注塑机种类及5大通用塑料的注塑成型工艺

注塑机种类汇总及5大通用塑料的注塑成型工艺

　　注塑机介绍

　　注塑机，又名注射成型机或注射机，很多工厂叫啤机(pi ji)，注塑产品叫啤件。它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。

　　注塑机是塑料加工业中使用量最大的加工机械，不仅有大量的产品可用注塑机直接生产，而且还是组成注拉吹工艺的关键设备。中国已成为世界塑机台件生产的第一大国。同时，我国注塑机的生产还呈现出很强的区域特色，浙江的宁波和广东的东莞等地，已成为我国乃至全球重要的注塑机生产基地。

　　一、根据注塑机的外形分类

　　按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、卧式和立卧复合式。

　　a、立式注塑机

　　1、注射装置和锁模装置処于同一垂直中心线上，且模具是沿上下方向开闭。其占地面积只有卧式机的约一半，因此，换算成占地面积生产性约有二倍左右。

　　2、容易实现嵌件成型。因为模具表面朝上，嵌件放入定位容易。采用下模板固定、上模板可动的机种，拉带输送装置与机械手相组合的话，可容易地实现全自动嵌件成型。

　　3、模具的重量由水平模板支承作上下开闭动作，不会发生类似卧式机的由于模具重力引起的前倒，使得模板无法开闭的现象。有利于持久性保持机械和模具的精度。

　　4、通过简单的机械手可取出各个塑件型腔，有利于精密成型。

　　5、一般锁模装置周围为开放式，容易配置各类自动化装置，适应于复杂、精巧产品的自动成型。

　　6、拉带输送装置容易实现串过模具中间安装，便于实现成型自动生产。

　　7、容易保证模具内树脂流动性及模具温度分布的一致性。

　　8、配备有旋转台面、移动台面及倾斜台面等形式，容易实现嵌件成型、模内组合成型。

　　9、小批量试生产时，模具构造简单成本低，且便于卸装。

　　10、经受了多次地震的考验，立式机由于重心低，相对卧式机抗震性更好。

　　b、卧式注塑机

　　1、即使是大型机由于机身低，对于安置的厂房无高度限制。

　　2、产品可自动落下的场合，不需使用机械手也可实现自动成型。

　　3、由于机身低，供料方便，检修容易。

　　4、模具需通过吊车安装。

　　5、多台并列排列下，成型品容易由输送带收集包装。

　　c、角式注塑机

　　角式注塑机注射螺杆的轴线与合模机构模板的运动轴线相互垂直排列，其优缺点介于立式与卧式之间。因其注射方向和模具分型面在同一平面上，所以角式注塑机适用于开设侧浇口的非对称几何形状的模具或成型中心不允许留有浇口痕迹的制品。

　　d、多工位成型机

　　其注射装置与合模装置有两个或两个以上的工作位置，也可把注射装置与合模装置进行多种排列。

　　二、根据注塑机的动力源分类

　　a、机械式手工注塑机

　　注塑机最开始就是已全手工机械操作的形式出现的，在上世纪刚刚发明注塑机的初级阶段。合模机构和注塑机构全部是利用杠杆原理产生锁模力和注射压力，也是现代曲肘式合模机构的基础。

　　b、液压式注塑机

　　随着工业技术的发展，特别是液压控制等技术的发展成熟，全手工操作的机械式注塑不能满足生产的要求，液压式注塑机就孕育而生。

　　液压式注塑机有非常多的优点，动作速度压力控制方便，锁模压力大(目前世界上能商用的最大锁模力注塑机8000吨，最小一致的最小锁模力注塑机5吨)，控制精确，能满足特殊用途的需要。这也是液压式注塑机历久弥新、生生不息的主要原因。从目前的发展来看，在未来很长的时间内，液压式注塑机还会占据主要位置。

　　通过控制液压动力源的流速、压力、方向来控制注塑机的每个动作。

　　c、气动式注塑机

　　气动注塑机是以压缩空气为动力，以油压缸为执行元件的台式注塑机。既具有气动系统的低能源消耗、设备轻型化的特点，又具有液压设备的高稳定性和可控性能。主要特点如下：

　　1.由于以压缩空气为动力，对环境无污染，工作无噪音。一个空气压缩泵站可同时驱动多台气动注塑机同时工作。设备的维护、保养更简便，费用更低。

　　2.设备采用特殊的气液传动系统，设备可控压力高达400KG/cm2，其结构和动力的特殊性能可使设备设计得轻型、小型化。特别适合生产射出量15克以内的高精度产品，如视听、DC电源、充电器、通讯、网络器件连接件等五金、塑胶配件的生产。传统的手推活动模具的工作方式不改变，效率提高20%。

　　3.加料射胶系统采用内置式自旋转螺杆熔胶，柱塞射胶结构。使胶料塑化更加充分，排气性能更佳，比螺杆式液压注塑机的操作更简单，具有更好的成型效果和精度。独特的炮筒、螺杆设计，对环保、低毒塑料的热稳定性色变问题得以完美解决;彻底消除了工程塑料熔胶时螺杆对分子结构的破坏和入料时塑料压缩比对设备的困扰。

　　4.由于设备的小型化，节能和环保，能够使生产车间的生产布置成流水线工作方式，此工作方式比传统生产布置方式效率提高1倍，节省人力资源1/5以上。

　　d、电动注塑机

　　1983年生产出世界上第一台全电动注塑机，只是近年来，随着伺服电机技术的日趋成熟和价格的大幅度下降，以及环保和节能的需要，为全电动式注塑机的发展注入了新的活力。

　　与传统的全油压注塑机相比，全电动注塑机在动力驱动系统上彻底抛弃了全油压机油泵马达产生的油压驱动系统，而采用伺服电机(Servo motor)驱动，传动结构采用滚珠丝杆和同步皮带，大幅度提高了注塑机动力系统的控制精度，彻底解决了液压油对环境的污染问题，机械产生的噪声也随之下降。

　　全电动注塑机具有节能、环保、噪音低、计量准确等优点，全电动注塑机控制系统比油压机简单，反映也迅速，具有优良的控制精度，可以提供复杂同步动作，缩短生产周期;但在制造超大型、高锁模力注塑机方面受传动机构的限制，成本的控制，不适合应用于超大型的高注塑机。

　　三、根据塑化方式分类

　　1. 柱塞式塑料注射成型机

　　它的混炼性很差的，塑化性也不好，要加装分流梭装置。已很少使用。

　　2. 往复式螺杆式塑料注射成型机

　　依靠螺杆进行塑化与注射，混炼性和塑化性都很好，现在使用最多。

　　3. 螺杆——柱塞式塑料注射成型机

　　依靠螺杆进行塑化与依靠柱塞进行注射，两个过程分开来。

　　四、根据合模方式分类

　　1.曲肘式

　　目前使用最多的一种，没有专利的壁垒。经过长时间的考验，是最廉价、简单、可靠的一种合模方式。

　　2.直压式

　　利用单个或者多个液压油缸直接作用到模具，从而产生锁模力。优点：锁模力控制精确、对模具保护好、不会因为机械磨损而影响模板平行度。适合要求高的模具使用。缺点：能耗相对曲肘式高，结构复杂

　　3.二板式

　　通过改变哥林柱的受力长度来调整高压锁模位置，从而取消用来调模的尾板结构，一般由开合模油缸、动模板、定模板、高压油缸、哥林柱锁定装置等组成。开合模用油缸直接驱动，减少了机械部件。

　　优点：调模速度快、容模厚度大、机械磨损小寿命长。缺点：成本高、控制复杂、维修难度高。一般用于超大型机器。

　　4.复合式

　　曲肘式、直压式、二板式的组合类型。

　　5大通用塑料的注塑成型工艺

　　聚丙烯(PP)注塑加工工艺

　　PP通称聚丙烯，因其抗折断性能好，也称“百折胶”。PP是一种半透明、半晶体的热塑性塑料，具有高强度、绝缘性好、吸水率低、热变形温度高、密度小、结晶度高等特点。改性填充物通常有玻璃纤维、矿物填料、热塑性橡胶等。

　　不同用途的PP其流动性差异较大，一般使用的PP流动速率介于ABS与PC之间。

　　1. 塑料的处理

　　纯PP是半透明的象牙白色，可以染成各种颜色。PP的染色在一般注塑机上只能用色母料。在一些机器上有加强混炼作用的独立塑化元件，也可以用色粉染色。户外使用的制品，一般使用UV稳定剂和碳黑填充。再生料的使用比例不要超过15%，否则会引起强度下降和分解变色。PP注塑加工前一般不需特别的干燥处理。

　　2. 注塑机选用

　　对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性。需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/m2来确定，注射量20%-85%即可。

　　3. 模具及浇口设计

　　模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温。型芯温度比型腔温度低5℃以上，流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60%)。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡(厚壁制品只能用共聚PP)。

　　4. 熔胶温度

　　PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃,熔融段温度最好在240℃。

　　5. 注射速度

　　为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用(出现气泡、气纹)。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。

　　6. 熔胶背压

　　可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。

　　7. 注射及保压

　　采用较高注射压力(1500-1800bar)和保压压力(约为注射压力的80%)。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。

　　8. 制品的后处理

　　为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。

　　聚乙烯(PE)注塑成型工艺

　　PE为结晶性原料，吸湿性极小，不超过0.01%，因此在加工前无需进行干燥处理。PE分子联链柔性好，键间作用力小，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。PE的收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，LDPE收缩率为1.22%左右，HDPE收缩率在1.5%左右。因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定。

　　PE的结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有很较大的影响。模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高。

　　PE的熔点不高，但比热容较大，因此塑化时仍需要消耗较多的热量，故要求塑化装置要有较大的加热功率，以便提高生产效率。

　　PE的软化温度范围较小，且熔体易氧化，因此在成型加工中应尽可能避免熔体与氧发生接触，以免降低塑件质量。

　　PE制件质地较软，且易脱模，因此当塑件有浅侧凹槽时可以强力脱模。

　　PE熔体的非牛顿性不明显，剪切速率的改变对粘度的影响较小，PE熔体粘度受温度的影响也较小。

　　PE熔体的冷却速度较慢，因此必须充分冷却。模具应该有较好的冷却系统。

　　若PE熔体在注射时采用直接进料口进料，应增大应力和产生收缩不均匀及方向性明显的增大变形，因此应注意选择进料口参数。

　　PE的成型温度较宽，在流动状态下，温度的少许波动对注塑成型没有影响。

　　PE的热稳定性较好，一般在300度以下无明显的分解现象，对质量没什么影响。

　　PE的主要成型条件

　　料筒温度：料筒温度主要是与PE的密度高低和熔体流动速率大小有关，另外还与注塑机的类型和性能，一级塑件的形状有关。由于PE为结晶型聚合物，在熔融时晶粒要吸收一定热量，因此料筒温度应高于它的熔点10度。度于LDPE来说，料筒温度控制在140-200℃，HDPE的料筒温度控制在220℃，料筒后部取最小值，前端取最大值。

　　模具温度：模温对塑件的结晶状况有较大影响，模温高，熔体结晶度高，强度高，但收缩率也会增大。通常LDPE的模具温度控制在30℃-45℃，而HDPE的温度相应再高10-20℃。

　　注塑压力：提高注塑压力有利于熔料的充模，由于PE的流动性很好，因此除薄壁细长制品外，应该精良选择较低的注射压力，一般注射压力为50-100MPa。形状简单。壁后较大的塑件，注射压力可以低些，反之则高。

　　聚氯乙烯(PVC)注塑工艺

　　典型应用范围:

　　供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。

　　化学和物理特性:

　　PVC材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。

　　PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。

　　PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。 PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。

　　特别是大分子量的PVC材料更难于加工(这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性)，因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当低，一般为0.2~0.6%。

　　注塑模工艺条件:

　　1. 干燥处理：通常不需要干燥处理。

　　2. 熔化温度：185~205℃ 模具温度：20~50℃。

　　3. 注射压力：可大到1500bar 。

　　4. 保压压力：可大到1000bar。

　　5. 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。

　　6. 流道和浇口: 所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口;对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm;扇形浇口的厚度不能小于1mm。

　　7. 化学和物理特性: 刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。

　　聚苯乙烯(PS)注塑工艺

　　典型应用范围:

　　产品包装、家庭用品(餐具、托盘等)、电气(透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等)。

　　化学和物理特性:

　　大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。

　　它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在0.4~0.7%之间。

　　注塑模工艺条件:

　　1. 干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为80℃、2~3小时。

　　2. 熔化温度：180~280℃。对于阻燃型材料其上限为250℃。

　　3. 模具温度：40~50℃。

　　4. 注射压力：200~600bar。

　　4. 注射速度：建议使用快速的注射速度。

　　5. 流道和浇口: 可以使用所有常规类型的浇口。

　　ABS注塑工艺

　　典型应用范围:

　　汽车(仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等)，电冰箱，大强度工具(头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等)，电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。

　　化学和物理特性:

　　ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。

　　三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。

　　ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

　　注塑模工艺条件:

　　1. 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80~90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。

　　2. 熔化温度：210~280℃;建议温度：245℃。

　　模具温度：25~70℃。(模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低)。

　　3. 注射压力：500~1000bar。

　　4. 注射速度：中高速度。

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