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  1.1注塑机概述及加工材料的选择

  注塑机(注塑成行机)是将热塑性塑料或热固性增料制成各种塑料制件的主要成型设备。注射成型具有只有一次能成型出形状复杂、尺寸精度高和带有金属嵌件等特点。用注射方法生产的塑料品种十分广泛,除了大多数的热塑性树脂,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯及其共聚树脂(PS、AB、ABS等)、聚酰胺(PA)、聚甲(POM)、聚碳酸(PC)、聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚甲丙烯酸甲(PMMA)等通用塑料和工程塑料外,还有其他的共聚、共混、增强、填充材料等。

  根据使用要求,采用注射方法生产出具体有不同物理、力学、介电、热性能的各种产品,按用途可分为4类。

用途

技术要求

材料选择

1 一般结构零件,使用温度在60-80度

1.强度和耐热无特殊要求,一般用来代替钢材、木材、生产量大效率高,成本低、外观美丽

2.有一定强度要求时

3.具有良好透明性

PE PP AS ABS PVC等

2 耐磨受力传动零件,温度80-120度

要求有较高的强度刚性韧性耐磨性耐疲劳性热变性温度及尺寸稳定性

A HC POM PC PBT 氯化聚醚等以及玻璃纤维增强材料

3 减震自润滑零件

对力学强度要求不高,但运动速度高,要求有较低的摩擦系数,优秀的耐磨性和自

PTFE 填充PTFE FEP(聚全氯乙丙烯)

4 耐高温结构零件,使用温度150度以上

除具有2 3项要求外,还必须具有较高的热变形温度和高温抗蠕变性

PUS PPO PTFE FEP等及玻璃纤维增强材料

  1.2 注塑机的选择

  当客户要选择注塑机时,首先要确定注塑机的结构形式。射胶机构各主要厂家的结构形式差别不大,结构差别主要在锁模方面。

  这两大类锁模结构形式的优缺点列于表2-2中。

合模型式

液压式

机铰式

锁紧原理

全液直压

机构变形应力预紧

系统刚性

较弱,超载时制品易形成毛边

较强,允许平稳,机器循环周期较短

运动特点

速度较慢,对一般油路移模速度为有级变速,机器循环周期较长

速度较快,变速平稳,机器循环周期较短

机器能耗

约高于同规格性能肘杆式的10-20%

较低

结构特点

结构简单,零件少行程大,机身短

需单独设置调模结构,零件多,精度要求高、结构复杂,行程短,机身长

对模具适应性

对不同高度的模具,易于适应,因施力于模具中心且均匀,故对模具平行度要求不十分严,模具使用寿命长

调整要求高,对模具平行度要求严,否则会影响到机器和模具的使用寿命

全机成本

因铸件大,重量大,液压元件多,故成本高于肘杆式

较低

对特殊注射工艺适应性

较差

液压系统

压力高,耗油量大,元件多,系统复杂

一般

合模力调整与指示

方便

复杂

  液压式、机铰式和模装置的比较当选定机械的结构形式之后就要确定注塑机规格及参数。

  a) 注射量的确定首先要确定的式注射量的大小。注射量是指机器在对空注射条件下,注射螺杆作一次最大注射行程时,注射装置所能到达的最大注出量。该参数在一定程度上反映了注塑机的加工能力。

  首先计算制品的重量:W=制品重+浇口系统重量式中:W注射所需的重量。在本公司的产品样本上,所有实际注射量参数都是以聚苯乙烯作为例子来计算的,因此在实际情况中也分两种情况来考虑。

  当注塑制品是用聚苯乙烯(PS)制造时,注塑机应具备的注射量为WpsWps=(1.3~1.1)×(制品重+浇口系统总重)其中,当制品的品质要求较高时,上式中的系数应取大值,反之可取小值。

  当制品是其他塑料(命名为X塑料)要仿照上法,先计算出其应具有该种塑料的理论注塑量为WxWx=(1.3~1.1)×(制品重+浇口系统总重)然后根据此塑料(X)的密度换算成PS材料的实际重量Wps,换算公式是:Wps=Wx ×1.05/Vx式中:Vx?D?D?D-某种塑料的比重根据计算结果与产品样本对比,选用适合的注塑机。

  现将常用塑料的比重(Vx)列于表2-3中。

塑料名称

密度

塑料名称

密度

硬聚氯乙烯(PVC)

1.35~1.45

高密度聚乙烯

0.94~0.965

改性有机玻璃(372)(PMMA)

1.18

聚乙烯(PE)

0.92

改性聚苯乙烯(204)(PS)

1.07

聚丙烯(PP)

0.9~0.91

超高冲击型ABS

1.05

聚砜(PSF)

1.24

低温冲击型ABS

1.02

尼龙1010(未增强)(PA)

1.04~1.06

高强度中冲击型ABS

1.07

尼龙1010(玻璃纤维增强)(PA)

1.23

耐热型ABS

1.06~1.08

尼龙66(PA)

1.14~1.15

聚苯醚(PPO)

1.06~1.07

聚碳酸酯(未增强)(PC)

1.20

聚甲醛(POM)

1.41

聚碳酸酯(增强)(PC)

1.4

聚对苯二甲酸乙醇(PET)

1.4



  常用塑料密度(g/cm3)

  举例说明:

  设一注塑制品用聚乙烯(PE)作,已计算出制品本身重185克,估计浇道系统重20克,用以上公式先计算出:Wx=1.2X(185+20)=246克从手册或上表中查出PE料的比重为Vx=0.92所以Wps=246*1.05/0.92=280.8克对照参数表,应选购我厂的312克(11蛊司)注塑机为好。

  注:1蛊司=28.35克1克=0.035蛊司b)锁模力的确定锁模力(又称合模力)市注塑机的重要参数,即注塑机施加于模具的夹紧力。

  锁模力与注射量一样,在一定程度上反映了机器加工制品的能力的大小,经常用来作为表示机器规格的大小的主要参数。

  根据注塑制品在模板(头板或二板)上的垂直投影面积,计算锁模力P:锁模力=锁模力常数X制品的投影面积即P=kp.S式中P-锁模力(t)S-制品在模板的垂直投影面积(cm2)Kp-锁模力常数(t/cm2)Kp值列于下表中(表2-4)


塑料名称

Kp

塑料名称

Kp

PS

0.32

尼龙

0.64~0.72

PE

0.32

赛钢(Acegal)

0.64~0.72

PP

0.32

玻璃纤维

0.64~0.72

ABS

0.30~0.48

其他工程塑料

0.64~0.8

举例说明:

  设某一制品在头板或二板垂直方向上的投影面积为410cm2,制品材料为PE,计算需要的锁模力。

  由以上公式计算如下式:P=Kp.S=0.32X410=131.2(吨)对照本公司的机型表,应选用我公司160吨注塑机即K160V需要注意的是:锁模力不足,制品生产飞边或不能成型,而如果锁模力大于,造成系统资源的浪费,并且会使液压系统元件在高压下长时间工作,可能过早老化,机械结构过快磨损。

  其他参数的确定在购买注塑机时,除主要考虑的注射量与锁模力之外,还要考虑的主要技术参数有:连接柱内距连接柱(又称为导柱)内间距决定模具的外形尺寸大小,如右图标,导柱内距大可容纳模具也小。不过当模具某一方向大而另一方向并大于连接柱内距时,也可容纳,即如后边介绍的加宽机门特别工程。

  容模量对于液压机,容模量即动、定模板之间的最大距离;而对于机铰式注塑机最大及最小容模量分别为当机铰伸直时,调模到最大最小时,动、定模板之间的间距,如右图示。

  此参数决定了模具开模空间大小,制品深度。容模量大,则制品深度越深,反之,制品深度越浅。顶出力及顶出航程,此参数对制品的取出有意义。

  注射压力螺杆为了克服溶料流经喷嘴、浇道和模腔等处的流动阻力而在溶料上施加压力。对于某一种机型的一定螺杆,最大注射压力是一定的。

  注射压力设定如果过高,制品可能产生毛边,脱模困难,影响制品的光洁度,制品产生较大内应力,注射压力过低,则易产生物料充分不满模腔,甚至不能成型。

  一般加工精度低流动性好的低密度如聚乙烯、聚酰胺之类的塑料,注射压力可选小于或等于70-80Mpa:加工中等粘度的塑料如改性聚苯乙烯,聚碳酸酯等,形状一般但有一定的精度要求的制品,注射压力选100-140Mpa;加工高粘度工程塑料如聚砜、聚苯醚之类等,薄壁长流程,厚度不均和精度要求严格的制品,注射压力大约在140-170Mpa;加工优质精密微型制品时,注射压力可用到230-250Mpa以上。

  表2-5列出了常用塑料注射压力范围。

塑料

易流动的厚壁制品

中等流动成动,一般制品

难流动,薄壁窄浇口制品

ABS

80-110

100-130

120-150

聚甲醛

85-100

100-120

120-150

聚乙烯

70-100

100-120

120-150

聚酰胺

90-110

110-140

>140

聚碳酸酯

100-120

120-150

>150

有机玻璃

100-120

120-150

>150

聚苯乙烯

80-100

100-120

120-150

硬聚氯乙烯

100-120

120-150

>150

热固性塑料

100-140

140-175

175-230

弹性体

80-100

100-120

120-150

  注射速率注射速率是指在单位时间内从喷嘴射出的溶料量。

  其计算值是机筒洁面与速度的乘积。

  注射速率低,溶料充模时间长,制品易残生冷接缝、密度不均、应力大等弊病。注射制品,同时高速注射时,可采用低温模具,缩短成型周期,在不形成过填充的条件下,高速注射也能使所需的合模力减少。

  但注射速度过高,溶料经浇口等处时,易形成不规则的流动、物料烧焦以及吸入气体和排气不良等现象,同时高速注射也不能保证注射与保压压力稳定的撤换,形成过填充而使制品出现溢边。

  螺杆直径及长度直径比螺杆长度与螺杆直径之比为螺杆长径比。

  当螺杆直径一定时,大的长径比相应可增加螺杆各段的长度,提高塑化质量,长径比过大,螺杆长度较长,增加了螺杆自重,使螺杆前部下垂而造成螺杆与机筒间隙的不均匀、甚至在螺杆转动时与机筒刮磨,降低其使用寿命。

  螺杆转速加大螺杆转速可大幅度地提高生产效率,但也会加大溶料的剪切热,可能造成溶料过热。

  同时螺杆转动的提高要配合以大排量的液压量的液压马达,对液压系统也要有高度的要求,大幅度提高整体的成本。

  油压系统压力即在油缸工作时,液压油泵不超载时能产生的最大工作压力。

  当油压系统压力较大时,注塑机各部分工作压力在外形尺寸不变时,将产生更大的力,但系统压力过大,对液压阀、管路及邮封的要求都相应提高了,制造、维护都比较困难。

  总功率注塑机工作时所消耗的总能量,主要有电机功率,各发热圈的总功率及一些辅助设备消耗的功率。外形尺寸及机重此参数对注塑机装运及安装摆放有参考意义。

  控制系统的确定控制系统包括电脑及液压系统本公司现阶段主要有:美国Barber-Colman MACO4000高档闭环电脑,日本CPC2普通电脑、日本MPC-2电脑及台湾弘讯SA60电脑可供选择。

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