实验 4— 注射成型

南京理工大学化工学院  一、 实验目的  1 ．通过本实验使学生了解螺杆式注射机的结构 组成及工作原理，熟悉热塑性塑料的注射成型原 理。  2 ．掌握热塑性塑料注射成型的操作过程。  3 ．掌握注射工艺条件对注射制品质量的影响， 学会注射成型工艺条件设定的基本方法。

南京理工大学化工学院 二、 实验原理  注射成型是塑料成型的重要方法，注射成型可以 加工热塑性塑料，也可以加工热固性塑料。注射 成型的最大特点是，能一次成型外形复杂、尺寸 精确或者带有各种嵌件的塑料制件；对塑料加工 的适应性强（几乎能加工所有热塑性塑料和部分 热固性塑料）；生产效率高，容易实现自动化； 所成型的制件经过很少修饰或者不修饰就可以满 足使用要求。注射机分类方法很多，按照塑料塑 化方式和注射方式分为：柱塞式注射机、螺杆式 注射机、螺杆塑化柱塞注射式注射机等。

南京理工大学化工学院  注射成型是通过注射机和相应制品的注射模具共 同完成的。一个注射成型过程称为一个工作循环， 由模具闭合开始算起一个循环是：合模 — 注射 — 保压 — （螺杆预塑） — 冷却 — 开模 — 顶出制品 — 合模；其中在注射结束后的保压阶段，螺杆又对 物料开始预塑为下一个循环做塑化准备。

南京理工大学化工学院  具体的塑化过程描述如下：高分子树脂加入料斗 后进入料筒内，通过外部加热，螺杆、料筒与树 脂之间的剪切和摩擦力作用生热，使树脂塑化成 粘流态，经过螺杆很高的压力和较快的速度，将 塑化好的树脂从料筒中挤出，通过喷嘴注入到闭 合的模具型腔中。注射满模具型腔要经过一段时 间的保压，使熔融料能充满模具型腔的任何角落， 保压的目的是使制品密实，而后冷却固化，打开 模具取出制品。

南京理工大学化工学院  热固性塑料注射时，由于熔融物料进入模具型腔 后需要在一定温度下才能交联固化而定型，因此 模具需要加热保温，一般比注射料的温度还高； 而热塑性塑料注射时，模具一般不需要加热，制 品通过冷却而定型，有时还需要通冷却水。

南京理工大学化工学院 三、实验设备和原料  1. 设备： SZ68/50ANJ 注射成型机，注射模具 （塑料拉伸试样模具）, 干燥箱。  2. 原料：聚乙烯、聚丙烯、加工助剂以及各种功 能性助剂。  注射机一般由三部分组成：注射装置、锁模装置、 液压和电器控制系统。

南京理工大学化工学院  注射装置：将塑料均匀塑化并以足够的压力和速 度将一定量的塑料熔体注射到模具型腔中。注射 装置位于注射机的右上部，包括料筒、螺杆和喷 嘴、加料斗、计量装置、驱动螺杆的液压电动机、 注射油缸、注射座移动油缸等。  锁模装置：实现模具的开启与闭合以及脱出制品 的装置。位于机器的左上部，包括：动模板、定 模板、锁模油缸、大活塞、拉杆、机械顶出杆、 安全门等部件。

南京理工大学化工学院  液压和电器控制系统：保证注射机按照工艺过程 设定的要求和动作程序准确而有效地工作。液压 系统有各种液压元件（溢流阀、压力阀、节流阀、 调速阀、压力表等）和液压回路及其辅助设备等 组成，电器控制系统由各种电器仪表和继电器元 件等组成。控制系统的面板就在注射机的正面， 通过控制面板控制工作循环的动作。

南京理工大学化工学院 四、 实验步骤  1. 实验准备和模具安装：  （ 1 ）仔细观察、了解注射机的结构、组成，熟悉其工作 原理和安全注意事项。了解原料的规格型号和成型工艺特 点，拟定各项成型工艺条件，并对原料进行预热干燥备用。 检查注射机各个部分，确认设备是否正常。  （ 2 ）模具安装：打开安全门，从前固定模板和动模板上 松开模具压板的螺钉，两人合作取下原有模具，操作时注 意人身和模具、设备安全。对比原有模具与实验需要模具 的厚度差别，在模具安装后作为调整模板间距的参考。 

南京理工大学化工学院  启动注射机，并将控制面板上的工作状态开关放 到 “ 调整 ” 的位置，注射机在开模状态下，装上实 验需要的模具，并拧紧每一个紧固螺钉，用模具 压板把模具固定于模板上，调整模具位置直到主 流道定位和定模板的定位孔对中。  （ 3 ）模具调整：调整模具厚度（动模板与定模 板之间的距离），以达到所需要的合模力，将工 作状态选择开关放置到 “ 调整 ” 位置，用棘轮扳手 调整固定模板与动模板之间的距离。进行 “ 合模 ” 操作，确认安装完好后，重复几次开合模动作。

南京理工大学化工学院  （ 4 ）注射成型参考工艺条件：（以注射冲击样条为例）  料筒温度：（前） 180 － 190 ℃（中） 200 － 220 ℃ （后） 190 － 200 ℃  注射压力： 7 － 9Mpa ； 注射时间： 4 － 7 秒； 模具保护 时间： 3 秒  （ 5 ）安全检查：按照设计的工艺条件，在控制面板上设 定各段温度，检查各个按钮，操作开关及手柄是否在零位 或者断开的位置上，电器线路是否有异常和安全门移动是 否灵活。检查加料斗及料筒上是否有杂物以及金属件掉在 里面，将实验用塑料加入料斗中。

南京理工大学化工学院  （ 6 ）注射机预热：调整机械安全装置螺杆的长 度到适当的位置，使其真正能起到保护作用，然 后锁紧螺母。没有异常后，将安全门关闭后，打 开加热电源开始预热，待温度达到工艺要求后即 可开始实验。

南京理工大学化工学院  2. 开机实验：  （ 1 ）预先开启冷却水，使冷却器通水。  （ 2 ）调整注射量行程、调整防流涎行程、调整保压行程、 注射座移动行程，调整开模行程。  （ 3 ）手动注射：将选择开关拨到 “ 手动 ” 位置，关上前、 后安全门。每按动一个按钮，就完成一个相应的动作。手 动注射一般在试车、调整模具和简单生产时使用。手动注 射依次操作按钮的次序是：合模（模具闭合） —— 注射座 前进（将喷嘴与模具充分接触） —— 注射 —— 保压 —— 预 塑（螺杆转动后退并预塑） —— 冷却 —— 开模顶出制品， 打开安全门取出制品和流道中的料把，这样一个循环完成； 下一个循环从安全门关闭后 —— 模具闭合又开始。手动操 作注射时，必须在喷嘴顶住模具时方可进行，不然，注射 座会向前移动而发生事故。

南京理工大学化工学院  （ 4 ）半自动注射：将选择开关拨到 “ 半自动 ” 位置，关上 安全门。机器就会依次完成一个相应的动作。合模 —— 注 射 —— 保压 —— 预塑 —— 冷却 —— 开模顶出制品，如果制 品没有脱落，打开安全门取出制品，这样一个循环完成； 下一个循环从安全门关闭后，模具会自动闭合，重复上述 动作。  （ 5 ）全自动：将选择开关拨到 “ 全自动 ” 位置，关上安全 门。机器就会自行按照工艺程序工作，依次完成一个相应 的动作。最后由顶出杆顶出制品，要求制品的模具有安全 可靠的自动脱膜装置，保证制品和流道中的料把能自动脱 落。由于光电管的探测，各个动作会周而复始，自动过程 中无须打开安全门。

南京理工大学化工学院  如果制品没有脱落，还需要打开安全门取出制品。 安全门一旦打开，机器就停止动作，因此安全门 打开和关闭是一定要确认后才能开始下一个动作， 安全门一旦关闭，绝不允许任何错误操作。  （ 6 ）观察注射制品的外观质量，记录每次实验 工艺条件，结合制品外观质量（包括颜色、透明 度、有无缺料、凹痕、气泡等），合理调整预先 设定的注射成型工艺条件到最适合的位置。  （ 7 ）实验完毕停车，先关闭所有电器开关，最 后关闭冷却水。  （ 8 ）关闭所有电源、水源等，清扫干净现场。 保存好实验样品，做好相应的编号，待性能测试 时用，建议对比不同制件的力学性能差异。

南京理工大学化工学院 五、实验注意事项  1 ．实验前，检查料斗中是否有异物，检查设备是否正常， 清理设备现场，严格防止金属杂质、小工具等落入进料口。 在操作或者维修过程中切记工具不能随便乱放。  2 ．检查安全门是否安全可靠。  3 ．装卸模具务必注意安全，模具较重需要两人以上协作  4 ．在注射机开机后，注射机操作台的左、右两边不得站 人，严防伤人。  5 ．清理模具时，切忌损坏模具和喷嘴等处的光洁表面。

南京理工大学化工学院 六、思考题  1 ．观察注射成型时模具运动速度有何特点，为 什么？  2 ．观察注射模具的模具结构包括那几个部分？ 指出阴模、阳模、浇口、流道、顶杆？  3 ．结合注射模具的结构，分析壁厚的制件、壁 薄的制件各容易出现哪些缺陷？在注射工艺上应 该如何调整？  4 ．分析用注射成型制作 PE 、 PC 、 PP 、 PS 、 PA 、 ABS 的制件时，哪些树脂需要进行预干燥， 为什么？