收缩率，注塑周期以及变形等几方面。模具温度过高或不足对不同的材料会带来不同的影响。对热塑性塑料而言，模具温度高一点通常会改善表面质量和流动性，但会延长冷却时间和注塑周期。模具温度低一点会降低在模具内的收缩，但会增加脱模后注塑件的收缩率。而对热固性塑料来说，高一点的模具温度通常会减少循环时间，且时间由零件冷却所需时间决定。此外，在塑胶的加工中，高一点的模具温度还会减少塑化时间，减少循环次数。

3、有效控制模具温度的预备条件温度控制系统由模具、模温机、导热流体三部分组成。为了确保热量能加给模具或移走，系统各部分必须满足以下条件：首先是在模具内部，冷却通道的表面积必须足够大，流道直径要匹配泵的能力（泵的压力）。型腔中的温度分布对零件变形和内在压力有很大的影响。合理设置冷却通道可以降低内在压力，从而提高了注塑件的质量。它还可以缩短循环时间，降低产品成本。其次是模温机必须能够使导热流体的温度恒定在1℃－3℃的范围内，具体根据注塑件质量要求来定。第三是导热流体必须具有良好的热传导能力，***的是，它要能在短时间内导入或导出大量的热量。从热力学的角度来看，水明显比油好。

4、工作原理模温机由水箱、加热冷却系统、动力传输系统、液位控制系统以及温度传感器、注入口等器件组成。通常情况下，动力传输系统中的泵使热流体从装有内置加热器和冷却器的水箱中到达模具，再从模具回到水箱；温度传感器测量热流体的温度并把数据传送到控制部分的控制器；控制器调节热流体的温度，从而间接调节模具的温度。如果模温机在生产中，模具的温度超过控制器的设定值，控制器就会打开电磁阀接通进水管，直到热流液的温度，即模具的温度回到设定值。如果模具温度低于设定值，控制器就会打开加热器。

5、模温机的种类是根据使用的导热流体（水或导热油）来划分的。用运水式模温机通常***太出口温度95℃。用运油式模温机用于工作温度≥150℃的场合。通常情况下，带有开口水箱加热的模温机适于用水温机或油温机，***太出口温度为90℃至150℃，这种模温机的主要特点是设计简单，价格经济。在这种机器的基础上又衍生了一种使用高温水温机，其可允许的出口温度为160℃或更高，由于在温度高于90℃的时候，水的热传导性比同温度下的油好很多，因此这种机器有着突出的高温工作能力。除次之外，还有一种强制流动的模温机，出于安全因素，这种模温机设计工作温度为150℃以上，使用导热油。为了防止模温机加热器里的油过热，该机使用了强制流动泵送系统，且加热器由一定数量的的管子堆叠组成，管子里有装有翅片的加热元件用于导流。

6、控制模具内的温度各点不均匀，也和注射周期中的时间点有关。在注射以后模腔的温度升到***太，这时热的熔体碰到模腔的冷壁，当零件移走后温度降到***底。模温机的作用就是保持温度恒定在θ2min和θ2max之间，也就是说防止温度差△θw在生产过程或间隙上下波动。以下的几种控制方法适用于控制模具的温度: 控制流体温度是***的方法，且控制精度可以满足大多数情况要求。使用这种控制方法，显示在控制器的温度和模具温度并不一致；模具的温度波动相当大，因为影响模具的热因素没有直接测量和补偿 这些因素包括注射周期的改变，注射速度，熔化温度和室温。其次就是模具温度的直接控制。该方法是在模具内部装温度传感器，这在模具温度控制精度要求比较高的情况下才会采用。模具温度控制的主要特点包括：控制器设定的温度与模具温度一致；影响模具的热因素可以直接测量和补偿。通常情况下，模具温度的稳定性比通过控制流体温度更好。此外，模具温度控制在生产过程控制中的重复性较好。第三是联合控制。联合控制是上述方法的综合，它能同时控制流体和模具的温度。在联合控制中，温度传感器在模具中的位置极其重要，放置温度传感器时，必须考虑形状、结构及冷却通道的位置。另外，温度传感器应被放置在对注塑件质量起决定性作用的地方。连接一个或多个模温机到注塑机控制器上有很多途径。从操作性、可靠性和抗干扰考虑使用数字接口，如RS 485。在控制单元和注塑机之间可以通过软件传递信息。模温机还可以自动控制。

7、模温机的配置与使用模温机的配置应根据加工的材料，模具的重量，要求的预热时间和生产率kg/h来综合判定。当使用导热油时，操作者必须遵守这样的安全规定：不要把模温机放在靠近热源火炉的地方；接头使用有锥度的防漏和具有耐温耐压的软管或硬管；定期检查温度控制回路模温机，接头和模具有无泄露，功能是否正常；定期更换导热油；应当选用人工合成油，热稳定性好，结焦倾向小。在模温机的使用上，选择合适的导热流体极为关键。用水作导热流体经济，干净，使用简便，一旦温度控制回路如软管联结器泄漏，流出来的水可直接排放到下水道。但用水作导热流体水也有缺点：水的沸点低；根据水的组成，可能会腐蚀和结垢，引起压力损失增大和模具和流体之间的热交换效率下降等等。在使用水作为导热流体时，应考虑以下预防措施:用防腐蚀剂预先处理温度控制回路；进水口前使用过滤器；定期用除锈药剂清洗水温机和模具。用导热油时没有水的缺点。油的沸点高，它们可以用于温度高于300℃甚至更高的情况，但导热油的热量传递系数只有水的1/3，因此油温机在注塑方面没有水温机用的广泛。

如何计算模温机冷却液所需的容积流速

计算冷却液所需的容积流速，应使用以下的程序：

1．先计算栽一塑料/模具组合的所城要排走的热量：若

以前述的PC杯模为例，则实际需要散去的热量是：

一模件毛重(g)/冷却时间(s)=208/12=17.333g/s

PC的散热率是=368J/g或是368kJ/kg

所以每周期需要散去的热量=368×17.33/1,000=6.377kW

2．再计算冷却所需的容积流速：

按照上述的经验法则若模腔表面的温差是5℃时，流速=6.377×0.75=4.78gal/min或是=6.377×3.41=21.751/min

若模腔表现的温差是1℃则流速=4.78×5=23.9gal/min或是=21.75×5=108.731/min

3．泵流速的规定

为了得到良好的散热效果，泵的流速能力应较计算的结果***少大10%，所以需使用27gal/min或是120/min的泵。

4．泵压力的规定；

一般模温控制器的操作压力在2－5bar(29-72.5psi)，由于在压力不足的情况下会影响冷却液的容积流速（流动的阻力产生压力损失），所以泵的压力愈高，流速愈稳定。

对于冷却管道很细小的模具（例如管道直径是6mm/0.

236in），泵的压力便需要有10bar(145psi)才可提供足够的散热速度（即是冷却液速度）。