1、金属粉末注射成形金属粉末注射成形金属粉末注射成型技术金属粉末注射成型技术(Metal Powder Injection Molding，简，简称称MIM)是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺工艺过过程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制粒后程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混炼，经制粒后在加热塑化状态下在加热塑化状态下(150)用注射成形机注入模腔内固化用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱成形，然后用化学或
2、热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比，除，最后经烧结致密化得到最终产品。与传统工艺相比，具有精度高、组织均匀、性能优异，生产成本低等特点，具有精度高、组织均匀、性能优异，生产成本低等特点，其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。因此，国际上普遍认为该技术的发展将航天等工业领域。因此，国际上普遍认为该技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命，被誉为会导致零部件成形与加工技
3、术的一场革命，被誉为“当今当今最热门的零部件成形技术最热门的零部件成形技术”和和“21世纪的成形技术世纪的成形技术”。MIM始于20世纪70年代末，其工艺包括产品设计、模具设计、质量检测、混炼、注射、脱脂、烧结、二次加工等8个重要环节。随着研究的不断深入以及新型粘结剂的开发、制粉技术和脱脂工艺的不断进步，到90年代 初已实现产业化。当前，MIM已经被被誉为国际最热门的金属零部件成形技术之一。历史与现状历史与现状 美国加州美国加州Parmatech公司于公司于1973年发明，八十年代初欧洲年发明，八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开始研究该技术，并许多国家以及日本也都投入极大精力开始
4、研究该技术，并得到迅速推广。特别是八十年代中期，这项技术实现产业得到迅速推广。特别是八十年代中期，这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的发展，每年都以惊人的速度递增化以来更获得突飞猛进的发展，每年都以惊人的速度递增。到目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有。到目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。日本在竞争上十分积极，并且表现突出，许多大型株作。日本在竞争上十分积极，并且表现突出，许多大型株式会社均参与式会社均参与MIM工业的推广，这些公司包括有太平洋工业的推广，这些公司包括
5、有太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工-爱普生、大同特殊钢等。目前日本有四十多家专业从事爱普生、大同特殊钢等。目前日本有四十多家专业从事MIM产业的公司，其产业的公司，其MIM工业产品的销售总值早已超过工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。到目前为止，全球已有百余家公司从事欧洲并直追美国。到目前为止，全球已有百余家公司从事该项技术的产品开发、研制与销售工作，该项技术的产品开发、研制与销售工作，MIM技术也因技术也因此成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域，被誉为世此成为新型制造业中最为活跃的前沿技术领域，被誉为世界冶金行
6、业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展的主界冶金行业的开拓性技术，代表着粉末冶金技术发展的主方向。方向。机械配件机械配件工艺品 不锈钢胡椒磨磨芯 链轮.皮带轮.含油轴承.铰肉机刀盘 汽车发动机油泵齿轮 气动电动工具零件 汽车玻璃升降器齿轮 玩具五金配件 汽车减振器部件 粉末冶金结构件 冰箱和空调压缩机的粉末冶金件(上轴承）冰箱和空调压缩机的粉末冶金件 冰箱和空调压缩机的粉末冶金件 机械结构类轴承座连杆凸轮 冰箱和空调压缩机的粉末冶金件（活塞）笔记本电脑铰链转角笔记本电脑铰链转角金属粉末注射成形金属粉末注射成形MIM制品制品MIM工艺手机类产品工艺手机类产品锁配件(锁头.锁舌.按键.复杂异形部件
7、 MIM金属注射成型产品 工艺特点工艺特点 金属粉末注射成型技术是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末金属粉末注射成型技术是集塑料成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多学科透与交叉的产物，利用模具可冶金工艺学和金属材料学等多学科透与交叉的产物，利用模具可注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形注射成型坯件并通过烧结快速制造高密度、高精度、三维复杂形状的结构零件，能够快速准确地将设计思想物化为具有一定结构状的结构零件，能够快速准确地将设计思想物化为具有一定结构、功能特性的制品，并可直接批量生产出零件，是制造技术行业、功能特性的制品，并可直接批量生产出零件，是制造技术
8、行业一次新的变革。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、一次新的变革。该工艺技术不仅具有常规粉末冶金工艺工序少、无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金无切削或少切削、经济效益高等优点，而且克服了传统粉末冶金工艺制品、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构工艺制品、材质不均匀、机械性能低、不易成型薄壁、复杂结构件的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求件的缺点，特别适合于大批量生产小型、复杂以及具有特殊要求的金属零件。工艺流程金属粉末的金属零件。工艺流程金属粉末+粘结剂粘结剂混炼混炼注射成形注射成形脱脱脂脂烧结烧结后处理后处理MIM工艺所用金属粉末颗粒
9、尺寸一般在工艺所用金属粉末颗粒尺寸一般在0.520m；从理论；从理论上讲，颗粒越细，比表面积也越大，易于成型和烧结。而传统的上讲，颗粒越细，比表面积也越大，易于成型和烧结。而传统的粉末冶金工艺则采用大于粉末冶金工艺则采用大于40m的较粗的粉末。的较粗的粉末。有机胶粘剂作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料在注射机料有机胶粘剂作用是粘接金属粉末颗粒，使混合料在注射机料筒中加热具有流变性和润滑性，也就是说带动粉末流动的载体。筒中加热具有流变性和润滑性，也就是说带动粉末流动的载体。因此，粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对有机粘接剂因此，粘接剂的选择是整个粉末注射成型的关键。对有机粘接剂要求：要求：1
10、.用量少，用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性；用量少，用较少的粘接剂能使混合料产生较好的流变性；2.不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学不反应，在去除粘结剂的过程中与金属粉末不起任何化学反应；反应；3.易去除，在制品内不残留。易去除，在制品内不残留。成型原理成型原理注射成型工艺原理示意图1-模具；2-喷嘴；3-料筒；4-分流梭；5-料斗；6-注射柱塞注射成型工艺条件注射成型工艺条件 包括闭模、加料、塑化、注射、保压、固化(冷却定型)、开模出料等工序。而成型温度、注射压力（包括注射速度）、成型周期（包括注射、保压、固化时间）被称为注射成型工艺的“三大工艺条件”。当然要顺利完成
11、整个注射过程需一步一步地加以控制。(1(1）加料及剩余量）加料及剩余量 加料：一般要求定时、定量、均匀供料。剩余量：保证每次注射后料筒底部有一定剩余的物料剩料的作用：a、传压；b、补料（收缩后的补料）剩料一般控制在1020mm，不能太多，太少。太多：注射压力损失大，剩料受热时间太长，易发生分解或固化等。太少：起不到很好的传压作用，模腔内物料受压不足。(2)(2)成型温度成型温度 成型温度包括：料筒、喷嘴、模具温度。成型温度是三大工艺条件之一，关系到物料的塑化、流动性、充模等工艺条件。应考虑以下因素：1、注射成型机的种类 螺杆式注射成型机所需的料筒温度比柱塞式低。原因：a、螺杆式成型机料筒内的料
12、层较薄；b、物料在螺杆推进的过程中不断翻转，有利于传热；c、物料翻转运动，受剪切力作用，自身摩擦生热。2、产品厚度 对薄壁制品要求物料有较高的流动性才能充满模腔，因此需较高的成型温度；相反厚壁制品成型温度可低一些。判断料筒喷嘴温度的两种方法：a、熔体对空注射法。脱开模具，用低压注射，观察料流，是否毛糙、变色、起泡,料流表面光滑者表明温度合适。b、产品直观分析法。对试生产制品观察有无毛糙、波纹、气泡等弊病。对于热塑性粘结剂，料筒温度略高于喷嘴温度，高于模具温度对于热塑性粘结剂，料筒温度略高于喷嘴温度，高于模具温度。对于热固性粘结剂，模具温度略高于喷嘴温度，高于料筒温度对于热固性粘结剂，模具温度略
13、高于喷嘴温度，高于料筒温度。3、注射料的品种和性能(3)(3)螺杆转速及背压螺杆转速及背压必须根据所选用的粘结剂热敏程度及熔体粘度进行调整。转速慢：塑化好，物料易降解、早期固化。转速快：有利于塑化，但物料停留时间短可能塑化不够。还可使纤维变短。背压：指螺杆转动推进物料塑化时，传给螺杆的反向压力。背压的作用：能使物料在运动过程中不断排出空气和挥发物，并使物料逐渐密实。背压过小起不到以上作用，背压大，功率消耗大，并在物料温度较低时能使纤维粉化，影响制品性能。图12-21背压与玻璃纤维长度的关系。(4)(4)注射速度及注射压力注射速度及注射压力 注射压力大小与注射机种类、物料流动性、模具浇口尺寸、产
14、品厚度、模具温度及流程等因素有关。一般注射压力略高于热塑性塑料的注射压力。保压的作用：使制品冷却收缩时得以补料，尺寸准确，表面光洁，有利于消除气泡。保压时间一般0.32分钟，特厚制品可达510分钟。注射速度与注射压力、温度、模口尺寸等因素有关。注射速度慢不利于充模，生产效率低，注射速度过快易混入气泡。需通过实际实验确定。(5)(5)成型周期成型周期 成型周期即完成一次注射成型制品所需的时间。包括：1）注射加压时间（保压时间、注射时间）；2）冷却时间（模内冷却或固化时间）；3）其他时间（开模、取出制品、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间）。成型周期是提高生产率的关键，在保证产品质量的前提下，应尽量缩
15、短成型周期。制品后处理制品后处理 作用作用 提高制品的尺寸稳定性，消除内应力 分类分类 热处理热处理 调湿处理调湿处理 （1 1）热处理）热处理 热处理的实质：迫使冻结的分子链松弛，凝固的大热处理的实质：迫使冻结的分子链松弛，凝固的大分子链段转向无规位置，消除部分内应力，提高结晶度，分子链段转向无规位置，消除部分内应力，提高结晶度，稳定结晶结构，提高弹性模量，降低断裂延伸率。稳定结晶结构，提高弹性模量，降低断裂延伸率。（2 2）调湿处理）调湿处理 将刚脱模的制品放入水中，与空气隔绝、防止氧化。将刚脱模的制品放入水中，与空气隔绝、防止氧化。调湿条件：调湿条件：9090110 4h110 4h混料
16、：把金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起，使各种原料成为混料：把金属粉末与有机粘接剂均匀掺混在一起，使各种原料成为注射成型用混合料。混合料的均匀程度直接影响其流动性，因而影注射成型用混合料。混合料的均匀程度直接影响其流动性，因而影响注射成型工艺参数，以至最终材料的密度及其它性能。在注射成响注射成型工艺参数，以至最终材料的密度及其它性能。在注射成型过程中，混合料在注射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物型过程中，混合料在注射机料筒内被加热成具有流变性的塑性物料，并在适当的注射压力下注入模具中，成型出毛坯。注射成型的料，并在适当的注射压力下注入模具中，成型出毛坯。注射成型的毛坯在微观上应均匀一致，从而
17、使制品在烧结过程中均匀收缩。毛坯在微观上应均匀一致，从而使制品在烧结过程中均匀收缩。脱脂（萃取）：成型毛坯在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘脱脂（萃取）：成型毛坯在烧结前必须去除毛坯内所含有的有机粘结剂，该过程称为脱脂或萃取。脱脂工艺必须保证粘结剂从毛坯的结剂，该过程称为脱脂或萃取。脱脂工艺必须保证粘结剂从毛坯的不同部位沿着颗料之间的微小通道逐渐地排出，而不降低毛坯的强不同部位沿着颗料之间的微小通道逐渐地排出，而不降低毛坯的强度。粘结剂的排除速率一般遵循扩散方程。度。粘结剂的排除速率一般遵循扩散方程。烧结：能使多孔的脱脂毛坯收缩至密化成为具有一定组织和性能的烧结：能使多孔的脱脂毛坯收缩至密化
18、成为具有一定组织和性能的制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关，但在许多情制品。尽管制品的性能与烧结前的许多工艺因素有关，但在许多情况下，烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大、甚至决定况下，烧结工艺对最终制品的金相组织和性能有着很大、甚至决定性的影响。性的影响。后处理：对于尺寸要求较为精密的零件，需要进行必要的后处理。后处理：对于尺寸要求较为精密的零件，需要进行必要的后处理。这工序与常规金属制品的热处理工序相同。这工序与常规金属制品的热处理工序相同。MIM工艺与其它加工工艺的对比：工艺与其它加工工艺的对比：MIM使用的原料粉末粒径一般小于使用的原料粉末粒径一般小于15m，而传统粉
19、末冶金，而传统粉末冶金的原粉粉末粒径大多在的原粉粉末粒径大多在50-100m。MIM工艺的成品密度高，原因工艺的成品密度高，原因是使用微细粉末。是使用微细粉末。MIM工艺具有传统粉末冶金工艺的优点，而形状工艺具有传统粉末冶金工艺的优点，而形状上自由度高是传统粉末冶金所不能达到的。传统粉末冶金限于模具上自由度高是传统粉末冶金所不能达到的。传统粉末冶金限于模具的强度和填充密度，形状大多为二维圆柱型。的强度和填充密度，形状大多为二维圆柱型。MIM和传统方法的比较：和传统方法的比较：压铸工艺用在铝和锌合金等熔点低、铸液流动性良好的材料。此工艺的产品因压铸工艺用在铝和锌合金等熔点低、铸液流动性良好的材料
20、。此工艺的产品因材料的限制，其强度、耐磨性、耐蚀性均有限度。材料的限制，其强度、耐磨性、耐蚀性均有限度。MIM工艺可以加工的原材料工艺可以加工的原材料则较多。注射成型工艺技术利用注射机注射成型产品毛坯，保证物料充分充满则较多。注射成型工艺技术利用注射机注射成型产品毛坯，保证物料充分充满模具型腔（金属液铸造充模较差），也就保证了零件高复杂结构的实现。模具型腔（金属液铸造充模较差），也就保证了零件高复杂结构的实现。粉末锻造是一项重要的发展，已适用于连杆的量产制造。但是一般而言，锻造粉末锻造是一项重要的发展，已适用于连杆的量产制造。但是一般而言，锻造过中热处理的成本和模具的寿命还是有问题，仍待进一步
21、解决。过中热处理的成本和模具的寿命还是有问题，仍待进一步解决。传统机械加工法，近年来靠自动化而提升了其加工能力，在效果和精度上传统机械加工法，近年来靠自动化而提升了其加工能力，在效果和精度上有极大的进步，但是基本的程序上仍脱不开逐步加工有极大的进步，但是基本的程序上仍脱不开逐步加工(车削、刨、铣、磨、钻孔车削、刨、铣、磨、钻孔、抛光等、抛光等)来完成零件形状的方式。机械加工方法的加工精度远优于其他加工方来完成零件形状的方式。机械加工方法的加工精度远优于其他加工方法，但是因为材料的有效利用率低，且其形状的完成受限于设备与刀具，有些法，但是因为材料的有效利用率低，且其形状的完成受限于设备与刀具，有
22、些零件无法用机械加工完成。相反，零件无法用机械加工完成。相反，MIM可以有效利用材料，不受限制，对于小可以有效利用材料，不受限制，对于小型、高难度形状的精密零件的制造，型、高难度形状的精密零件的制造，MIM工艺比较机械加工而言，其成本较低工艺比较机械加工而言，其成本较低且效率高，具有很强的竞争力。且效率高，具有很强的竞争力。以往在传统加工技术中先作成个别元件再组合成组件的方式，在使用以往在传统加工技术中先作成个别元件再组合成组件的方式，在使用MIM技术时可以考虑整合成完整的单一零件，大大减少步骤、简化加工程序。技术时可以考虑整合成完整的单一零件，大大减少步骤、简化加工程序。MIM技术并非与传统
23、加工方法竞争，而是弥补传统加工方法在技术上的不足技术并非与传统加工方法竞争，而是弥补传统加工方法在技术上的不足或无法制作的缺陷。或无法制作的缺陷。MIM技术可以在传统加工方法制作的零件领域上发挥其特技术可以在传统加工方法制作的零件领域上发挥其特长。长。MIM工艺在零部件制造方面所具有的技术优势可成型高度复杂的结构零件工艺在零部件制造方面所具有的技术优势可成型高度复杂的结构零件。MIM和其他金属加工法相比，制品尺寸精度高，不必进行二次加工或只需少量精加和其他金属加工法相比，制品尺寸精度高，不必进行二次加工或只需少量精加工。注射成型工艺可直接成型薄壁、复杂结构件，制品形状已接近最终产品要求，零件工
24、。注射成型工艺可直接成型薄壁、复杂结构件，制品形状已接近最终产品要求，零件尺寸公差一般保持在尺寸公差一般保持在0.10.3mm左右。特别对于降低难于进行机械加工的硬质合金左右。特别对于降低难于进行机械加工的硬质合金的加工成本，减少贵重金属加工时的损失尤其具有重要意义。制品微观组织均匀、密度的加工成本，减少贵重金属加工时的损失尤其具有重要意义。制品微观组织均匀、密度高、性能好。高、性能好。模具及适用范围：MIM技术使用的金属模具，其寿命和工程塑料注射成型具模具相当。由于使用金属模具，MIM适合于零件的大量生产。由于利用注射机成型产品毛坯，极大地提高了生产效率，降低了生产成本，而且注射成型产品的一
25、致性、重复性好，从而为大批量和规模化工业生产提供了保证。注射成型的材料非常广泛(铁基，低合金，高速钢，不锈钢，工具钢，硬质合金)。原则上任何可高温浇结的粉末材料均可由MIM工艺造成零件，包括了传统制造工艺中的难加工材料和高熔点材料。此外，MIM也可以根据用户的要求进行材料配方研究，制造任意组合的合金材料，将复合材料成型为零件。MIM工艺采用微米级细粉末，既能加速烧结收缩，有助于提高材料的力学性能，延长材料的疲劳寿命，又能改善耐、抗应力腐蚀及磁性能。对于过硬，过脆难以切削的材料或几何形状复杂、铸造时原料有偏析或污染的零件，采用MIM工艺可大幅度节约成本。以加工打字机印刷元件导杆为例，通常需14道
26、工序；而采用MIM工艺只需6道工序，可节约一半左右的成本。零件越小越复杂，经济效益将越好。通过以上分析，可以看出MIM成型的潜力是很大的。MIM技术的应用领域：技术的应用领域：1.计算机及辅助设施：如打印机零件、磁芯、撞针轴销、计算机及辅助设施：如打印机零件、磁芯、撞针轴销、驱动零件；驱动零件；2.工具：如钻头、刀头、喷嘴、枪钻、螺旋铣刀、冲头、工具：如钻头、刀头、喷嘴、枪钻、螺旋铣刀、冲头、套筒、扳手、电工工具、手工具等；套筒、扳手、电工工具、手工具等；3.家用器具：如表壳、表链、电动牙刷、剪刀、风扇、高家用器具：如表壳、表链、电动牙刷、剪刀、风扇、高尔夫球头、珠宝链环、圆珠笔卡箍、刃具刀头
27、等零部件尔夫球头、珠宝链环、圆珠笔卡箍、刃具刀头等零部件4.医疗机械用零件：如牙齿矫形架、剪刀、镊子；医疗机械用零件：如牙齿矫形架、剪刀、镊子；5.军用零件：导弹尾翼、枪支零件、弹头、药型罩、引信军用零件：导弹尾翼、枪支零件、弹头、药型罩、引信用零件；用零件；6.电器用零件：电子封装，微型马达、电子零件、传感器电器用零件：电子封装，微型马达、电子零件、传感器件；件；7.机械用零件：如松棉机、纺织机、卷边机、办公机械等机械用零件：如松棉机、纺织机、卷边机、办公机械等；8.汽车船舶用零件：如离合器内环、拔叉套、分配器套、汽车船舶用零件：如离合器内环、拔叉套、分配器套、汽门导管、同步毂、安全气囊件等
28、汽门导管、同步毂、安全气囊件等 注射成型设备主要包括注射成型机和模具。1、注射机一、分类（1）按物料的塑化形式分：柱塞式和往复螺杆式,其中往复螺杆式用的最多。往复螺杆式注射机的优点：简化了预塑结构，不需要分流梭，因而使注射压力降低了很多。螺杆转动使物料翻滚，传热条件好。物料内部受到剪应力大，塑化效率高。因无分流梭，更换物料方便。注射速度快。对原料的适应性广，能加工热敏粘结剂。双螺杆机结构示意图双螺杆机结构示意图 1 1 连接器连接器2 2过滤器过滤器3 3料简料简4 4螺杆螺杆5 5加热器加热器6 6加料器加料器7 7支座支座8 8上推轴承上推轴承9 9减速器减速器1010电动机电动机2.2
29、2.2 塑料成型设备塑料成型设备螺杆预塑化柱塞式注射装置螺杆预塑化柱塞式注射装置1-1-单向阀单向阀2-2-预塑料筒预塑料筒3-3-注射柱塞注射柱塞4-4-注射料筒注射料筒2.2 2.2 塑料成型设备塑料成型设备（2）按照注射机的外形特征分类 常见的有五种形式立式注射成型机 注射装置和合模装置与地面垂直。特点：占地面积小，模具折装方便。料斗高，加料不方便，仅适用于注射量小于60cm3的制品生产。卧式注射机 注射装置，合模装置均水平排列。特点：机身低，加料方便，操作维修方便，制品顶出后可自由落下，易实现自动化。缺点：占地面积大，模具拆卸比较麻烦。角式注射机 注射装置与合模装置呈垂直排列。特点：介
30、于立式与卧式之间，适用于加工中心部分不允许留有浇口的制品。转盘式注射机 将多副模具装在一个可转动的盘上，转盘去年定时旋转，使各模具与喷嘴相对注射成型。特点：生产效率高，特别适用于冷却时间长或安放嵌件费时的制品生产。立式注射机立式注射机 它的注射装置垂它的注射装置垂直装设，并与锁模机直装设，并与锁模机构移动方向成一条轴构移动方向成一条轴线。线。优点：占地面积优点：占地面积小，拆装模具方便，小，拆装模具方便，易于安放嵌件等。易于安放嵌件等。缺点：塑件推出缺点：塑件推出后需由人工取出，不后需由人工取出，不易实现全自动操作。易实现全自动操作。名称名称 项目项目SZL-125gAB注注射射装装置置螺杆直
31、径螺杆直径mm4042理论注射容积理论注射容积cm3 150165注射量（注射量（PS）g140154注射压力注射压力MPa150135螺杆转速螺杆转速r/min60-12060-120注射速率注射速率g/s8592合合模模装装置置 合模率合模率KN600开模行程开模行程mm320容模容模mm300420拉杆有效间距拉杆有效间距mm245365顶出方式顶出方式启顶、液顶启顶、液顶顶出行程顶出行程mm60其其它它 油泵压力油泵压力MPa16电机功率电机功率kw7.5加热功率加热功率kw4.8机器尺寸机器尺寸mm8009502550机器重量机器重量T 1.653.2 注塑机注塑机2、注射机的构造
32、螺杆式注射机主要由注射、合模、传动、控制四部分组成。一、注射系统 包括螺杆、料筒、加料加热装置、喷嘴等。（1）螺杆 注射机螺杆与挤出机螺杆的区别：a、注射机螺杆既能旋转，又能轴向移动，挤出机螺杆仅转动；b、注射机螺杆的长径比和压缩比都比挤出机小；注射机：长径比 1518，压缩比 22.5 挤出机：长径比 2030，压缩比 （压缩比：加料口的螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比）（2）料筒 注射机的料筒与挤出机的构造和选材相同。（3）喷嘴 喷嘴的作用：提高熔融物料的流速，使其能迅速充模。分为开式喷嘴与闭式喷嘴。开式喷嘴（a）不能加热（b）可进行加热 闭式喷嘴 通过弹簧弹力、挡圈、导杆、顶针实现闭
33、锁。注射时，熔料顶开顶针进入模腔。这种喷嘴使用方便，可防止流延，但结构复杂，压力损失大，射程小，补缩作用小，适用于加工粘度低的树脂。2.2 2.2 塑料成型设备塑料成型设备二、合模系统 作用：开启和闭合模具。要求有足够的锁模力，足够的模板面积和强度；运动速度要求：闭合时先快后慢，开启时先慢后快；合模系统由固定板、移动板、合模油缸、顶出装置等组成。顶出装置：作用：用于制品脱模的机构。分为机械式和液压式。一般设计成与合模装置联动，开模后一时间间隔联动顶模装置将制品顶出。三、传动部分 主要由油缸、电机、各种阀门、开关等组成。通过油路供给的压力驱动各部分动作。三、注射机的参数 （1）注射部分参数 最大
34、注射量 是指注射螺杆完成一次最大注射行程时（有轴向移动），注射机的最大注射量。表示方法：a、以注射出的聚苯乙烯熔料质量（克）来表示；b、以注射出的熔料体积（cm3）表示。第二种表示方法即容积法与物料的密度无关，用起来比较方便，采用此表示方法的较多。注射压力 指注射时螺杆对熔融物料的压强，用MPa表示。注射速度 指在最大注射量时，螺杆单位时间内的行程。v=S/t (m/s)v注射速度m/s S注射行程（螺杆）t注射时间s 塑化性能指标 与螺杆直径、长径比、物料性能、螺杆转速等多种因素有关。四、合模部分参数 （1）锁模力 用下式计算 PcmkPFPcm 锁模力，NK 安全系数，取2左右P 模腔压力
35、，PaF 分型面上的投影面积，m2 （2）模板尺寸 一般是成型面积的310倍。（3）模具厚度、模板行程及最大间距 模具的最大厚度，表示注射机安装模具的最大厚度，根据这个厚度确定加工制品的最大厚度。（如超过这个厚度则无法开启脱模）模板行程是指模板开闭时行走的最大距离。其大小直接影响制品取出是否方便。它不能小于模具最大厚度的2倍。模板最大间距是指移动模板移动到终点位置时与固定模板的距离。一般为最大制品高度的3倍。模具 对复合材料的注射成型，应考虑的工艺特性主要有：注射压力高、注射速度快、模具和熔料温度高、玻纤的摩擦力大等。（1）流动特性、流道、浇口及排气浇口和流道的转弯处应成园角，流道转弯处应设冷
36、料穴。浇口的大小应根据实际情况确定，太小易损坏玻纤且阻力大，太大玻纤分散不均匀。（2）成型收缩 对于热塑性复合材料注射制品，在流动方向的收缩率一般比垂直方向小1/2。因此，设计模具时应精心考虑，通过模具尺寸对收缩精细修正。生产高精度制品时，模具各零件要精确配合，闭模的精确度不仅靠导柱，而且还要依靠锥度导柱和定芯板固定。注射模注射模 注射模是安装在注射机上，完成注射成注射模是安装在注射机上，完成注射成形工艺所使用的模具。形工艺所使用的模具。注射模的结构注射模的结构 l成形部件成形部件l浇注系统浇注系统l导向部件导向部件l推出机构推出机构l调温系统调温系统l排气系统排气系统l支承零部件支承零部件l
37、侧向分型与抽芯机构侧向分型与抽芯机构 合合 模模 装装 置置 合模装置是保证成型模具可靠的闭锁合模装置是保证成型模具可靠的闭锁 开启并取出制开启并取出制品的部件。一个完善的合模装置，应该具备下列三品的部件。一个完善的合模装置，应该具备下列三个基本条件个基本条件:第一、足够的锁模力，使模具在熔料压力（即模腔第一、足够的锁模力，使模具在熔料压力（即模腔压力）作用下，不致有开缝现象发生。压力）作用下，不致有开缝现象发生。第二、足够的模板面积、模板行程和模板间的开距第二、足够的模板面积、模板行程和模板间的开距，以适应不同外形尺寸制品的成型要求。，以适应不同外形尺寸制品的成型要求。第三、模板有合适的运动
38、速度，应是闭模时先快后第三、模板有合适的运动速度，应是闭模时先快后慢，开模时慢、快、慢，以防止模具的碰撞，实现慢，开模时慢、快、慢，以防止模具的碰撞，实现制品的平稳顶出并提高生产能力。制品的平稳顶出并提高生产能力。一一、合模装置的组成和分类、合模装置的组成和分类 结构组成：结构组成：合模装置主要由固定模板、活动模板、拉杆、油缸、合模装置主要由固定模板、活动模板、拉杆、油缸、连杆以及模具调整机构、制品顶出机构等组成。连杆以及模具调整机构、制品顶出机构等组成。分类：分类：合模装置的种类较多，若按实现锁模力的方式分，则合模装置的种类较多，若按实现锁模力的方式分，则有机械式、液压式和液压有机械式、液压
39、式和液压-机械组合式三大类。机械组合式三大类。机械式在新设计中已不采用。因它不很符合工艺的要机械式在新设计中已不采用。因它不很符合工艺的要求，将不予介绍。求，将不予介绍。1、液压合模装置液压合模装置 合模装置是依靠液体的压力实现模具的启闭和锁紧合模装置是依靠液体的压力实现模具的启闭和锁紧作用的。作用的。（1）、单缸直压式合模装置）、单缸直压式合模装置 模具的启闭和锁紧都是在一个油缸的作用下完成的模具的启闭和锁紧都是在一个油缸的作用下完成的，这是最简单的合模装置。，这是最简单的合模装置。这种合模装置存在一些问题，并不十分符合注射机这种合模装置存在一些问题，并不十分符合注射机对合模装置的要求。对合
40、模装置的要求。合模初期，模具尚未闭合，合模力小；为了缩短循合模初期，模具尚未闭合，合模力小；为了缩短循环周期，这时的移模速度应快才好。但因油缸直径环周期，这时的移模速度应快才好。但因油缸直径甚大，实现高速有一定困难。甚大，实现高速有一定困难。合模后期，从模具闭合到锁紧，为防止碰撞，合模合模后期，从模具闭合到锁紧，为防止碰撞，合模速度应该低些，直至为零。锁紧后的模具才需要达速度应该低些，直至为零。锁紧后的模具才需要达到锁模吨位。到锁模吨位。这种速度高时力量小，速度为零时力量大的要求，这种速度高时力量小，速度为零时力量大的要求，是单缸直压式合模装置难以满足的。是单缸直压式合模装置难以满足的。2、增
41、压式合模装置、增压式合模装置 合模初期，压力油进入合模油缸，因直径较小，其合模初期，压力油进入合模油缸，因直径较小，其推力小，却能增大移模速度。推力小，却能增大移模速度。模具闭合后，压力油换向进入增压油缸。利用增压模具闭合后，压力油换向进入增压油缸。利用增压活塞面积差的作用，提高合模油缸内的液体压力。活塞面积差的作用，提高合模油缸内的液体压力。以此满足锁模力的要求。以此满足锁模力的要求。增压式合模装置的优点是：增压式合模装置的优点是：在不用高压油泵的情况下提高锁模力。在不用高压油泵的情况下提高锁模力。增压式合模装置的缺点是：增压式合模装置的缺点是：油压的增高对液压系统和密封有更高的要求，故增油
42、压的增高对液压系统和密封有更高的要求，故增压是有限度的。目前一般增压到压是有限度的。目前一般增压到2032MPa，最高可，最高可达达4050 MPa。增压式合模装置一般用在中小型注射机上，其合模增压式合模装置一般用在中小型注射机上，其合模速度并不十分快，因为实际上合模油缸直径还是较速度并不十分快，因为实际上合模油缸直径还是较大的。大的。3、充液式合模装置、充液式合模装置 合模时，压力油首先进入小直径移模油缸，实现快合模时，压力油首先进入小直径移模油缸，实现快速闭模；速闭模；合模过程中，锁模缸的活塞随着移动模板前进，因合模过程中，锁模缸的活塞随着移动模板前进，因而造成油缸内的负压，充液阀打开，大
43、量的工作油而造成油缸内的负压，充液阀打开，大量的工作油进入锁模油缸。进入锁模油缸。当模具闭合，锁模油缸接通高压油，使合模力迅速当模具闭合，锁模油缸接通高压油，使合模力迅速上升到锁模吨位。上升到锁模吨位。开模时，从移模缸的另端进油，由于移模油缸直径开模时，从移模缸的另端进油，由于移模油缸直径小，故能实现快速开模。小，故能实现快速开模。如图所示：如图所示：充液式合模装置示意图：充液式合模装置示意图：1-锁模油缸；锁模油缸；2-移模油缸；移模油缸；3-动模板；动模板；4-定模板定模板 充液式合模装置特点充液式合模装置特点 1）用小直径油缸取得高速，大直径油缸取得较大合）用小直径油缸取得高速，大直径油
44、缸取得较大合模力。模力。2）可实现较大合模力。）可实现较大合模力。3）体积较大（大油缸直径大）。）体积较大（大油缸直径大）。4）移模速度（尤其锁模加压速度）慢，油量吞吐量）移模速度（尤其锁模加压速度）慢，油量吞吐量大。大。5）其它与其它液压式相同。）其它与其它液压式相同。6）适应于大中小型合模机构。）适应于大中小型合模机构。4、特殊液压式、特殊液压式 为克服液压油缸用大行程去适应不同模具高度的要为克服液压油缸用大行程去适应不同模具高度的要求，减小油缸长度，从而减少油液的吞吐量。对其求，减小油缸长度，从而减少油液的吞吐量。对其进行如下改进：进行如下改进：A、将合模油缸单独设置在动模板或固定模板上
45、，、将合模油缸单独设置在动模板或固定模板上，用机械定位的方式，缩短合模油缸的行程。用机械定位的方式，缩短合模油缸的行程。B、用大直径短行程缸代替大直径长行程缸。、用大直径短行程缸代替大直径长行程缸。C、为适应不同厚度的模具，需将定模板（或动模、为适应不同厚度的模具，需将定模板（或动模板）的起始位置做相应的调整。板）的起始位置做相应的调整。特殊液压式的形式很多，仅举一例介绍：特殊液压式的形式很多，仅举一例介绍：1-锁模油缸；锁模油缸；2-移模油缸；移模油缸；3-定位机构；定位机构；4-中心立柱中心立柱 特殊液压式的特点特殊液压式的特点:1）所需工作油量小，能耗低；）所需工作油量小，能耗低；2）速
46、度快，升压时间短；）速度快，升压时间短；3）合模系统刚性大（由于行程缩短）；）合模系统刚性大（由于行程缩短）；4）其结构和油路较复杂；）其结构和油路较复杂；5）适用于）适用于1000t 以上的大型注射机。以上的大型注射机。5、液压式合模装置的优缺点、液压式合模装置的优缺点 1）优点：）优点：固定模板和移动模板间的开距大，能够加工制品的固定模板和移动模板间的开距大，能够加工制品的高度范围较大。高度范围较大。移动模板可以在行程范围内任意位置停留，因此，移动模板可以在行程范围内任意位置停留，因此，调节模板间的距离十分简便。调节模板间的距离十分简便。调节油压，就能调节锁模力的大小。调节油压，就能调节锁
47、模力的大小。锁模力的大小可以直接读出，给操作带来方便。锁模力的大小可以直接读出，给操作带来方便。零件能自润滑，磨损小。零件能自润滑，磨损小。在液压系统中增设各种调节回路，就能方便地实现在液压系统中增设各种调节回路，就能方便地实现注射压力、注射速度、合模速度以及锁模力等的调注射压力、注射速度、合模速度以及锁模力等的调节，以更好地适应加工工艺的要求。节，以更好地适应加工工艺的要求。2）缺点：）缺点：液压系统管路甚多，保证没有任何渗漏是困难的，液压系统管路甚多，保证没有任何渗漏是困难的，所以锁模力的稳定性差，从而影响制品质量。所以锁模力的稳定性差，从而影响制品质量。管路、阀件等的维修工作量大。管路、
48、阀件等的维修工作量大。液压合模装置应有防止超行程和只有模具完全合紧液压合模装置应有防止超行程和只有模具完全合紧的情况下方能进行注射等方面的安全装置。的情况下方能进行注射等方面的安全装置。液压合模装置的优点突出，正日益广泛地被采用。液压合模装置的优点突出，正日益广泛地被采用。顶出装置顶出装置 顶出装置是为顶出模内制品而设的，各种合模装置顶出装置是为顶出模内制品而设的，各种合模装置均设有顶出装置。顶出装置可分为机械顶出、液压均设有顶出装置。顶出装置可分为机械顶出、液压顶出和气动顶出三种。顶出和气动顶出三种。1、机械顶出、机械顶出 顶杆固定在机架上，它本身不移动，开模时动模板顶杆固定在机架上，它本身
49、不移动，开模时动模板后退，顶出杆穿过移动模板上的孔而达于模具顶板后退，顶出杆穿过移动模板上的孔而达于模具顶板，将制品顶出。，将制品顶出。顶出杆长度可以根据模具的厚薄，通过螺纹调节。顶出杆长度可以根据模具的厚薄，通过螺纹调节。顶杆的数目、位置随合模机构的特点、制品的大小顶杆的数目、位置随合模机构的特点、制品的大小而定。而定。机械顶出结构简单，但顶出是在开模终了进行的，机械顶出结构简单，但顶出是在开模终了进行的，模具内顶板的复位要在闭模开始以后。模具内顶板的复位要在闭模开始以后。2、液压顶出、液压顶出 顶出力量、速度和时间都可以通过液压系统调节。顶出力量、速度和时间都可以通过液压系统调节。一般小型
50、注射机，若无特殊要求，使用机械顶出较一般小型注射机，若无特殊要求，使用机械顶出较好。较大的注射机，一般同时设有机械顶出和液压好。较大的注射机，一般同时设有机械顶出和液压顶出，可根据需要选用。顶出，可根据需要选用。3、气动顶出、气动顶出 是利用压缩空气，通过模具上的微小气孔，直接把是利用压缩空气，通过模具上的微小气孔，直接把制品从型腔内吹出。制品从型腔内吹出。此法顶出方便，对制品不留痕迹，特别适合盆状、此法顶出方便，对制品不留痕迹，特别适合盆状、薄壁或杯状制品的快速脱模。薄壁或杯状制品的快速脱模。原料粉末制取：原料粉末制取：目前生产目前生产MIM用原料粉末的方法主要有羰基法、超高压水雾化法用原料
