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螺杆式注塑机的工作原理

**阶段：注射

1.螺杆在油缸的驱动下向前运动

2.螺杆前部有一个称为“止逆环”的元件，“止逆环”的外圈与“料筒”的内径相同，而内径则大于螺杆相应部位的直径。所以“止逆环”可以在一定区域内前后自由活动。当螺杆向前时，由于前段塑料产生的反作用力，“止逆环”受到一个向后的推力，开始向后运动。

3.螺杆肩是“止逆环”向后的运动的限位，当“止逆环”与螺杆肩接触后，便开始跟随螺杆一起向前运动。此时“止逆环”内孔与螺杆肩合二为一，整个螺杆头部成为一个类似“活塞”的装置。

4.整个螺杆继续向前，由于没有后退的间隙，料筒内的原料在压力的作用下，便从喷嘴中射出，被注入模腔。（这个过程与其它的注射原理一样）

*二阶段：保压、成型阶段

5. 当整个模腔被注满后，注塑机收到压力增大的反馈，便停止加压，此时压力会保持一段时间，称为“保压”，“保压”主要用于补偿模腔内，由于塑料冷却收缩而减少的体积。当塑料完全冷却后，模腔内的塑料便硬化定型，塑料成型过程结束。

*三阶段 预塑

6. 当模腔内口部的塑料硬化成型后，“注射系统”后部马达开始旋转，“料筒”内的原料在“螺杆”的带动下向前运动。（这一过程的工作原理，类似于“绞肉机”）

7. 向前运动的原料，此时对“止逆环”产生了一个向前的推力。于是“止逆环”与螺杆肩分离，开始向前运动。

8. 向前运动的“止逆环”直到与“螺杆头”接触后停止。与螺杆肩不同，“螺杆头”的设计有些特殊，一般在四个方向上开有半圆形的槽，于是“止逆环”的内孔与这些槽就形成了一个通道。被螺杆推送向前的料，便经过这个通道，继续向前行进。

 9. 原料在螺杆旋转的作用下不断向前，由于模腔内的产品还未被取出，所以原料无法继续前行进入模腔。于是不断向前的原料便在“料筒”的前端聚集，这一过程必然带来前端压力的上升，从而给螺杆带来一个向后的推动力。

当这一推动力大于液压系统内所设定的较小压力（称为“背压”），螺杆便开始向后运动。直到后退至事先设定的位置（前端准备了足够注射的原料），马达停止带动螺杆的转动，原料不再向前，“预塑”完成。

“预塑”就是准备注射所用原料的过程，这一过程在产品冷却的同时进行，“预塑”完成后产品的完全冷却也同时完成。 

*四阶段 产品取出

1. 产品冷却完成后，便从模腔中取出。料筒的前部也准备了足够的料，等待下一次注射的开始。

锁模力是指注射时为克服型腔内熔体对模具的涨开力，注射机施加给模具的锁紧力 。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。

撑模力量=成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2)×安全系数

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（一）注塑部件的典型结构 

1．注射部件的组成 

    工作原理是：预塑时，在塑化部件中的螺杆通过液压马达驱动主轴旋转，主轴一端与螺杆键连接，另一端与液压马达键连接，螺杆旋转时，物料塑化并将塑化好的熔料推到料筒前端的储料室中，与此同时，螺杆在物料的反作用下后退，并通过推力轴承使推力座后退，通过螺母拉动活塞杆直线后退，完成计量，注射时，注射油缸的杆腔进油通过轴承推动活塞杆完成动作，活塞的杆腔进油推动活塞杆及螺杆完成注射动作。 

2．塑化部件 

    塑化部件有柱塞式和螺杆式两种，下面就对螺杆式做一下介绍。 

螺杆式塑化部件主要由螺杆、料筒、喷嘴等组成，塑料在旋转螺杆的连续推进过程中，实现物理状态的变化，较后呈熔融状态而被注入模腔。因此，塑化部件是完成均匀塑化，实现定量注射的核心部件。 

螺杆式塑化部件的工作原理：预塑时，螺杆旋转，将从料口落入螺槽中的物料连续地向前推进，加热圈通过料筒壁把热量传递给螺槽中的物料，固体物料在外加热和螺杆旋转剪切双重作用下，并经过螺杆各功能段的热历程，达到塑化和熔融，熔料推开止逆环，经过螺杆头的周围通道流入螺杆的前端，并产生背压，推动螺杆后移完成熔料的计量，在注射时，螺杆起柱塞的作用，在油缸作用下，迅速前移，将储料室中的熔体通过喷嘴注入模具。 

螺杆式塑化部件一般具有如下特点： 

① 螺杆具有塑化和注射两种功能； 

② 螺杆在塑化时，仅作预塑用； 

③ 塑料在塑化过程中，所经过的热历程要比挤出长； 

④ 螺杆在塑化和注射时，均要发生轴向位移，同时螺杆又处于时转时停的间歇式工作状态，因此形成了螺杆塑化过程的非稳定性。 

（1）螺杆 

    螺杆是塑化部件中的关键部件，和塑料直接接触，塑料通过螺槽的有效长度，经过很长的热历程，要经过3态（玻璃态、黏弹态、黏流态）的转变，螺杆各功能段的长度、几何形状、几何参数将直接影响塑料的输送效率和塑化质量，较终影响注射成型周期和制品质量。 

与挤出螺杆相比，注塑螺杆具有以下特点： 

① 注射螺杆的长径比和压缩比比较小； 

② 注射螺杆均化段的螺槽较深； 

③ 注射螺杆的加料段较长，而均化段较短； 

④ 注射螺杆的头部结构，具有特殊形式。 

⑤ 注射螺杆工作时，塑化能力和熔体温度将随螺杆的轴向位移而改变。 

    在注射螺杆中，螺杆头的作用是：预塑时，能将塑化好的熔体放流到储料室中，而在高压注射时，又能有效地封闭螺杆头前部的熔体，防止倒流。 

    螺杆头分为两大类，带止逆环的和不带止逆环的，对于带止逆环的，预塑时，螺杆均化段的熔体将止逆环推开，通过与螺杆头形成的间隙，流入储料室中，注射时，螺杆头部的熔体压力形成推力，将止逆环退回流道封堵，防止回流。 

    对于有些高黏度物料如PMMA、PC、AC或者热稳定性差的物料PVC等，为减少剪切作用和物料的滞留时间，可不用止逆环，但这样的注射时会产生反流，延长保压时间。 

对螺杆头的要求： 

① 螺杆头要灵活、光洁； 

② 止逆环与料筒配合间隙要适宜，即要防止熔体回流，又要灵活； 

③ 既有足够的流通截面，又要保证止逆环端面有回程力，使在注射时快速封闭； 

④ 结构上应拆装方便，便于清洗； 

⑤ 螺杆头的螺纹与螺杆的螺纹方向相反，防止预塑时螺杆头松脱。 

（3）料筒 

（ⅰ）、料筒的结构 

    料筒是塑化部件的重要零件，内装螺杆外装加热圈，承受复合应力和热应力的作用，1-前料筒；2-电热圈；3-螺孔；4-加料口 

螺孔3装热电偶，要与热电偶紧密地接触，防止虚浮，否则会影响温度测量精度。 

（ⅱ）、加料口 

    加料口的结构形式直接影响进料效果和塑化部件的吃料能力，注塑机大多数靠料斗中物料的自重加料，常用的进料口截面形式制造简单，但进料不利；现多用非对称形式，此种进料口由于物料与螺杆的接触角大，接触面积大，有利于提高进料效率，不易在料斗中开成架桥空穴。 

（ⅲ）、料筒的壁厚 

    料筒壁厚要求有足够的强度和刚度，因为料筒内要承受熔料和气体压力，且料筒长径比很大，料筒要求有足够的热容量，所以料筒壁要有一定的厚度，否则难以保证温度的稳定性；但如果太厚，料筒笨重，浪费材料，热惯性大，升温慢，温度调节有较大的滞后现象。 

（ⅳ）、料筒间隙 

    料筒间隙指料筒内壁与螺杆外径的单面间隙，此间隙太大，塑化能力降低，注射回泄量增加，注射时间延长，在此过程中引起物料部分降解；如果太小，热膨胀作用使螺杆与料筒摩擦加剧，能耗加大，甚至会卡死，此间隙Δ=（0.002~0.005）ds。 

（ⅴ）、料筒的加热与冷却 

    注塑机料筒加热方式有电阻电热、陶瓷加热、铸铝加热，应根据使用场合和加工物料合理设置，常用的有电阻加热和陶瓷加热，为符合注塑工艺要求，料筒要分段控制，小型机3段，大型机一般5段。 

    冷却是指对加料口处进行冷却，因加料口处若温度过高，固料会在加料口处“架桥”，堵塞料口，从而影响加料段的输送效率，故在此处设置冷却水套对其进行冷却。我厂是通过冷却循环水对加料口进行冷却的。 

（4） 喷嘴 

（ⅰ）喷嘴的功能 

喷嘴是连接塑化装置与模具流道的重要部件，喷嘴有多种功能： 

① 预塑时，建立背压，驱除气体，防止熔体流涎，提高塑化能力和计量精度； 

② 注射时，与模具主浇套形成接触压力，保持喷嘴与浇套良好接触，形成密闭流道，防止塑料熔体在高压下外溢； 

③ 注射时，建立熔体压力，提高剪切应力，并将压力头转变成速度头，提高剪切速度和温升，加强混炼效果和均化作用； 

④ 改变喷嘴结构使之与模具和塑化装置相匹配，组成新的流道型式或注塑系统； 

⑤ 喷嘴还承担着调温、保温和断料的功能； 

⑥ 减小熔体在进出口的粘弹效应和涡流损失，以稳定其流动； 

⑦ 保压时，便于向模具制品中补料，而冷却定型时增加回流阻力，减小或防止模腔中熔体向回流。 

（ⅱ）、喷嘴的基本形式 

喷嘴可分为直通式喷嘴、锁闭式喷嘴、热流道喷嘴和多流道喷嘴。 

    直通式喷嘴是应用较普遍的喷嘴，其特点是喷嘴球面直接与模具主浇套球面接触，喷嘴的圆弧半径和流道比模具要小，注射时，高压熔体直接经模具的浇道系统充入模腔，速度快、压力损失小，制造和安装均较方便。 

    锁闭式喷嘴主要是解决直通式喷嘴的流涎问题，适用于低黏度聚合物（如PA）的加工。在预塑时能关闭喷嘴流道，防止熔体流涎现象，而当注射时又能在注射压力的作用下开启，使熔体注入模腔。 

2．注射油缸