1.6　注射机的基本结构与类型

注射机是注射成形生产的主要设备，在注射机上，利用注射成形模具，采用注射成形工艺获取制品的方法称作注射成形。注射成形技术能够一次成形形状复杂且质量高的制品，生产效率及自动化程度高、材料的加工适应性强，既可成形热塑性塑料，又可成形热固性塑料，因而在塑料制品加工业中被广泛应用，是塑料制品的主要成形工艺方法之一。

据统计，全世界注射机的产量在近10年来增加了10倍，产量占塑料机械产量的35%～40%，成为塑料机械中增长最快、产量最多的机种。目前，用注射机加工的塑料量约占塑料产量的30%，这个比例还在扩大。注射机正朝着大型、高速、高效、精密、自动化、小型、微型、节能的方向发展。

1.6.1　注射机的基本组成

注射机全称塑料注射成形机，它由注射装置、合模装置、电气和液压控制系统、润滑系统、水路系统、机身等组成，图1-15所示为普通柱塞式注射机的结构示意图，各组成部分的作用如下。

图1-15　卧式柱塞式注射机结构示意图

1—机身　2—电动机及油泵　3—注射油缸　4—加料调节装置　5—注射柱塞　6—加料柱塞　7—料斗　8—机筒　9—分流锥　10—定模固定板　11—模具　12—拉杆　13—动模固定板　14—合模机构　15—合模油缸　16—喷嘴　17—加热器　18—油箱

（1）注射装置。将固态塑料预塑为均匀的熔料，并以高速将熔料定量地注入模腔。

（2）合模装置。使模具打开和闭合，并确保在注射时模具不开启。在合模装置内还设有供推出制品用的推出装置。

（3）液压、电气控制系统。使注射机按照工序要求准确地动作，并精确地实现工艺条件要求（时间、温度、压力）。

（4）润滑系统。为注射机各运动部件润滑。

（5）水路系统。用于注射机液压油的油温冷却、料斗区域冷却以及模具冷却。

（6）机身。它是一个稳固的焊接构件，机身上方左边安置合模机构，右边安置注射装置。

机身下方安置电气及液压控制系统。

1.6.2　注射机的工作过程

各种注射机完成注射成形的动作程度可能不完全相同，但其成形的基本过程是相同的。下面以最常用的螺杆式注射机为例，说明其工作过程。

（1）合模。模具首先以低压高速进行闭合，当动模接近定模时，合模装置的液压系统将合模动作切换成低压低速（即试合模），在确认模具内无异物存在时，再切换成高压低速，从而将模具锁紧。

（2）注射装置前移。注射座移动油缸工作使注射装置前移，保证喷嘴与模具主流道入口以一定的压力贴合，为注射工序做好准备。

（3）注射与保压。完成上面两项工作后，便可向注射油缸注入压力油，于是与注射油缸活塞杆相连接的螺杆便以高压高速将料筒内的熔料注入模腔。熔料充满模腔后，要求螺杆仍对熔料保持一定的压力，以防止模腔内的熔料回流，并向模腔内补充制品收缩所需要的物料，避免制品产生缩孔等缺陷。保压时，螺杆因补缩会有少量的前移。

（4）冷却和预塑。一旦浇口料固化即卸除保压压力，此时，合模油缸的高压也可卸除，制品在模内继续冷却定形。为了缩短成形周期，将预塑程序安排在制品冷却的时间段内进行。预塑是指注射装置对下一模用的塑料进行塑化。经过塑化，固态塑料变成有流动性的均匀的熔体，当塑化量达到预定值后，螺杆自动停止塑化。

（5）注射装置后退。成形时，为了避免喷嘴长时间与冷模具接触而使喷嘴端口处形成冷料，影响下次注射和制品质量，需要将喷嘴撤离模具，即安排注射装置后退程序。当模具温度较高时，可以取消此程序，使注射装置固定不动。

（6）开模和顶出制品。模内制品冷却定形后，合模装置即可开模，顶出装置动作使制品脱离模具。清理模具，为下一模成形做好准备。

图1-16所示为注射机工作过程循环框图。

图1-16　注射机工作过程循环框图

1.6.3　注射机的分类

随着注射成形工艺技术的发展与应用范围的不断扩大，注射机的类型不断增加。注射机的分类方法较多，常用的有以下几种。

1．按外形结构特征分类

按照注射机的外形结构，注射机可分为卧式、立式和直角式3种类型。

（1）卧式注射机。卧式注射机是注射机产品中最基本、最普通的形式，它的特点是注射系统与合模系统的轴线重合，并与机器安装底面平行，因此机身较低、便于操作维修，且制品顶出脱模后可自动坠落，易于实现机械化和自动化。其缺点是机床占地面积较大，向模内安放嵌件比较困难，而且模具安装比较麻烦。

（2）立式注射机。立式注射机的特点是注射系统与合模系统的轴线重合，并与机器安装底面垂直。它的优点是占地面积小，安装、拆卸模具方便，在模内安装嵌件时，嵌件不易倾斜或下落。其缺点是制品由模具中推出后，需人工取出，有碍于自动操作，若要实现全自动化，必须采用机械手进行取件；还有机身高度不稳定、加料不方便、对厂房高度有一定要求等缺点。目前，这类注射机主要用于生产注射量小于60cm3的多嵌件制品，它们的结构也多为柱塞式结构，塑化效果不佳。

（3）直角式注射机。直角式注射机的特点是合模系统与注射系统的轴线垂直，使用和安装特点介于前面两类注射机之间，使用也较普遍，特别适用于生产形状不对称的制品和使用侧浇口的模具。目前，国内直角式注射机的生产量小，但它是一种不可缺少的重要形式。

2．按注射机大小规格分类

按注射机规格可将注射机分为5种类别，如表1-10所示。

表1-10　注射机的大小规格分类

1.6.4　注射机的技术参数

（1）公称注射量。公称注射量是指在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。它通常用两种参数表示，即注射质量和理论注射容量，这两者均是以注射聚苯乙烯（PS）塑料作为标准。注射质量是指注射机的螺杆（或柱塞）作一次最大行程所注射出的熔料的质量（g）；理论注射容量则为注射机料筒的截面积与螺杆的最大行程的乘积，单位为cm3。

公称注射量反映了注射机能够生产塑料制品的最大质量，常用作表征注射机规格的主要参数。

（2）注射压力。注射时，料筒内的螺杆或柱塞对熔料施加足够大的压力，此压力称为注射压力。其作用是克服熔料从料筒流经喷嘴、流道和充满型腔时的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对模内的熔料进行压实。注射压力的大小对制品的尺寸和重量精度，以及制品的内应力有着重要影响。为了满足不同加工需要，许多注射机通过改变螺杆直径或调节注射系统的油压来改变最大注射压力。

（3）锁模力。锁模力又称合模力，是指熔料注入模腔时，合模装置对模具施加的最大夹紧力。当高压熔料充满模腔时，会在型腔内产生一个很大的力，力图使模具沿分型面胀开，因此必须依靠锁模力将模具夹紧，使腔内塑料熔料不外溢跑料。锁模力是保证制品质量的重要参数，在一定程度上反映注射机生产制品的能力，因此，锁模力常用作表示注射机规格的主要参数。

（4）塑化能力。塑化能力是指在一小时内，塑化装置所能塑化的熔料量。

（5）合模装置的基本尺寸。主要是指模板尺寸和拉杆内距、最大模厚和最小模厚、模板最大距离和开模行程等。

1.6.5　注射机的型号规格表示法

注射机的型号规格有3种表示方法：锁模力、注射量/锁模力、注射量。

锁模力表示法是用注射机的最大锁模力参数来表征该机的型号规格，此表示法直观、简单，可直接反映注射制品的最大成形面积的大小。注射量/锁模力表示法是用理论注射容量与锁模力两个参数共同表示注射机的型号规格，这种表示方法能够比较全面地反映注射机加工制品的能力。注射量表示法是用注射机的理论注射容量参数来表征注射机的型号规格。

这3种表示方法当中，锁模力法和注射量/锁模力法在国际上用的比较普遍。我国以前采用注射量法较广，现在国产机用前两种方法的居多。国产注射机的型号规格及主要技术参数可参考其生产厂家的产品说明书。