塑料成型工艺

第三章 塑料成型工艺

在塑料成型生产中，塑料原料、成型设备和成型所用模具是三个必不可少的物质条件，必须运用一定的技术方法，使这三者联系起来形成生产能力，这种方法称为塑料成型工艺。塑料种类很多，其成型方法也很多，表3－1列出常用的成型加工方法与模具。

表3－1 常用的成型加工方法与模具 序号 1 2 3 4 5 6 成型方法 注射成型 压缩成型 压注成型 挤出成型 中空吹塑 热成型 压缩空气成型模具 成型模具 注射模 压缩模 压注模 口模 口模、吹塑模 真空成型模具 适合生产形状简单的塑件，此方法可供选择的原料较少 用 途 如电视机外壳、食品周转箱、塑料盆、桶、汽车仪表盘等 如电器照明用设备零件、 机、开关插座、塑料餐具、齿轮等 适用于生产小尺寸的塑件。 如塑料棒、管、板、薄膜、电缆护套、异形型材〔扶手等〕 适用与生产中空或管状塑件，如瓶子、容器、玩具等 塑料的成型方法除了以上列举的六种外，还有压延成型、浇铸成型、玻璃纤维热固性塑 料的低压成型、滚塑(旋转)成型、泡沫塑料成型、快速成型等。本书着重介绍应用最广泛的注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型。

第一节 注射成型原理与工艺

一、注射成型设备

〔一〕注射机的根本构造组成和工作过程 1．注射机的根本构造组成

注射机是塑料成型加工的主要设备之一。注射机的类型很多，主要由注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统等组成，如图3－1所示。图3—2所示为卧式注射机实物图。

图6-41垂直分型面卸模架卸模上卸模架 2-凸模 3-辦合凹模 4-模套 5-下模座板 6-下卸模架

word版

.

图3－1 卧式注射机示意图

1－锁模液压缸 2－锁模机构 3－移动模板 4－顶杆 5－固定板 6－控制台

7－料筒 8－料斗 9－定量供料装置 10－注射液压缸

图3－2 卧式注射机

〔1〕注射装置的主要作用是将各种形态的塑料均匀地熔融塑化〔塑化是指塑料在料筒内经加热到达流动状态并具有良好的可塑性的过程〕，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔内，当熔料充满型腔后，仍需保持一定的压力和作用时间．使其在适宜压力作用下冷却定型。

注射装置主要由塑化部件〔螺杆、料筒、喷嘴〕和料斗、计量装置、传动装置、注射及移动油缸等组成。

〔2〕合模装置的作用是实现模具的闭合并锁紧，以保证注射时模具可靠地合紧及脱出制品的动作。

合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定用的拉杆、合模油缸、移动油缸、连杆机构、调模装置及塑料顶出装置等组成。

〔3〕液压传动和电气控制系统的作用是保证注射机按工艺过程的动作程序和预定的工艺参数〔压力、速度、温度、时间等〕要求准确有效地工作。

液压传动系统主要由各种液压元件和回路及其它附属设备组成。电气控制系统那么主要由各种电气仪表等组成。

２．注射机工作循环的工作过程如下： 〔１〕加热、预塑化

螺杆在传动系统的驱动下，将来自料斗的物料向前输送、压实，在料筒外加热器、螺杆和机筒的剪切、摩擦的混合作用下，物料逐渐熔融，在料筒的头部已积聚了一定量的熔融塑料，在熔体的压力下螺杆缓慢后退。后退的距离取决于计量装置依据一次注射所需的量来调整，当到达预定的注射量后螺杆停顿旋转和后退。

〔２〕合模和锁紧

锁模机构推动动模板及安装在动模板上的模具动模局部与定模板上的模具定模局部合word版

.

模并锁紧，以保证成型时提供足够的夹紧力使模具锁紧。 〔３〕注射装置前移

当合模完成后，整个注射座被推动，前移，以便注射机喷嘴与模具主浇道口完全贴合。 〔４〕注射、保压

在注射机喷嘴完全贴合模具浇口以后，注射液压缸进入高压油，推动螺杆相对料筒前移，将积聚在料筒头部的熔体以足够压力注人模具的型腔。因温度降低而使塑料体积产生收缩，为保证塑件的致密性、尺寸精度和力学性能，需对模具型腔内的熔体保持一定的压力，以补充塑件的收缩。

〔５〕卸压

当模具浇口处的熔体冻结时，即可卸压。 〔６〕注射装置后退

一般来说，卸压完成后，螺杆即可旋转、后退，以完成下一次的加料、预塑化过程。预塑完成以后，注射装置撤离模具的主浇道口。

〔７〕开模、顶出塑件

模具型腔内的塑件经冷却定形后，锁模机构开模，并且推出模具内的塑件。 〔二〕注射机的分类与特点

1．按机器外形特征可分为卧式注射机、立式注射机、角式注射机。

〔1〕卧式注射机 如图3－3a所示，卧式注射机的注射装置与合模装置的轴线同一线水平排列。优点是机身低，便于操作和维修；机器重心低，安装稳定性好；塑件顶出后可利用其自重作用而自动下落，容易实现自动操作。缺点是模具的安装和法件的安放比较麻烦；占地面积较大。这种类型对于大、中、小型注射机都适用．是目前国内外大、中型注射机广为采用的形式。

〔2〕立式注射机 如图3－3b所示，立式注射机注射装置与合模装置的轴线同一线垂直排列。优点是占地面极小；模具的装拆和嵌件的安放都较方便。缺点是塑件顶出后常需用人工取出，不易实现自动化；由于机身高，机器重心较高，机器的稳定性较差，维修和加料也不方便。这种类型注射机多为注射量在60cm3以下的小型注射机。

〔3〕角式注射机 角式注射机是介于卧室和立式之间的一种形式，它的注射装置与合模装置的轴线互相垂直排列，注射装置的轴线与模具的分型面同处于同一平面上，其布置有两种形式，如图3—3c所示。优点是构造简单，注射成型时熔料是从模具的侧面进入型腔，它特别适用于加工中心局部不允许留有浇口痕迹的制品。缺点是开合模机构是纯机械传动，无法准确可靠地注射和保持压力及锁模力，模具受冲击和振动较大。

word版

.

(a) 卧式 (b) 立式 (c) 角式

图3－3 注射机类型 1—合模系统 2—注射系统

图6-45斜滑块侧向分型机构凸模 2-辦合模 3-模套4-型芯固定板 5-下加热板6-铰链推杆

2．按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机、螺杆式注射机

〔1〕柱塞式注射机

注射柱塞直径为20－100mm的金属圆杆，当其后退时物料自料斗定量地落入料筒内，柱塞前进，原料通过料筒与分流梭的腔内，将塑料分成薄片，均匀加热，并在剪切作用下塑料进一步混合和塑化，并完成注射。多为立式注射机，注射量小于30－60g，不易成形流动性差、热敏性强的塑料。柱塞式注射机由于自身构造特点，在注射成型中存在着塑化不均、注射压力损失大等问题。 〔2〕螺杆式注射机

螺杆在料筒内旋转时，将料斗内的塑料卷人，逐渐压实、排气和塑化，将塑料熔体推向料筒的前端，积存在料筒顶部和喷嘴之间，螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退。当积存的熔体到达预定的注射量时，螺杆停顿转动，在液压缸的推动下，将熔体注入模具。卧式注射机多为螺杆式。

3．按设备加工能力可分为超小型注射机、小型注射机、中型注射机和大型注射机。 4．按注射机的用途可分为通用注射机和专用注射机〔热固性塑料注射机、发泡塑料注射机、多色注射机等〕。

〔三〕注射机的规格型号

注射机产品型号表示方法各国不尽一样，国内也没有完全统一，目前国内常用的型号编制方法有机械部标准(2485－78)，是由根本型号和辅助型号两局部组成，如图3－4所示。 根本型号 辅助型号

— 设计序号 主参数 类型代号 组型代号； 类别代号

图3－4 国产注射机型号表示方法

型号中的第一项代表塑料机械类，以大写汉语拼音字母“S〞〔塑〕表示；第二项代表

word版

.

注射成型组，以大写汉语拼音字母“z〞〔注〕表示；第三项代表区别于通用型或是专用型组，通用型者省略，专用型也用相应的大写汉语拼音字母表示。如多模注射机以“M〞〔模〕表示，多色注射机以“S〞〔色〕表示，混合多色注射机以“H〞〔混〕表示。热固性塑料注射机以“G〞〔固〕表示；第四项代表注射容量主参数，以阿拉伯数字表示，单位为cm3。卧式根本型主参数前不加注代号，立式的注“L〞〔立〕，角式注“J〞〔角〕。如果是不带预塑的柱塞式注射机时在代号之前加注“Z〞〔柱〕。如SZ—ZL30表示注射容量为30cm3的立式柱塞式塑料注射成型机。

国际上比较通用的是注射容积与合模力共同表示法，注射容积与合模力是从成型塑件重量与合模力两个主要方面表示设备的加工能力， 因此比较全面合理。如SZ—63/400，即表示塑料注射机〔SZ〕，理论注射容积为63cm3，合模力为400kN。

此外，还有用XS—ZY表示注射机型号的，如XS—ZY—125A，XS—ZY指预塑式〔Y〕塑料〔S〕注射〔Z〕成型〔x〕机，125为设备的注射容积为125cm3，A为设备设计序号第一次改型。也有塑料机械生产厂家为了加强宣传作用，用厂家名称缩写加上注射容积或合模力数值来表示注射机的规格。如HD188为XX市海达塑料机械生产的注射机，188指注射机的合模力为1880kN。

表3－2摘列了局部XS-Z、XS-ZY系列注射机的主要技术参数。

word版

.

表3—2 局部XS-Z、XS-ZY系列注射机主要技术参数 型 号 XS-Z XS-Z 60/50 40 60 55 120 60 XS-ZY 60/40 35 60 55 135 70 XS-ZY 125/90 42 125 114 116 72 XS-ZY 250/180 50 250 228 147 114 XS-ZY 250/160 50 250 228 127 134 XS-ZY 350/250 55 350 320 107 145 项 目 30/25 螺杆直径/mm 注射容量/cm3 注射重量/g 注射压力/MPa 注射速率/(g.s-1) 塑化能力13 /(kg.h-1) 注射方式 锁模力/KN 移模行程／mm 拉杆间距／mm 最大模厚／mm 最小模厚/mm 合模方式 顶出行程/mm 顶出力/KN 定位孔径/mm 喷嘴移出量/mm 喷嘴球半径/mm 系统压力/Mpa 电动机功率/KW 加热功率/KW 柱塞式 250 160 235 180 60 肘杆 140 12 55 10 10 6 5.5 2.2 2.4×外形尺寸(L×W×0.8×H)/(m×m×m) 1.5 重量/t 1 30 30 27 116 38 20 24 35 55 55 70 柱塞式 500 180 螺杆式 400 270 螺杆式 900 300 螺杆式 1800 500 螺杆式 1600 350 螺杆式 2500 260 190×300 330×300 260×290 295×373 370×370 290×368 200 70 肘杆 160 15 55 10 10 6 11 2.7 250 150 液压 70 12 80 20 10 14.2 15 4.7 300 200 肘杆 180 15 100 20 10 6 15 5 350 200 液压 90 28 100 20 18 6 24 9.8 400 200 肘杆 220 30 100 20 18 6.8 39 6.7 400 170 肘杆 240 35 125 20 18 6 24 10 3.5×0.9×1.6 3.3×0.9×1.6 3.4×0.8×1.6 4.7×1×4.5 5×1.3×1.9 4.7×4×1.8 2 3 3.5 4.5 6 7 〔续〕 word版

.

型 号 XS-ZY XS-ZY 500/200 65 500 455 132 168 110 螺杆式 2000 500 XS-ZY XS-ZY XS-ZY XS-ZY XS-ZY 项 目 500/350 螺杆直径/mm 注射容量/cm3 注射重量/g 注射压力/MPa 注射速率/(g.s-1) 塑化能力/(kg.h-1) 注射方式 锁模力/KN 移模行程／mm 拉杆间距／mm 最大模厚／mm 最小模厚/mm 合模方式 顶出行程/mm 顶出力/KN 定位孔径/mm 喷嘴移出量/mm 喷嘴球半径/mm 系统压力/Mpa 电动机功率/KW 加热功率/KW 外形尺寸(L×W×65 500 455 102 168 80 螺杆式 3500 500 540×440 450 300 肘杆 100 58 180 30 18 6 29.5 14 1000/450 1000/550 2000/600 3000/630 4000/1000 85 1000 910 118 303 125 螺杆式 4500 700 100 1000 910 118 325 180 螺杆式 5500 700 110 2000 1820 108 455 195 螺杆式 6000 750 120 3000 2730 113 718 245 螺杆式 6300 1120 130 4000 3640 125 910 290 螺杆式 10000 1100 540×440 650×550 650×550 760×700 900×800 1050×950 440 240 液压 128 41 160 30 20 13.6 41 17 700 300 液压 190 95 150 30 18 13.6 64 16.5 700 300 液压 190 95 225 30 18 13.6 62.5 18 800 500 肘杆 125 120 198 25 18 13.6 103 21 960 400 液压 200 110 225 30 18 13.6 137 40 1000 250 液压 150 160 300 50 18 13.6 182 45.4 7.7×1.8×7.4×1.7×10.9×1.911×2.9×14×2.4×6.5×1.3×2 6×1.5×2 2.4 12 9 20 24 25 ×3.5 37 3.2 50 2.9 65 H)/(m×m×m) 重量/t 〔四〕注射机的选用和注射模的关系

任何注射模都是安装在注射机上使用的，在注射成型生产中二者密不可分。注射机的选用就是根据所要生产的塑件确定注射机的型号，使塑件的注射模及注射工艺等所要求的注射word版

.

机的规格参数在可调的X围内，同时调整注射机的技术参数至所需要的参数。

设计注射模时，首先要确定模具的构造、类型和尺寸，同时还必须了解模具和注射机的关系及注射机有关工艺参数、模具安装部位的相关尺寸。因此，对模具和注射机的一些参数，模具的型腔个数、注射机的最大注射量、最大注射压力、锁模力、有关安装尺寸、开模行程和顶出装置等有关数据进展校核，并通过校核来设计模具和选用注射机型号。确保设计出的模具在所选用的注射机上安装和使用。

１．型腔数量确实定和校核

设计模具首先就是要确定模具型腔的数量，型腔的数量与注射机的塑化速率、最大注射量、锁模力有关，因此，必须从这三个方面对型腔的数量来进展校核。 〔１〕按注射机的额定塑化量确定型腔数量

n≤(KMＴ/3600-M1)/M 〔3－1〕 式中 n－型腔数量；

K－注射机额定塑化量的利用系数，一般取0.8； M－注射机的额定塑化量〔g/h或cm/h〕； T－成型周期〔s〕；

M1—浇注系统所需塑料质量或体积〔g或cm〕。 M－单个塑件的质量或体积〔g或cm〕 〔2〕按注射机的最大注射量确定型腔数量

n≤(KMp-M1)/M 〔3－2〕 式中 Mp—注射机允许的最大注射量(g/h或cm/h)；

K—注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8。 〔3〕按注射机的额定锁模力确定型腔数量

n≤(Fp-PA1)/PA 〔3－3〕 式中 Fp—注射机的额定锁模力〔N〕；

P—塑料熔体对型腔的压力〔MPa〕，一般取注射压力的80％； A1—浇注系统在模具分型面上的投影面积〔mm2〕； A—塑件在模具分型面上的投影面积〔mm2〕。

用上述三式确定型腔数量时，还需要考虑塑件的生产本钱和尺寸精度，型腔数量多，塑件本钱低，但型腔数量多，塑件的尺寸精度将降低， 生产经历说明，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4％—8％。此外，由于型腔数量多，模具尺寸增大，还应考虑注射机的安装模板尺寸的大小。 word版

3

3

3

3

.

2．最大注射量的校核

塑件和浇注系统凝料的总质量一般要小于注射机公称注射量的80％。最大注射量的校核应注意的是柱塞式注射机和螺杆式注射机标定的公称注射量是不同的，国际上规定柱塞式注射机的公称注射量是以一次注射聚苯乙烯的最大克数为标准；而螺杆式注射机标定的公称注射量是以螺杆在料筒中的最大推出容积表示。

3．注射压力的校核

注射压力的校核是校核注射机的额定注射压力能否满足塑件成型时所需的压力，为此，注射机的额定注射压力应大于塑件成型所需要的注射压力。

P ≥p 〔3－4〕 式中: P—注射机公称注射压力〔MPa〕；

p—塑料成型时所需的注射压力〔MPa〕．

注射压力受浇注系统、型腔内阻力、模具温度等因素影响，注射压力过大，飞边大，脱模困难，塑件外表质量差，内应力大，注射压力过小，塑料熔体不能顺利充满型腔．无法成型。

4．锁模力的校核

锁模力也称合模力，是指注射机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力，由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向〔模具开合方向〕的很大推力，这个力如果大于注射机的公称锁模力，将产生溢料现象。因此，注射机的公称锁模力必须满足：

F＞p(A+A1) 〔3－5〕 式中符号意义同前。

5．安装局部的尺寸校核

设计模具时应校核的主要参数有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模具厚度、最小模具厚度及模板上的安装螺孔尺寸。

〔1〕喷嘴尺寸

模具需要与注射机对接,所以模具的主流道始端应与注射机喷嘴头球面半径相适应,如图3-5a所示,注射机的前端的R0前端孔径d与模具主流道浇口套始端的R和小端直径d应满足以下关系

R=R0+(1－2)mm d=d0+(0.5－1)mm

浇口套球面半径R比喷嘴球面半径R0大1－2mm，保证高压熔体不从狭缝处溢出。浇口套小端孔径d比喷嘴孔径d0大0.5－1mm，保证注射成型在主流道处不形成死角,无熔料积存,便于主流道内的塑料凝料脱出。如图3-5b所示是配合不良的。 word版

.

图6-47弯销侧向抽芯凸模 2-弯销 3-挡板 4-侧型芯滑板

a) b)

图3—5 喷嘴和浇口套的关系

〔2〕定位圈尺寸

为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，注射机定模板上设有一定位孔，模具的定位局部〔或主流道衬套〕要设有一个凸台，即定位圈, 两者之间按一定的间隙配合，如图3－6所示。

h:小型模具取〔8－10)mm 大型模具取〔10－15)mm

图6-48 手动模外分型凸模 2-辦合模块 3-半圆环 4-模套 5-底板 6-推杆

图3－6 模具的定位圈和注射机定位孔的配合

〔3〕模具的厚度

注塑模的动、定模两局部闭合后，沿闭合方向的长度叫模具厚度或模具闭合高度。各种规格的注射机,可安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制〔国产机械锁模的角式注射机对模具的最小厚度无限制〕，在设计模具时应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大厚度和最小厚度之间，如图3-7所示。同时应校核模具的外形尺寸，使得模具能从注射机拉杆之间装入。

word版

.

图6-49手动抽芯压缩模1-圆柱销 2-活动镶块 3-丝杠侧型芯 4-凹模 5-凸模

图3－7 注射机动、定模固定板的间距

一般情况下，实际模具厚度HM 与注塑机允许安装的最大模厚Hmax及最小模厚Hmin之间必须满足下面条件，即：

Hmin≤HM≤Hmax 〔3－6〕 其中： Hmax= Hmin+ΔH 式中 HM—模具闭合厚度〔mm〕；

Hmin—注射机允许的最小模具厚度〔mm〕； Hmin—注射机允许的最大模具厚度〔mm〕； ΔH—注射机调节螺母的长度〔mm〕。

如果对所选用的注塑机，出现HM＜Hmin的情况，可采用加设垫板以增大HM解决合模问题。

〔4)模具的安装和紧固

模具的动模安装在注射机动模板上，模具的定模安装在注射机定模板上。为了安装紧固模具，注射机上的动模和定模两个固定板上都开有许多间距不同的螺孔。因此，设计模具时必须注意模具的安装尺寸应当与这些螺孔的位置及孔径相适应〔只要保证与其中一组对应即可〕，以便能将动模和定模分别紧固在对应的两个固定板上。

模具常用的安装紧固方法有两种：一种是在模具的安装部位打螺栓通孔，用螺栓直接和注射机的固定板紧固，如图3－8a所示；另一种方法采用压板压紧模具的安装部位，如图3－8b所示。一般模具重量较轻采用压板固定，模具重量较重采用螺钉固定。

word版

.

a〕 b〕

图3－8 模具的安装紧固方式

6．开模行程和顶出机构的校核

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。注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否那么塑件无法从模具中脱出。开模行程的大小直接影响模具所能成型制品高度。 因此，设计模具时必须校核注塑机的开模行程和所需要的开模距离是否与相适应。下面分三种情况加以讨论。

〔1〕注射机最大开模行程与模具厚度无关 当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，如XS-Z30、XS-ZY-125、XS-Z-50等，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；在这类注射机上使用单分型面和双分型面注塑模，可分别用下面两种方法校核模具所需的开模距离是否与注塑机的最大开模行程互相适应：

〔a〕 对于单分型面注塑模〔图3－9〕

Smax ≥H1+H2+〔5－10〕mm 〔3－7〕 〔b〕 对于双分型面注塑模〔图3－10〕

Smax ≥H1+H2+α+〔5－10〕mm 〔3－8〕

式中：H1—塑件所用的脱模距离〔mm〕；

H2—塑件和塑件的浇注系统凝料总高度〔mm〕

α—取出浇注系统凝料必需的长度〔mm〕

12123H1H25-10H1H25-10 α

图3－9 单分型面注射模开模情况 图3－10 双分型面注射模开模情况

〔2〕注射机最大开模行程与模具厚度有关。 当注射机采用全液压式合模系统，如XS-ZY-250和机械合模的SY-45、SYS-20等角式注射机时，其最大开模行程直接与模具厚度有关，即

Smax =Sk-HM 〔3－9〕

word版

.

式中： Sk－注塑机动模固定板和定模固定板的最大间距〔mm〕； HM－模具厚度〔mm〕。

如果在上述两类注塑机上使用单分型面或双分型面模具，可分别用下面两种方法校核模具所需的开模距离是否与注塑机的最大开模行程 Smax相适应：

〔a〕对于单分型面注塑模〔图3-11〕

Smax=Sk-HM≥H1+H2+〔5－10〕mm 〔3－10〕 或 Sk≥HM+ H1+H2+〔5－10〕mm 〔3－11〕

〔b〕 对于双分型面注塑模〔图3-10〕

Smax=Sk-HM≥H1+H2+α +〔5－10〕mm 〔3－12〕 或 Sk≥HM+ H1+H2+α +〔5－10〕mm 〔3－13〕 式中符号意义同上。

HMSkH1H2Sk5-10 图3－11 直角式单分型面注射模开模情况

〔3〕有侧向抽芯时的最大开模行程校核

当模具需要利用开模动作完成侧向抽芯动作时，如图3－12所示，所需最大开模行程必须还要考虑侧向抽芯抽拔距离。设完成侧向抽芯动作的开模距离为Hc，那么可分下面两种情况校核模具所需的开模距离是否与注塑机的最大开模行程相适应。

〔a〕 当Hc>H1+H2时，可用Hc代替前面诸校核公式中的H1+H2，其他各项均保持不变。

〔b〕 当Hc≤H1+H2时，可不考虑Hc对最大开模行程的影响，仍用以上诸式进展校核。

word版

.

5-10HcL

H1L5-10H2 图3－12 有侧向抽芯时开模行程的校

7．模具推出装置和注射机顶出装置校核

由于各种注射机合模系统中顶出装置的不同，在设计模具时必须使模内的推出脱模机构与合模系统的顶出装置相匹配。一般是根据合模系统顶出装置的顶出形式、顶杆直径、顶杆间距和顶出距离等，对模具内的顶杆或推杆配置位置、长度能否到达使塑件脱模的效果进展校核。目前国产注塑机中顶出装置的顶出形式分为下面几类：

〔1〕中心顶杆机械顶出，如卧式XS-Z60、XS-ZY-360、SYS-30、SYS-45。 〔2〕两侧双顶杆机械顶出，XS-Z-30、XS-ZY-125。

〔3〕中心顶杆液压顶出与两侧顶杆机械顶出联合作用，卧式XS-ZY-250、XS-ZY-500。 〔4〕中心顶杆液压顶出与其他开模辅助油缸联合作用，XS-ZY-1000。

二、注射成型原理、特点及应用

〔一〕注射成型原理

word版

.

123765a) 4b)

c) 图3－13 螺杆式注射机注射成型原理图

1－料斗 2－螺杆转动传动装置 3－注射液压缸 4－螺杆 5－加热器 6－喷嘴 7－模具

注射成型是通过注射机来实现的，图3－13所示为螺杆式注射机的注射成型原理图。将粒状或粉状的塑料参加注射机料筒，经加热熔融后，由注射机的螺杆高压高速推动熔融塑料通过料筒前端喷嘴，快速射入已经闭合的模具型腔(图a)，充满型腔的熔体在受压情况下，经冷却固化而保持型腔所赋予的形状(图b)，然后翻开模具，取出获得的成型塑件(图c)。这个过程也即是一个成型周期。生产过程就是不断地重复上述周期。成型周期的长短由塑件的尺寸、形状、厚度、模具的构造、注射机类型以及塑料品种和成型工艺条件等因素决定。 〔二〕注射成型特点、应用

注射成型是热塑性塑料制品生产的一种重要方法。其特点：

1．注射成型技术具有生产周期短，生产率高，容易实现自动化生产； 2．能成型外形复杂的塑件，且能保证精度； 3．成型各种塑料的适应性强； word版

.

４．设备价格高，模具制造费用较高，不适合单件及小批量塑件的生产。

除少数热塑性塑料〔氟塑料〕外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑件。注射成型不仅用于热塑性塑料的成型，而且已经成功地应用于热固性塑料的成型。目前，其成型制品占目前全部塑料制品的20－30％。为进一步扩大注射成型塑件的X围，还开发了一些专门用于成型有特殊性能或特殊构造要求塑件的专用注射技术．如高精度塑件的精细注射、复合色彩塑件的多色注射、内外由不同物料构成的夹芯塑件的夹芯注射和光学透明塑件的注射压缩成型等。

三、注射成型工艺

〔一〕注射成型工艺过程

注射成型工艺过程确实定是注射工艺规程制订的中心环节．主要有成型前的准备、注射过程和塑件的后处理三个过程。

1．注射成型前的准备

为了保证注射成型过程顺利进展，使塑件产品质量满足要求，在成型前必须做好一系列准备工作，主要有原材料的检验、原材料的着色、原材料的枯燥、嵌件的预热、脱模剂的选用以及料筒的清洗等。

〔1〕 原料的检验和工艺性能测定 在成型前应对原料的种类、外观〔色泽、粒度和均匀性等〕进展检验以及流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等方面进展测定．

〔2〕对塑料原料进展着色 为了使成型出来的塑件更美观或要满足使用方面的要求。配色着色可采用色粉直接参加树脂法和色母粒法。

色粉与塑料树脂直接混合后，送入下一步制品成型工艺，工序短，本钱低，但工作环境差，着色力差，着色均匀性和质量稳定性差。

色母粒法是着色剂和载体树脂、分散剂、其他助剂配制成一定浓度着色剂的粒料，制品成型时根据着色要求，参加一定量色母粒，使制品含有要求的着色剂量，到达着色要求。

〔3〕预热枯燥 对于吸湿性强的塑料(聚酰胺、有机玻璃、聚酞胺、聚程酗酯、聚讽等)，应根据注射成型工艺允许的含水量要求进展适当的预热枯燥，去除原料中过多的水分及挥发物，以防止注射时发生水降解或成型后塑件外表出现气泡和银纹等缺陷。表3—3列出局部塑料成型前允许的含水量。

表3－3 局部塑料成型前允许的含水量 塑料名称 聚酰胺PA-6 聚酰胺PA-66 0.05聚酰胺PA-11 聚酰胺PA-610 允许含水量〔%〕 0.10 0.10 0.10 0.05 塑料名称 聚碳酸酯 聚苯醚 聚砜 ABS〔电镀级〕 允许含水量〔%〕 0.01-0.02 0.10 0.05 0.05 word版

.

聚酰胺PA-1010 聚酰胺PA-9 聚甲基丙烯酸甲酯 聚对苯二甲酸乙二0.05-0.10 〔醇〕酯 聚对苯二甲酸丁二0.01 〔醇〕酯 硬聚氯乙烯 软聚氯乙烯 0.08-0.10 0.08-0.10 聚丙烯 聚四氟乙烯 0.05 0.06 聚乙烯 0.05 高冲击强度聚苯乙烯 0.10 0.05 0.05 0.05 ABS〔通用级〕 纤维素塑料 聚苯乙烯 0.10 0.20-0.50 0.10 不易吸湿的塑料原料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氛乙烯、聚甲醛等，如果贮存良好，包装严密，一般可不枯燥。

枯燥处理就是利用高温使塑料中的水分含量降低，方法有烘箱枯燥、红外线枯燥、热板枯燥、高频枯燥等。枯燥方法的选用，应视塑料的性能、生产批量和具体的枯燥设备条件而定。热塑性塑料通常采用前两种枯燥方法。常见塑料的枯燥条件见表3－4。

表3－4 常见塑料的枯燥条件

塑料名称 ABS 聚碳酸酯 聚对苯二甲酸丁二〔醇〕酯 聚苯醚 聚酰胺 聚甲基丙烯酸甲酯 聚砜 枯燥温度(℃) 80-85 120-130 130 110-120 90-100 70-80 110-120 枯燥时间(h) 2-4 6-8 5 2-4 8-12 4-6 4-6 料层厚度(mm) 30-40 ＜30 20-30 30-40 ＜30 30-40 ＜30 含水量(％) ＜0.1 ＜0.015 ＜0.2 ＜0.1 ＜0.1 0.05 影响枯燥效果的因素有：枯燥温度、枯燥时间和料层厚度。一般情况下枯燥温度应控制在塑料的玻璃化温度以下，但温度如果过低，那么不易排除水分；枯燥时间长，枯燥效果好，但周期过长；枯燥时料层厚度一般为20－50mm。枯燥后的原料要求立即使用，如果暂时不用．为防止再次吸湿，要密封存放；长时间不用的塑料使用前应重新枯燥。 〔4〕料筒的清洗

在注射成型之前，如果注射机料筒中原来残存的塑料与将要使用的塑料不同或颜色不一致时，或发现成型过程中出现了热分解或降解反响，都要对注射机的料筒进展清洗。

通常，柱塞式料筒存料量大，又不易转动，必须将料筒拆卸清洗或采用专用料筒。而对于螺杆式注射机通常采用直接换料、对空注射法清洗。 料筒的对空注射法清洗：

a〕新塑料成型温度高于料筒内残存塑料的成型温度时，应将料筒温度升高到新料的最word版

.

低成型温度，然后参加新料〔也可以是新料的回料〕，连续“对空注射〞，直到残存塑料全部清洗完毕，再调整温度进展正常生产。

b〕新塑料的成型温度比料筒内残存塑料的成型温度低时，应将料筒温度升高到残存塑料的最正确流动温度后切断电源，用新料或新料的回料在降温下进展清洗。

c〕如果新料成型温度高，而料筒中残存塑料又是热敏性塑料(如聚氯乙烯、聚甲醛和聚三氟氯乙烯等)，那么应选流动性好、热稳定性高的塑料(如聚苯乙烯、低密度聚乙烯等)作为过渡料，先换出热敏性塑料，再用新料或新料的回料换出热稳定性好的过渡料。

d〕两种物料成型温度相差不大时，不必改变温度，先用新料的回料，后用新料连续“对空注射〞即可。

由于直接换料清洗浪费了大量的清洗料，目前已经研制出一种新的料筒清洗剂，这种清洗剂的使用方法：首先将料筒温度升至比正常生产温度高10—200C，放净料筒内的存储料，然后加人清洗剂〔用量为50—200克〕．最后加人新换料，用预塑的方式连续挤一段时间即可。可重复清洗，直至到达要求为止。 〔5〕嵌件的预热

为了满足装配和使用强度的墓求，成型前．金属零件先放入模具内的预定位置上，成型后与塑料成为一个整体。我们把塑件内嵌入的金属部件称嵌件。由于金属和塑料收缩率差异较大，在塑件冷却时，嵌件周围产生较大的内应力，导致嵌件周围强度下降和出现裂纹。因此，在成型前对金属嵌件进展预热，减小嵌件和塑料的温度差。

对于成型时不易产生应力开裂的塑料，且嵌件较小时，那么可以不必预热。预热的温度以不损坏金属嵌件外表所镀的锌层或铬层为限，一般为110－130°C。对于外表无镀层的铝合金或铜嵌件，预热温度可达150°C。 〔6〕脱模剂的选用

脱模剂是使塑料制品容易从模具中脱出而喷涂在模具外表上的一种助剂。注射成型时，塑件的脱模主要是依赖于合理的工艺条件和正确的模其设计，但由于塑件本身的复杂性或工艺条件控制不稳定，可能造成脱模困难，所以在实际生产中经常使用脱模剂。

常用的脱模剂有硬朗酸锌、液体石蜡(白油)和硅油等。除了硬醋酸锌不能用于聚酰胺之外，对于一般塑料，上述三种脱模剂均可使用。其中尤以硅油脱模效果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱模，但价格很贵。使用麻烦。硬酯酸锌通常多用于高温模具，而液体石蜡多用于中低温模具。

使用脱模剂时，喷涂应均匀、适量，以免影响塑件的外观和质量。对于含有橡胶的软塑件或透明塑件不宜采用脱模剂，否那么将影响塑件的透明度。 2．注射过程

注射成型过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等几个步骤。但就塑料在注 射成型中的实质变化而言，是塑料的塑化和熔体充满型腔与冷却定型两大过程。

word版

.

〔１〕加料 注射成型时需定量加料，塑料塑化均匀，获得良好的塑件。加料过多、受热的时间过长容易引起塑料的热降解，同时注射机功率损耗增多；加料过少，料筒内缺少传压介质，型腔中塑料熔体压力降低，难于补压，容易引起塑件出现收缩、凹陷、空洞甚至缺料等缺陷。

〔２〕塑料的塑化 塑料在料筒中受热，由固体颗粒转换成粘流态并且形成具有良好可塑性均匀熔体的过程称为塑化。塑化进展得好坏直接关系到塑件的产量和质量。对塑化的要求是：在规定时间内提供足够数量的熔融塑料：塑料熔体在进入塑料模型腔之前应到达规定的成型温度，而且熔体温度应均匀一致。

决定塑料塑化质量的主要因素是塑料的性能、受热状况和塑化装置的构造。通过料筒对塑料加热，使聚合物分子松弛，出现由固体向液体转变；而剪切作用那么以机械力的方式强化了混合和塑化过程，使塑料熔体的温度分布、物料组成和分子形态部发生改变，并更趋于均匀；同时螺杆的剪切作用能在塑料中产生更多的摩擦热，促进了塑料的塑化，因而螺杆式注射机对塑料的塑化比柱塞式注射机要好得多。

总之，塑料的塑化是一个比较复杂的物理过程，它涉及到固体塑料输送、熔化、熔体塑料输送等许多问题；涉及到注射机类型、料筒和螺杆构造；涉及到工艺条件的控制等。 〔a〕注射 注射的过程可分为充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模等五个阶段。 〔b〕充模 是注射机柱塞或螺杆将塑化好的熔体推挤至料筒前端，经过喷嘴及模具浇注系统进入并充满型腔的过程。模具型腔内熔体迅速增加，压力也迅速增大，当熔体充满型腔后，其压力到达最大值。

〔c〕保压 熔体在模具中冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆迫使浇口附近的熔料不断补充入模具中，使型腔中的塑料能成型出形状完整而致密的塑件，这一阶段称为保压。直到浇口冻结时，保压完毕。

〔d〕倒流 如果浇口尚未冻结，柱塞或螺杆后退，对型腔中熔体压力解除，这时型腔中的熔料压力将比浇口流道的高，就会发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统的倒流现象，使塑件产生收缩、变形及质地疏松等缺陷。如果浇口处的熔体已凝结，柱塞或螺杆开场后退，那么倒流阶段不复存在。

〔e〕浇口冻结后的冷却 当浇注系统的塑料己经冻结后，继续保压已不再需要，因此可退回柱塞或螺杆，卸除对料筒内塑料的压力，并参加新料，同时模具通入冷却水、油或空气等冷却介质，进展进一步的冷却，这一阶段称为浇口冻结后的冷却。实际上冷却过程从塑料注入型腔起就开场了，它包括从充模完成、保压到脱模前的这一段时间。

〔３〕脱模 塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑料制件推出模外。脱模时，型腔压力要接近或等于外界压力，脱模顺利，塑件质量较好。型腔内压力与外界压力之差称为剩余压力。当剩余压力为正值时，脱模较为困难，塑件容易被划伤或破坏；当剩余压力为负值时，塑件外表容易产生凹陷或内部产生真空泡。

word版

.

3．塑件的后处理

塑件脱模后常需要进展适当的后处理。塑件的后处理主要指退火或调湿处理。 〔１〕退火处理

由于塑化不均匀或塑料在型腔中的结晶、定向和冷却不均匀，造成塑件各局部收缩不一致，或由于金属嵌件的影响和塑件的二次加工不当等原固，塑件内部不可防止地存在一些内应力。而内应力的存在往往导至塑件在使用过程中产生变形或开裂，因此塑件常需要退火处理 消除剩余应力。

把塑件放在一定温度的烘箱中或液体介质〔如水、热矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡等中一段时间，然后缓慢冷却至室温。利用退火时的热量，加速塑料中大分子松弛，从而消除或降低塑件成型后的剩余应力。。

退火的温度一般控制在高于塑件的使用温度10—20C或低于塑料热变形温度1020C。温度不宜过高，否那么塑件会产生翘曲变形；温度也不宜过低，否那么达不到后处理的目的。

退火的时间决定于塑料品种、加热介质的温度、塑件的形状和壁厚、塑件精度要求等因素。表3—5为常用热塑性塑料的热处理条件。

表3—5 常用热塑性塑料的热处理条件

塑料名称 ABS 聚碳酸酯 100-110 聚甲醛 聚酰胺 聚甲基丙烯酸甲酯 聚砜 聚对苯二甲酸丁二〔醇〕酯 140-145 100-110 70 110-130 120 8-12 4 4 4 4-8 1-2 红外线加热、烘箱 盐水 红外线加热、烘箱 红外线加热、烘箱、甘油 烘箱 热处理温度〔0C〕 70 110-135 时间〔h〕 4 4-8 红外灯、烘箱 热处理方式 烘箱 0

0

〔２〕调湿处理

将刚脱模的塑件〔聚酰胺类〕放在热水中隔绝空气，防止氧化，消除内应力，以加速到达吸湿平衡，稳定其尺寸，称为调湿处理。如聚酰胺类塑件脱模时，在高温下接触空气容易氧化变色，在空气中使用或存放又容易吸水而膨胀，经过调湿处理，既隔绝了空气，又使塑件快速到达吸湿平衡状态，使塑件尺寸稳定下来。

经过调湿处理，还可以改善塑件的韧度，使冲击韧度和抗拉强度有所提高。调湿处理的温度一般为100—120℃，热变形温度高的塑料品种取上限；相反，取下限。

调湿处理的时间取决于塑料的品种、塑件形状、壁厚和结晶度大小。到达调湿处理时间后，缓慢怜却至室温。

并不是所有塑件都要进展后处理。通常只是对于带有金属嵌件，使用温度X围变化较word版

.

大、尺寸精度要求较高、壁厚大和内应力又不易自行消除的塑件才进展必要的后处理。 〔二〕注射成型工艺参数的选择

在塑件的注射成型中，影响注射成型塑件质量的因素很多，但在塑料原材料、注射机和模具构造确定之后，注射成型工艺条件的选择与控制．便是保证成型顺利进展和塑件质量的关键因素之一，注射成型最重要的工艺条件是温度、压力和作用时间。

1．温度 在注射成型中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。料筒温度和喷嘴温度主要影响塑料的塑化和塑料的流动性；而模具温度主要影响充满型腔和冷却固化。

〔1〕料筒温度 关于料筒温度的选择，涉及的因素很多，主要有以下几方面：

a〕塑料的粘流温度或熔点。不同的塑料，其粘流温度或熔点是不同的。对于非结晶型

塑料，料筒未端温度应控制在它的粘流温度〔Tf〕以上；对于结晶型塑料那么应控制在其熔点〔Tm〕以上。但为了保证塑料不发生分解，料筒温度均不能超过塑料本身的分解温度〔Td〕。即料筒温度应控制在粘流温度〔或熔点〕与分解温度之间〔Tf—Td或Tm—Td〕。

对于粘流温度与分解温度之间X围较窄的塑料〔如硬聚氯乙烯〕，为防止塑料分解，

料筒温度应取偏低一些。对于粘流温度与分解温度之间X围较宽的塑料〔如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯〕，料筒温度可以比粘流温度高得多一些。

但是对于热敏性塑料〔如聚甲醛、聚氯乙稀等〕，必须要控制料筒的最高温度和塑料在

料筒中停留的时间，防止它在高温下停留时间长而发生氧化降解。

b〕塑料的相对分子质量及相对分子质量分布。同一种塑料，平均分子质量高、分子量

分布较窄、熔体粘度大时料筒温度应高些；而平均分子质量低、分布宽、熔体粘度小，料筒温度低些。玻璃纤维增强塑料，随着玻璃纤维含量的增加，熔体流动性下降，因而料筒温度要相应地提高。

c〕注射机类型 柱塞式注射机中塑料的加热仅靠料筒壁和分流梭外表传热，而且料层

较厚，升温较慢，因此料筒的温度要高些；螺杆式注射机中的塑料会受到螺杆的搅拌混合，获得较多的剪切摩擦热，料层较薄，升温较快，因此料筒温度可以低于柱塞式的10－20℃。

d〕塑件及模具构造 对于薄壁塑件，其相应的型腔狭窄，熔体充模的阻力大、冷却快，

为了提高熔体流动性，便于充满型腔，料筒温度应选择高些。相反，对于厚壁制品，料筒温度可取低一些。对于形状复杂或带有嵌件的塑件，或熔体充模流程较长，曲折较多的料筒温度也应取高一些。

整个料筒温度的分布保持一定的梯度，从靠近料斗一端〔送料段〕起至喷嘴〔前端〕止

是逐步升高的。料筒料斗一端主要是对塑料进展预备加热；压缩段的前半局部要稍低于塑料的熔点，后半段的温度要高于塑料的熔点；而喷嘴前端的温度最高。

湿度较高的塑料可适当提高料筒后端温度。螺杆式注射机料筒中的塑料，由于受螺杆剪切摩擦作用，有助于塑化，故防止塑料的过热分解，料筒前段的温度可以略低于中段。塑件

word版

.

注射量大于注射机额定注射量的75％或成型物料不预热时，料筒后段温度应比中段、前段低5—l0℃

〔2〕喷嘴温度 喷嘴温度通常略低于料筒最高温度，以防止熔料在喷嘴处产生“流涎〞现象；但温度也不能过低，防止塑料在喷嘴凝固堵塞喷嘴或将凝料注入型腔影响塑件的质量。虽然喷嘴温度低，但当塑料熔体由狭小喷嘴经过时，会产生摩擦热，提高熔体进入模具型腔的温度。

料筒和喷嘴的温度的选择和其他工艺条件有一定的关系，如注射压力、成型周期，注射压力高，料筒温度应稍低些；反之，料筒温度应高些。如果成型周期长，塑料在料筒中受热时间长，料筒温度应稍低些。如果成型周期较短，那么料简温度也应高些。

生产中一般根据经历数据，结合实际条件，初步确定适当的温度，然后通过熔体的“对空注射〞和“塑件的直观分析法〞进展调整，最终确定适宜的料筒和喷嘴温度。 〔3〕模具温度 模具温度是指和塑件接触的模具型腔表壁温度，它决定了熔体的充型能力、塑件的冷却速度和成型后的塑件的内外质量等。

模具温度的选择与塑料品种和塑件的形状尺寸及使用要求有关，如，对于结晶型塑料采取缓冷或中速冷却时有利于结晶，可提高塑件的密度和结晶度，塑件的强度和刚度较大，耐磨性也会比较好，但韧性和伸长率却会下降，收缩率也会增大，而急冷时那么与此相反；对于非结晶型塑料，如果流动性较好，充型能力强，通常采用急冷方式，可缩短冷却时间，提高生产效率。

模具温度一般是由通入定温的冷却或加热介质来控制的；对模温控制要求不严时，可以

空气冷却而不用通入任何介质；在个别情况下，还有采用电阻丝和电阻加热棒对模具加热来保持模具的定温。 2．压力

注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力。

〔1〕塑化压力 采用螺杆式注射机时，在塑料熔融、塑化过程中，熔料不断移向料筒前端〔计量室内〕，且越来越多，逐渐形成一个压力，推动螺杆向后退。为了阻止螺杆后退过快，确保熔料均匀压实，需要给螺杆提供一个反方向的压力，这个反方向阻止螺杆后退的压力称为塑化压力〔也称背压〕。塑化压力大小由液压系统中的溢流阀来调整。

塑化压力大小影响塑料的塑化过程，塑化效果和塑化能力，在其他条件一样的情况下，增加塑化压力，会提高熔体温度及温度的均匀性，有利于色料的均匀混合，有利于排除熔体中的气体。但塑化压力增大，会降低塑化速率，延长成型周期，严重时会导致塑料发生降解，一般在保证塑件质量的前提下，塑化压力越低越好，一般为6MPa左右，通常很少超过20MPa。

〔2〕注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。 其作用是注射时克制熔体流动充模过程中的流动阻力，使熔体具有一定的充模速率；充满型腔后对熔体

word版

.

进展压实和防止倒流。注射压力大小取决于注射机的类型、塑料的品种、模具构造、模具温度、浇注系统的构造和尺寸及塑件的形状等。在注射机上注射压力有压力表指示大小，一般在40—130MP之间。

一般情况下，粘度高的塑料注射压力大于粘度低的塑料；薄壁、面积大、形状复杂塑件注射压力高；模具构造简单，浇口尺寸较大，注射压力较低；柱塞式注射机注射压力大于螺杆式注射机；料筒温度、模具温度高，注射压力较低。表3－6列出局部塑料的注射压力。

表3－6 局部塑料的注射压力〔MPa〕 注 射 条 件 塑 料 流动性好的厚壁 塑件 聚酰胺〔PA〕 聚甲醛〔POM〕 ABS 聚苯乙烯〔PS〕 聚氯乙烯〔PVC〕 聚乙烯〔PE〕 聚碳酸酯〔PC〕 聚甲基丙烯酸甲酯〔PMMA〕 90-101 85-100 80-110 80-100 100-120 70-100 100-120 100-120 流动性中等的 一般塑件 101-140 100-120 100-120 100-120 120-150 100-120 120-150 120-150 流动性差的薄壁 窄浇口制品 >140 120-150 120-150 130-150 >150 120-150 >150 >150 由于影响注射压力的因素很多，关系较复杂，正式生产之前，以从较低注射压力开场注射试成型，再根据塑件的质量决定增减，最后确定合理的注射压力。

熔体充满模具型腔后，还需要一定时间的保压。在生产中，保压的压力等于或小于注射压力，保压时压力高，可得到密度较高、收缩率小、力学性能较好的塑件，但脱模后的塑件内剩余应力较大，造成脱模困难。 3．时间〔成型周期〕

注射成型周期指完成一次注射成型工艺过程所需的时间，它包括注射成型过程中所有 的时间，成型周期直接影响到生产效率和设备利用率，注射成型周期的时间组成如表3－7所示。

表3－7 注射成型周期的时间组成

充模时间〔螺杆或柱塞前进时间〕 注射时间 保压时间〔螺杆或柱塞停留在前进位置上的时间〕 成型周期 合模冷却时间 其他时间 包括螺杆转动后退或柱塞后撤的时间 开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件、合模时间 总冷却时间 在整个成型周期中，注射时间和冷却时间最为重要。它们既是是成型周期的主要组成

局部，又对塑件的质量有决定性的影响。注射时间中的充模时间与充模速率成反比，而充模word版

.

速率决定于注射速率。为保证塑件质量，应正确控制充模速率。对于熔体粘度高、玻璃 化温度高、冷却速率快的塑件和玻璃纤维增强塑件、低发泡塑件应采用快速注射〔即高压 注射〕。

生产中，充模时间一般不超过10s。注射时间中的保压时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般约为20－120s〔厚壁塑件可达5－10min〕。保压时间的长短由塑件的构造尺寸、料温、主流道及浇口大小决定。在工艺条件正常，主流道及浇口尺寸合理的情况下，最正确的保压时间通常是塑件收缩率波动X围最小时的时间。

冷却时间主要由塑件的壁厚、模具的温度、塑料的热性能以及结晶性能决定。冷却时间的长短应以保证塑件脱模时不引起变形为原那么．一般约为30—120s。冷却时间过长，不仅延长了成型周期，降低生产效率，对复杂塑件有时还会造成塑件脱模困难。

成型周期中的其他时间与生产自动化程度和生产组织管理有关。应尽量减小这些时间．以缩短成型周期，提高劳动生产率。常用热塑性塑料成型周期中的时间可参考表3－8

确定。表3—8列出常用热塑性塑料注射成型工艺条件

word版

.

word版

表3－8 常用热塑性塑料注射成型工艺条件 PVC （硬质） 螺杆式 70-90 4--6 160-170 165-180 170-190 30-60 80-130 15-60 0-5 15-60 40-130 28 螺杆式 柱塞式 红外线灯鼓风烘箱 100-110 8-12 较好 螺杆式 螺杆式 螺杆式 48 28 28 50-160 40-190 50-160 40-120 48 螺杆式 柱塞式 红外线灯鼓风烘箱 140-145 4 鼓风烘箱 70 2-4 20-90 20-90 20-60 15-60 0-3 0-5 0-5 0-3 20-60 20-90 20-90 15-45 20-90 0--5 20-120 50-220 30 螺杆式 柱塞式 红外线灯烘箱 70 2-4 70-100 80-130 80-130 60-110 60-100 80-90 90-110 90-120 32-65 50-80 240-250 170-180 170-180 200-220 240-285 180-190 170-190 180-200 210-240 40-60 80-130 20-60 0--5 20-90 50-150 螺杆式 注塞式 红外线灯鼓风烘箱 70 4 180-200 230-280 170-180 165-180 160-180 210-240 160-170 140-160 150-170 160-180 1--2 8--12 3--5 2 2--3 4 1 170-180 185-200 210-240 180-190 80-110 80-120 15-60 0--5 20-60 40-130 28 螺杆式 较好 80-100 110-120 80-100 60-75 80-85 70-80 100-105 螺杆式 螺杆式 螺杆式 注塞式 螺杆式 注塞式 螺杆式 PP （共聚） 螺杆式 130 4 230-240 250-280 260-290 250-280 110-150 80-200 30-90 0-5 30-60 70-160 28 宜用螺杆式 红外线灯 甘油 150 1-4 PC PS ABS PAMM CPT PPO POM PSF 螺杆式 〉4 80-200 30-90 0--5 30-60 65-160 28 宜用螺杆式 红外线灯鼓风烘箱甘油 红外线灯 4-8 塑料名称 PE 项 目 （低压） 注射成形机类型 注塞式 预热 温度/℃ 70-80 120-140 时间/h 1--2 后段 140-160 250-270 280-300 310-330 290-310 130-150 料筒温度/℃ 中段 前段 170-200 喷嘴温度/℃ 模具温度/℃ 60-70 注射压力/MPa 60-100 注射时间 15-60 成形时间/s 保压时间 0-3 冷却时间 15-60 总周期 40-130 螺杆转速/（r/min) 注塑机类型 螺杆式 柱塞式 方法 后处理 温度/℃ 110-130 时间/h

.

word版

PAS （F-3） N1010 螺杆式 130 4 240-270 260-290 280-315 290-300 130-150 80-200 30-60 0-5 20-90 60-160 28 螺杆式 20-120 45-220 48 0-5 20-90 40-100 70-120 40-80 200-210 70-120 210-230 200-220 190-210 220-300 240-350 12-16 12-16 12-16 12-16 220-300 70-120 100-110 100-110 100-110 100-110 螺杆式 螺杆式 螺杆式 螺杆式 N6 N66 N610 N9 螺杆式 100-110 12-16 220-300 70-120 宜用螺杆式，螺杆带止回环，喷嘴宜用自锁式 螺杆式 200-210 285-290 275-280 265-270 110-130 80-130 20-60 0-3 20-60 50-130 30 螺杆式 柱塞式 红外线灯鼓风烘箱 150 4 螺杆式 螺杆式 30 28 50-130 50-130 20-60 20-60 0-3 0-5 20-60 20-60 80-130 80-130 110-130 60-80 300-310 280-290 310-330 290-310 270-290 250-270 165-190 230-250 螺杆式 螺杆式 （F-46） 戌烯（1） PCTFE PI FEP 聚-4甲基聚酰胺（又称尼龙，缩写PA） N11 90-100 4 塑料名称 项 目 CA 注射成形机类型 注塞式 螺杆式 螺杆式 100-110 12-16 180-250 预热 温度/℃ 200 时间/h 6--8 后段 310-370 料筒温度/℃ 中段 345-385 前段 385-420 喷嘴温度/℃ 380-410 模具温度/℃ 20-80 230-260 注射压力/MPa 6-130 150-200 70-120 注射时间 15-20 成形时间/s 保压时间 0-5 冷却时间 10--20 总周期 螺杆转速/（r/min) 注塑机类型 宜用螺杆式 螺杆式 方法 后处理 温度/℃ 时间/h

.

〔三〕注射成型对塑件质量的影响因素

注射塑件的质量分为内部质量和外部质量，内部质量包括塑件内部的组织构造形态、塑件的密度、塑件的物理力学性能。外部质量就是塑件的外表质量，包括外表尺寸、外表粗糙度、和外表缺陷。注射成型生产过程中塑件最常见的各种缺陷有水纹、缩孔、应力开裂、翘曲变形等，影响塑件质量的因素很多, 不仅取决于塑料原材料、注射机、模具构造，而且还取决于注射成型工艺参数的合理与否。表3—9列出了产生塑件缺陷的影响因素。

表3—9 塑件缺陷产生的因素 缺陷 影响因素 机筒温度过低 机筒温度过高 注塑压力过低 注塑压力过高 注塑保压时间过短 注塑保压时间过长 射出速度太快 射出速度太慢 冷却不充分 模具温度控制不良 注塑周期过短 注塑周期过长 注塑口、流道或喷咀太大 注塑口、流道或喷咀太小 注塑口位置不佳 模具合模力过低 模具出气孔不适 进料缺乏 树脂枯燥温度、时间不适 颗粒中混入其它物质 清机不良 脱模剂、防锈油不适 粉碎树脂参加不适 树脂流动性太慢 树脂流动性太快 表 面 有 水 纹 ● ● ● ● 痕 迹 、 条 纹 ● ● ● ● ● ● ● ● ● 毛 口 、 飞 边 ● ● ● ● ● 熔 接 处 痕 迹 ● ● ● ● ● ● 光 洁 度 不 佳 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 缺 口 、 少 边 ● ● ● ● ● 烧 黄 、 烧 焦 ● ● ● ● ● ● ● ● ● 变 色 混 色 等 ● ● ● ● ● ● ● ● 成 型 品 变 形 ● ● ● ● ● 成 型 品 太 厚 ● ● ● ● ● 裂 纹 、 裂 口 ● ● ● ● ● ● 注射成型塑件缺陷及解决措施见附录C。 四、注射成型新工艺

注射成型的塑料制品精度高，且成型过程易于自动化，在塑料成型加工中有着广泛的应word版

.

用。已经开展了多种注射成型工艺，如热固性塑料的注射成型、反响注射成型、共注射成型、无流道注射成型、排气式注射成型等。但随着塑料制品的应用日益广泛，人们对塑料制品的精度、形状、功能、本钱等提出了更高的要求，主要表现在生产大面积构造制件时，高的熔体粘度需要高的注塑压力，高的注塑压力要求大的锁模力，从而增加了机器和模具的费用；生产厚壁制件时，难以防止外表缩痕和内部缩孔，塑料件尺寸精度差；加工纤维增加复合材料时，缺乏对纤维取向的控制能力，基体中纤维分布随机，增强作用不能充分发挥。因而在传统注射成型技术的根底上，又开展了一些新的注射成型工艺，如气体辅助注射、剪切控制取向注射、层状注射、熔芯注射、低压注射等，以满足不同应用领域的需求。现仅从原理上作一简单介绍。

1．气体(水)辅助注射成型

气体辅助注射成型是自往复式螺杆注塑机问世以来，注射成型技术最重要的开展之一。它通过高压气体在注塑制件内部产生中空截面，利用气体积压，减少制品剩余内应力，消除制品外表缩痕，减少用料，显示传统注射成型无法比较的优越性。气体辅助注射的工艺过程主要包括三个阶段： 起始阶段为熔体注射。该阶段把塑料熔体注人型腔，与传统注射成型一样，但是熔体只充满型腔的60％－95％，具体的注射量随产品而异。 第二阶段为气体注人。该阶段把高压惰性气体注人熔体芯部，熔体前沿在气体压力的驱动下继续向前流动，直至充满整个型腔。气辅注塑时熔体流动距离明显缩短，熔体注塑压力可以大为降低。气体可通过注气元件从主流道或直接由型腔进人制件。因气体具有始终选择阻力最小〔高温、低粘〕的方向穿透的特性，所以需要在模具内专门设计气体的通道。第三阶段为气体保压。该阶段使制件在保持气体压力的情况下冷却．进一步利用气体各向同性的传压特性在制件内部均匀地向外施压，并通过气体膨胀补充因熔体冷却凝固所带来的体积收缩〔二次穿透〕，保证制品外外表紧贴模壁。

水辅助注射成型是IKV公司在气体辅助注射成型技术根底上开发的新技术，是用水代替氮气辅助馆体流动，最后利用压缩空气将水从制件中压出。与气体辅助注射成型相比，水辅助注射成型能够明显缩短成型时间和减小制品壁厚，可应用于任何热塑性塑料，包括那些分子量较低、容易被吹穿的塑料，且可以生产大直径〔40mm以上〕棒状或管状空心制件，例如，对于直径为10mm的制件，生产周期可从60s减至10s〔壁厚l－1.5mm〕；而直径为30mm的制件，生产周期那么可由180s减到40s〔壁厚2.5～30mm〕。

IKV公司和Ferromatik Milacron公司目前正在完善样机，其他一些气辅注塑厂商如Baitenfeld公司和Engel公司最近也参加到开发的队伍中来。水辅助注射成型主要用于生产内外表光滑、重要性的介质导管；其质量和经济效益都是气体辅助注射技术所不及的。 2．模具滑动注射成型

模具滑动注射成型是由日本制钢所开发的一种两步注射成型法，主要用于中空制品的制造。其原理是首先将中空制品一分为二，两局部分别注射形成半成品，然后将两局部半成品

word版

.

和模具滑动至对合位置，二次合模，在制品两局部结合缝再注入塑料熔体〔2次注〕，最后得到完整的中空制品。与吹塑性品相比，该法型制品具有外表精度好、尺寸精度高、壁厚均匀且设计自由度大等优点。在制造形状复杂的中空制品时，模具滑动注射成型法与传统的二次法〔如超声波熔接〕相比，其优点是：不需要将半成品从模具取出，因而可以防止半成品在模具外冷却所引起的制品形状精度下降的问题；此处还可以防止二次熔接法因产生局部应力而引起的熔接强度降低问题。 3．熔芯注射成型

当注射成型构造上难以脱模的塑料件，如汽车输油管和进排气管等复杂形状的空心塑料件时，一般是将它们分成两半成型，然后再拼合起来，致使塑料件的密封性较差。随着这类塑料件应用的日益广泛，人们将类似失蜡铸造的熔芯成型工艺引入注射成型，形成了所谓的熔芯注射成型方法。

熔芯注射成型的根本原理是：先用低熔点合金铸造成可熔型芯，然后把可熔型芯作为该件放入模具中进展注射成型，冷却后把含有型芯的制件从模腔中取出，再加热将型芯熔化。为缩短型芯熔出时间，减少塑料件变形和收缩。一般采用油和感应线圈同时加热的方式，感应加热使可熔型芯从内向外熔化，油加热熔化残存在塑料件内外表的合金表皮层。 熔芯注射成型特别适于形状复杂、中空和不宜机械加工的复合材料制品，这种成型方法与吹塑和气辅助注射成型相比，虽然要增加铸造可熔型芯模具和设备及熔化型芯的设备，但可以充分利用现有的注塑机，且成型的自由度也较大。

熔芯注射成型中，制件是围绕芯件制成的。制成后芯件随即被格去，这似乎与传统根底工业的做法类似，并不新奇。但是关键问题在于芯件的材料，传统的材料是不可能用来作为塑料加工中的芯件的，首先是不够坚硬，难以在成型过程保持其形状，尤其是不能承受压力和熔体的冲击，更主要的是精度绝不适合塑料制品的要求，所以，关键是要找到芯件的适宜材料。目前常采用的Sn－Bi和Sn-Pb低熔点合金。

熔芯注射成型已开展成一专门的注射成型分支，伴随着汽车工业对高分子材料的需求，有些制件已实现批量生产地如，网球拍手柄是首先大批量生产的熔芯注射成型制品；而汽车发动机的全塑多头集成进气管已获得广泛应用；其它的新的用途有：汽车水泵、水泵推进轮、离心热水泵、航天器油泵等。

4．受控低压注射成型

传统的注射成型过程可分为控制熔体入口速度的充填过程和控制熔体入口压力对塑料冷却收缩进展补料的保压过程。充填过程中熔体的入口速度是一定的，随着充填过程的进展，熔体在模腔内的流动阻力逐渐增加，因而熔体入口压力也容易随着增高，在充填完毕时入口压力出现较顶峰值。由于高压在型腔内的作用，不仅会造成熔料溢边、涨模等不良现象，而且会使塑料件内部产生较大内应力，塑料件脱模后易出现翘曲和变形，使塑料件形状精度和尺寸精度难以满足较高要求，在使用过程中也易出现开裂现象。

word版

.

为了降低或防止塑料在充填过程中因较高的型腔压力产生的内应力，将塑料件的变形限制在较低的X围内，应以塑料件充填所需的最低压力进展充填，这样就可降低型腔内压力。受控低压注射成型与传统注射成型的主要差异在于：传统注射成型充填阶段控制的是注射速率，而低压注射成型充填阶段控制的是注射压力。在低压注射过程中，型腔入口压力恒定，但注射速率是变化的，开场以很高的速度进展注射，随着注射时间的延长，注射速率逐渐降低，这样就可以大幅度消除塑料件内应力，保证塑料件的精度。高速注射时，熔体高速流动所产生的剪切粘性热可提高熔体温度，降低熔体粘度，使熔体在低压下充满型腔成为可能。由于低压注射是以恒定压力为基准进展熔体充填，因而低压注射机有其独特的油压系统。

为了实现低压高速成型，需对传统注塑机的注射系统作必要的改良，目前国外已开发出多腔液压注射系统，其主要功能有：

〔1〕在同一油压下可多级变换最高注塑压力； 〔2〕可在低注塑压力下实施高速注射。

由于低压注射成型的根本原理与一般注射成型一样，所以两种成型方式所用模具的构造完全一样。但低压注射成型用低压充填，不出现压力峰值，可防止细小型芯的折断或损坏，有利于提高模具的使用寿命。另一方面由于低压注射成型对模具的磨损较小，对模具的温度控制和排气等要求也不很高。可采用由锌－铝合金材料制造和简易注塑模，这样不仅可以降低生产本钱，而且能快速地生产出小批量精细塑料件，以适应目前市场上多品种、小批量生产的需要。

5．注射-压缩成型

这种成型工艺是为了成型光学透镜面开发的。其成型过程为：模具首次合模，但动模、定模不完全闭合而保存一定的压缩间隙，随后向型腔内注射熔体；熔体注射完毕后，由专设的闭模活塞实施二交合模，在模具完全闭合的过程中，型腔中的熔体再一次流动并压实。 与一般的注射成型相比，注射－压缩成型的特点是：

〔1〕熔体注射是在模腔未完全闭合情况下进展的，因而流道面积大，流动阻力小，所需的注塑压力也小。

〔2〕熔体收缩是通过外部施加压力给模腔使模腔尺寸变小〔模腔直接压缩熔体〕来补偿的，因而型腔成压力分布均匀。

因此，注射-压缩成型可以减少或消除由充填和保压产生的分子取向和内应力，提高制品材质的均匀性和制品的尺寸稳定性，同时降低塑料件的剩余应力。注射-压缩成型工艺已广泛用于成型塑料光学透镜。激光唱片等高精度塑料件以及难以注射成型的薄壁塑料件。此外注射一压缩成型在玻璃纤维增强树脂成型中的应用也日益普及。 6．剪切控制取向注射成型

剪切在制取向注射成型实质是通过浇口将动态的压力施加给熔体，使模腔内的聚合物熔体产生振动剪切流动，在其作用下不同熔体层中的分子链或纤维产生取向并冻结在制件中，

word版

.

从而控制制品的内部构造和微观形态，到达控制制品力学性能和外观质量的目的。将振动引入模腔的方法有螺杆和辅助装置加振两种。 〔1〕螺杆加振

螺杆加振的工作原理是给注射油缸提供脉动油压，使注射螺杆产生往复移动而实现振动，注射螺杆产生的振动作用于熔体，并通过聚合物馆体把振动传入模腔，从而使模腔中的熔体产生振动，这种振动作用可持续到模具绕口封闭。此种装置比较简单，可以利用注塑机的控制系统，或对注塑机的液压和电气控制系统加以改造来实现。 〔2〕辅助装置加振

辅助装置加振是将加振装置安装在模具与注塑机喷嘴之间，注射阶段与普遍注塑一样，通常熔体仅通过一个浇口，此浇口活塞后退以保持流道通畅，另一活塞那么切断另一流道；模腔充满后，两个保压活塞在独立的液压系统驱动下开场以同样的频率振动，但其相位差180°。通过两个活塞的往复运动，把振动传入模腔，使模腔中的熔体一边冷却，一边产生振动剪切流动。实验证明这种工艺有助于消除制品的常见缺陷〔如缩孔、裂纹、外表沉陷等〕，提高熔接线强度；利用剪切控制取向成型技术、通过合理设置浇口位置和数量，可以控制分子或纤维的取向，获得比普通注射成型制品强度更高的制品。

剪切控制取向注射成型过程中聚合物熔体被注入模腔后，模腔内开场出现固化层。由于固化层附近速度梯度最大，此处的熔体受到强烈的剪切作用，取向程度最大。中心层附近速度梯度小，剪切作用小，因而取向程度也小。在保压过程中引入振动，使模腔中的聚合物熔体一边冷却，一边受振动的剪切作用，振动剪切产生的取向因模具的冷却作用而形成一定厚度的取向层。同没有振动作用相比，振动剪切流动所产生的取向层厚度远远大于普通注射所具有的取向层厚度，这就是模腔内引入振动剪切流动能使制品的力学性能得到提高的原因。此外，由于振动产生的周期性的压缩增压和释压膨胀作用，可在薄壁局部产生较大的剪切内热，延缓这些局部的冷却，从而使厚壁局部的收缩能从浇口得到足够的补充，有效防止缩孔、凹陷等缺陷。

7．推－拉注射成型

这种成型方法可消除塑料件中熔体缝、空隙、裂纹以及显微疏松等缺陷，并可控制增强纤维的排列它采用主、辅两个注射单元和一个双绕口模具。工作时，主注射单元推动熔体经过一个绕口过量充填模腔。多余的料经另一浇口进人辅助注射单元，辅助注射螺杆后退以承受模腔中多余熔体；然后辅助注射螺杆往前运动向模腔注射熔体，主注射单元那么承受模腔多余熔体。主、辅注射单元如此反复推拉，形成模腔内熔体的振动剪切流动，当靠近模壁的熔体固化时，芯部的熔体在振动剪切流动，当靠近靠近模壁的熔体固化时，芯部的熔体在振动剪切的作用下产生取向并逐渐固化，形成高取向度的制品.一般制品成型需10次左右的循环，最高的可达40次。

推－拉注射成型的周期比普通注射成型的周期长，但由于在推拉运动中材料被冷却固

word版

.

化，保压阶段对于控制收缩和翘曲已不是很重要了。在推－拉注射成型中，注射阶段和保压阶段合二为一。用此种注射工艺对玻璃纤维增强LCP的推-拉注射成型结果说明，与常规的注射成型相比，材料的拉伸强度和弯曲弹性模量可分别提高420％和270％。 8．层状注射成型

层状注射成型是一种兼有共挤出成型和注射成型特点的成型工艺，该工艺能在复杂制件中任意地产生很薄的分层状态。层状注射成型同时实施两种不同的树脂注射，使其通过一个多级共挤模头各股熔体在共挤模头中逐级分层，各层的厚度变薄而层数增加，最终进入注塑模腔叠加，保存通过上述过程获得的层状形态，即两种树指不是沿制品厚度方向呈无序共混状态存在的，而是复合叠加在一起。据报道，层状注射可成型每层厚度为0.1－10pm。层数达上千层的制品。因层状构造，保存了各组分材料的特性，比传统共混料更能充分发挥材料性能，使其制品在阻隔气全渗透、耐溶剂、透明性方面各具突出优点。 9．微孔发泡注射成型

在传统的构造发泡注射成型中，通常采用化学发泡剂，由于其产生的发泡压力较低，生产的制件在壁厚和形状方面受到限制。微孔发泡注射成型采用超临界的惰性气体受到限制。微孔发泡注射成型采用超临界的惰性气体〔CO2、N2〕作为物理发泡剂．其工艺过程分为四步：

〔1〕气体溶解：将惰性气体的超临界液体通过安装在构简上的注射器注人聚合物熔体中，形成均相聚合物/气体体系；

〔2〕成核：充模过程中气体因压力下降从聚合物中析出而形成大量均匀气核； 〔3〕气泡长大：气在准确的温度和压力控制下长大； 〔4〕定型：当气泡长大到一定尺寸时，冷却定型。

微孔发泡与一般的物理发泡有较大的不同。首先，微孔发泡加工过程中需要大量惰性气体如CO2、N2溶解于聚合物，使气体在聚合物呈饱和状态，采用一般物理发泡加工方法不可能在聚合物一气体均相体系中到达这么高的气体浓度。其次，微孔发泡的成核数要大大超过一般物理发泡成型采用的是热力学状态逐渐改变的方法，易导致产品中出现大的泡孔以及泡孔尺寸分布不均匀的弊病。微孔塑料成型过 程中热力学状态迅速地改变，其成核速率及泡核数量大大超过一般物理发泡成型。

与一般发泡成型相比，微孔发泡成型有许多优点。其一是它形成的气泡直径小,可以生产因一般泡沫塑料中微孔较大而难以生产的薄壁〔1mm〕制品；其二是微孔发泡材料的气孔为闭孔构造，可用和阻隔性包装产品；其三是生产过程中采用CO2或N2，因而没有环境污染问题。

美国Trexel公司在MIT微孔发泡概念的根底上，将微孔发泡注射成型技术实现了工业化，形成了MuCell专利技术。MuCell艺用于注塑的主要优点是，反响为吸热反响，熔体粘度低，熔体和模具温度低，因此制品成型周期、材料消耗和注塑压力及锁模力都降低了，而

word版

.

且其独特之处还在于这种技术可用于薄壁制品以及其他发泡技术无法发泡制品的注塑。MuCell在注射成型技术上的突破为注塑制品生产提供了以前其他注塑工艺所不具有的巨大能力，为新型制品设计、优化工艺和降低产品本钱开拓了新的途径。

第二节 压缩成形工艺及原理

一、压缩成型设备

压力机是热固性塑料压缩成型的主要设备，主要作用是模具的开启或闭合以及提供成型所需的压力，有些还可以用来传递压缩过程中所需的热量及顶出塑件。

压力机分为机械式和液压式两种。机械式压力机构造简单，但由于压力不准确，运动噪声大，容易磨损，只适用于一些小型设备；液压机能提供较大的压力和行程，工作压力可调，设备构造简单，操作方便，工作平稳，因此，目前所使用的大多数为液压机。

液压机在锻压机械标准ZBJ－62030－90中属于第二类，代号为“Y〞，故设备型号以Y字母开头。液压机的工作介质主要有两种，采用乳化液作为工作介质的称之为水压机，其标称压力一般在10000kN以上；采用油作为工作介质的称之为油压机，其标称压力一般小于10000kN，两者统称为液压机。我国多采用油压机。 〔一〕液压机分类 1．按加压方式划分

塑料成型用液压机可分为上压式液压机、下压式液压机和特种液压机。

〔1〕上压式液压机 这种液压机的工作缸位于压机上部．下部工作台固定不动〔见图3－14〕模具在安装时，下模分别安装在滑块和工作台上，工作时，滑块带动上模下降进展压制。工作台下设有机械〔手动或机动〕或液压顶出系统：开模后，顶杆上升推动压缩模脱模机构而脱出塑件，该类压机一般进展半自动化工作，可供各类压缩模进展批量生产时使用。 由于这种液压机的装料工序可在固定的工作台亡进展，操作方便，所以应用最广。 〔2〕下压式液压机 这种液压机工作缸压机下部，上部是固定工作台，如图3－15所示，当活塞杆上升时，带动活开工作台自下向上施压；下压式液压机因操作不便，很少用于压缩成型。

〔3〕特种液压机 如直角式液压机、卧式液压机等。图3－16所示为一种直角式液压机的外形图。这种液压机中的主要零件用机架3固定．垂直工作缸1和水平工作缸5互相垂直，垂直工作缸用于压制塑料，而水平工作缸用于用于模具的侧向分型抽芯，下部还设有顶出缸，用于顶出塑件。

word版

.

2312750388500345561754

图3－14 上压式框架型液压机 3－15下压式立柱型液压机 1－机身 2－工作缸 3－滑块 1－固定工作台 2－立柱 4－顶出缸 5－电动机 6－电气箱 3－活开工作台 4－活塞杆

5－工作缸

123456图3－16 直角式液压机

1－上压缸 2－上活动板 3－机架 4－下活动板 5－旁压缸 6－下导轨 7－上导轨 2．按机身构造分

〔1〕立柱式液压机 液压机的上横梁与下横梁〔工作台〕采用立柱连接，并由锁紧螺母上下锁紧〔参见图3－15〕，机器稳定性好，多用于大、中型压机，常见的是四立柱构造形式。

〔2〕框架式液压机 液压机机身为铸造整体或型钢焊接组合，一般为空心箱形构造〔参 见图3－14〕，抗弯性能好，常用于中、小型压机。 word版

.

此外，塑料成型用液压机按传动形式分为泵直接传动液压机〔中小型液压机采用〕和泵蓄能器传动液压机〔中大型液压机采用〕；按操纵方式分为手动液压机、半自动液压机和全自动液压机。

目前生产中的使用较多的是上压式泵直接传动、半自动和手动的立柱式或框架式液压机。

〔二〕液压机的构造组成

液压机的构造一般由机身、操纵和动力三个根本局部组成。现以YB32—200万能液压机为例加以介绍。图3—17为YB32—200液压机总图。图3—18为YB32—200液压机实物图。

45451150AA4809501320A-AC1.524C1.5行程70018950X5004440012060?215551020M20顶出杆22500700

图3－17 YB32－200液压机总图

word版

.

图3－17 YB32－200液压机实物图

YB32－200型液压机机身属于四立柱机身。机身由上横梁、下横梁和四根立柱组成。液压机的各个部件都安装在机身上，其中上横梁的中间孔安装工作缸，下横梁的中间孔安装顶出缸，工作台面上开有开有T型槽，用来安装模具。活动横梁的四个角上的孔套装在四立柱上，上方和工作缸活塞相连接，由其带动横梁上下运动。机身在液压机工作中承受全部的工作载荷。

工作缸采用活塞式双作用缸，当压力油进入工作缸上腔，活塞带动横梁向下运动，其速度慢，压力大，当压力油进入工作缸下腔，活塞向上运动，其速度较快，压力较小，符合一般的慢速压制、快速回程的工艺要求。

活动横梁是立柱式液压机的运动部件，位于液压机机身的中间，中间圆孔和上横梁的工作活塞杆连接，四角孔在工作活塞的带动下，靠立柱导向作上下运动，活动横梁的底面也开有T型槽，用来安装模具。

在机身下部设有顶出缸，通过顶杆可以将成型后的塑件顶出。

液压机的动力局部是高压泵，将机械能转变为液压能，向液压机的工作缸和顶出缸提供高压液体。

〔三〕液压机的型号、主要技术参数

液压机型号表示方法如下； — 改型顺序号〔A、B、C……〕； 主参数〔最大总压力l04N表示〕；

同一型号的变型顺序号(A、B、C……〕； 组型〔系列〕代号； 类别代号〔Y〕。

图3—19 液压机型号表示方法 word版

.

例如：Y32A－3l5表示最大总压力为3150KN。经过一次变型的四柱立式万能液压机， 其中32表示四柱式万能液压机的组型代号。 液压机主要技术参数见表3－10

表3－10 局部液压机技术参数 液压局部 常用液压机公称压型号 力/KN YA71-45 SY71-45 YX(D)-45 Y32-50 YB32-63 BY32-63 Y31-63 Y71-100 YX-100 450 450 450 500 630 630 630 630 1000 力/KN 力/KN 60 60 7 105 133 190 300 300 500 32 32 32 20 25 25 32 32 32 距L/mm 750 750 600 600 600 600 650 mm 250 250 250 400 400 400 300 300 380 /KN 120 120 75 95 180 3(手动) 3(手动) 200 /KN 35 35 37.5 47 100 280(手动) Y71-100 Y32-100 Y32-100A Y32-200 YB32-200 YB71-250 ICH-250 SY-250 Y32-300 3000 YB32-300 Y33-300 3000 24 1000 600 400 20 1240 800 300 82 250 1000 1000 1000 2000 2000 2500 2500 2500 200 230 160 620 620 1250 1250 1250 32 20 21 20 20 30 30 30 650 900 850 1100 1100 1200 1200 1200 380 600 600 700 700 600 600 600 200 150 16.5 300 300 340 630 340 80 70 82 150 165(自动) 280(手动) 180 210 250 250 300 300 300 L2/mm 175 175 150 150 150 130 130 130 165(自动) 回程压最大压 作台最大行程L1/ 大顶出力大回程力大行程工作液 活动横梁局部 动梁至工动梁最大顶出杆最顶出局部 顶出杆最顶出杆最 〔四〕压缩模与液压机的关系

液压机是压缩成型和压注成型的主要设备，设计压缩模具时，必须熟悉液压机的主要技术参数，如液压机总压力、开模力、推出力以及装模局部的有关尺寸等。对液压机的有关参数进展校核。

word版

.

1．液压机最大压力校核

当塑件的尺寸和模具型腔数确定后，压制塑件所需的成型总压力〔F压力机的公称压力〔F机〕，即压缩成型时所需总压力；

F模≤kF机 〔3－14〕

式中：k－修正系数，一般取0.75－0.90；设计时根据压力机新旧程度而定；

F模—压缩成型时所需总压力〔N〕； F机—液压机的公称压力〔N〕。

而： F模=pAn 〔3－15〕 式中：p—单位成型压力〔MPa〕；其值可以根据表3－11选取；

A—每一型腔的水平投影面积〔mm2〕； n—压缩模内型腔的数目。

成型压力是选用液压机的重要根据，也是设计模具尺寸或校核模具强度、刚度的必要条件。

表3－11 压制时单位成型压力〔MP〕 粉状酚醛塑料 塑件的特征(mm) 不预热 扁平薄壁塑件 高20-40，壁厚4-6 高20-40，壁厚2-4 高40-60，壁厚4-6 高40-60，壁厚2-4 高60-100，壁厚4-6 高60-100，壁厚2-6 12.26-17.16 12.26-17.16 12.26-17.16 17.16-22.06 22.00-26.97 24.52-29.42 26.97-34.32 预热 9.81-14.71 9.81-14.71 9.81-14.71 12.26-15.40 14.71-19.61 14.71-19.61 17.16-22.06 酚醛塑料 29.42-39.23 34.32-44.13 39.23-49.03 49.03-68.65 58.84-78.45 - - 12.26-17.16 12.26-17.16 12.26-17.16 17.16-22.06 22.06-26.97 24.52-29.42 26.97-34.32 44.13 44.13 44.13 53.94 53.94 53.94 53.94 布基填料的 氨基塑料 酚醛石棉塑料 模

〕应小于或等于

中选定液压机，可确定压缩模具的型腔数目，从上两式可得： n2．开模力的校核 开模力计算

F开=k1F模 〔3－17〕

式中： F开—开模力〔N〕；

F模—模压所需的成型总压力〔N〕； k1—压力损耗系数，取0.1—0.2。

用机器力开模，由于总大于F模，不需要校核。

3．脱模力的校核

脱模力又称顶出力，指塑件从模具中脱出所需要克制的力。脱模力计算公式： word版

KF机 〔3－16〕 PA.

F脱=A1p1 〔3－18〕

式中： F脱—脱模力〔N〕；

A1—塑件侧面积之和〔mm2〕； p1—塑件与金属的结合力〔MPa〕 ；

为了保证塑件从模具中脱出，上式求得的F脱 必须满足以下条件：

F脱＜F顶 〔3－19〕 F顶—压力机顶出杆的最大顶出力〔N〕。 3．闭合高度的校核

模具完全开模取件的高度<压力机的最大开距Ｈmax，模具闭合时的高度>压力机的最小开距Ｈ。

〔1〕保证合紧模具，压机压板的〔滑动板〕工作行程决定与其工作台〔固定板〕之间最小距离和最大开距。要保证合紧模具，就必须满足下式关系：

hm≥Hmin 〔3－20〕

式中： hm—模具的闭合高度〔mm〕；

Hmin—压机工作台至压板的最小距离〔mm〕。 〔2〕实现成型塑件的脱模距的要求 a．简单模具的开模距离〔如图3—20〕

L=h+ ht +(10—20) (mm) 〔3－21〕

式中： L—开模距离〔mm〕； h—塑件高度〔mm〕；

ht—凸模高度〔mm〕。

hshthxh10-20

图3—20 模具的开模距离

b．压机工作台与压板之间的最大开距与模具的开模距离，有如下关系：

Hmax≥hm+L+(10－20) 〔3－22〕 或： Hmax≥hs+h+hx+(10－20) 〔3－23〕

式中： Hmax——压机工作面至压板的最大距离〔mm〕； hm—模具闭合高度〔mm〕； word版

.

h —塑件高度〔mm〕； hs—上模高度〔mm〕； hx—下模高度〔mm〕。

〔3〕压机顶出装置与模具推出机构的关系校核

一般小型简易压机无推出机构，上压式压机的推出机构主要有以下三种：

手动顶出装置：通过手轮和手柄带动齿轮旋转，齿轮与下工作台正中的齿条顶杆啮合，从而获得顶出和回程运动，如图3－21a。

托架顶出装置：上下工作台两边有对称的两根拉杆，利用上工作台上升动作带动两侧拉杆、拉杆拖动位于下工作台面下方的托架〔横梁〕，托架又带动中心推杆，由中心推杆推出塑件，如图3—21b。

液压推出机构：在下工作台正中设有顶出液压缸，缸内有差动活塞，顶出油缸的活塞即为压机顶杆，可带动推杆作往复运动，如图3—21c。它上升的极限位置一般是上端面与工作台面齐平，假设压机推杆上升的极限位置缺乏以带动压缩模推出机构时，必须在压机报杆端部旋入或插入一根适当长度的尾轴推杆，正中可通过螺纹或T形槽与推出机构的尾轴相联接。

123445进 油图3－21 液压机顶出装置

a) 手动顶出装置 b) 顶出托架 c) 液压顶出装置

1－压机顶杆 2－压机下工作台; 1－拉杆 2－工作台 5－液压缸 3－手柄; 4－齿轮 3-杆 4－托架

5－压机推杆齿条构造

123235出 油

. 设计模具时，应了解压机顶出机构和连接模具推出机构的方式及有关尺寸。模具的推出行程应当小于压机顶出油缸的最大行程，图3－22所示，校核关系式为

Lmax≥hs+h1+(10－20) 〔3－24〕

或： Lmax≥L 式中 Lmax—顶出缸的最大行程〔mm〕； hs—塑件高度〔mm〕； h1—模具加料腔高度〔mm〕； L —塑件所需推出高度〔mm〕。

word版

.

hs3-5L10-15Lmaxhj 图3－22 塑件推出行程

4．压机台面构造及尺寸规格校核

设计模具时应根据压力机工作台面构造及规格来确定模具的相应尺寸。模具的外型尺寸应保证能通过压机立柱或框架间距。模具最大外型尺寸不应超过压机台面尺寸。 以便于模具的安装固定及工作时的受力。

压机的上下工作台间都设有T形槽，有的T型槽沿对角线穿插开设，有的平行开设。在模具上的固定螺栓孔和压机工作台上下T形槽对应，就可直接用方头螺钉将模具固定在压机工作台面的T型槽内。也可用压板压紧固定，用压板固定时，对上下模具限制较小，只需设置15－30mm的突缘台阶即可。图3－23所示为常见压缩模固定形式。 a、b 为模具上设计固定孔，压机T形槽内的螺钉穿入其内，将模具与设备连接； c、d那么为压板压紧固定，模具供压紧的台肩宽度取15－30mm。

a) b) c) d)

图3—23 压缩模具和压机的固定形式

word版

.

二、压缩成型原理

〔一〕压缩成型原理和特点

压缩成型也称模压成型、压塑成型。成型原理如图3－24所示。

将松散塑料原料参加高温的型腔和加料室中〔图3－24a〕，然后以一定的速度将模具闭合，塑料在热和压力的作用下熔融流动，并且很快地充满整个型腔〔图3－24b〕， 同时固化定型，开启模具取出制品〔图3－24c〕，成为所需的具有一定形状的塑件。 1

2 3

4

5

6 a) b) c) 图3－24 压缩成型原理 a〕加料 b〕压模 c〕脱模

1－凸模固定板 2－上凸模 3－凹模 4－下凸模 5－下凸模固定板 6－垫板

压缩成型主要用来成型热固性塑料，也可用于成型热塑性塑料。压缩热固性塑料时，塑料在型腔中处于高温、高压的作用下，由固态变为粘流态熔体，并在这种状态下充满型腔，同时塑料发生交联反响，逐步固化，最后脱模得到塑件。

压缩热塑性塑料时，同样塑料在型腔中处于高温、高压的作用下，由固态变为粘流态熔体，充满型腔，但由于热塑性塑料没有交联反响，模具必须冷却才能使塑料熔体转变为固态，脱模得到塑件。由于热塑性塑料压缩成型，模具需要交替加热、冷却。生产周期长，效率低，同时也降低了模具的使用寿命。因此，对热塑性塑料一般压缩成型只用来成型大平面的塑件、流动性低的塑件或不宜高温注射成型的塑件。

压缩成型的优点：

〔1〕压力损失小，适用于成型流动性差的塑料，比较容易成型大型制品； 〔2〕和注射成型相比，成型塑件的收缩率小，变形小，各项性能均匀性较好； 〔3〕使用的设备〔用液压机〕及模具构造要求比较简单，对成型压力要求比较低； 〔4〕成型中无浇注系统废料产生，耗料少。 压缩成型的缺点：

〔１〕塑件常有较厚的溢边，且每模溢边厚度不同，因此塑件高度尺寸的精度较低； 〔２〕厚度相差太大和带有深孔，形状复杂的制品难于成型；

〔３〕模具内装有细长成型杆或细薄嵌件时，成型时容易压弯变形，故这类制品不宜采用；

〔４〕压缩模成型时受到高温高压的联合作用，因此对模具材料性能要求较高。成型零word版

.

件均进展热处理。有的压缩模在操作时受到冲击震动较大。易磨损，变形，使用寿命较短，一般仅为20～30万次；

〔５〕不宜实现自动化，劳动强度比较大，特别是移动式压缩模。由于模具高温加热，加料常为人工操作，原料粉尘飞扬，劳动条件较差；

〔６〕用压缩成型法成型塑件的周期比用注射、压注成型法的长，生产效率低。

三、压缩成型工艺

〔一〕压缩成型工艺过程 1．成型前的准备工作

热固性塑料比较容易吸湿，储存时易受潮，加之比容较大,一般在成型前都要对塑料进展预热，有些塑料还要进展预压处理。

〔1〕预热 预热就是成型前为了去除塑料中的水分和其他挥发物，提高压缩时塑料的温度，在一定的温度下，将塑料加热一定的时间，这个时期塑料的状态与性能不发生任何变化。

预热的作用一是去除了塑料中的水分和挥发物，使塑料更干净，保证了成型塑件的质量；二是提高了原料的温度，便于缩短压缩成型的周期。

预热的方法加热板预热、电热烘箱预热、红外线预热、高频电热等。生产中常用是电热烘箱预热，在烘箱内设有强制空气循环和控制温度的装置，利用电阻丝加热，将烘箱内温度加热到规定的温度，用风扇进展空气循环，由于塑料的导热性差，预热的塑料要铺开，料层不要超过2.5cm，并每隔一段时间翻滚一次。

2〕预压：预压是将松散的粉状、粒状、纤维状塑料用预压模在压机上压成重量一定、形状一致的型坯，型坯的大小以能紧凑地放入模具中预热。多数采用圆片状和长条状。预压后的塑料密实体称为压锭或压片。

预压的作用：

〔a〕加料方便准确 采用计数法加料既迅速又准确。减少了因加料不准确产生的废品。 〔b〕模具的构造紧凑 成型物料经预压后体积缩小，相应地减小模具加料腔尺寸，使模具构造紧凑。

〔c〕缩短了成型周期 成型塑料经预压后坯料中夹带的空气含量比松散塑料中的大为减少，模具对塑料的传热加快。缩短了预热和固化时间。

〔d〕便于安放嵌件和压缩精细制品 对于带嵌件的制品，由于预压成型出与制品相似或相仿的锭料，便于压缩成型较大、凸凹不平或带有精细嵌件的塑件。

〔e〕低了成型压力 由于压缩率越大，压缩成型时所需的成型压力就越大。采取预压之后，那么一局部压缩率在预压过程中完成，成型压力将降低。

〔f〕防止了加料过程塑料粉料飞扬，改善了劳动条件。

预压是在专门的压片机〔压锭机〕上进展的，主要有三种：偏心式压片机，尺寸较大的word版

.

预压物，但效率不高；旋转式压片机，尺寸小的预压物，效率高；液压式压片机用于松散性较大的预压物，效率高，紧凑。

预压需要专门的压片机，生产过程复杂，实际生产中一般不进展预压。 2．压缩成型过程

模压成型的工序有安放嵌件、加料、闭模、排气、固化、脱模等。

〔1〕嵌件的安放 有金属制成的嵌件〔如插件、焊片等〕和塑料制成的嵌件〔如按纽、琴健等〕。安放时位置要正确平稳；为保证连接牢靠，埋入塑料的局部要采用滚花、钻孔或设有凸出的棱角、型槽等；为防止嵌件周围的塑料出现裂纹，加料前对嵌件进展预热。使嵌件收缩率要尽量与塑料相近或采用浸胶布做成垫圈〔用预浸纱带〔或布带〕缠绕到芯模上〕进展增强。

〔2〕加料 在模具加料室内参加已经预热和定量的塑料。加料方法有重量法，容量法，计数法。

重量法是加料时用天平称量塑料重量，该加料法准确，但操作麻烦。

容量法根据所需要的塑料的体积制作专门的定量容器来加料，此方法加料操作方便，但准确度不高。

计数法是以个数来加料，只用于加预压锭。

为防止塑件局部产生疏松等缺陷，塑料参加模具加料腔型时，应根据成型时塑料在型腔中的流动和各个部位需要塑料量的大致情况合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中间高四周低，便于气体排放。

〔3〕合模 加料完成之后即可合棋。合模分两步：在型芯尚未接触塑料之前，要快速移动合模，借以缩短模理周期和防止塑料过早固化；当型芯接触塑料后改为慢速，防止因冲击对模具中的嵌件、成型杆或型腔的破坏。同时慢速也能充分地排除型腔中的气体。模具完全闭合之后即可增大压力对成型物料进展加热加压。合模所需时间从几秒到数十秒不等。 〔4〕排气 压缩成型热固件塑料时，为了将其充分排出模腔外成型塑料中的水分、挥发物以及交联反响和体积收缩所产生的气体。一般在合模之后会进展短暂卸压，将型芯松动少许时间。排气可以缩短固化时间，有利于塑件性能和表现质量提高。排气的时间和次数根据实际需要而定，通常排气次数为一到二次，每次时间为几秒到数十秒。

〔5〕固化 固化是指热固性塑料在压缩成型温度下保持一段时间，分子间发生交联反响从而硬化定型。固化时间取决于塑料的种类、塑件的厚度、物料形状以及预热和成型温度，一般由30秒至数分钟不等；为了缩短生产周期，有时对于固化速率低的塑料，也可不必将整个固化过程放在模内完成，只要塑件能够完成脱模即可完毕模内固化．然后将欠熟的塑件在模外采用后烘的方法使其继续固化。

〔6〕脱模 固化后的塑件从模具上脱出的工序称为脱模；一般脱模是由模具的推出机构将塑件模内推出。带有嵌件的塑件应先使用专用工具将它们拧脱，然后再进展脱模。

word版

.

对于大型热固性塑料塑件，为防止脱模后在冷却过程中可能会发生的翘曲变形，可在脱模之后把它们放在与制塑件构造形状相似的矫正模上加压冷却。

３．压后处理

(1〕模具的清理 正常情况下，塑件脱模后一般不会在模腔中留下粘渍、塑料飞边等。如果出现这些现象，应使用一些比模具钢材软的工具〔如铜刷〕去除残留在模具内的塑料废边，并用压缩空气吹净模具。

〔2〕塑料压缩成型过程完成之后，通常还需对塑件进展后处理，后处理能提高塑件的质量，热固性塑料塑件脱模后常在较高的温度下保温一段时间，使塑件固化到达最正确机械性能。后处理方法和注射成型的后处理方法一样，但处理的温度不同，一般处理温度约比成型温度高10C～50C。

〔3〕修整塑件 修整包括去除塑件的飞边、浇口、有时为了提高外观质量，消除浇口痕迹，还需对塑件进展抛光。 〔二〕压缩成型的工艺参数

要生产出高质量塑件，除了合理的模具构造，还要正确选择工艺参数。压缩成型的工艺参数主要指压缩成型压力、压缩成型温度和压缩时间。 1．压缩成型压力

压缩成型压力是 指压缩塑件时凸模对塑料熔体和固化时在分型面单位投影面积上的压力，简称成型压力。其作用是迫使塑料充满型腔和使粘流态塑料在一定压力下固化，防止塑件在冷却时发生变形。大小可按下式计算：

PbD2P 4A式中 P—成型压力〔MPa〕，一般为15—30MPa； P b—压力机工作液压缸表上压力〔MPa〕； D—压力机主缸活塞直径〔m〕；

A—塑件与型芯接触局部在分型面上投影面积〔m2〕。

影响成型压力的因素很多，塑料的品种、物料的形态、塑件构造、预热情况、成型温度、硬化速度以及压缩率等均对成型压力具有很大的影响。通常塑料的流动性越低、形状构造越复杂、成型深度越大、成型温度越低、固化速度和压缩比越大，所需成型压力也越大。

成型压力对塑件密度及其性能有很大影响，成型压力大．塑料流动性增大，提高了塑件充型能力，同时促使交联反响，加快固化速度，塑件密度和力学性能都比较高，但成型压力消耗能量多。也容易损坏嵌件及降低模具寿命等。成型压力小，塑件那么容易产生气孔。

成型压力的大小可通过调节液压机的压力阀来控制，由压力表上读出。常见热固性塑料压缩成型压力见表3－12。

表3－12 常用热固性塑料的压缩成型温度和成型压力

0

0

〔3－25〕

word版

.

塑料种类 酚醛塑料〔PF〕 三聚氰胺甲醛塑料〔MF〕 脲甲醛塑料〔UF〕 聚酯塑料〔UP〕 邻笨二甲酸二丙烯脂塑〔PDPO〕 环氧树脂塑料〔EP〕 有机硅塑料〔DSMC〕 压缩成型温度〔℃〕 146－180 140－180 135－155 85－150 126－160 145－200 150－190 压缩成型压力〔MPa〕 7－42 14－56 14－56 0.35－3.5 3.5－14 0.7－14 7－59 2．压缩成型温度

压缩成型温度指压缩成型时所需的模具温度。在压缩成型过程中，塑料会发生交联反响放出热量，使塑料的最高温度比模具温度高，，所以成型温度并不等于模具型腔内塑料的温度。

热固性塑料在受到温度作用时，其流动性会发生很大的变化，在温度作用下，塑料从固态转变为液态，温度上升，粘度由大到小，流动性增加，然后热固性塑料交联反响开场发生，随着温度的升高，交联反响速度增大，塑料熔体粘度由减小变为增大，流动性降低，因此其流动性在温度到达某一值时，会有一个最大值。所以确定模具温度时需要考虑多方面因素，既不能过高也不能过低。如果模具温度取得过高，将会促使交联反响过早发生且反响速度也同时加快，这样虽有利于缩短制品所需的固化时间，有利于降低成型压力，但温度过高，塑料在模内的充模时间也相应变短，易引起充模缺乏的现象。另外，过高的模具温度还会导致塑件外表暗淡、无光泽，甚至使制品发生肿胀、变形、开裂等缺陷。但模具温度过低，那么会出现固化时间长，固化速度慢，以及需要较大成型压力等问题。

在一定的X围内提高模压温度对缩短模压周期和提高制品质量都是有好处的。但对成型厚大塑件是要降低成型温度，因为塑料导热性较差，提高模具温度，虽然可以提高传热效率，使塑料内部的固化能在较短的时间内完成，但此时很容易使塑件外表过热，影响塑件外观质量。

调节和控制模温的原那么：保证充模固化定型并尽可能缩短模塑周期。常见热固性塑料压缩成型温度见表6—4。

3．压缩成型时间

压缩成型时间是指模具从闭合到开启的这一段时间，也就是塑料充满型腔到固化成为塑件时在型腔内停留的时间。

压缩时间与塑料的种类、塑件的形状、压缩成型工艺〔温度、压力〕以及操作步骤(是否排气、预热、预压)等有关。成型温度越高，塑料固化速度越快，压缩时间也就越短，成型压力大的压缩时间也短。经过预热、预压的塑料的模压时间比不经过预热、预压的塑料的模压时间要短，反之亦然。 word版

.

塑件的质量在很大程度上取决于压缩时间，压缩时间太短，塑料固化不完全〔欠熟〕，塑件机械性能差，外观无光泽，脱模后，塑件容易发生翘曲、变形。压缩时间过长，塑件会过熟，同样会使塑件的力学性能下降。同时降低了生产效率。一般的酚醛塑料压缩时间为1—2分钟，有机硅塑料2—7分钟。表3—13为酚醛塑料和氨基塑料的压缩成型工艺参数。

表3—13 酚醛塑料和氨基塑料的压缩成型工艺参数 酚 醛 塑 料 工 艺 参 数 一般工业用压缩成型温度〔℃〕 压缩成型压力〔MP〕 压缩成型时间(min/mm)  氨 基 塑 料 高压绝缘用 160±10 30±5 1.5-2.5 耐高频绝缘用 185±5 >30 2.5 140-155 30±5 0.7-1.0  150-165 30±5 1.2 系以苯酚—甲醛线型树脂和粉末为根底的压缩粉； 系以甲酚—甲醛可溶性树脂的粉末为根底的压缩粉； 系以苯酚—苯胺—甲醛树脂和无机矿物为根底的压缩粉；

目前，许多压机上都装有时间继电器等来控制压缩时间。模压压力、温度和时间三者并不是独立的，通常在实际生产中一般是凭经历确定三个参数中的一个，再由试验调整其它两个，假设达不到理想的效果，再对已确定的参数重新进展确定。

第三节 压注成型原理及工艺

一、压注成型有关工艺参数的校核

压注成型设备有普通液压机和专用液压机。普通液压机和压缩成型使用的设备一样。 〔一〕普通液压机的选用

选普通液压时，一般先根据塑料品种和加料腔截面积求出压注成型所需的总压力，再根据总压力求得所需液压机的公称压力。

压注成型所需的总压力：

PZpAj 〔3－26〕

式中 PZ—压注成型所需要的总压力〔N〕；

P—压注成型所需要的单位压力〔MP〕，可按表3—14选取； Aj—加料腔的截面积〔mm2〕。

表3—14 压注成型的单位压力〔MP〕 塑料名称 填料类型 木粉 酚醛塑料 玻璃纤维 布屑 压注单位压力 58.84-68.65 78.45-117.68 68.65-78.45 word版

.

矿物 三聚氰胺甲醛塑料 石棉纤维 环氧塑料 硅酮塑料 氨基塑料 DAP塑料 3.92-9.81 3.92-9.81 68.65 49.03-58.84 68.65-78.45 而从锁模方面考虑,为防止型腔内塑料熔体的压力将顶开分型面而溢料,加料室截面积应大于型腔和浇注系统在合模方向投影面积之和。根据经历，加料室截面积必须比塑件型腔与浇注系统投影面积之和大10％-25％。

液压机的公称压力必须要大于压注成型的总压力，即：

PgKPZ 〔3－27〕

式中 Pg—液压机公称压力〔N〕；

K—压力损失系数，一般取1.3—1.6。

(二)专用液压机的选用

压注成型用的专用液压机实际上是双压式液压机，专用液压机上装有两个液压缸，在专用液压机上进展压注成型时，模具所需要的压注成型压力和锁模力分别由液压机的辅助缸和主缸提供，主缸的压力比辅助缸压力大得多，以防止溢料。主缸与辅助缸各安置在压机的上、下方，应根据所需传递成型压力和锁模力的大小分别确定辅助缸和主缸的公称压力。

1．辅助缸的公称压力按下式确定

P辅KpA加 〔3－28〕

式中 P辅—液压机辅助缸的公称压力〔N〕；

p—传递成型所需的单位压力〔MP〕可安表3—14选取； A加—加料室的截面积〔mm〕； 2．主缸压力的校核

为了使型腔内的熔体塑料压力不至于顶开分型面所需要的合模力应小于或液压机主缸的有效压力，即：

P 〔3－29〕 分主KpA式中 P主—液压机辅助缸的公称压力〔N〕；

A分—型腔与浇注系统在水平分型面上投影的面积之和〔mm〕。

2

2

二、压注成型工作原理和特点

压注成型又称传递成型或挤塑成型，它是成型热固性塑料制品的常用方法之一。压注成型原理如图3—25所示。

首先闭合模具，把预热的原料加到加料腔内〔图3—25a〕，塑料经过加热塑化，在与加

word版

.

料室配合的压料柱塞的作用下，使熔料通过设在加料室底部的浇注系统高速挤入型腔〔图3—25b〕。型腔内的塑料在一定压力和温度下发生交联反响并固化成型。然后翻开模具将其取出〔图3—25c〕，得到所需的塑件。清理加料室和浇注系统后进展下一次成型。

1234567a) b) c)

图3—25 压注成型原理

1—柱塞 2—加料腔 3—上模板 4—凹模 5—型芯 6—型芯固定板

7—下模座 8—浇注系统 9—塑件

89

压注成型是在克制压缩成型缺点，吸收注射成型优点的获础上开展起来的，它与前述的压缩成型和注射成型有许多一样或相似的地方，但也有其自身的特点。压注成型塑件飞边

小；可以成型深腔薄壁塑件或带有深孔的塑件，也可成型形状较复杂以及带精细或易碎嵌

件塑件，还可成型难以用压缩法成型的塑件，并能保持嵌件和孔眼位置的正确；塑件性能

均匀，尺寸准确，质量提高；模具的磨损较小。

压注成型虽然具有上述诸多优点，但也存在如下缺点：压注模比压缩模构造复杂，制

造本钱较压制模高；塑料损耗增多；成型压力也比压缩成型时高，压制带有纤维性填料的塑料时，产生各向异性。

表3－15生产热固性塑料使用注射、压缩和压注三种成型方法的比较。

表3－15 注射、压缩和压注三种成型方法比较

成型方法 注射 项 目 成型效率 成型质量 飞边厚度 侧孔成型 嵌件安放 机械化与自动化 原材料利用率 高 好 无或较薄 方便 不方便 易实现 低 低 较差 较厚 不方便 较方便 不易实现 高 较高 好 无或较薄 方便 方便 不易实现 低 压缩 压注 word版

.

塑件翘曲 成型收缩率 长纤维塑料 模具构造 塑化 浇注系统 大 大 不能成型 复杂 模具加料室内塑化 有 小 小 可以成型 简单 注射机料筒内塑化 无 大 大 可以成型 复杂 型腔内塑化 有 〔一〕压注成型工艺过程

压注成型工艺过程和压缩成型工艺过程根本类似，主要区别在于压注成型过程是先加料后闭模，而压缩成型过程是先闭模后加料。压注成型过程在挤塑的时候加料腔的底部留有一定厚度的塑料垫，以供压力传递。

三、压注成型工艺

〔一〕压注成型工艺过程

压注成型工艺过程和压缩成型工艺过程根本类似，主要区别在于压注成型过程是先加料后闭模，而压缩成型过程是先闭模后加料。压注成型过程在挤塑的时候加料腔的底部留有一定厚度的塑料垫，以供压力传递。 〔二〕压注成型的工艺参数

压注成型的工艺参数包括成型压力、成型温度和成型时间等， (一〕成型压力

成型压力是指压力机通过压注柱塞对加料腔内塑料熔体施加的压力。由于熔体通过浇注系统时有压力损耗，故压注时的成型压力一般为压缩成型的2－3倍。例如，酚醛塑料粉需用的成型压力常为50－80MP，有纤维填料的塑料为80－160MPa。压力随塑料的种类、模具构造及塑件形状的不同而改变。 〔二〕成型温度

成型温度包括加料腔内的物料温度和模具本身的温度。为了保证物料具有良好的流动性，料温必须适当地低于交联温度10－20℃。压注成型时塑料经过浇注系统能从中获得一局部摩擦热，因而模具温度一般可比压缩成型时的温度低15－30℃。采用压注成型塑料在未到达硬化温度以前要塑料具有较大的流动性，而到达硬化温度后又须具有较快的硬化速率。

〔三〕成型时间〔成型周期〕

压注成型时间包括加料时间、充模时间、交联固化时间、塑件脱模和模具去除时间等，在一般情况下，压注成型时的充模时间为5－50 s，由于塑料在热和压力作用下，经过浇注系统，加热均匀，塑料化学反响也比较充分，塑料进入型腔时已临近树脂固化的最后温度，故保压时间较压缩成型的时间短。表3－16局部热固性塑料压注成型的主要工艺参数。

word版

.

表3—16 局部热固性塑料压注成型的主要工艺参数 塑料 环氧双酚A 矿物纤维 矿物和玻纤 环氧酚醛 矿物和玻纤 玻璃纤维 三聚氰胺 酚醛 聚酯〔BMC、TMC〕 填料 玻璃纤维 成型温度〔℃〕 成型压力〔MPa〕 138-193 121-193 121-193 190-196 143-165 149 149-182 138-160 138-160 138-160 160-182 199 132-182 7-34 0.7-21 1.7-21 2-17.2 17-34 55-138 13.8-138 3.4-1.4 13.8-138 20.7-69 13.8-138 压缩率 3.0-7.0 2.0-3.0 1.5-2.5 6-7 2.1-3.1 1.0-1.5 1.0 — 1.8-2.5 — 2.2-3.0 成型收缩率〔％〕 0.001-0.008 0.001-0.002 0.004-0.008 0.003-0.006 0.0002 0.005-0.15 0.003-0.009 0.004-0.005 0.0002-0.001 0.0005-0.004 0.003-0.010 0.002 0.006-0.014 纤维素 织物和回收料 玻璃纤维 聚酯〔SMC、TMC〕 导电护套料 聚酯〔BMC〕 醇酸树脂 聚酰亚胺 脲醛塑料 导电护套料 矿物质 50%纤维 α-纤维素 TMC指粘稠状塑料。

在聚酯中添加导电性填料和增强材料的电子材料工业用护套。

第四节 挤出成型工艺

一、挤出机组的组成

一台挤出设备通常由挤出机〔主机〕、辅机〔机头、定型、冷却、牵引、切割、卷取等装置〕、控制系统三局部组成，如图3—26所示。挤出成型所用的设备统称为挤出机组，主机在挤出机组中是最主要的组成局部。

图3—26 挤出机组的组成

〔一〕挤出机

1．挤出机的分类和组成

塑料挤出机的类型很多，其分类也较多，常用的分类方法有： word版

.

〔1〕按挤出的方式分为螺杆式挤出机〔连续式挤出〕和柱塞式挤出机〔间歇式挤出〕． 〔２〕按螺杆数量分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机及多螺杆挤出机。

〔３〕按螺杆的转速度分为普通挤出机，转速在100r／min以下；高速挤出机，转速为300r／min；超高速挤出机，转速为300—1500r／min。

〔４〕按装配构造分为整体式挤出机和分开式挤出机。

〔5〕按螺杆在空间布置不同分为卧式挤出机和立式挤出机卧式挤出机和立式挤出机。 〔６〕按挤出机在加工过程中排气分为排气式挤出机和非排气式挤出机。 目前，生产中最常用的是卧式单螺杆非排气式挤出机。

挤出机的组成有挤出系统、传动系统、加热和冷却系统等三局部组成。如图3－27卧式单螺杆挤出机构造示意图。

123456789101112图3－27 卧式单螺杆挤出机构造示意图

1－机头连接法兰 2－过滤网 3－冷却水管 4－加热器 5－螺杆 6－料筒 7－液压泵 8－测速电动机 9－推力轴承 10－料斗 11－减速器 12－螺杆冷却装置

〔1〕挤出系统

塑料进入料筒通过螺杆挤压被塑化成均匀的熔体，在压力作用下，由螺杆连续地定压、定量、定温地挤出机头。主要包括螺杆、机筒、料斗、机头〔口模〕等几个局部。

〔a〕螺杆：是挤塑机的最主要部件，安装在料筒内，挤出机挤出指定的塑料产量、熔体温度、熔体的均匀性、功率消耗等主要决定于螺杆构造，其工作局部分为三段：加料段、压缩段、均化段。挤出机的螺杆和螺杆式注射机的螺杆工作原理相似，技术参数的意义也根本一样，但挤出成型属于连续式工作方式，其螺杆的参数和形状不同。

〔b〕机筒：是一金属圆筒，机筒与螺杆配合，塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实都在其中进展，并向机头〔口模〕连续均匀输送熔体。一般机筒的长度为其直径的15—30倍，机筒外部设有加热装置，使塑料能从机筒上摄取热量进展熔融塑化。为了控制

word版

.

和调节机筒温度，通常还设有冷却装置及温控仪器。

〔c〕料斗：料斗底部装有开合装置，以便控制和调整料流，料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。

〔d〕机头〔口模〕：机头是成型模具的主要部件，口模是是获得塑件横截面形状、尺寸的主要成型零件，成型口模固定在机头内。一般把口模看成机头的组成局部。机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力。塑料在机筒内塑化压实，经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具，模芯模套适当配合，形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层。为保证机头内塑料流道合理，消除积存塑料的死角，往往安置有分流套筒，为消除塑料挤出时压力波动，也有设置均压环的。机头上还装有模具校正和调整的装置，便于调整和校正模芯和模套的同心度。

〔2〕传动系统

常用传动系统一般由电动机、调速装置和减速装置所组成。其作用是驱动螺杆，使螺杆能在选定的工艺条件下(如机头压力、温度、转速)，保证必需的扭矩和转速均匀的旋转。大局部挤出机均采用无级调速电动机调速。

（3）加热和冷却系统

加热和冷却系统位于机筒和机头外部，其作用是保证塑料和挤出系统在成型的过程中温度始终在工艺要求的X围内。主要有加热器、冷却水管等。

〔a〕挤出机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各局部。加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升温，以到达工艺操作所需要的温度。

〔b〕为了保证塑料处于工艺要求的温度X围内需要设置冷却装置，在机筒外部设置加热和冷却系统，是为了排除螺杆旋转的剪切、摩擦产生的多余热量，以防止温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤出机采用风冷，大型挤出机多采用水冷或两种形式结合冷却；螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定塑化量，同时提高产品质量；料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动局部正常工作。

2．挤出机的工作过程

如图3—28所示，从料斗进入料筒的粒料、粉料塑料在旋转螺杆的作用下向前推进，在螺杆加料段，松散的塑料充满螺槽，随着螺杆的旋转，塑料不断的向前输送，并开场被压实。由于螺杆螺槽深度逐渐变浅以及机头的阻力，塑料进人压缩段后，逐渐被压实形成高压，与此同时，在料筒外的加热以及螺杆与料筒内外表和塑料的混合、剪切作用所产生的摩擦热作用下，塑料温度不断升高．逐步转变为粘流态，大约在压缩段的末端，塑料全部转变为熔体，然后在均化段使塑料熔体各点温度均匀化，最后螺杆将塑料熔体定量、定压、定温地挤入到机头。机头的口模是个成型部件，物料通过它获得一定截面的几何形状和尺寸。再经过冷却

word版

.

定型和其它工序，就可得到成型的塑件。

加热外筒区冷却补充区固体输送区固体区熔池融融区熔体输送区

图3—28 塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程

在挤出过程中，塑料向机头的输送经过螺杆的加料段、压缩段、均化段，塑料经历了固体输送、熔融输送、熔体输送三个过程的物理变化。

3．挤出机主要技术参数与型号

我国生产的塑料挤出机的主要技术参数己标准化。卧式单螺杆非排气式挤出机挤出机的主要技术参数:

螺杆直径D：螺杆的外圆直径，单位mm。螺杆直径是一个重要参数，它在一定意义上表示挤出机挤出能力的大小，螺杆直径已经标准化．我国挤出机标准所规定的直径系列为：30、45、65、90、120、150、200mm。

螺杆的长径比L/D：螺杆工作局部长度L与外圆直径D之比，是挤出机的重要参数之一。

主螺杆的驱动电动机功率P，单位KW；

螺杆的转速X围n：螺杆可获得稳定的最小和最大的转速X围．用nmin－nmax表示， 单位为r/min；

挤出机生产能力Q，单位为Kg/h；指加工某种塑料时，每小时挤出的塑料量，是表征机器生产能力的参数。

料筒的加热功率E，单位为KW；

机器的中心高度H：螺杆中心线到地面的高度，单位为mm； 机器的外形尺寸 (长×宽×高)，单位为mm。

表3－17所示为我国公布的专业标准ZBG95009.1－88对单螺杆塑料挤出机的根本参数所作的规定。

表3－17 单螺杆挤塑机根本参数〔ZBG95009.1—88〕 螺杆直径:mm 30 螺杆转速 长径比rpm 20-120 L/D 15 产量/〔kg/h〕 RPVC 2-6 SPVC 2-6 电动机功率加热段数(机/kw 3/1 身)≥ 2 加热功率(机身)/kw ＜3 中心高/mm 1000 word版

.

20 25 15 45 17-102 20 25 15 65 15-90 20 25 15 90 12-72 20 25 15 8-48 120 20 25 15 150 7-42 20 25 15 200 5-30 20 25 250 250、300为推荐开展规格，其性能参数暂不作规定 300 160-320 200-480 100/33.3 95-190 120-280 75/25 56-112 70-160 55/18.3 4 5 4 5 6 5 6 7 ＜40 ＜45 ＜45 ＜60 ＜72 ＜75 ＜100 ＜125 1100 1100 1100 35-70 40-100 22/7.3 15-33 16-50 15/5 7-18 7-18 5/1.67 3 4 2 3 4 3 3 4 3 4 5 3 ＜4 ＜5 ＜5 ＜6 ＜7 ＜10 ＜12 ＜16 ＜18 ＜24 ＜30 ＜30 1000 1000 1000 挤出机型号的编制方法按我国原第一机械工业部部颁标准规定：型号按类、组、型分类编制。分别用类、组、型别名称中汉字拼音第一个字母表示。型号由根本型号和辅助型号两局部组成。表示方法如下：

根本型号 辅助型号

设计序号 主参数 型别代号 组别代号 类别代号

图3—29 挤出机型号表示方法

型号第一、二、三项分别代表类别、组别和型别，代号，第四项代表主参数，用符号及阿拉伯数字表示，按表3—18规定，第五项代表设计序号，表示机器构造或参数改良后的标word版

.

记。按A、B、C……等字母顺序选用〔字母I和O不选用〕。

表3－18 塑料机械类、组、型别代号 型别 类别 组别 名称 塑料挤出机 塑 挤 料 出 机 机J械 〔挤〕 S〔塑〕 塑料复合机头挤出机 F〔复〕 螺杆直径×螺杆直径 塑料排气式挤出机 P〔排〕 螺杆直径×长径比 塑料喂料挤出机 W〔喂〕 螺杆直径×长径比 塑料多模制鞋挤出机 E〔鞋〕 螺杆直径×模子数 塑料双杆挤出机 S〔双〕 螺杆直径 代号 名称 螺杆直径×长径比 长径比20：1不标注 主参数〔mm〕 备注 例：SJ－120表示螺杆直径为120mm，长径比为20:1的塑料挤出机；SJ－65／25A，表示直径为65mm，长径比为25:1，经第一次构造改良的塑料挤出机。

〔二〕挤出成型辅机

在挤出成型过程中，辅机是挤出机组的重要组成局部。主机的性能好坏对产品的质量和产量有很大影响、但辅机也必须很好地与其配合才能生产出符合要求的塑件，机组中每个环节均要符合工艺要求。

辅机的作用是将从机头挤出来的已初具形状和尺寸的粘流态塑料熔体，在定型装置中定型、 冷却由粘流态转变到室温下的玻璃态，得到符合要求的塑件。挤出成型的塑件主要有管材、棒材、薄膜、电线电缆等。根据挤出成型塑件的种类不同，相应的挤出成型机种类也不同，根据所生产的塑件种类，辅机大致有以下几类：挤管辅机(包括挤出硬管和软管)；挤板辅机；挤膜辅机；吹塑薄膜辅机；涂层辅机；电缆电线包层辅机；拉丝辅机；薄膜双轴拉探辅机；造粒辅机等。

挤出成型可加工的聚合物种类很多，成型过程有很多差异，但根本工艺流程大致一样，图3—30所示为几种类型的塑件挤出成型工艺流程原理图。 因而，辅机的种类虽然组成复杂，但各种辅机均由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和卷取装置所组成。

word版

.

123456a)

123456b)

124356 c)

42 315 6

图3—30 管、板、薄膜挤出成型工艺原理图

a〕 挤管〔硬管〕 b〕挤管〔软管〕 c〕 挤板 d〕吹塑薄膜 1—挤头 2一定型 3—冷却 4—牵引 5一切割 6一卷曲〔堆放〕

d)

1．机头 是塑件成型的主要部件，对产品的质量影响很大，熔融塑料通过它获得—定的几何截面和尺寸。

2．定型装置 它是将机头中挤出的塑件进展精整，得到更为准确的截面形状、尺寸和光亮的外表。

3．冷却装置 是将定型装置出来的塑料充分冷却固化，获得最终的形状和尺寸。 4．牵引装置 是为从机头出来的已初具形状和尺寸的塑件提供一定的牵引力和牵引速度，均匀地牵引塑件，同时对塑件的截面尺寸进展控制，使挤出过程平稳地进展。

5．切割装置 其作用是将连续挤出的塑件按照要求切成一定的长度或宽度，便于运输和贮存。

6．卷取装置 其作用是将软制品(薄膜、软管、单丝)卷绕成卷。

因此，辅机与主机协调动作，辅机提供了成型温度、作用力、牵引速度和各种动作。辅机和主机的配合，对产品质量影响很大。如辅机冷却能力缺乏，同样也将影响产品质量和生产率的提高；假设温度条件控制不当、会使塑件产生内应力，翘曲变形，外表质量降低等缺陷；定型装置设计不合理，那么影响塑件的几何形状和尺寸精度；牵引装置的牵引速度和牵引力同样也影响塑件质量，从某种程度上说，辅机对产品的质量影响更大。总之，辅机对挤word版

.

出成型加工起着重要作用。

辅机型号的表示方法．辅机型号是利用主机型号第三项后加字母“F〞，以示附属该主机的辅机。当配备多种辅机时．那么采用辅机代号“F〞后再加上设备汉字拼音第一个字母表示。挤出辅机型号的主参数用阿拉伯数字表示，按表3—19规定。

表3—19 塑料挤出机辅机组、型代号 型别 组别 名称 塑料挤出板辅机 板辅机B〔板〕 塑料挤出低发泡板辅机 塑料挤出硬管辅机 管辅机G〔管〕 塑料挤出软管辅机 粒辅机L〔粒〕 塑料挤出造粒辅机 塑料吹塑薄膜辅机 塑料挤出薄膜辅机 薄膜辅机M〔膜〕 塑料重包装吹塑薄膜辅机 塑料挤出复合薄膜辅机 瓶辅机P〔瓶〕 丝辅机S〔丝〕 塑料挤出吹瓶辅机 塑料挤出拉丝辅机 Z〔重〕 F〔复〕 牵引辊筒工作长度 牵引辊筒工作长度 瓶最大容量 拉伸倍数 R〔软〕 J〔挤〕 主机螺杆直径 形式、牵引辊筒工作长度 牵引辊筒工作长度 D〔低〕 最大直径 代号 最大板宽 名称 主参数〔mm〕 注： 上吹法为根本型不注代号，平吹法代号为P，下吹法代号为X。

例：SJ—150表示螺杆直径φ50mm，长径比为20:1的塑料挤出机，与SJ—150相配的

辅机SJ—FM l700，表示上吹法，牵引辊筒工作长度为1700mm的塑料吹塑薄膜辅机，其中FM为辅机代号。

〔三〕控制系统

塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由各种电器、仪表和执行机构〔控制屏和操作台〕组成。其作用主要是：

1．控制挤出机组的主机、辅机的电动机、液压系统和其他各种执行机构，使其满足工艺条件所需的转速和功率。

2．检测、控制主、辅机的温度、压力、流量等，使具满足工艺所要求，保证塑件质量。 3．保证主、辅机能协调的运行，实现整个挤出机组的自动控制。

挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大局部，实现对挤出工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及辅机各装置的控制。

二、挤出机与机头的装配

word版

.

挤出成型的主要设备是挤出机，每副挤出成型模具都只能安装在与其像适应的挤出机上，在设计机头时，在考虑给定塑件的形状尺寸、精度、材料性能等要求外，还应了解挤出机的技术标准，如螺杆构造参数，挤出机的生产率及端部构造尺寸等，挤出机的工艺参数是否符合机间要求。机头的设计应能够安装在相应的挤出机上，并要求挤出机的工艺参数适应机头的物料特性，保证挤出的顺利进展。

不同型号的挤出机安装机头部位的构造尺寸不同，机头设计应加以校核的主要连接工程有挤出机法兰盘的构造形式，过滤板和过滤网配合尺寸，铰链螺栓长度、连接螺栓直径及分布数量等。

国产挤出机的技术参数和连接形式及尺寸，分别见图3－31和图3－32。

图3－32 挤出机连接形式一

图3－32 挤出机连接形式二

图3－31中机头以螺纹连接在机头的法兰上，而机头法兰是以铰链螺钉与机筒法兰连接固定的，图中为4个铰链螺钉，有的为6个铰链螺钉。一般的安装次序是先松动铰链螺钉，翻开机头法兰，清理干净后，将栅板装入机筒局部(或装在机头上)，再将机头安装在机头法兰上，最后闭和机头法兰，紧固铰链螺钉即可。机头与挤出机的同心度是靠机头的内径和栅板的外径配合，因为栅板的外径与机筒有配合，因此保证了机头与机筒的同心度要求。安装时栅板的端部必须压紧否那么会漏料。其连接局部的尺寸见表3－20

表3－20 挤出机连接局部尺寸表〔机头连接形式之一〕 〔mm〕 符号 挤出机型号 SJ-45 SJ-65 SJ-90 SJ-120 SJ-120 SJ-120 符号意义 word版

.

M D d m B H h L1 L2 M80X4 55 M18 30 8 104 104 3M110X2 80 70 35 15 5 170 115 2M110X2 90 90 T22 35 15 7 181．86 105 M140X3 110 90 T24 45 20 8 210 120 M180X3 160 120 68 32 348 205 M110X3 机头与法兰联结螺纹尺寸 170 150 68 38 14 348 205 栅板外径 栅板开孔处直径 铰链螺钉直径 机头法兰厚度 栅板厚度 栅板伸入机筒局部厚度 铰链螺钉 中心距螺钉 图3－32所示为机头与挤出机连接的又一种形式。机头以12个内六角螺钉与机头法兰连接固定，由于机头法兰与机筒法兰有定位销8定位，机头的外圆与机头法兰内孔配合，因此可以保证机头与挤出机的同心度，其连接尺寸见表3－21。

表3－21挤出机连接局部尺寸表〔机头连接形式之二〕 〔mm〕

型号 SJ-90 SJ-150 SJ-200 180 280/300 340 D 140 220 275 d 106 185 235 B 40 70 b 42 50 H 20 30 40 L1 277 381 476.3 L2 160 220 275 L3 320 440 m 27 36 42 M 20 32/24 注：1.表中数据为XX橡胶塑料机械厂的产品规格。

2.表中符号意义：

--机头与机头法兰连接的内六角螺钉中心距 D--机头与机头法兰连接的定位孔直径， d--栅板外径； B--机头法兰厚度；

H--机简安装栅板处厚度〔深度〕； h--栅板厚度；

m--机头与机头法兰连接的内六角螺钉直径； M--内六角螺钉直径；

L1、L2、L3 --铰链螺钉中心距。 ①边安装管材机头的尺寸。 ②安装板材机头的尺寸。

三、挤出成型原理和特点

挤出成型又称为挤塑、挤压成型。如图3—26所示，将粒状或粉状的塑料参加挤出机料筒内加热熔融，使之呈粘流态，利用挤出机的螺杆旋转〔柱塞〕加压，迫使塑化好的塑料通过具有一定形状的挤出模具〔机头〕口模，成为形状与口模相仿的粘流态熔体，经冷却定型，借助牵引装置拉出，使其成为具有一定几何形状和尺寸的塑件，经切断器定长切断后，置于卸料槽中。

挤出成型是塑料制品的加工中最常用的成型方法之一，在塑料成型加工生产中占有很重要的地位。在塑料制品成型加工中，挤出成型塑件的产量居首位，主要用于热塑性塑料的成word版

.

型，也可用于某些热固性塑料。

塑料挤出成型与其它成型方法相比较〔如注射成型、压缩成型等〕具有以下特点：挤出 生产过程是连续的，其产品可根据需要生产任意长度的塑料制品；模具构造简单，尺寸稳定；生产效率高，生产量大，本钱低，应用X围广，能生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线电缆、异型材等。目前，挤出成型已广泛用于日用品、农业、建筑业、石油、化工、机械制造、电子、国防等工业部门。

四、挤出成型的工艺

（一）挤出成型的工艺过程 挤出成型过程可分为如下三个阶段：

第一阶段塑化 即在挤出机上进展塑料的加热和混炼，使固态塑料转变为均匀的粘性流体。

第二阶段成型 利用挤出机的螺杆旋转〔柱塞〕加压， 使粘流态塑料通过具有一定形状的挤出模具〔机头〕口模，使其成为具有一定几何形状和尺寸的塑件。

第三阶段定型 通过冷却等方法使熔融塑料已获得的形状固定下来，成为固态塑件。 1．原料的准备

挤出成型用的大局部是粒状塑料，在成型前要去除塑料中的杂质，降低塑料中的水分，进展枯燥处理。其具体方法可参照注射成型和压缩成型的原料准备工作进展。

2．挤出成型

将挤出机预热到规定温度后，起动电动机的同时，向料筒中参加塑料。螺杆旋转向前输送物料，料筒中的塑料在外部加热和摩擦剪切热作用下熔融塑化，由于螺杆转动时不断对塑料推挤，迫使塑料经过滤板上的过滤网进入机头。经过机头〔口模〕后成型为一定形状的连续型材。

口模的定型局部决定了塑件的横截面形状，但塑料挤出口模后的尺寸会和口模的定型局部尺寸存在着误差，主要原因是当塑料离开口模时，由于压力消失，会出现弹性恢复，从而产生膨胀现象；同时由于冷却收缩和牵引力的作用，又使塑件有缩小的趋势。塑料的膨胀与收缩均与塑料品种和挤出温度、压力等工艺条件有关。在实际生产中，对于管材一般是把口模的尺寸放大，然后通过调节牵引的速度来控制管径尺寸。

３．定型和冷却

热塑性塑件从口模中挤出时，具有相当高的温度，为防止其在自重力的作用下发生变形，出现凹陷或扭曲现象，保证到达要求的尺寸精度和外表粗糙度，必须立即进展定型和冷却，使塑件冷却硬化。定型和冷却在大多数情况下是同时进展的，挤出薄膜、单丝等不需要定型，直接冷却即可；挤出板材和片材，一般要通过一对压辊压平，同时有定型和冷却作用；在挤出各种棒料和管材时，有一个独立的定径过程，管材的定型方法有定径套、定径环和定径板等，也有采用通水冷却的特殊口模定径，其目的都是使其紧贴定径套冷却定径。 word版

.

冷却分为急冷和缓冷，一般采用空气冷却或水冷却，冷却速度对塑件质量有很大影响。对硬质塑料为防止剩余应力，保证塑件外观质量，应采用缓冷，如聚苯乙烯、硬聚氯乙烯、低密度聚乙烯等。对软质或结晶型塑料为防止变形，那么要求急冷。

4．塑件的牵引、卷取和切割

挤出成型时，由于塑件被连续不断地挤出，自重量越来越大，会造成塑件停滞，防碍了塑件的顺利挤出，因此，辅机中的牵引装置提供一定的牵引力和牵引速度，均匀的将塑件引出，同时通过调节牵引速度还可对塑件起到拉伸的作用，提高塑件质量。牵引速度与挤出塑料的速度有一定的比值〔即牵引比〕，其值必须大于等于1。不同塑件的牵引速度不同，对膜、单丝一般牵引速度较大，对硬质塑料那么不能大，牵引速度必须能在一定X围内无级平缓地变化，并且要十分均匀。牵引力也必须可调。

通过牵引后的塑件，如棒、管、板、片等，可根据要求在—定长度后经切割装置切断，，切割装置切断过程中，端面尺寸准确，切口整齐。切割装置有手动切割和自动切割两种。如 单丝、薄膜、电线电缆、软管等在卷取装置上绕制成卷，将成型后的软管卷绕成卷，并截取一定长度。需要注意的是在牵引速度恒定不变的情况下，要维持卷取X力不变，即保持卷取线速度不变。

〔二〕挤出成型工艺参数 １．温度

塑料参加料斗从粒料〔或粉料〕到粘流态，再从粘流态成型为塑件经历了一个复杂的温度变化过程。如图3—33所示，聚乙烯挤出成型时，沿料筒方向的温度变化情况，此曲线反映了物料从粒料〔或粉料〕转变为粘流态的过程。从图3—33可以看出，料筒方向各点物料温度、螺杆和料筒温度是不一样的。

物料在挤出过程中热量的来源主要有两个，即剪切摩擦热和料筒外部加热器提供的热量。而温度的调节那么是由挤出机的加热冷却系统和控制系统进展的。通常，加料段温度不宜升得过高，有时还需要冷却，而在压缩段和均化段，为了促使物料熔融、均化，物料要升到较高的温度。其上下应根据塑料特性和塑件要求等因素来确定。为便于物料的参加、输送、熔融、均化以及在低温下挤出以获得高质量、高产量的塑件，不向物料和不同塑件的挤出过程都应有一条最正确的温度轮廓曲线。

word版

.

201度料筒温度曲线螺杆温度曲线物料（PE最大）温度曲线料（PE）109熔点37.824681012141618202224压缩段10D均化段4.8D加料段11.6D物料物（PE）最小温温度 /℃平均温度

螺杆各段

图3－33 挤出成型温度曲线图

图3—33所示的温度曲线只是稳定挤出过程温度的宏观表示。一般情况下，由于测定物料的温度较困难，我们所测得的温度曲线是料筒的，螺杆的温度曲线比料筒的温度曲线低，而比物料温度曲线高。实际上即使是稳定挤出过程。由于加热冷却系统的不稳定、 螺杆构造、螺杆转速的变化等原因，其温度相对时间也是一个变化的值，这种变化有一定的用期性，这种温度的波动情况反映了沿物料流动方向的温度变化。塑料温度不仅在流动方向上有波动，垂直于物料流动方向的截面内各点之间也有温差．称为径向温差，这种温度波动温差，尤其在机头处或螺杆头部的这种温度变化会直接影响挤出质量。使塑件产生剩余应力、各点强度不均匀、外表暗无光泽等缺陷。所以应尽可能减少或消除这种波动和温差。表3－22为热塑性塑料挤出成型时的温度参数。

表3－22 热塑性塑料挤出成型时的温度参数 挤 出 温 度〔℃〕 塑 料 名 称 加料段 丙烯酸类聚合物 醋酸纤维素 聚酰胺〔PA〕 聚乙烯〔PE〕 硬聚氯乙烯 软聚氯乙烯及氯乙烯共聚物 聚苯乙烯〔PS〕 室 温 室 温 室温-90 室 温 室温-60 室 温 室温-100 压缩段 100-170 110-130 140-180 90-140 120-170 80-120 130-170 均化段 -200 -150 -270 -180 -180 -140 -220 机头及口模段 175-210 175-190 180-270 160-200 170-190 140-190 180-245 制〔%〕 ≤0.025 ＜0.5 ＜0.3 ＜0.3 ＜0.2 ＜0.2 ＜0.1 原料中水分控2．压力

在挤出过程中，由于螺槽深度的改变，料流的阻力，分流板、滤网和口模等产生的阻力、沿料筒轴线方向，在塑料内部会建立起一定的压力。这种压力是塑料熔融、均匀密实、挤出

word版

.

成型的重要条件之一。

由于螺杆和料筒的构造的影响以及机头〔口模〕、分流板、滤网的阻力、加热冷却系统的不稳定、螺杆转速的变化等，压力也会随着时间发生周期件波动，它对塑件质量同样有不利影响，所以应尽可能减少这种压力波动。

３．挤出速率

挤出速率是指单位时间内由挤出机口模挤出的塑料质量〔单位Kg/h〕或长度〔单位m/min〕。大小表征着挤出机生产率的上下，它是描述挤出过程的一个重要参数。影响挤出速率的因素很多．如机头阻力、螺杆、料筒构造、螺杆转速、加热冷却系统和物料的特性等。挤出速率主要决定于螺杆的转速，直接影响到制品的产量和质量。提高螺杆转速可以提高产量，但过高的转速会造成塑化质量不好。

挤出速率在生产过程中也有波动，同样，挤出速率的波动对塑件质量也有显著的不良影响，如造成塑件的几何形状和尺寸误差等。产生波动的原因和螺杆转速的稳定与否、螺杆构造、温控系统的性能、加料情况等有关。

实践说明，温度、压力、挤出速率都存在波动现象，但三者之间并不是孤立的．而是互相制约、互相影响的。为了保证塑件质量，应正确设计螺杆、控制好加热冷却系统和螺杆转速稳定性，以减少参数波动。表3－23 列出了几种塑料管材的挤出成型工艺参数。

表3－23 几种塑料管材的挤出成型工艺参数

塑料管材 硬聚氯乙烯 软聚氯乙烯低密度聚乙烯ABS 工艺参数 管材外径(mm) 管材内径(mm) 管材壁厚(mm) 后段 机筒温度〔℃〕 中段 前段 机头温度(℃) 口模温度(℃) 螺杆转速(r/min) 口模内径(mm) 芯模外径(mm) 稳流定型段长度(mm) 拉伸比 真空定径套内径(mm) 〔HPVC〕 95 85 5±1 80-100 140-150 160-170 160-170 160-180 12 90.7 79.7 120 1.04 96.5 〔LPVC〕 31 25 3 90-100 120-130 130-140 150-160 170-180 20 32 25 60 1.2 - 〔LDPE〕 24 19 2±1 90-100 110-120 120-130 130-135 130-140 16 24.5 19.1 60 1.1 25 32.5 25.5 3±1 160-165 170-175 175-180 175-180 190-195 10.5 33 26 50 1.02 33 〔PA-1010〕 31.3 25 - 250-200 260-270 260-280 220-240 200-210 15 44.8 38.5 45 1.5 31.7 〔PC〕 32.8 25.5 - 200-240 240-245 230-255 200-220 200-210 10.5 33 26 87 0.97 33 聚酰胺-1010聚碳酸酯 word版

.

定径套长度(mm) 定径套与口模间距(mm) 300 - - - 160 - 250 25 - 20 250 20 注：稳流定型段由口模和芯模的平直局部构成。

五、挤出成型新工艺

随着聚合物加工的高效率和应用领域的不断扩大和延伸，挤出成型制品的种类不断出新，挤出成型的新工艺层出不穷，其中主要有反响挤出工艺、固态挤出工艺和共挤出工艺。 1．反响挤出工艺

反响挤出工艺是20世纪60年代后才兴起的一种新技术，是连续地将单体聚合并对现有聚合物进展改性的一种方法，因可以使聚合物性能多样化、功能化且生产连续、工艺操作简单和经济适用而普遍受到重视。该工艺的最大特点是将聚合物的改性、合成与聚合物加工这些传统工艺中分开的操作联合起来。

反响挤出成型技术是可以实现高附加值、低本钱的新技术，已经引起世界化学和聚合物材料科学与工程界的广泛关注，在工业方面开展很快。与原有的成型挤出技术相比，他有明显的优点：节约加工中的能耗；防止了重复加热；降低了原料本钱；在反响挤出阶段，可在生产线上及时调整单体、原料的物性，以保证最终制品的质量。

反响挤出机是反响挤出的主要设备，一般有较长的长径比、多个加料口和特殊的螺杆构造。它的特点是熔融进料预处理容易；混合分散性和分布性优异；温度控制稳定；可控制整个停留时间分布；可连续加工；未反响的单体和副产品可以除去；具有对后反响的控制能力；可进展粘流熔融输送；可连续制造异型制品。 2．固态挤出工艺

它是指使聚合物在低于熔点的条件下被挤出口模。固态挤出一般使用单柱塞挤出机，柱塞式挤出机为间歇性操作。柱塞得移动产生正向位移和非常高的压力，挤出时口模内的聚合物发生很大的变形，使得分子严重取向，其效果远大于熔融加工，从而使得制品的力学性能大大提高。固态挤出有直接固态挤出和静液压挤出两种方法。 3．共挤出工艺

在塑料制品生产中应用共挤出技术可使制品多样化或多功能化，从而提高制品的档次。共挤出工艺由两台以上挤出机完成，可以增大挤出制品的截面积，组成特殊构造和不同颜色、不同材料的复合制品，使制品获得最正确的性能。

按照共挤物料的特性，可将共挤出技术分为软硬共挤、芯部发泡共挤、废料共挤、双色共挤等。有三台挤出机共挤出PVC发泡管材的生产线，比两台挤出机共挤方式控制的挤出工艺条件更准确，内外层和芯部发泡层的厚度尺寸更准确，因此可以获得性能更优异的管材。随着农用薄膜、包装薄膜开展的需要，共挤出吹塑膜可到达9层。多层共挤出对各种聚合物的流变性能、相粘合性能，各挤出机之间的相互匹配有很高的要求。 word版