高分子加工學注射成型第一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射成型在塑料加工中的地位能成型外形復雜、尺寸精度高的制品能成型帶有嵌件的制品成型周期短，成型時間：幾秒～幾分鐘適應性強，制品重量：1g以下～幾十Kg生產效益高容易實現自動化第二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二發展現狀經濟而先進的加工方法產量占塑料總量的30%從品種上看，比重更大可用于制備工程塑料制造工業配件，儀表零件，殼體適合大、中、小型的企業

第三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射成型加工的歷史1845第一次加工賽璐珞1919醋酸纖維，進一步發展1926用壓縮空氣作動力1930電力作動力1936出現了帶分流梭的柱塞式注射機1940用螺桿的直接注射法1956第一臺往復螺桿注射機（現代注射機）第四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二5.2.1注射成型設備

注射機的基本作用——塑化、注射塑化：加熱物料使其達到熔融狀態，進一步混合物料使其達到均勻混合狀態。注射：對熔融物料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。

注射機組成——注射系統、鎖模系統和塑模第五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二圖5-61

移動螺桿式注射機1－動模板2－注射模具3－定模板4－噴嘴7－注射油缸12－頂出桿（銷）

13－鎖模油缸

常用注射機類型：柱塞式注射機單螺桿定位預塑注射機移動螺桿式注射機圖5-61移動螺桿式注射機第六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二C.移動式（往復）螺桿注射機單料筒，單螺桿，螺桿可前后移動與B.類比較,預塑效果相當；與A.比較,塑化效果好,大注射量螺桿傳動部分復雜

A.柱塞式注射機

單料筒，單柱塞結構簡單塑化不均勻，注射壓力損耗大，注射速度不均勻。B.單螺桿定位預塑注射機結構特點：雙料筒，單螺桿，單柱塞預塑均勻，注射壓力穩定，加料量大結構復雜，操作困難第七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二(1)注射系統

柱塞式和移動螺桿式注射機的作用原理大致相同作用:

使物料塑化、混勻，在高壓下將其注入模具。注射系統包括加料裝置、料筒、螺桿（柱塞式注射機則為柱塞和分流梭）及噴嘴等部件。

第八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二

①加料裝置必備：錐形料斗，可加定量、定容加料裝置，自動上料裝置。②料筒③柱塞與分流

柱塞為一根堅硬的金屬圓棒，其作用：將注射油缸的壓力傳給物料，并使熔料注射入模具。分流梭裝在料筒前的中心部分，是兩端錐形的金屬圓錐體，形如魚雷，也叫魚雷頭。第九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二分流梭作用：將料筒內流經該處的熔料成為薄層，使塑料流體產生分流和收斂流動，以縮短傳熱導程，有利于減少或避免塑料過熱而引起的熱分解，并提高塑化質量。

螺桿柱塞分流梭柱塞式注射機×√√單螺桿式定位注射機√√×移動螺桿注射機√××第十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二④螺桿作用:對物料進行輸送、壓實、塑化和施壓A．螺桿在注射過程中的運轉步驟將料斗的物料卷入料筒,螺桿轉動,后移(同時進行)料筒中的物料達到注射量時，螺桿停轉，停移螺桿將熔料注入模具時，螺桿在不轉動的情況下，作軸向向前運動。注射大徑移軸向移動保壓小徑移軸向移動(基本不動，略有調整)第十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二B．注射螺桿的特點結構與擠出機基本相同，技術要求偏低。運轉中既有徑向運動(轉動)，又有軸向的位移。螺槽較深頭部錐形。頭部可帶止逆環第十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二圖5-65注射用螺桿結構示意圖C．螺桿分為三段

送料段作用：使物料受熱、前移物料狀態：固體結構特點：螺距等距等深長度：1/2第十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二

壓縮段(熔化段)，螺桿中部作用：使物料受熱、前移；使物料軟化，熔融；排氣物料狀態：逐漸熔融結構特點：螺槽逐漸變小（漸變），有擠壓作用長度：

1/4

均化段（計量段）作用：與送料段相同；使熔體均勻；使熔體定量、定壓由噴咀射出物料狀態：熔融狀態結構特點：等距等深，螺距比前兩段小(熔化后體積比原料小)長度：1/4第十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二

D．注射螺桿的重要參數長徑比：L/D=16~20壓縮比：2~5

嚴格定義：螺桿的加料段，第一個螺槽的容積與螺桿的均化段最后一個螺槽的容積之比。第十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二⑤噴嘴

聯接料筒和模具的過渡部分直通式自鎖式杠桿針閥式（外鎖式）樹脂熔融粘度高直通式噴咀熔融粘度低自鎖式或杠桿式第十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二（2）鎖模系統作用：鎖合模具，啟閉模具，頂出制件鎖模力＞模腔壓力閉模：先快后慢。開模：先慢后快(粘接力大，須慢慢開啟)

鎖模力(F)的大小決定于注射壓力(p)和與施壓方向成垂直的制品投影面積(A)的乘積，即

（5-44）第十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二常用的啟閉模具和鎖模機構有三種型式:

機械式

液壓式

液壓—機械組合式第十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二

A．機械式

優點：結構簡單，制造，維修容易

缺點：啟動時負荷大，受沖擊振動大

適用范圍：小型機

B．液壓式優點：壓力大，工作平穩。缺點：系統功率大，設備昂貴。適用范圍：大型機。

C．液壓、機械組合式結構特點：液壓操縱連桿和曲肘撐桿結構優點：符合閉模先快后慢，開模先慢后快，鎖模力大缺點：調模難，易磨損適應范圍：中大型，普遍采用第十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二(3)注塑模具(模具)

1－用作推頂脫模板的孔2－脫模板

3－脫模桿4－承壓柱5－后夾模板

6－后扣模板7－回頂桿8－導合釘

9－前夾模板10－陽模11－陰模12－分流道13－主流道襯套14－冷料井15－澆口16－型腔17－冷卻劑通道18－前扣模板19－模具分型面20－后扣模板

21－承壓板

22－制品

23－分流道贅物

24－主流道贅物

典型注射模具結構示意圖

模具——在注射成型中賦予塑料一定形狀和尺寸的部件模具由澆注系統、成型部件和結構零件三大部分組成

第二十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二(3)注塑模具模具特點：形狀復雜，加工光潔度和精度要求高按運行特點分：定模和動模。從作用功能分：澆注系統：主流道、分流道、冷料穴、澆口等型腔成型系統：型腔、型態、陰模、陽模、成型桿排氣孔結構零件：用于導向、抽芯、脫模、分型各種零件，包括前后夾模板、前后扣膜板、承壓板、承壓柱、導向板、脫模板、脫模桿、加程桿等。冷卻裝置：在陰、陽模中設置冷卻介質流動的通道第二十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二典型的塑模結構

主流道：噴咀至型腔或分流道的一段通道冷料穴：主流道末端的一個空穴分流道：多槽模中連接主流道和各個型腔的通道澆口：連接主流道(或分流道)與型腔之間的通道,

澆口小，提高沖模速度，防倒流。型腔：模具中成型塑料制品的空間陰模（凹模）：構成制品外形的成型零件。陽模（凸模）：構成制品內部形狀的成型零件

排氣孔：用于排除熔料中的氣體冷卻裝置：冷水，熱水，熱油，蒸汽第二十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射的工藝參數、技術參數和型號的表示法

工藝參數：以數量的形式反映注射機在運轉時的工藝條件（可調，可選擇）。技術參數：反映注射機的性能，作為設計制造的依據，便于用戶合理使用（不可調，不可選擇）。注意：工藝參數和技術參數的區別和聯系。如注射量既是工藝參數又是技術參數。技術參數通常用工藝參數上限或下限來表示。第二十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射機型號的表示法A．國外的：廠家專用代號：鎖模力(改進型號)，如N400AVN表示日本日精株式會社（Wikka）專用代號，400——鎖模力，AV改進型號B.國內的按輕工部標準

SZ-—額定注射量/鎖模力,如SZ—60/40

額定注射量60cm3,鎖模力40噸第二十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二5.2.2注射成型原理從工藝操作看，實質是塑化過程，流動與冷卻過程注射過程原理是研究注射機在傳熱和傳質的過程以及流體的流動狀態，混合狀態，得到注射機的工藝參數與制品質量的相互關系，指導實際生產。熱塑性塑料的注射過程包括加料、塑化、注射充模、冷卻固化和脫模等幾個步驟第二十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二（1）塑化過程原理物料在料筒內經過加熱，混合之后，達到流動狀態，具有良好的可塑性，均勻性的全過程。熱均勻性

塑化量指單位時間內注射機熔化物料的質量（5-49）

料溫分布

第二十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二(2)注射流動過程原理

用柱塞或螺桿的推動將具有流動性和溫度均勻的塑料熔體注入模具，充滿模具型腔。物料在注射機料筒中的流動塑料受壓和受熱時，首先由壓力將粒狀物壓成柱狀固體，而后在受熱中，逐漸變成半固體以至熔體。物料在噴嘴中的流動噴嘴是料筒與模具之間的連接件，充模時熔體流過噴嘴孔時會有較多壓力損失和較大溫升。物料在注射模腔內的流動塑料熔體進入模腔內的流動情況均可分為充模、保壓、倒流和澆口凍結后的冷卻四個階段。

第二十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二圖5-78

不同充模速率的熔體流動情況

(a)慢速注射

（b）高速注射

第二十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二流動和冷卻過程分成充模、保壓、倒流、冷卻四個階段注射機基本操作程序(a)加料塑化

（b）注射充模

（c）保壓固化

（d）脫模

第二十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二流動和冷卻過程A．充模階段物料狀態：熔體熔體的流動特征：以注射速度流動模腔壓力開始小，結束最大B．保壓階段（壓實階段）物料狀態：熔體熔體流動特征：基本靜止,少量熔體繼續流入(補縮)模腔壓力，基本不變第三十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二流動和冷卻過程C．倒流階段物料狀態：大部分是烘干熔體，澆口處變成固體熔料狀態：基本靜止，但有倒流現象。模腔壓力：開始下降，保壓時間長，倒流消除；噴咀中帶有止送閥，避免倒流；倒流階段在兩種情況下不存在：①保壓階段長，澆口凍結②噴咀帶有止逆閥

第三十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二流動和冷卻過程D．凍結后冷卻階段物料狀態：從熔體變成固體熔體流動特征：仍有少量在流動模腔壓力，不斷下降，結束，留殘余壓力第三十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二5.2.3注射成型工藝及控制

粒狀熱塑性塑料干燥和預熱注射機料筒清洗加料塑化加料嵌件的預熱塑化注射充模凝封保壓退柱塞或螺桿冷卻固化注射制品脫模

注射成型工藝流程圖

后處理第三十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二（1）注射成型的工藝操作過程①設定各個溫度控制溫度②各個溫度區通電加熱③加熱預塑送料，物料熔融，螺桿后退。④合模與鎖緊開始低壓快速，縮短合模周期；將閉合時，低壓低速；⑤注射裝置前移使噴咀與空模板,模具或流道口貼緊

⑥注射第三十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射成型的工藝操作過程⑦保壓壓實、補充模具內物料，可防止物料倒流，螺桿或柱塞在注射完畢后，繼續對熔體保持一定壓力。⑧制品冷卻由外至內冷卻冷卻過程中同時進行另一過程，加熱預塑⑨注射裝置后退避免噴咀出現冷料。⑩開模，頂出制品重復第4步驟：制備下一個制品第三十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二（2）注射成型工藝成型前的準備易吸濕塑料，如PC,NY等需干燥注射過程

加料、塑化、注射充模、保壓、冷卻固化和脫模等幾個工序

制件的后處理注射制件經脫模或機械加工后，常需要進行適當的后處理，以改善和提高制件的性能及尺寸穩定性。后處理主要指退火、調濕處理和二次加工等。

第三十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二（3）注射成型工藝條件及控制溫度

老式機只有料筒三段溫度A．料筒溫度①Ⅰ（T低）→（高）Ⅲ流動T～分解T

流動T粘流Tf（無定形）熔點（結晶聚合物）②料口末端溫度Ⅲ③Ⅰ比流動T稍低④易降解的聚合物，嚴格控制最高T第三十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二B．噴咀T控制原則：噴咀大，模具小，略低料筒的最高T。反之，高于…..C．模具T

低于樹脂的Tg和Tm.。控制原則：①具體問題具體分析②盡可能低③無定形樹脂，熔融T↑，模具T↑，反之亦然。④結晶性樹脂，通過理解冷卻速率對結晶的影響，去把握模具的控制。第三十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二壓力A．背壓（塑化壓力）定義：在預塑階段（即螺桿后退時），物料對螺桿頭部新產生的壓應力（壓強）Mpa。

保證質量前提下，背壓越低越好B．注射壓力定義：柱塞或螺桿頂部對塑料所施加的壓力調高P有利：收縮率↓，尺寸穩定性好調高P不利：溢邊，脹模，壓力波動P過低：充模不足C.保壓壓力與注射壓力類似第三十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射速率q（速度υ）υ

：單位時間內柱塞或螺桿移動的距離（cm/s）q：單位時間內注射塑料的量（cm3/s或g/s)調高有利：充模時壓力↑，流動長度↑。調高不利：溢邊，飛邊，脹模。過低：質量不均勻，不密實。第四十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射時間（成型周期）

定義：完成一次注塑過程所需的時間A.注射成型循環周期

τ↑，產率↓總的控制原則：盡可能縮短注射成型循環周期。注射時間（充模時間）一般為0~10sτ保壓時間閉模冷卻時間總冷卻時間其它時間(開模、脫模、涂拭脫模劑、安放嵌件和閉模等時間)有的注射時間定義時，沒包括保壓時間，而有的包括了保壓時間。第四十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二注射成型周期圖

第四十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二B．注射時間（充模時間）定義：螺桿或柱塞完成一次注射行程時所需的時間作用和控制原則：與注射速率相反C．保壓時間τt不足，熔料會從膜腔中倒流，使模內壓力下降，以致制品出現凹陷，縮孔。在澆口熔體封凍前，t有影響；封凍后，t無影響D．冷卻時間ττ長，避免制品在脫模時變形，但產率↓

τ短，脫模難第四十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期二

為什么說在注射機上，確定了注射速度和注射時間之后，就能相應地確定注射速率和注射量？