注射成型工艺流程的优化方案

塑料注射成型是将粒状或粉状的原料从注射机的料斗送入机筒内，加热熔化后由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入闭合的模具内，经过冷却定型后，脱模得制品。

注塑工艺流程分为准备工作、注射工艺条件选择、制品后处理及回料利用等工序。具体工艺流程如图3-6所示。

图3-6 注射成型工艺流程示意图

3.4.1.1 准备工作

（1）原料选择及预处理

根据产品性能、工艺条件及注射机性能，合理地选择注射原料，并按照工艺要求进行干燥处理。注射成型的原料含水量及挥发物含量应控制在0.3%～0.1%以下。超过标准时要进行干燥处理，干燥方法常用热风干燥、红外线干燥及负压沸腾干燥。干燥后的粒料要密封贮存。原料要满足产品性能和工艺条件要求，否则要更换原料。

（2）设备准备

注塑成型主要设备有注塑机和模具。当换料生产时，必须把注塑机的料筒清洗干净。可直接用洗机料进行清洗。当所换新料比筒内残留料成型温度高时，则应将料筒及喷嘴温度升高到所换新料的最低加工温度，然后加入新料的回料，连续对空注射，直至喷嘴射出新料时，把温度升高到新料加工温度，再加入新料清洗。

根据生产的注射制件，将相应的模具安装到选定的注塑机上，调整好开模距、锁模力大小，连接冷却水管等。模具安装要规范，注意安全。

（3）嵌件预热

为了避免两种材料膨胀不均而产生热应力或出现应力开裂现象，制品中的金属嵌件，在放入模具前需要加热。嵌件的预热温度不应高于物料的分解温度，一般控制在110～130℃之间。对于镀铬或铝合金、铜嵌件，预热温度可高达150℃。

3.4.1.2 注射成型工艺

注射成型包括闭模、加料、塑化、注射、保压、固化（冷却定型）、开模出料等工序。工艺设定要注意以下几点：

（1）正确地控制加料及剩余量

注射成型一般要求定时定量地均匀供料，保证每次注射后料筒端部有一定剩料（称料垫）。剩料的作用有两点：一是传压；二是补料。如果加料量太多，剩料量大，不仅使注射压力损失增加，而且会使剩料受热时间过长而分解或固化。加料量太少时，剩料不足，缺乏传压介质、模腔内物料受压不足，收缩引起的缺料得不到补充，会使制品产生凹陷、空洞及不密实等现象。

（2）选择合适成型温度，保证塑料塑化良好

注射料的品种和性能是确定成型温度的决定因素。生产前应进行试验，测试出最佳的工艺条件。对于常用塑料也可以查阅原料工艺手册或咨询原料供应商。

一般情况下：

①螺杆式注射机的料筒温度设置应比柱塞式低。因为螺杆注射机内料筒的料层较薄，物料在推进过程中不断地受到螺杆翻转换料，热量易于传导，同时物料在翻转运动中受剪力作用，自身摩擦也能生热；

②注射薄壁制品要求物料有较高的流动性，料筒和喷嘴温度设置较高。厚壁产品的物料流量大，注模容易，冷却时间长，故料筒和喷嘴温度可稍低些；

③热塑性树脂注射，料筒温度应高于模具温度；热固性树脂注射，模具温度应高于料筒和喷嘴温度；对于增强粒料，料筒和喷嘴温度随纤维含量不同，一般比未加纤维的物料提高10～20℃。(www.xing528.com)

3.4.1.3 注射成型设备

（1）注塑机的组成

注射机按物料塑化形式分为柱塞式和往复式螺杆注射机两种；按机器的外形结构分立式注射机 [图3-7（a）]、卧式注射机 [图3-7（b）]、角式注射机和转盘注射机 [图3-7（c）]。

图3-7 注射机的外形特征分类

1—合模装置 2—注射装置 3—机身

常用的是螺杆式注射机，如图3-8所示。主要由注射、合模、传动及控制四部分组成。

①注射系统包括螺杆、料筒、加料加热装置及喷嘴等组件。螺杆用于塑料的输送和塑化，需能转动和轴向移动。长径比（L/D）一般为15～18，压缩比为2～2.5。喷嘴的作用是使熔融物料在压力和高流速下充满模腔。生产用的物料性质不同，喷嘴的结构也不相同，一般分为开式和闭锁式两种。

图3-8 注射机结构

1—合模系统 2—安全门 3—控制面板 4—注射系统 5—电控箱 6—液压系统

②合模系统是实现模具闭合和开启动作的机构，常见有全机械式合（锁）模装置、和液压式合（锁）模装置。要求有足够的锁模力和模板面积，适当的运动速度（闭时先快后慢，开时先慢后快）和有足够的模板强度。a.合模装置上设有使制品脱模的顶出装置，分机械顶出和液压顶出两种。机械顶出是开模时，移动模板后退，顶杆穿过移动模板的孔到达模具顶板，将制品顶出。b.液压顶出是靠油缸实现顶出，使用方便，顶出力和速度可任意调节，但构造比较复杂。

③传动系统主要是液压装置，它由油泵、油马达及各类控制阀门等组成。通过油泵产生的压力油供应给各油路管道，驱动各种部件运动，油液的流动方向、压力及流量，主要由阀门控制，防止油泵超载等。

④电气控制系统主要由电器、电子元件、仪表、加热器、传感器等组成。它与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。一般有4种控制方式，手动、半自动、全自动、调整。

（2）注射机的技术参数

①最大注射量：注射螺杆完成一次最大注射行程时，注射机达到的最大注射量。一般以聚苯乙烯为标准，以注射出熔料的质量（g）或容积（cm³）表示。容积法表示与物料密度无关比较方便，我国多采用此法。

②注射压力：指注射时螺杆在熔融塑料单位面积上的作用力，以MPa表示。

③注射速度：指螺杆射出最大注射量所需的最短时间。即：

式中 v——注射速度，m/s

s——注射行程，螺杆移动距离，m

t——注射时间，s