moldflow--注塑成型基础知识！

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:13

本帖最后由圆月于 2009-10-27 09:18 编辑

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注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。
注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度，压力和相应的各个作用时间。
一、温度控制
1、料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。
前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。
每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度
是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程
也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。
2、喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的
"流涎现象"。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵塞，或者由于早凝料注入
模腔而影响制品的性能
3、模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的
有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）
二、压力控制：注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。
1、塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为
塑化压力，亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，
塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。
此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，
塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，
但通常很少超过20公斤/平方厘米。
2、注射压力：在当前生产中，几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力
（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的
流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。
三、成型周期
完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。它实际包括以下几部分：
成型周期:成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,
尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对制品的
质量均有决定性的影响。注射时间中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充模时间一般约为3-5秒。
注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,
一般约为20-120秒(特厚制件可高达5~10分钟)。在浇口处熔料封冻之前,保压时间的多少,
对制品尺寸准确性有影响,若在以后,则无影响。保压时间也有最惠值,已知它依赖于料温,
模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,
通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。冷却时间主要决定于制品的厚度,
塑料的热性能和结晶性能,以及模具温等。冷却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原则,
冷却时间性一般约在30~120秒钟之间,冷却时间过长没有必要,不仅降低生产效率,
对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会产生脱模应力。
成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动化以及连续化和自动化的程度等有关。

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:13

一般的注塑机可以根据以下的程序作调校：
根据原料供应商的资料所提供的温度范围，将料筒温度调至该范围的中间，并调整模温。
估计所需的射胶量，将注塑机调至估计的最大射胶量的三分之二。调校倒索(抽胶)行程。
估计及调校二级注塑时间，将二级注塑压力调至零。
初步调校一级注塑压力至注塑机极限的一半(50%) ；将注塑速度调至最高。
估计及调校所需要的冷却时间。将背压调至3.5bar。清除料筒内已降解了的树脂。
采用半自动注塑模式；开始注塑程序，观察螺杆的动作。
就需要而适当调节射胶速度和压力，若要使充模时间缩短，可以增加注塑压力。如前所述，
由于十足充模之前会有一个过程，充模最终压力可以调至一级注塑压力的100%。压力最终都要调得够高，
使可以达到的最大速度不受设定压力限制。若有溢料，可以把速度减低。
每观察一个周期之后，便把射胶量及转换点调节。设定程序，使可以在第一级注塑时已能获得按射胶重量
计算达到95-98% 的充模。当第一级注塑的注射量、转换点、注塑速度及压力均调节妥当后，
便可进行第二级的保压压力的调校程序。
按需要适当调校保压压力，但切勿过份充填模腔。调校螺杆速度，确保刚在周期完成之前熔胶已完成，
而注塑周期又没有受到限制。缩短周期时间予提高生产率

对大部分的注塑厂商来说，注塑周期可直接影响以下两个主要目的：

1、每天从机械中得到更多的制件；

2、制件合乎客人的要求。

注塑周期由以下组成：
周期开始--螺杆开始前进，注射；
制件浇口冷却
螺杆开始转动--塑化行程开始
螺杆回位完成--螺杆转动停止
如必要的话抽胶发生
模具打开（可能包括模芯的拉出）
制件充分冷却便可以顶出
顶出
模具闭合（可能包括模芯的回位）
模具闭上--周期重新开始。
自动注塑周期是在持续的相同次序下，同样的事情一次又一次地重复。周期有三个主要部分：
开模时间；填充时间；模具闭合时间；保压时间
提高生产力的目标是在极短时间内完成所有必要的动作，完成顶出，并确保模具得到保护
（包括拉出和退回滑块和侧位模芯）。所以，任何，延迟开模时间的模具或注塑机的问题必须维修。
另外，如每次注射的开模时间都不一样，制件将亦不一样。
注塑填充模腔（由1-2）
以流动性较好的材料而言(如Delrin?聚甲醛，Zytel?及Zytel? ST尼龙，及Crastin?、Rynite聚脂)，
这填充时间应占整个周期1/10至1／8的时间，填充时最关键的是快速及稳定的螺杆推进时间，
及最低和稳定的注塑压力。
当螺杆向前推进将溶体由料管经喷咀，竖流道，横流通，浇口，再射入模腔，当中会遇到阻力。
这阻力是由喷咀直径、流道尺寸、浇口大小、产品厚度，以及模具排气设计所影响。
流动阻力应在模具内改善及减少，以达至填充平衡及稳定。否则由于填充不均匀而导致不同模腔
所注塑的制品尺寸不同，强度不足，或外观不良。
保压时间（2-3）
当注塑结晶形材料时，保压时间是最重要的一段过程。这段时间是由熔体填充模腔99％开始至浇口
凝固为终止。模件的强度及韧性都是决定于注塑后有否保持压力到熔体上直至部件／浇口凝固。
保持压力时亦要预先保留一小段的熔胶位置在螺杆前。这保压的一段就是防止熔体凝固收缩后的空洞，
或浇口位置的弱处等导致模件强度不足的关键。

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:14

冷却时间（4-7）
当熔体进入模腔，碰到金属表面时，熔体冷却的步骤就己经开始。由于聚甲醛,尼龙，
及聚碳等半结晶材料的凝固温度很高，所以需要冷却的时间便很少。若以一般模件来说，
在熔胶完成后，模件应该已经有足够的冷却时间。如果在顶出模件时发现出问题的话，
可慢慢将冷却时间延长，直至问题解决为止。

开模时间（8-11）
模具开放的时间是整个周期的重要部份，特别是对有装嵌件的模具更是如此，甚至在比较标准的模具中，
模具开放时间也经常高过整个周期的20％。
影响开模的因素：
第一项要考虑的是模具的速度和移动距离，模具在打开并顶出制件过程中移动的距离应减少
以免浪费移动时间，当然，模具移动必须在模具再次关闭前足以让制件顺利脱离模具，所以，
让制件脱模所需移动距离愈短，则其所花的的间愈少，当注射成型机处于良好状态，
从高速打开到低速顶出的转换能够相当平稳。设备需要一些保养以完成这些速度上的变化，
但是这些花费可以从模塑时间减少，节省时间而得到多倍的回报。为了达到最少的模具移动时间，
调整减速限制开关，以便预出过程中模具不会过于接触或破坏制件，并优化行程的高速段。
再者，适当的周期性的保养以确保这减速每次能重复。产生锁模压力时间在整个模具开放时间
中是另一个阻延，这个时间可能经过机械磨损和液压阀失效的影响，因此周期性的机械保养
可以保持良好的操作状态。

注意：
缩短模具打开行程到所必需的最小，以便制件和流道脱落
排除任何使顶出困难的因素，像顶针周围的飞边(披锋)
缩短顶出行程到所必需的最小值
用最快的开模和闭模速度，同时要适当慢慢地中止和闭合以防止损坏模具
寻找所有闭模和产生锁模压力中的阻延，它们表示机械或液压阀的故障
在模具中大量的装嵌件活动也增长模具开放时间。稍加考虑产品设计(减少倒扣)就往往能
使顶出动作自动化或半自动化进行
若这延误是由模具损耗所导致，理应修理模具，以减低延误。

养成良好的注塑机操作习惯

养成良好的注塑机操作习惯对提高机器寿命和生产安全都大有好处。

1 开机之前：
（1）检查电器控制箱内是否有水、油进入，若电器受潮，切勿开机。应由维修人员将电器零件吹
   干后再开机。
（2）检查供电电压是否符合，一般不应超过±15%。
（3）检查急停开关，前后安全门开关是否正常。验证电动机与油泵的转动方向是否一致。
（4）检查各冷却管道是否畅通，并对油冷却器和机筒端部的冷却水套通入冷却水。
（5）检查各活动部位是否有润滑油（脂），并加足润滑油。
（6）打开电热，对机筒各段进行加温。当各段温度达到要求时，再保温一段时间，
   以使机器温度趋于稳定。保温时间根据不同设备和塑料原料的要求而有所不同。
（7）在料斗内加足足够的塑料。根据注塑不同塑料的要求，有些原料最好先经过干燥。
（8）要盖好机筒上的隔热罩，这样可以节省电能，又可以延长电热圈和电流接触器的寿命。

2 操作过程中：
（1）不要为贪图方便，随意取消安全门的作用。
（2）注意观察压力油的温度，油温不要超出规定的范围。液压油的理想工作温度应保持在45~50℃之间，
   一般在35~60℃范围内比较合适。
（3）注意调整各行程限位开关，避免机器在动作时产生撞击。

3 工作结束时：
（1）停机前，应将机筒内的塑料清理干净，预防剩料氧化或长期受热分解。
（2）应将模具打开，使肘杆机构长时间处于闭锁状态。
（3）车间必须备有起吊设备。装拆模具等笨重部件时应十分小心，以确保生产安全。

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:14

注塑机使用中的一些知识

一、背压的功用
背压的应用可以确保螺杆在旋转复位时，能产生足够的机械能量，把塑料熔化及混合。

背压还有以下的用途：
把挥发性气体，包括空气排出射料缸外；把附加剂（例如色粉、色种、防静电剂、滑石粉等）
和熔料均匀地混合起来；使流经螺杆长度的熔料均匀化；提供均匀稳定的塑化材料以获得精确的
成品重量控制。
所选用的背压数值应是尽可能地低（例如4-15bar,或58-217.5psi），只要熔料有适当的密度和均匀性，
熔料内并没有气泡、挥发性气体和未完全塑化的塑料便可以。
背压的利用使注塑机的压力温度和熔料温度上升。上升的幅度和所设定背压数值有关。
较大型的注塑机（螺杆直径超过70mm/2.75in）的油路背压可以高至25-40bar(362.5-580psi)。
但需要注意，太高的背压引起在射料筒内的熔料温度过高，这情况对于热量很敏感的塑料生产
是有破坏作用的。
而且太高的背压亦引起螺杆过大和不规则的越位情况，使射胶量极不稳定。越位的多少是受着塑料
的黏弹性特性所影响。熔料所储藏的能量愈多，螺杆在停止旋转时，产生突然的向后跳动，
一些热塑性塑料的跳动现象较其他的塑料厉害，例如LDPE、HDPE、PP、EVA、PP/EPDM合成物和PPVC，
比较起GPPS、HIPS、POM、PC、PPO-M和PMMA都较易发生跳动现象。
为了获得最佳的生产条件，正确的背压设定至为重要，这样，熔料可以得到适当的混合，
而螺杆的越位范围亦不会超过0.4mm(0.016in)。

二、模具的开合
一般来说，大多数注塑机所用的模具开合时间比引用的时间要慢（约100-359%），
这个差别与模具的重量、大小和复杂性有关，也和模具的安全保护（在开合的操作中防止模具受损）有关。
典型的模具开合时间如下（tcm:注塑机引用的时间单位）：
传统的双板模具：1-2tcm
复合模具（包括侧模芯和旋出装置的使用）和多板模具：2-3.5tcm
如模具开合的时间比实际运作的时间多15%，那么便需要修改模具或使用另一台注塑机来缩短时间。
较新型注塑机能提供更快的开合速度，使用低模具开合（模具传感）压力，以启动锁模力合紧模具。
注塑机操作员经常没有注意某一特定注塑机的机板速度或时间，而以个人经验来设定模具开合时间，
这样往往会令运作时间长。在一个十秒的运作上减少一秒，便立即获得10%的改善，
这个改善往往就是构成盈利和亏损的差别。

当模具测试员完成试验一套模具后，是有需要把获得的注胶数据填写在试模记录报告上以便在日后真正
生产时，可以参照报告上的记录数据调校注塑机的生产条件，可是往往由于生产压力的原因测试员可以
使用注塑机试模的时间是很短暂的。所以他们在时间不足的情况下进行试模，得出来的清塑条件参数，
很有可能不能提供无麻烦的生产状态。

无麻烦的生产这一术语是指生产时的废品率是最少的（例如少过0.5％），绝大部份成品的外观、
尺寸，使用表现都能满足所规定的，用家所要求的各生产能力指数和生产表现指数亦达到了。

一间成功注塑厂的首要任务必然是全力地以最经济的和最有效率的途径来满足其顾客的要求。
他的丰厚利润的来源亦必然是从正确地设定注塑机的生产条件开始。因为生产条件一经定妥后，
生产定必畅顺，利润亦必能保持。

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:15

注塑周期
当我们分析任何一个注塑周期时，我们可以发现一些特式。就是在每一注塑周期内，某些时间段落影响着
生产力，而其他时间段落则影响着产品质素。为了分别出这些特式，我们需要辨别和列出一个注塑周期的
组成元素。由于用来生产注件的模具被称为“生产过程的心脏”（亦可以认为模具正控制着整体产品质素
和生产稳定情度），所以以下的周期组成元素都与注塑模具有关。组成注塑周期的元素是：模具合拢、
模具锁紧、模具填充、模具保压、模具冷却、模具开启和模具延迟（亦称中间时间）。

操作次序
假设注塑机是属于生产热塑性塑料的螺杆直射形式的，并且此时注塑机刚刚完成了某一周期，
以下是注塑机的操作次序。

1．模具合拢－－注塑机的锁模系统负责把模具合上，锁模系统可以是直接式的油压肘杆式的。

2．模具锁紧－－把模具合上后，注塑机的锁模系统亦提供锁紧模具的作用力，作用力的大小视乎施工塑料
和模腔的投影面积。

3．注射装置或注射台制前移动（假设注射台每周需要往复移动一次以方便主流道脱出模腔或主注道丝套）。

4．模具填充－－螺杆向前推进把熔料送入模腔，推进时螺杆通常都不旋转，由于螺杆前面的熔料不多，
所以压力的损失相对地也是很少。在整段螺杆行程里，螺杆的推进速度（注射速度）可能会发生
几次变化以便获得满意的成品质素。

5．模具保压－－螺杆向前移动一段设定的距离后在背后有压力的情况下几乎停留不动（或向前移动的速度
很慢，在时不易察觉，这段距离是从螺杆注射前位到保压转换位置），这时的注射压力已转
为较低的二次压力（即保压压力）；压力转换的信号可产生自限位制、感应制、行程转换器或压力转换器。
压力转换点通常都设定在模腔填充了95＝98％的时候。采用较低的二次压力不单只减少了注塑机操作能源的
需要，还可以降低成品的重量和内应力水平，亦可以使成品重量的变化较轻微（低内应力水平使
成品强度较高），模具保压阶段时在螺杆前面的一段熔料，被称为“螺丝垫料”。
这些螺丝垫料的长度需作适当的调较，以确保稳定和足够的压力转递。一般在较少的注塑机，
可用3mm(0.118in)的螺丝垫料，较大的注塑机则用9mm(0.354in)的螺丝垫料。

6．模具冷却－－在这阶段内以下一连串的事情将会发生：

a)螺杆转动把塑料推向螺杆尖端前面，产生压力把螺杆推后，这时的螺杆是一边转一边退后。
螺杆后退行程提供了生产注件所需的射胶量，当后退至某一点时，螺杆便停止转动（停止讯号可来
自限位制、感应制或行程转换器）。我们可以调节作用于螺杆背后的压力（称为背压）
使螺杆的退后有某素困难度，从而提高螺杆的塑化能力，和改善熔料的均匀度。
螺杆的转动速度和应有的背压数值视乎施工的塑料种类，不过这两者的数值适宜尽量低。

b)停止转动后，螺杆被拉后一小段距离以卸去前面熔料的压力，这动作称为‘螺杆复位’或‘卸压’。
它防止了在射咀部位的熔料漏滴现象，藉此获得了较稳定的射胶量，用螺杆复位方法可以免去封闭式射咀
的使用。

c)注射装置（注射台）向后移动一段距离（例如6mm/0. 236in），使主流道的脱离容易。

d)上述各动作在进行时，模腔内熔料的热量正不断地从模具排走，散热的渠道是模具的冷却管道，
其内的冷却液正循环不息地把热量带走。

7．模具开启－－当设定的冷却时间完成后，模具再次打开，成品被顶出，现时大多数注塑机都配有
油压顶棍系统，容许了顶棍力度、速度和次数的设定可以满足不同的应用需要。

8．模具延迟（中间时间）－－模具仍然保持开启状态，让成品流道跌出模具范围或是被其他器械装置拿走。
对半自动的生产周期来说（注塑机完成－－生产周期后使自动停止），中间时间计时器仍然如常运作
以保证周期的稳定。模具开启完毕，中间时间即开始计算，达到设定值后模具便马上合拢。

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:15

生产力和产品质量的考虑


最先进的注塑机技术提供了微处理器和／或电脑控制的注塑机。它们都装设有显视器报告各实际生产阶段
的时间，例如开模时间、闭模时间、开模行程等，这些数值每周都更新一次，每个控制参数更可设定
上下限以确保生产条件参数可以被控制在设定的范围内，成品的品质和稳定性可以获得保证。

注塑机参数设定、品质与生产力
生产过程的稳定是属于首要地位，祗有正确选择注塑机的条件参数和精密控制着与产品质素有关的
生产因素才可以获得稳定的生产过程。

对于模具的开合时间和中间时间，我们当然需紧密地控制和监察着以减少生产周期时间的变化，
可是这些阶段的时间控制是否准确精密对生产过程的稳定性并无多大影响，对生产过程稳定程度起
着基本的和决定性作用的是其他重要的生产条件参数。它们的设定必须是洽当的，
其控制及监察必须是严密的，祗有这样才可以达到预期的生产能力和表现指数。以下我们将－－
讨论这些举足轻重的生产条件参数。

温度
从过去的章节里我们已知道射料缸、熔料以及模具的精确温度控制是极为重要，可是人们往往忽略了被
输送至注塑机的塑料温度和注塑机进料口的温度的重要性。

进料口温度
进料口温度有时亦被称为塑料入口区域温度。一些注塑机温度设定手册称它为区域零的温度。
它是位于储料斗以下的射料缸部份，塑料从进料口下跌至螺杆的螺坑。直至近期，
此进料口温度在生产时都并没有被控制或监察着，它的内部祗有一些冷却管道负责保持它的温度在
一个低水平状态下。

进料口温度的重要性
其实进料口的温度对熔料的均匀度及其后的成品重量和尺寸稳定度都很重要，所以对注塑机来说，
它是重要温度参数的第一关口，所以必须被控制及监察。我们已知道为了获得产品重量／尺寸的稳定性，
每一周期从射料缸内被传送到模具里的熔料份量必须一样。很多从事注塑工作的人员都认为控制熔料
输送量的最佳方法是监察和控制。

1. 螺杆速度和行程的设定
在此节所讨论的螺杆旋转速度和行程的设定是指在塑化过程时利用螺杆的转动把塑料推向射料缸的前面，
关于螺杆向前推进的速度（注射速度）则在较后章节论及。

1.1 螺杆旋转速度
软化塑料所需的热能，部份来自螺杆的转动，转动愈快，温度愈高，虽然螺杆的旋转速度可以
达到一个很高的数值，但这并不表示着我们应该使用这样高的旋转速度。较好的做法是按照施工塑料
和种类和生产周期的长短来调节螺杆的旋转速度。

1.1.1 螺杆旋转速度的选择
螺杆的旋转速度显着地影响着注射成型过程的稳定程度和作用有塑料上的热量。当螺杆以高速旋转时，
传送到塑料的磨擦（剪切）能量提高了塑化效率，但同时亦增加了熔料温度的不均匀度。
这对生产的稳定要求来说是极不受欢迎的，因为它可能使熔料发生局部过热现象。而且采用高螺杆转速
亦使能源（电能）的消耗增大，相反地螺杆的旋转速度愈低，熔料的温度均匀性愈好，
原因是没有了局部的过热现象；而且从经济角度来考虑，产品制造所需的能源较少，由此可知要在到
某一注塑过程的生产能力规定，正确地螺杆旋转速度的选择是何等重要，这被设定的数值必须能够顾及
生产时各条件参数的天然变化。

当我们提及螺杆的旋转速度时，其实最重要的参数是螺杆表现的速度。不同的塑材所容许是最大螺杆
表面速度亦不是一样（请参看表6.2）这速度的单位是毫米／秒 (mm/s)、或是肥尺／秒(m/s)或是
英制的尺／秒(ft/s)，由于螺杆的旋转速度(rpm)和它的表面速度一线性关系，所以不同的塑材，
它们所容许的最大旋转速度亦是不相等。

1.1.2 螺杆速度的计算
大型注塑机的螺杆旋转速度应较小型注塑机的为少，原因是在同等旋转速度来说大螺杆所产生的
剪切热能比小螺杆的高很多，在数学上我们可以以下列公式表示螺杆的表面速度与螺杆的直径和
螺杆每分钟的转速的关系；螺杆表面速度(mm/s)=螺杆直径(mm)×螺杆转速(rpm)×0.0524
（这里0.0524是关于mm和rpm的转换常数）。各塑料最佳的及最大的螺杆表面速度详见表1.1。

表内最大的数值可以帮助注塑人员在决定生产问题是否源自螺杆转速。事实上很多注塑人员在注塑机
调校时采用了过高的螺杆速度而不自觉，直至塑料发生了热降解现象才醒觉需要调低螺杆速度
（塑料的热降解现象可从注件的缺点得知），当螺杆的转速是洽当时，熔料的温度较为稳定，
注塑机的螺杆和射料缸装置的磨损程度较轻微。

1.2 螺杆复位
螺杆的复位是指注塑周期的塑化过程完结后，螺杆向后移动至原先未注射时的位置，螺杆退后时的
旋转速度是一预先设定的数值，同时亦有一预先设定的背压压力作用在螺杆上，螺杆之所以能够稳定地
退后是由于射料缸内的塑料被推向前的速度也是稳定的，同时熔料在射料缸前部不断地增加的情况下
产生了一压力作用在螺杆上，迫使它向后移动至原先的位置。

1.2.1 螺杆精确复位的重要性
螺杆每周期的复位精确度是非重要的。这位置决定了在下一周期螺杆需要向前推动的实际距离
（螺杆行程）以便模腔能在保压切换前能够得到充份的填充，这距离影响着其后的注射时间，
螺丝垫料的长度以及注件的重量－－尤其是当保压转换的模式是行程决定或是时间决定时，
所以螺杆复位的精度愈不准确，生产过程的不稳定性愈大。螺杆的复位变化通常都是由于
螺杆在退后时冲过设定的份量（计量位置）；理想的螺杆退后时应停在所设定的份量位置。
可是事实螺杆往往退得后一点引致在螺杆前端的熔料容积发生弯化。螺杆的直径愈大，
螺杆的越位程度更加需要控制，良好的注塑习惯是使越位的范围控制在0.4mm(0.16in)内，
最好是控制在0.2mm(0.008in)内。

表1.1 典型的螺丝速度(mm/s)
      最理想最大
   OPTIMUM MAXIMIM
ABS 550 650
BDS 700 750
GPPS 800 950
HIPS 850 900
LDPE 700 750
NYLON11／12 400 500
NYLON66 400 500
PC 400 500
PEI 400 500
PES/PSU 150 250
PMMA 350 400
POM(HO) 100 300
PP/EPDM混合物 550 650
PPS 200 300
PSU 150 250
PC/ABS混合物 450 550
PC/PBT混合物 350 400
ASA 600 650
EVA 500 550
GDPE 750 800
HIPS(快周期) 950 1000
LLDPE 700 750
NYLON6 400 500
PBT 300 350
PEEK 300 400
PETP 250 350
PETG 300 400
POM(CO) 200 500
PP 750 850
109
PPO-M 400 500
PPVC 150 200
SAN 400 450
UPVC 150 200
TPU/PUR 250 400

转换为ft/sec除以304.8i.e.300mm/s=0.98ft/s
转换为m/sec除以1,000i.e 300mm/s=0.3m/sc

1.2.2 螺杆复位时的减速
假使我们在螺杆的复位动作时能够采用快／慢的双速方法则螺杆的退后程度将会大为降低，
可以控制在0.2mm(0.008in)的范围内，塑化过程便可以稳定下来了。

找出了施工塑料的最高许可螺杆速度后（请看表6.2），我们应从较低的最佳螺杆转速开始，先选用最佳
速度作为第一速度，在大约还有15％的复位行程时转用较慢的第二速度。第二速度大约是
最佳速度60－70％，第二速度的选定是使复位动作在模具冷却阶段完成前1－2秒先完成，
倘若这样的快／慢螺杆速度不能使复位动作在冷却阶段前完成，则需要稍为增大螺杆的前一段的后退速度，
慕求螺杆可以在冷却阶段完毕前得以复位（包括减压或螺杆复位的螺杆退后移动）。

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:16

1.3 螺杆行程
螺杆行程是指螺杆直射注塑机射料缸内螺杆的线性移动距离，移动距离是从塑化过程完结后螺杆停顿的
位置至保压压力的切换位置（模具保压）。

这模具填充阶段时注射入模腔的熔料容量很大程度上是决定于这螺杆的线性行程影响熔料容量的因素有：

1．螺杆旋转速度（如上述）；

2．螺杆复位完结时的退后移动；

3．螺杆复位时所采用的背压数值。

1.4 螺杆后退
在注塑周期内的螺杆后退，（常被称为“倒索”或“卸压”）的需要是基于数种原因，初时螺杆复位是
用来防止射咀的熔料滴漏现象，避免了关闭式射咀的需要。现在螺杆复位的应用推广至生产过程稳定
的改善，螺杆后缩的速度和距离城要准确控制以达到稳定生产过程的目的。

1.4.1 螺杆后退的速度和距离
对传统的油压式注塑机来说；螺杆复位是油压气缸把螺杆向后拉动一段预先设定的距离，
对全电动式的注塑机来说，螺杆的后缩动作则是AC伺服马达的倒制转动。和螺杆旋转速度一样，
螺杆后退的速度是可以随意选择的，后退的速度愈快，后退距离的可控程度愈差。所以我们应使用螺杆
可有的最快后退速度的20－30％。假使螺杆是以

一个受控制的和较慢的速度向后退；则螺杆前端的止流阀丝套可以在每一注塑周期回复至同一位置，
减少了螺丝垫料长度的变化。螺杆后缩的距离视乎螺杆的直径和止流阀丝套的设计移动范围。
典型的数值是4－10mm(0.160-0.394in)。在射胶速度要求很高的应用例子，螺杆复位和距离
可以是12－18mm(0. 472-0.709in)。某些塑料（例如聚烯烃）常常需要很长的螺杆复位距离
以保证止流阀丝套能够回复至同一位置，可是螺杆复位距离过长可以形成吸氧现象
（空气从射咀或进料口被吸进熔料内），表现在成品上的银丝或浇伤于痕。

1.4.2 螺杆复位距离的最佳设定
为了设定螺杆复位距离的最佳行程，我们需要知道止流阀丝套实际的移动范围。不同的注塑机有着
不同的止流阀设计。但是一般来说，止流阀丝套的设计行程大约是1－1.2倍螺杆注入区段的螺坑深度。

其次我们还需要知道螺杆后退时的越位距离，此越位距离必须是稳定的，然后我们才量度这距离的数值。
正确的螺杆复位距离便是止流阀丝套的移动距离以及螺杆越位距离之和再加上0.5mm(0.020in)。

计算办法如下：
假若储料所设定的螺杆位置＝85mm(3.347in)
螺杆实际停止位置=86.2mm(3.394in)
即是螺杆越位距离=1.2mm(0.047in)
止流阀丝套移动距离=4.5mm(0.177in)
所以螺杆复位应选定的距离=86.2+4.5+0.5mm=91.2mm(3.591in)
很多时注塑人员设定螺杆的复位（倒索）位置时祗是随便地把储料的设定位置加上3mm(0.118in)便算了。
他们都不知道螺杆是会发生越位现象的。在此情况政，生产过程必然不稳定，螺杆停止位置的变化范围
亦算超过所规定的0.4mm(0. 016in)，引致螺丝垫料的长度变化也超过了0.4mm(0.016in)。
表1.2说明了正确的和不正确的注塑机螺杆位置设定的分别。

2. 背压
当螺杆在转动时，遇热软化（塑化）的塑料被推向前，经过止流阀而到达螺杆的前面。
由于熔料不断地推送向前，在这区域便产生了压力，并作用在螺杆和止流阀上，把它们推后，
以便有更多的空间容纳更多的熔料。螺杆退后时同时亦把相连接的油压气缸的活塞推后，
在油压气缸后室的压力油便经由油管回流至注塑机的油缸。若我们控制着这压力油回流的速度，
则油压气缸的后室将会产生一压力（此压力提供了螺杆的退后阻力），回流压力油的速度限制愈大，
油压气缸内所产生的压力愈大；我们称这压力为背压。

2.1 背压的种类
背压可以有两种，它们分别被称为油路背压和熔料背压，通常我们说的背压大都是指油路背压，
它的应用对成品质素的维持是必须的（压力范围可以较校至最高油路压力的25％）。
油蹴背压产生自注射用的油压气缸，它在储料阶段时作用在螺杆上，减慢了螺杆后退速度。
所以油路背地愈高螺杆的复位时间愈长，螺杆前面熔料所产生的压力必须大过油路背压才可以
使螺杆向后移动。

在射料缸前端不断增多的熔料产生了使螺杆后退的压力，被称为熔料背压，它与油路背压有着直接
的关系；此关系和注塑机的构造有关（例如螺杆直径和注射油压气缸的活塞直径），一般的设计习惯
是油路背压为所产生的熔料背压的十份之一。

大多数的注塑机都是油压作动力的，所以在储料过程时背压的调校十分容易，更可以在不同的螺杆位置
采用不同背压数值，但对全电动的注塑机来说，背压的控制却是比较复杂，螺杆旋转时背压的设定
（经由负载装置或转换器）在压力轴承上产生了阻力。此阻力的数值是AC伺服马达回转速度的函数，
即是背压数值愈高，阻力愈大，伺服马达的回转速度愈低，对全电动注塑机来说，
背压可称为阻力感应背压。

表1.3 一致性与非一致性注塑前的螺杆位置
一致性的螺杆非一致性的螺杆
后退位置后退位置
mm in mm in
70.6 2.780 70.2 2.764
70.6 2.780 70.4 2.772
70.6 2.780 70.5 2.776
70.6 2.780 70.6 2.78
70.6 2.780 70.5 2.776
70.7 2.784 70.3 2.768
表1.4
70.6 2.780 70.2 2.764
70.6 2.780 70.6 2.780
70.7 2.784 70.5 2.776
70.6 2.780 70.6 2.780
70.6 2.780 70.4 2.772
70.7 2.784 70.3 2.768
70.6 2.780 70.5 2.776
70.7 2.784 70.6 2.780
70.6 2.781 70.4 2.722
0.1 0.004 0.4 0.016

2.2 背压的功用
背压的应用可以保证螺杆在旋转复位时，能产生足够的机械能量把塑料熔化及混和，

背压还有以下的用途；
1．把挥发性气体，包括空气排出射料缸外；
2．把附加剂（例如色粉、色种、防静电剂、滑石粉等）和熔料均匀地混合；
3．增加融熔塑料的密度
4．提供均匀稳定的塑化材料以获得精确的成品重量控制。

很多注塑人员在整个储料过程祗采用单一数值的背压，所选用的背压数值应是尽可能地低
（例如4－15bar，或58－ 217.5psi），祗要熔料有适当的密度和均匀性，熔料内并没有气泡、
挥发性气体和未完全塑化的胶粒便可以了。对于全电动注塑机的最大阻力感应背压的设定也是相当于
油路背压的15bar(217.5psi)所选定的数值和作用在马达压力轴承的力量成正比例，
为了方便转换熔料背压轴承的阻力，可以从图表查知。

背压的利用使注塑机的压力温度和熔料温度上升。上升的幅度和所设定背压数值有关。
较大型的注塑机（螺杆直径超过70mm(2.75in)的油路背压可以高至25－40bar(362.5-580psi)
但需要注意太高的油路背压或是阻力感应背压引起熔料背压过高，亦表示在射料缸内的熔料温度过高，
这情况对于热量敏感的塑料的生产是有破坏作用的。

而且太高的背压亦引起螺杆过大和不规则的越位情况，使射胶量极不稳定。越位的多少是受着塑料的
黏弹性特性所影响；熔料所储藏的能量愈多，螺杆的越位距离愈大。这些储藏的能量使螺杆在停止旋转时，
产生突然的向后跳动，一些热塑性塑料的跳动现象较其他的塑料厉害，例如LDPE、HDPE、PP、EVA、
PP/EPDM合成物和PPVC，比较起）GPPS、HIPS、POM、PC、PPO－M和PMM都比较易发生跳动现象。

为了获得最佳的生产条件，正确的背压设定至为重要，这样熔料可以得到适当的混合而螺杆的越位范围
亦不会超过0.4mm(0.016in)。

2.3 多次背压的应用
由于螺杆在储料阶段时向后移动，塑料经过螺杆的有效长度并不一样，这表示作用在塑料上的剪切力
能量亦不一样。所以螺杆行程愈长，螺杆的塑化有效长度变化愈大，所产生的不稳定作用亦愈大。
假使我们在储料进行时，不断改变背压的数值，便可以抵消了螺杆塑化有效长度的变化了，对螺杆
的越位现象（有时称螺杆跳动现象）更有稳定的作用。

圆月 · 发表于 2009-10-27 09:17

关于螺杆的塑化有效长度，这里作进一步说明，由于螺杆在储料阶段是一边旋转一边后退，
我们可以想像得到螺杆从端部至进料口处的长度在储料刚开始和完毕时都不是一样，
储料刚开始时的螺杆长度最长，在储料完毕时最短，这意味着在不同时间跌进螺杆螺坑的塑料，
它们制城要流经螺杆的长度都不相同，所吸收的剪切能量亦不一样。这现象引起了熔料温度（即黏度）
的不均匀，所以获得的成品品质亦不稳定了。

在不同的螺杆后退位置使用不同的和递增的背压数值可以大大地降低了上述现象所引起的作用，
使生产过程稳定下来。例如在储料行程最后的10－15％把背压增高和螺杆旋转速度降低，
可以成功地控制螺杆的越距离在0.2mm(0.008in)内，当然螺杆的转速和背压的最佳配搭，
需要经过一番的试验辰才可以获得。好象以下例子的螺杆参数设定；

1．螺杆开始时以最佳的表面速度转动，熔料背压的数值是50－7bar(752－1,015psi)相对某塑料的
最佳螺杆表面速度可从表6.2查知。

2．在螺杆储料行程完成25%和60％时，熔料背压分别提升至100bar(2,450psi)和20bar(1,740psi)；
螺杆的转速不变，以减少不同螺杆有效长度所引起的变化。

3．在螺杆储料行程完成时85％时，熔料背压再提升至150bar(2,175psi)；螺杆转速减半以便降低螺杆
越位程度。

4．螺杆停止转动时，把螺杆后退5mm(0.197in)（倒索或卸压）（请参看图6.4）

当施工的塑料是尼龙11／12时，熔料背压的数值经常是140bar(145psi)，并且在整个储料阶段都不变，
事实上很多注塑手册都推荐这样的背压数值以便获得上述尼龙塑料的稳定生产。

6.5.4    推荐的背压数值
以下是一些热塑性塑料的推荐熔料背压数值，可供一般
参考用途；
塑料推荐的熔料背压压力备注
GPPS,ABS,HIPS 100-200bar 背压不足引起注件的
BDS,ASA (1450-2,900psi)       浇焦现象(成因是熔料内含有空气或其他气体)
PA6,PA66,PBT 10-19bar 需要精确地设定背压以
PA11/PA12,PETP (145-1,305psi) 得正确的熔料均匀度
PE-LD,PE-HD,PP 100-300bar 正确背压的设定可减少
EVA,PP-EPDM (1450-4,350psi) 成品重量的变化
PMMA,SAN,MBS 120-400bar 背压过低时,熔料和成品
CAB (1740-5,800psi)       可能有气泡
PVC,RTPU,CP, 100-300bar 需要小心设定背压数值,
CPVC (1450-4,350psi)       这些塑料对热量很敏感.
若在储料阶段时能够适当地利用不同的螺杆旋转速度和背压数值组合可以获得最稳定生产状态。

6.6 开始模具填充阶段
为了在保压转换前得到最佳模腔填充状态，我们需要正确设定注射速度曲线上各点的数值和控制注射份量。

当螺杆向前推进塑料的实际注射容量被以下各点影响着：
1．注射前螺杆停留的位置。
2．螺杆储料后的越位距离。
3．所使用的背压数值。
4．螺杆旋转速度。
5．所使用的螺杆行程。
6．止流阀的操作情况。

6.6.1止流阀装置
在螺杆前端的止流阀亦称为回流阀,它的作用是在注射阶段前防止螺杆前端的熔料向后回流。

止流阀的关闭动作十分重要，必须是准确的和稳定的，
同样重要是止流阀所需要的封闭时间，若这时间起着变化，
则经止流阀向后回流的熔料量也是不稳定，引致每周期射胶
量的不同。螺丝垫塑料的长度变化可以证明这一点。为了达到止流阀恒定的封闭，
止流阀丝套必须在螺杆复位后停留在相同的位置，所以螺杆的倒索速度和行程，每周期须调校得宜，
最佳的倒索行程应较止流阀实际关闭所需的行程长0.5mm (0.020in)，同时倒索速度亦应是
最高速度的20－30％。

6.6.2模具填充速度
模具填充速度是熔料被注射进模腔的线性速度，在注塑的填充阶段我偿必须控制熔料进入要腔的
速度以适合产品塑料和模具的特性。例如，注射速度的设定应在产品设计，壁厚设计和塑料特性容许情况
下尽量快，薄壁注件将需要极快的注射速度以确保成品饱满；而壁壁注件则需要慢的注射速度以防止
空穴和于痕的形成。无论使用什么数值的注射速度它应该是在可能范围内最大的数值，
一般注射速度的设定都是依靠注塑人员的经验，并且通常祗有一个设定数值，例如120mm/s(4.724in/s)，
但实际的注射速度在整个生产期间内并不是恒等不变的，其数值被不同的熔料的均匀度和压力油温度
所影响。

6.6.2.1压力油的温度
引致模具填充变化的其中之一个成因是注塑机的压力油温度，它可以显着地影响注塑机的表现，
所以注塑机的操作油温一般都是被推荐在40－50℃，有些注塑机更设有加温装置，
可以在生产前预先把油温提升至合适的操作温度，若温度还未达到设定值，注塑机是不能被开动的。

6.6.2.2注射压力和速度
为了确保注塑机的注射速度达到及保持所要求的数值，注射压力数值的设定必须足够，
注射压力是重要生产参数之一，它决定着螺杆的前进速度和后来模具填充的情况。

假若注射压力太低熔料进入模具时所产生的阻力便相对地很大，使注射速度不能保持在设定的水来，
结果是射胶时间长了。所以设定注射压力时，某数值应较熔料所产生的阻力高15bar(217psi)。
熔料所产生的阻力数值可从注塑机的压力表得到，或是从先进注塑机的屏幕的资料库中查知
（系统设有应力转换器测知熔料阻力），压力表和／或应力转换器装设在注射油压气缸的供油油门附近。

由于过低的注射压力使注射周期时间产生变化，我们可以应用此原理查察注射压力是否足够。
在最佳的注射压力设定情况下，注射周期时间的变化应不超过0.08秒，最好是能够控制在0.04秒内。

若注射周期时间变化超过0.08秒时，它除了表示压力不足外，还有可能表示熔料的均匀度不佳或是
注塑机注射速度的控制存在了问题。

6.6.2.3浇口的考虑
很多情况下注射速度的设定是取决于浇口的大小和位置
尤其是浇口的直径是在0.5－1.5mm(0.020-0.060in)的范围时，
当熔料以高速经过细小的浇口时，熔料内产生了很大的剪切
应力。速度愈高剪切应力愈大。这巨大的剪切应力使熔料的
温度剧烈上升，可以线起塑料的降解，使成品表面有着难看的于痕。

倘若把浇口的直径稍为加大,剪切应力便可以大大地降低，注件上的缺点亦被免除了。
以下的例子可以说明增大浇口直径的效果；0.6mm(0.024in)直径浇口的横切面面积是0.283mm2
(0.00045in2)，而0.7mm(0.028in)直径浇口的面积是0.385mm2(0.00062in2)。
倘若我们可以增大浇口的直径从0.6mm(0.024)增大至0.7mm (0.028in) ，
则面积的增加是0.103mm2(0.00017in2)相等于26％的面积增加。加大浇口横切面面积大大减低了
熔料的剪切应力，极有可能使注塑时所产生的有关问题一扫而空。

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