1. 注塑成型周期过程

什么是注塑成型是一种借助注塑机将液态塑料材料注入模具型腔从而制造产品的过程。当塑料材料通过料斗进入注塑机时，在螺杆的挤压搅拌下变成熔融状态，在此过程中通过摩擦产生大量热量，熔融的塑料积聚到料筒前端，并不断的加热以保持注射所需的温度，这一过程称为塑化，如图 1 所示。

图 1 注塑成型周期过程

熔融的塑料将由螺杆向前注射到密闭的模具型腔中，这个过程被称为充填，在充填完成后，熔融塑料完全充满模具型腔时，在注塑压力的作用下更多的熔融塑料被挤入模具型腔，以补偿由于冷却而引起的塑料体积减小，确保模具型腔能完全填满，直到浇口凝固，这一过程称为保压。移动侧的模具向后移动至合适的开模行程，成型产品、流道系统等被顶出系统推出模具型腔，完成模具成型一个周期。

2. 注塑机

图2 是一台基本的注塑机，它用于成型热塑性或热固性塑料模具制品，它有两个基本功能：1）将塑料加热至熔融状态；2）施加高压让熔融塑料充满模具型腔。

图2. 注塑机

注塑机可分为合模装置和注射装置，合模装置主要用于模具的开、合以及产品的顶出，一般有两种类型：一种是曲轴联动式，另一种是利用油压直接合模的，注射装置是将树脂材料加热至熔融状态并注入模具中。如图3 所示，树脂被挤压进入料筒，并通过螺杆的旋转和移动，传送到料筒的前端。

塑料加工方法中，无论是挤出、注塑、压延、吹塑、薄膜吹塑还是纺丝，都是需要辅助设备来完成加工过程，塑料加工辅助设备的优化、自动化和合理化，对成型产品的质量和成本起着重要作用。

将介绍注塑成型所需设备，这包括进料系统、控制系统、塑化系统、注射系统和模具。

2.1 进料系统

注塑机的料斗（图3 ）通常是圆锥形状，其容量可供注塑机运行 1 至 2 小时。许多注塑机中的塑料进料具有定量或定重的送料计量器，有些还配备加热或干燥装置。对于添加染色粉、母料和发泡剂的混合操作，螺杆设计应包括适当的混合单元，如果是普通螺杆，则需要增加背压，在较大背压下塑料容易流入模具，因此需要进行适当控制背压。在添加色粉的情况下，注塑温度需要升高 10°C 至 20°C，因为在低温时染色粉无法与塑料混合。

图3. 料斗和塑料粒子

2.2 控制系统

在模塑产品生产过程中遇到的最大问题之一是由于使用单向、间接的方法操作注塑机和系统控制设备而导致的质量控制无效。

根据塑料原料的类型，对注塑参数进行适当调整、控制，如注塑温度、注塑速度、注塑压力、锁模力等。一般料筒的加热温度通常分为 3 到 5 段。动力控制单元的主要规格有电机功率、油箱容积、响应速度和各种动作控制功能。从理论上讲，油箱的容积越大，油量越多，泵抽油时携带的空气量就越低。此外，油量多也改善了散热和保证了杂质沉淀，但这需要增加成本。

图4. 注塑机控制面板

2.3 塑化系统

注塑机的注射筒与挤出机的类似，内壁光滑且呈流线型，避免间隙、死角或不平整的表面。每个部件的配合应精确，料筒的尺寸决定了注塑机的最大注塑量。

塑化是一个利用螺杆的机械能和加热器的热能来熔化从进料系统进入的固态塑料，然后施加高压进行充填模具型腔。塑料在被螺杆挤压后变成熔融状态，在此过程中通过摩擦产生大量热量，熔融的塑料积聚在料筒前部，并通过加热圈的加热保持温度。

如图5 和图6 所示，固态塑料通过进料斗进入螺杆通道，随着螺杆的高速旋转，它与料筒产生剪切应力效应，塑料在螺杆通道中混合并向螺杆头部传输，由于料筒外部的电加热器对固态塑料进行加热，并且由于剪切应力效应，随着料筒内部温度的升高，塑料变成熔融状态。

图5 螺杆和塑化

图6. 螺杆

螺杆分为三个区域（图6）：

a). 进料区：螺杆通道的固定进料深度用于预热、输送和推动粒状塑料，粒状塑料在进料区末端开始熔化。

b). 过渡区：螺槽深度逐渐减小，用于塑料的熔融、混合、剪切、压缩和加压排气。随着体积减小，塑料完全熔化。

c). 计量区：螺杆通道的固定计量深度用于熔融塑料的混合、输送和计量，并提供足够的压力以保持均匀的温度并稳定熔融塑料的流动。

2.4 注塑系统

注塑系统主要用于充填和保压，在填充阶段，螺杆向前移动，通过喷嘴将熔融的塑料注入密闭的模具型腔中，以完成填充过程。当熔融塑料进入型腔时，模腔内的空气从顶针、分型线和排气孔的间隙处排出。如果流动性差或注射压力不足，可能发生填充不足；相反，如果流动性过高，塑料件的分型面上就会出现飞边。

图7. 注射系统

3. 模具系统

模具在注塑成型中很重要，模具的基本结构通常分为三种类型：两板模、三板模和热流道。模具结构通常根据客户的产品而定，塑料模具由七个主要系统组成：导向系统、支撑系统、成型零件系统、浇注系统、冷却系统、顶出系统和排气系统。使用侧向是处理倒扣的一种方法通常模具的开、合机构足以保证侧向分型机构的开、合。

塑料注塑成型的一个完整周期时间包括填充时间、保压时间、冷却时间和开模时间，其中冷却时间所占比例最高，约为 70%-80%。因此，冷却系统设计是模具设计的重要步骤，它直接影响周期时间的长短、生产效率和成本。

模具后模部分向后移动，直到顶针到达开模位置，顶出系统订出成型产品、流道系统，如图8。

图8. 开模顶出

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