注塑机基础理论知识

注塑机基础理论知识肖俊俏应用情况注塑机具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地密致的塑料制品工作原理注塑机是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料以高压快速注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注塑机机构组成示例（卧式）注塑机的工作循环1、锁合模：模扳快速接近定模扳（包括慢-快-慢速），且确认无异物存在下，系统转为高压，将模板锁合（保持油缸内压力）。2、射台前移到位：射台前进到指定位置（喷嘴与模具紧贴）。3、注塑：可设定螺杆以多段速度，压力和行程，将料筒前端的溶料注入模腔。4、冷却和保压：按设定多种压力和时间段，保持料筒的压力，同时模腔冷却成型。5、冷却和预塑：模腔内制品继续冷却，同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定位置，螺杆停止旋转，注射油缸按设定松退，预料结束。6、射台后退：预塑结束后，射台后退到指定位置。7、开模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速）8、顶出：顶针顶出制品。注塑机工作过程演示（卧式）注塑机类型按照塑化方式可以分为：螺杆式和柱塞式按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为：立式、臥式和角式。目前应用最为广泛是卧式螺杆式注塑机。螺杆式注塑机特点简化了预塑结构，不需要分流梭，因而使注射压力降低了很多。螺杆转动使物料翻滚，传热条件好。物料内部受到剪应力大，塑化效率高。无分流梭，更换物料方便。注射速度快。对原料的适应性广，能加工热敏树脂。螺杆式注塑机示意图注塑机图片资料（卧式）注塑机PID温度调整设置原理当通过热电偶采集的被测温度偏离所希望的给定值时，PID控制可根据测量信号与给定值的偏差进行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，从而输出某个适当的控制信号给执行机构，促使测量值恢复到给定值，达到自动控制的效果。比例运算是指输出控制量与偏差的比例关系。比例参数P设定值越大，控制的灵敏度越低，设定值越小，控制的灵敏度越高，例如比例参数P设定为4%，表示测量值偏离给定值4%时，输出控制量变化100%。积分运算的目的是消除偏差。只要偏差存在，积分作用将控制量向使偏差消除的方向移动。积分时间是表示积分作用强度的单位。设定的积分时间越短，积分作用越强。例如积分时间设定为240秒时，表示对固定的偏差，积分作用的输出量达到和比例作用相同的输出量需要240秒。比例作用和积分作用是对控制结果的修正动作，响应较慢。微分作用是为了消除其缺点而补充的。微分作用根据偏差产生的速度对输出量进行修正，使控制过程尽快恢复到原来的控制状态，微分时间是表示微分作用强度的单位，仪表设定的微分时间越长，则以微分作用进行的修正越强。注塑机PID温度调整设置原理注塑机PID温度调整设置原理PID模块操作非常简捷只要设定4个参数就可以进行温度精确控制：1、温度设定2、P值3、I值4、D值PID模块的温度控制精度主要受P、I、D这三个参数影响。其中P代表比例，I代表积分，D代表微分。比例运算（P）比例控制是建立与设定值（SV）相关的一种运算，并根据偏差在求得运算值（控制输出量）。如果当前值（PV）小，运算值为100%。如果当前值在比例带内，运算值根据偏差比例求得并逐渐减小直到SV和PV匹配（即，直到偏差为0），此时运算值回复到先前值（前馈运算）。若出现静差（残余偏差），可用减小P方法减小残余偏差。如果P太小，反而会出现振荡。注塑机PID温度调整设置原理积分运算（I）将积分与比例运算相结合，随着调节时间延续可减小静差。积分强度用积分时间表示，积分时间相当于积分运算值到比例运算值在阶跃偏差响应下达到的作用所需要的时间。积分时间越小，积分运算的校正时间越强。但如果积分时间值太小，校正作用太强会出现振荡。微分运算（D）比例和积分运算都校正控制结果，所以不可避免地会产生响应延时现象。微分运算可弥补这些缺陷。在一个突发的干扰响应中，微分运算提供了一个很大的运算值，以恢复原始状态。微分运算采用一个正比于偏差变化率（微分系数）的运算值校正控制。微分运算的强度由微分时间表示，微分时间相当于微分运算值达到比例运算值在阶跃偏差响应下达到的作用所需的时间。微分时间值越大，微分运算的校正强度越强。终上所述，我们将比例值设为11，积分值设为80，微分值设为40，由铂电阻进行温度采样送到PID模块中，经过2-3个动作周期后，温度曲线趋于平稳，温度控制可达到±1℃的标准。注塑机液压系统工作原理关安全门将注塑机的安全门关上，行程换向阀8恢复常态位置，控制油才得以进入电液换向阀7，合模缸才能动作，开始整个动作循环。合模快速合模电磁铁19YA、3YA、5YA通电，系统压力由阀29调整，液压泵输出的压力油（由于负载小，所以压力低、流量大）经阀3、阀7进入合模缸左腔，推动活塞带动连杆进行快速合模，合模缸右腔的油液经阀7和过滤器9、冷却器40回油箱。注塑机液压系统工作原理慢速、低压合模电磁铁5YA通电，系统压力由低压远程调压阀35控制，由于是低压合模，缸的推力较小，即使在两个模板间有硬质异物，继续进行合模动作也不致损坏模具表面，从而起保护模具的作用。合模缸的速度受固定节流孔L的影响，因此是慢速移动。慢速、高压合模电磁铁5YA、15YA通电，系统压力由高压溢流阀38控制。由于压力高而流量小，利用高压油来进行高压合模，模具闭合并使连杆产生弹性变形，从而牢固地锁紧模具。注塑机液压系统工作原理注射座前移电磁铁8YA、17YA通电，系统压力由阀32调整，液压泵的压力油经阀13进入注射座移动液压缸14的右腔，推动注射座整体向前移动，缸14左腔的油液经阀13和过滤器39、冷却器40回油箱。注射注射过程按慢、快、慢三种速度注射。快、慢速注射时系统的压力由阀31调节。注塑机液压系统工作原理慢速注射电磁铁8YA、11YA、13YA、16YA通电，液压泵输出的压力油经阀21、阀20进入注射缸17的右腔，缸17左腔的油液经阀16、过滤器39和冷却器40回油箱。由于节流阀20的作用，使注射缸的活塞带动注射螺杆进行慢速注射，注射速度由节流阀20进行调节。快速注射电磁铁8YA、13YA、16YA通电，液压泵输出的压力油经阀1、阀19进入注射缸右腔，由于不再经过节流阀20，压力油即可大量进入注射缸17右腔，所以注射缸17左腔回油经阀16回油箱，使注射活塞得到快速运动。注塑机液压系统工作原理保压电磁铁8YA、13YA、16YA、18YA通电，系统压力由阀27控制。由于保压时只需要极少的油液，所以系统中的压力高，使液压泵2处于高压、小流量状态下运转。注塑机液压系统工作原理预塑电磁铁8YA、12YA、14YA通电，液压泵输出的压力油经电液换向阀21、节流阀22驱动预塑液压马达23。液压马达23使螺杆旋转，料斗中的塑料颗粒进入料筒，并被转动着的螺杆带至前端，进行加热塑化。注射缸17右腔的油液在螺杆反推力的作用下，经单向阀19、阀21和阀24回油箱。阀24作背压阀用，其背压力的大小可以调节。同时注射缸左腔产生局部真空，液压马达的部分回油经阀16被吸入注射缸左腔。液压马达的转速可由节流阀22调节。注塑机液压系统工作原理防流涎电磁铁8YA、10YA、17YA通电，系统压力由阀32调节，液压泵输出的压力油经阀16进入注射缸14的右腔，使喷嘴继续与模具保持接触，从而防止了喷嘴端部流涎。注射座后退电磁铁9YA、17YA通电，系统压力由阀32调节。液压泵输出的压力油经阀13进入注射座液压缸14的左腔，右腔通油箱，使注射座后退。注塑机液压系统工作原理开模慢速开模电磁铁4YA、15YA通电，系统压力由阀38限定，液压泵输出的压力油经固定节流孔L、阀7、阀9进入合模缸10的右腔，左腔则经阀7回油箱，使液压缸10的活塞后退而完成开模动作。慢速开模电磁铁3YA、4YA、19YA通电，系统压力由阀29控制。由于此时液压泵输出的压力油不再经过固定节流孔L，而经过阀3、阀9进入合模缸10的右腔，所以开模速度提高。在开模完成之前，开模速度又减慢，压力降低，以减少冲击。注塑机液压系统工作原理顶出缸动作顶出缸前进电磁铁7YA、17YA通电，系统压力由阀32调定。液压泵输出的压力油经阀11进入顶出缸12左腔，顶出缸右腔则经阀11回油，推动顶出杆顶出制品。顶出缸后退电磁铁6YA、17YA通电，液压泵输出的压力油经阀11进入顶出缸12的右腔，顶出缸左腔则经阀11回油，顶出缸后退。注塑机和注塑模的关系对于多数注塑模，其型腔数量与注塑机的塑化能力、最大注塑量以及合模力等参数有关，此外，还受制品的精度和生产的经济性等因素影响。为了统一阐述型腔数量的设计问题，下面介绍如何根据这些参数和因素来确定型腔数量的方法，这些方法也可用来校核初选的型腔数量是否能与注塑机规格相适应。1按注塑机的塑化能力确定型腔数量N1sjpmmtKmN3600/≤1式中：K—注塑机最大注塑量的利用系数，一般取0.8；mp—注塑机的额定塑化量（g/h或cm）t—成型周期（s）；mj—浇注系统和飞边所须的塑料质量或体积ms—单个制品的质量或体积2按注塑机的最大注塑量确定型腔数量N2sjImmKmN≤2式中：mI—注塑机允许的最大注塑量。3按注塑机的额定合模力确定型腔数量N3sljlIApApFN≤3式中：FI—注塑机的额定合模力（N）；Aj—浇注系统和飞边在模具水平分型面上的投影面积（mm2）；As—单个制品在模具水平分型面上的投影面积（mm2）；pl—单位投影面积需用的合模力（MPa），近似取值为熔体对型腔的平均压力。4按制品要求的尺寸精度确定型腔数量N424δδ25001%4100δ100δδ4lllNddd=+×÷=式中：l—制品的基本尺寸（mm）；δ—δ=Δ/2，Δ是制品的尺寸公差（mm）；δd—δd=Δd/2，Δd是单型腔时各种塑料可能达到的尺寸公差。型腔不宜过多，经常推荐使用一模四腔结构。5按生产的经济性确定型腔数量N5CtYN60Σ5=式中：t—成型周期（min）；Y—每小时的工资和经营费（元）；Σ—制品的生产总量（个）；C—模具费用。其中，C1是与型腔无关的费用；C2是与型腔数成比例的费用中单个型腔分摊的费用（元）。注塑量校核在一个注塑成型周期内，注塑模内所须的塑料熔体总量与模具浇注系统的容积和型腔容积有关，其值用下式计算：mi=Nms+mj式中：N—型腔的数量；ms—单个制品的质量（或体积）；mj—浇注系统和飞边所需的塑料质量（或体积）。设计注塑模时，必须保证小于注塑机允许的最大注塑量，二者的关系为：mi=（0.1~0.8）mI制品在水平分型面上的投影面积与合模力校核注塑成型时，制品或型腔在与注塑方向正交的模具分型面上的投影面积是影响工艺合模力的主要因素，其数值越大，需要的合模力也就越大。如果这个数值超过了注塑机允许使用的最大成型面积，则成型过程中将会出现涨模溢料现象。为此，设计注塑模和选择模具分型面时，必须满足下面关系式。A∈AI，（A含于AI）式中：A—制品或型腔（包括浇注系统和飞边）在水平分型面上的投影面积；AI—注塑机允许使用的最大成型面积。制品在水平分型面上的投影面积与合模力校核注塑成型时，模具所需的工艺合模力与制品在分型面上的投影面积有关，为了可靠地闭锁型腔，不使成型过程中出现溢料现象，工艺合模力必须小于注塑机的额定合模力，二者的关系为：Fl≤（0.8~0.9）FI注塑压力校核注塑压力与塑料熔体在模具中的流动比有关，对于初步选择确定的模具结构，还应对其流动比所需用的注塑压力进行校核，以保证它不超过注塑机允许的、使用的最大注塑压力。流动比的计算方法后面介绍。开模行程校核开模行程也叫做合模行程，指模具开合过程中动模固定板的移动距离，用符号s表示。当模具厚度确定以后，开模行程的大小直接影响模具所能成型制品高度。即s太小时，模具不能成型高度较大的制品，否则，成型后的制品无法从动、定模之间脱出。因此，设计模具时必须校核它所需用的开模距离是否与注塑机的开模行程相适应。下面分几种情况加以讨论1注塑机最大开模行程与模厚无关时的校核对于带有液压-