注塑机的结构与设计

注塑机的结构与设计要求段安明注塑成型技术系统培训教材SANSEI精密注塑成形注塑机的基本结构、类型、各部件的主要职能及主要技术性能参数注塑机的组成1．注塑机的组成简述注塑机的基本要求是塑化、注射和定型。塑料的塑化是实现良好注射及保证成形制品质量的前提。为了满足成型要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时还必须要有足够大的锁模力。作为注塑机必须具备下列基本职能：对加工塑料实现塑化、计量并把熔料注入模腔的功能。对成形模具实现启闭的锁紧的功能。对成形过程中所需能量的转换和传递控制的功能。对成形过程及工艺条件设定与调整的功能。因此，注塑机主要由注射装置、合模装置、液压传动和电气控制系统组成。注射装置：注射装置的主要作用是使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以一定压力和速度把一定量的熔料注入模腔中。因此，注射装置必须具备塑化良好、计量精确的性能，在注射时对熔料提供足够的压力和速度，并提供充足的保压压力和保压时间。注射装置一般由塑化部件（机筒、螺杆、喷咀）等，加料部件（上料系统、料斗等）计量装置、螺杆传动装置、加热冷却系统、注射油缸、注射座及其移动油缸组成。合模装置：它的作用是保证成形模具启闭灵活、准确、迅速、安全而可靠，当熔料注入模具时，合模装置要保证模腔严密闭合而不向外溢料。合模结构应具备可靠的启闭动作，且有缓冲作用，合模及开启中有变速调节要求，以防止损坏模具和制品，达到安全运行，延长机器寿命。合模装置由模板、拉杆、合模机构、调模机构、制品顶出机构和安全门等组成。液压传动与电器控制装置：它的作用是保证注塑机能按工艺过程预定的要求（如压力、速度、温度、时间等）和成形周期中的动作程序准确有效地进行工作而设置的动力和控制系统。液压系统主要由油泵、油马达、压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀、液压辅助元件等到组成。电气控制系统是由动力、动作程序和加热等控制组成。根据有无反馈作用可把控制系统分为开环控制和闭环控制两种。根据控制类型可分为：恒值调节系统、程序控制系统、连续控制系统和数字控制系统等。2．注塑机的分类注塑机发展迅速种类较多，所以分类也是较多。（1）按排列形式分类；主要是依据螺杆的轴线和合模装置的运动轴线来分类的。卧式注塑机立式注塑机角式注塑机多工位注塑机（2）按塑化的方式分类根据注射装置的塑化部件的不同结构，可分为：柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。螺杆式注塑机的特点是塑化部件由机筒和螺杆组成，塑化物料的热量不仅来自机筒的加热，而且也来自螺杆转动所产生摩擦热和剪切热，注射过程也由螺杆来完成，所以螺杆塑化时一边转动一边计量，螺杆塑化能力大，塑化质量好。因此被广泛地应用。（3）按机器加工能力分类通用注塑机是指目前应用最广泛的，适用于热塑性、单螺杆、单工位、卧式的注塑机。通用注塑机的成型能力是由注射量和合模力所决定的。注射量是以最大理论注射容积来示，合模力是由合模机构所能产生的最大模具合紧力来决定。（4）按合模装置的特征分类注塑机的合模装置有各种不同的结构特征，根据注塑机的合模装置传动部份特征可分为：机械式、液压式、液压机械式。二、注塑机的主要技术参数1.注射部份参数A．注射量：它是注塑机的性能特征之一，在一定程度上反映了注塑机加工制品能力的大小，也标志着机器所能生产塑料制品的最大重量。根据定义和实际应用要求的不同，注射量可分为理论注射容积、理论注射质量、实际注射质量。注塑机的注射量是由螺杆直径和行程决定的。B．注射压力：注射时螺杆对机筒内物料施加的压力，它必须克服熔料从机筒流向模腔时所经过各种流道的阻力，给予熔料必要的速度，并对熔体进行压实。这种作用不仅与制品质量、精度等有密切关系，而且还受诸多因素如塑料种类、注射螺杆结构、加工温度等的影响。熔料流动长度及制品质量随压力的增加而增大，沿流动方向的收缩率则随注射压力的增加而减少。C．注射速率：为了得到密度均匀、尺寸稳定的制品必须在较短的时间内充满模腔。注射速率与螺杆的移动速度成正比，与注射时间成反比。注射速率是单位时间内从喷嘴注射出的熔体质量。注射速率的理论值可由螺杆直径、注射速度、螺杆行程和注射时间等因素确定。D．注射功率：在注塑成形周期中各阶段的动作所需的功率相差太大，注塑机液压系统的最大功率出现在注射阶段，此时的注射功率是由注射速度和注射压力所决定的。E．塑化能力与回复率：塑化能力是注射装置塑化性能良好与否的重要标志，它与螺杆直径、螺杆长径比、螺杆转速及所加工的塑料性能等有直接的关系。塑化能力是指注塑机在最高螺杆转速及零背压的情况下单位时间内能够均匀塑化塑料的能力。一般地说，螺杆计量段熔体输送能力是决定塑化能力的主要因素。在整个注射周期中，螺杆的塑化能力应该在时间内，保证能够提供足够量的塑化均匀的熔料以备注射之用。螺杆的预塑化时间应小于制品的冷却时间，否则成形周期需要求的时间会因预塑化时间的延长而增加。2．合模部份的参数（！）合模力：在注射过程中合模装置用来抵抗模腔压力而对模具施以最大的夹紧力称合模力。若合模力不足，则会导致制品出现飞边。合模力的大小决定于模腔压力和制品的投影面积。它受注射压力、保压压力、熔料温度、模具温度、浇口形状、制品厚度与形状等。通常模腔压力取注射压力的40-70%。合模力是保证制品质量的重要条件,也直接关系到注塑机的整机尺寸和重量.(2)合模装置的基本尺寸:它关系到注塑机所能生产制品能力的大小.如制品的主要面积是由合模力和模具安装的位置决定的,而制品高度则受模板行程所限制.模板尺寸和拉杆有效间距:是表示模具安装面积的主要参数.它决定了模具的尺寸和制品的最大面积.模板间距和模具高度。模板间距即最大开模距离，与模具高度（容模厚度）是制品高度的特征参数。最大模厚与最小模厚之差称为调模量。液压式注塑机的合模装置，动模板可以在油缸行程范围内的任意位置停止并施压，所以能适应不同的模具厚度。3．机器技术经济性指标注塑机的经济性是机器的成本低、效率高、而耗能低。其经济性指标是：机器的驱动、尺寸与质量的特征参数，包括移模速度、机器空循环次数、机器总功率、机器重量及外形尺寸等。移模速度：动模板的移动速度称为移模速度，它是反映注塑机的工作效率的参数提高移模速度，能缩短成形周期，提高生产率。机器空循环次数：是指每小时最高成形周期数，它和机器的塑化能力、塑料的种类、成形工艺条件、制品形状、模具结构、移模速度有关。　　　空循环时间是指由合模时间、注射座前移和后退时间、开模时间等组成，不包括塑化、注射、保压、冷却、及取出制品等时间。二、注塑装置注射装置在工作过程中具有塑化、注射和保压功能。它必须满足以下要求：在预定时间内将固态的塑料熔化熔融为粘流态物料，且能按预定的熔料量、温度、为注射成型提供均匀的熔料。根据工艺要求将塑化好的熔料以合适的压力和速度注入模具的型腔。能在预定的时间内持续对已充满模腔的熔料保持一定的压力，为成形制品的冷缩补充熔料。（保压）。1．注塑装置的结构类型及工作原理注射装置按塑化部件的结构形式可以分为两大类：柱塞式和螺杆式。目前最常见的是螺杆式注塑机。螺杆式注射装置又分为螺杆预塑式装置和往复螺杆式注射装置。我们现在常见的是往复螺杆式注射装置。往复螺杆式简称螺杆式，其工作原理是：传动装置（熔料马达）驱动塑化螺杆转动，把从加料装置进料的固体塑料向料筒的前端输送，固态塑料在螺杆的转动剪切和外加热的作用下逐渐熔融，到达机筒前端已塑化为粘流态物料，当前端压力提高到克服螺杆向后移动的阻力时，螺杆可以继续转动塑化物料并逐渐向后移动，此时计量开始。当退到一定距离以后，即熔料量达到了注射量的要求。计量装置的行程开关使传动装置停止转动，塑化完成。注射时，注射座油缸前移使料筒喷嘴紧贴上模具唧咀，注射油缸动作使熔料以成形要求的压力和速度注入模具型腔，然后螺杆对机筒前端的熔料进行保压，这时便完成了一个注塑周期动作，移动油缸退回原状，预塑再次开始。往复式螺杆装置的主要特点：塑化速率高，塑化能力大。塑化熔料的均匀性好。注射压力损失小。结构紧凑。熔料停滞分解的现象少，料筒的清理较易。设计螺杆式注塑机注射装置的结构时要考虑的共同问点是：部件的结构、包括螺杆、机筒、喷嘴等主要零部件的结构。螺杆的传动与连接方式，确定动力源的形式及连接结构的设计。注射座整体往复运动的结构是采用导柱形式还是平面导向形式。螺杆的装拆，在注射座的重心设置转动支点，方便螺杆和机筒的清理。注射油缸和移动油缸的结构和布置。螺杆的结构和工作特性对机器的生产效率和产品质量有很大的影响。根据螺杆的工作内容可以规纳其工作特点如下：螺杆在注射和塑化过程中均作轴向移动；螺杆的工作是间歇式的，并且在塑化时的有效长度是逐渐变短的；螺杆的塑化过程是非稳定的熔融过程。螺杆的塑化过程只是为成型预备熔料的准备工序，熔融的稳定性不直接影响制品的质量。塑料的熔融历程较长，物料经螺杆作用后，仍停留在机筒前一段时间，继续吸收机筒传递的热量而进一步均化。由于成形塑料的种类很多，对螺杆的设计也的三种不同的结构形式：渐变形螺杆、突变形螺杆、通用形螺杆。渐变形螺杆压缩段较长，该段螺槽深度由深逐步变浅，塑化时能量转换较为缓和，适合软化和熔融温度范围较宽的塑料加工，可用于加工类似PVC塑料具有宽的软化温度范围、高粘度的非结晶型塑料。突变形螺杆压缩段的螺槽深度由深急剧变浅，塑化时能量转换比较剧烈，适合软化和熔融温度窄的塑料加工，主要用于加工PA、聚烯烃类的结晶型塑料。通用形螺杆压缩段的长度位于渐变形和突变形之间，一般为4-5个螺距的长度，这种结构扩宽了机器的用途，可以通过调整工艺条件（螺杆转速、料筒温度、和背压等）满足各种塑料的加工要求，可以避免某些机台为了更换不同塑料而需要更换不同的螺杆，减小了工作强度，也降低了机器成本。但是与专用螺杆相比还是专用螺杆的性能优越。注射螺杆的参数的：螺杆直径、注射行程、螺杆的长径比及分段、螺杆的螺槽深及螺杆的压缩比等。注射螺杆的设计设计上螺杆的注射行程一般取螺杆直径的3—5倍。机筒的理论注射容积为：V=π/4*螺杆截面积*螺杆注射行程螺杆的理论注射量计算为：W=注射系数*理论注射容积*常温下塑料的密度（注射系数通常取0.88—0.90）　螺杆的长径比L/D：螺杆的长度取值大，对塑化能力和塑化质量提高有利，但会导致螺杆的驱动功率增大，机器的长度增加，制造困难等，普通螺杆通常长径比值取18—22的范围内。适当增加螺杆螺槽深度有利于提高塑化能力；均化段的螺槽深较浅时有利于提高螺杆的工作稳定性；螺槽深决定物料的剪切作用，较浅时对物料的剪切剧烈，剪切热增大导致物料温度升高，螺杆的功率消耗也增大。对注射螺杆而言，考虑螺杆的塑化能力和降低消耗功率是主要的，同时对物料的塑化质量还可通过调整背压来控制。通用型螺杆的螺槽深在均化段一般取螺杆直径的0.05—0.07。通用型螺杆的压缩比一般取2—2.8，压缩比大对物料的剪切作用增大，压缩经小对塑化能力提高和塑料的适应性有利。螺杆是注射部份的重要成零件，它处于高温高压下工作，同时要经受物料的磨蚀作用和频繁的负载启动，要求在正常的工作条件下不出现断裂破坏，表面具有一定的硬度，增强耐磨损和耐腐蚀的能力，目前螺杆材料多采用氮化钢38CrMoAl或高强度的合金钢。螺杆头的结构：为了满足注塑的要求，对粘度低的塑料在注射时要防止由于熔料的回泄造成注射效率低，压力损失大，和保压困难的问题；对于粘度较高的热敏性塑料主要解决由于注射排料不净造成的滞料分解问题。故螺杆头有几种不同的设计形式：止逆形螺头：是一种防止熔料回流的螺杆头。防滞料解形螺杆头：这种螺杆头有且助于排料干净，防止停留时间过长而造成熔料过热分解。注塑机筒的设计料筒是塑化部件中一个重要的零件，配合螺杆完成注射、塑化和输送等工作，设计上主要考虑加料输送、加热与冷却、强度等方面的问题。1．机筒壁厚机筒的壁厚会影响机筒升温时间和温度的稳定性，例如机筒的壁厚过小虽然升温较快，但是机筒重量轻而热容量小，难以保证稳定的温度条件。相反，机筒过厚需要过长时间的升温，同时笨重的机台热惯性大会导致温度调节过程中产生严重的滞后现象。通常机筒壁厚的取值大约为：机筒外径与机筒内径的比值等于2—2.5的范围内。2．机筒与螺杆的间隙机筒与螺杆的间隙大小对机器的性能有很大的影响，过大会使塑化能力下降和增加注射熔料的回泄，过小又会增加螺杆的驱动功率和制造上的困难。目前采用的螺杆机筒间隙一般为螺杆直径的0.002—0.005。3．机筒的加热和冷却机筒的加热需要分段控制，一般以螺杆直径的3—5倍为一段较为适宜，温度精度控制在±5℃以内，对于热敏性塑料最好在±⒉℃以内。为了保证物料良好的加料和固体输送条件，同时防止热量传递到传动部件，要求机筒在加料口设置一冷却环（槽），其它地方靠自然冷却即可满足散热要求。机筒和螺杆选用材料的要求：机械强度足够加工性能良好热处理性能良好耐磨性和耐腐蚀性良好取材容易和降低成本常选用的材料螺杆与机筒的技术要求：表面硬度处理：材料为氮化钢时，表面氮化层深度不小于0.03MM,螺杆外圆氮化层硬度740HV以上；机筒硬度840HV以上.内表面氮化处理。螺杆的表面粗糙度：螺槽底径的表面粗糙度不大于0.8μm,螺棱两侧表面粗糙度不小于1.6μm。外观质量：表面不允许有明显的碰伤、烧伤和腐蚀等现象，螺棱两侧面圆弧与底径相处必须平滑过渡。不允许有明显塌角。喷嘴的设计注塑在充模时，熔料在螺杆的压力作用下流经喷嘴进入模腔。熔料通过小口径的喷嘴时受到较大的剪切作用，部份压力在克服阻力时转变为热能，使熔料温度得以提高，同时部份压力转变为速度能，提高了熔料的流动速度，使熔料快速充满模腔。在保压阶段，少量的熔料流经喷嘴进入模腔，补充制品收缩所需的熔料，所以注射喷嘴影响注射熔料的压力损失、剪切热的多少、射程的大小及补缩作用的大小。喷嘴按其结构特点可分为多种类型：开式、锁闭式、和特殊用途式。开式喷嘴结构简单，流道对熔料的阻力小，补缩作用大，不容易产生滞料分解现象。使用时最好采用前加料方式，螺杆完成塑化时能作微小的（开式喷嘴）向后移，使前端熔料压力得以解除（倒索），可以减少流涎。喷嘴的主要技术参数：头部的球半径和喷嘴的口径。喷嘴头部的球半径是与模具唧咀压紧的，保证熔料不外泄，承受注射座的推力。它的大小与机器大小有关。喷嘴口径的大小影响注射压力的损失、熔料的温度、补缩作用及射程的远近。在注射速率不变时，采用小口径的喷嘴会出现压力损失大而剪切速率提高的情况，压力能转化为热能和速度能，体现熔料温度和流动速度的提高，熔料的射程也增加。加工粘度高的热敏性塑料、注射成形制品壁厚最好采用补缩性能好的大的喷嘴口径，加工壁薄的制品时宜采用小的射程远的喷嘴口径。传动装置在注射装置的工作中，需要完成规定动作，所以需要相应设置传动装置，包括螺杆的转动和移动，注射座的移动和转动等传动装置。螺杆的传动装置螺杆的传动装置为螺杆的转动塑化提供一定的动力和速度，它应根据注射装置的工作特点满足以下要求：螺杆的预塑是间隙式的工作，要求适应频繁的启动，以及处于负载启动的情况。机器要适应多种塑料加工的要求，螺杆的转速在一定范围内可以调节。传动装置具有螺杆既能转动又能向后移动的结构特点。螺杆的传动装置设置在注射座架上，随注射架工作时往复运动，所以力求传动装置结构简单，尺寸小和质量轻。螺杆的传动方式主要分液压马达驱动和电动机驱动两种方式。液压马达驱动螺杆的主要特点：传动特性软、启动惯性小、不会过载工作，可免去设置螺杆过载的保护装置。系统结构简单、尺寸小和重量轻、制造和维护容易。节省能源。系统的调速范围大，可无级调速。缺点是传动效率低，一般70%以下，系统需要配置较为复杂的液压系统。螺杆传动的转速与调节螺杆的转速影响塑化能力的大小和熔筒温度的高低。在一般情况下适当提高螺杆转速会使塑化能力提高，但是按照不同塑料的加工要求，相应调整背压和温度等工艺条件才能达到满意效果。在加工结晶型塑料时，如果提高了转速而不提高相应的机筒加热温度，结果会使塑料的热历程缩短，物料未能充分预热，塑化能力反而下降，有时螺杆转速过高也会使加料段的输送条件发生改变，可能出现不进料的现象，同样影响塑化能力。另一方面，螺杆转速也决定了螺杆对塑料剪切作用的大小，提高转速实际提高了螺杆的剪切速率，对物料的剪切作用增加，会导致熔料的温度升高。所以对加工如PVC等热敏性塑料时不宜采用过高的螺杆转速；加工粘度低热稳定性好的塑料应适当提高螺杆转速，加强对物料的剪切作用可以提高塑化能力。在具体确定螺杆转速的时候，应结合螺杆的结构与参数、背压、机筒温度等因素的影响，既能满足塑化能力的要求，又能尽量降低熔料的轴向温差，如用长径比小的螺杆时，应适当降低螺杆转速，以保证塑料有足够的热历程。螺杆转速的调节，对于液压马达驱动的注塑机主要是调节对马达的供油量就可以实现无级调速。随着塑化能力的提高，使用的螺杆转速也提高，螺杆的驱动功率也相应增加。注射座的整体移动注射座的移动：一般有两种形式：一是将移动油缸设在导轨的下方，使机器结构显得紧凑，操作方便，但维护安装时却不方便。另一种是将移动油缸架于导轨上方，使用单个或两个油缸，将缸体与前模板铰接固定，与螺杆轴线平行布置。另外，注射座的导轨也有两种形式：一是导轨方式，二是导柱方式。但导柱方式只限于小型注塑机上。注射座移动推力：移动油缸的推力除了克服注射座整体移动的阻力外，还要保证注射座在注射时不产生后退现象，保持喷嘴压紧模具。一般情况下注射座的推力为：小型机4-4.5T；中型机为6.5-7T；大型机为12-13.5T。注射座的转动：在实际工作中，由于清理、维修螺杆和机筒，或更换螺杆，需要进行拆换螺杆，就必须要注射座能有一定角度的转动。这种结构小型机一般采用人力搬动，大型机则利用射移油缸，在前模板上多加装一个固定座，然后利用射移油缸使之转动，通常无需设置其它的动力装置。加料装置螺杆式注射装置的加料塑化计量主要决定于螺杆塑化后退的行程，所以只要控制塑化时螺杆后退的行程就可以满足每次注射所需的熔料量，它的准确性依赖于注射工艺条件的稳定性即要求机筒的温度、背压和螺杆转速等工艺条件的控制精度提高才能保证塑化计量准确。加料装置的另一部份是料斗。对料斗的设置主要考虑以下几点：料斗装料的熔积至少可满足机器1-1.5小时的生产用料量。机器在生产中要经常换料，其结构要便于清洗。要便于观察料斗内存料情况，设置可以直接显示料层位置的窗口，或自动报警装置。要落料顺畅，料斗的锥角一般不大于60゜。合模装置注塑机的合模装置主要由合模机构、调模机构、顶出机构和安全保护装置组成。它是保证模具可靠的闭紧和实现启闭动作及制品顶出的主要部件，对保证成品质量起着重要的作用。合模装置的要求：有足够的合模力和系统刚性，保证模具在注射成形时不产生溢料现象。模板有足够的开模行程和模具安装面积，以适应成形不同制品或模具。模板在启闭过程中，有一个较理想的速度变换过程，即移模速度应是慢—快—慢的变化过程，这样既可使成品平稳顶出，防止模具受撞击损坏，又能提高机器的循环次数提高生产率。此外，合模装置还应有必要的附属装置：如顶出装置、抽芯装置、模具起吊装置、润滑装置和安全保护装置。一、合模装置的结构类型按工作原理可分为：机械式、液压式、机械液压式三种。液压式和液压机械式的主要区别是液压式移模油缸直接与动模板相连，液压机械式则是移模油缸靠肘杆与动模板相连。液压式合模装置液压式合模装置又可分为单缸直压式、充液式、增压式、自吸增压式、和两次动作稳压式等多种不同结构。单缸直压式：其启闭模动作及合模力均由合模油缸直接完成。移模速度和合模力的大小分别由活塞杆的速度和活塞产生的轴向力决定。增压式：它具有合模油缸和增压油缸，合模时压力油先进入合模油缸，由于油缸的相对直径较小，故具有一定的移模速度，当模具合上后，切换压力油进入增压油缸，由于增压油缸活塞两端的面积不同而提高合模油缸的油压，从而满足合模油缸的压力。由于压力提高受液压系统和密封的限制，故一般也用于中小型注塑机。充液式：又称自吸式或增速式，一般是指以小直径油缸实现快速移模，以大直径油缸获得所需合模力，且在快速合模过程中合模油缸能自动充液。充液式合模装置的活塞型主要适用于中小型注塑机，柱塞型主要适用于大型注塑机。充液增压式：它同时具有增速功能，一般简称为自吸增压式或充液增压式。这种双作用特殊结构油缸，制造要求高，且采用工作液内循环方式，易引起工作液发热或变质，故一般适用于中小型注塑机。两次动作稳压式：其特点是以小直径长行程油缸实现速移模和移模行程，用定位机构使闸杆或支柱定位，由大直径短行程的合模油缸（稳压缸）获得所需合模力。具有耗能低、速度快、升压时间短、合模系统刚性大的特点。但其结构和油路较为复杂。它的结构形式很多，主要有：闸板式、摆块稳压式、转盘稳压式、抱杆稳压式、程序复合式、拉杆移动两板式合模装置、无拉杆合模装置。液压机械式合模装置液压机械式合模装置由液压系统和肘杆机构两部份组成。最常用的是移模油缸或移压油缸与肘杆机构组成的串接式合模装置，兼有液压式和机械式合模装置速度快、自锁、节能等到优点，满足注塑工艺所需的运动特性和力学特性。主要表现形式有：单曲肘二连杆：主要形式有：单曲肘摆缸式；单曲肘挂缸式；单曲肘稳压复合式；双曲肘二连杆；双曲肘二连杆撑杆式：主要形式有：双曲肘二连杆撑杆式；双曲肘撑杆稳压复合式；双曲肘三连杆：主要形式有：五孔直排式；双曲肘斜排式（双曲肘内翻、双曲肘外翻式）；双曲肘稳压复合式（双曲肘齿条移模油缸稳压复合式、双曲肘转盘复合式、四孔直排双曲肘稳压复合式）。机械式合模装置全机械式这种合模装置由于存在调整复杂，惯性冲击大等缺点，目前基本上被液压驱动式合模装置所取代。伺服电动机随着电子工业的发展而出现了精密注塑，它的关键是保证制品的尺寸稳定，这就要求注塑机的运动复现稳定。小型精密注塑机的伺服电机驱动，具有显著的特点就是连续操作中的稳定性很高。主要以伺服电机驱动齿带螺旋—曲肘式合模装置。合模时，伺服电机直接驱动，通过挠性齿带、齿轮使螺旋转动，由于螺旋转动而使十字头上的螺母沿螺旋轴作轴向移动，从而推动曲肘连杆机构及动模板作启闭运动，并产生合模力。合模机构的运动和力分析液压式合模装置的结构形式是多种多样的，但其共同特点是：合模力和移模速度取决于油泵的流量、工作液的压力和油缸的直径，并由油缸来完成不同的职能要求，具有机械结构简单、使用方便的特点。单缸直压式机器的合模力计算：合模力KN=π/4合模油缸直径X工作油压力开模力：在开模取出制品的开始瞬间，为克服模腔短时间形成的负压和制品对模具的附着力，而需要一定的压力，其附着力的大小与树脂的性质、模具的表面质量和拔模斜度、制品的结构形状及冷却固化程度等因素有关。开模力一般为合模力的1/10—1/15。如果说油缸直径已定，其合模及开模的速度则取决于压力油的流量。增压式合模装置则利用了较小油缸直径获得适当的移模速度，在油缸直径不变的情况下利用增压油缸来提高工作油压力而获得所需的合模力。充液式合模机构的特点则是利用两种不同直径的油缸来分别满足快速移模和足够合模力的要求。最小模具厚度和最大模板开距：液压式合模装置的模板行程决定于油缸行程，为防止油缸超越工作行程必须限定其最小模具厚度，并严格在无模具状态下进行合模操作，一般不限定模板的最大模具厚度而规定其最大模板开距。其一般值为最小模具厚度的3-4倍。升压时间：液压式合模装置在合模终了时，由于合模装置的机械变形和实际工作油的可压缩必性，因此工作油的压力升至给定值而获得预定合模力需要一定的时间，这段时间称为升压时间。升压时间的长短与系统刚性、工作液的面积和压力大小等有关。实践证明两次动作稳压式合模装置的升压时间比充液式合模装置要短得多，故两次动作式合模装置已获得广泛的应用。液压机械式合模机构的运动主要指肘杆机构的运动。肘杆机构的设计原则是在保证模板行程的前提下，使机构所占的轴向位置尺寸要小，具有高的移模速度、平稳的速度交换和合适的力的放大能力。而这些要求与机构的几何尺寸有着密切关系。在合模过程中，因合模系统发生弹性形变而形成的预紧力从而使模具被锁紧。机构的变形是指肘杆机构在锁模过程中合模系统产生的弹性形变。变形力是指肘杆机构在锁模过程中合模系统因弹性形变而形成的预紧力。预紧力的大小取决于合模系统的变形量。五孔斜排式双曲肘三连杆合模机构是目前应用最为广泛的一种结构形式。合模装置的主要部件设计模板：模板有动模板、定模板和后模板之分，它们主要用于安装模具、拉杆、合模机构、顶出机构等。并和拉杆构成一个力的封闭系统，在合模时将成型模具锁紧，因此模板的结构、加工精度、强度、刚度都与注塑机的使用性能直接相关。模板的布置有二柱式和四柱式两种形式。常见的二柱式布置主要以小型立式注塑机为多，四柱式的承载力大、刚性好、定位导向性能好，应较为普遍。一般以卧放较为多见。模板常用35或45钢的铸锻件或高标号的球墨铸铁等材料制作。模板上的定位圈和螺栓孔位直接影响到模具的安装。模板又是拉杆的定位基准，必须保证运动自如，模具闭合时均匀贴合，拉杆孔应平行，并且中心对于称。100mm内平行度不允许超过0.03mm拉杆：拉杆又称导柱，是连接前、后模板承受合模力和保证动模板平行移动的主要部件，它承受着合模力的拉伸作用，运动部件的重量作用以及由于模具放置偏心而产生的弯曲作用。因此拉杆必须有足够的强度和刚度，导向表面应有足够的精度、硬度和低的表面粗糙度值。拉杆的结构形式有：用两端轴肩定位形式一端以轴肩定位，另一端用对开套环定位的结构形式。两端均以套环定位的形式左端为调节螺母，右端用数支螺钉，通过压盖与模板固定，使拉杆得到固定的形式。这种结构是目前应用最为广泛的一种。拉杆的常用材料有45钢、40Cr、38CrMoAIA钢锻件，经调质处理，表面镀铬或氮化。其硬度不低于HRC45。一般情况下，合模装置所受的偏心载荷较小，而各构件的刚性较大，模板的导向精度较高，故偏载对拉杆的影响较小；至于运动部件的重量引起的拉杆弯曲作用与合模力对拉杆的拉伸作用要小得多。拉杆螺母承受着全部合模力的作用，在安装时须拧紧，各拉杆的预紧程度应一致。拉杆螺母在结构上有两种形式：对开式和整体式。对开式主要用于大型注塑机。肘杆机构：肘杆式合模装置中的连杆、连杆连接铰链的销轴和轴套是保证肘杆机构正常工作的重要零件，它是合模机构中的主要受力件，工作条件恶劣，其制造与安装精度、润滑条件等对其使用性能和寿命有很大影响，是肘杆式合模机构中的易损件。其连杆多用片式组合结构，其相关的铰链销轴为多剪切面销轴，而轴套依结构常采用分段式而与连杆紧配合。采用这种结构形式，销轴和轴套接触面的负荷分布较均匀，有利于摩擦面工作条件的改善和结构紧凑。调模机构：为了适应成型不同制品，使用不同厚度的模具，必须有调整动模板与定模板之间距离的调模装置。肘杆式合模装置合模力的大小与合模机构的预变形量大小有关，成型制品所需的合模力是通过调模装置的精细来实现，所调模装置也是合模力的调整装置。调模机构的驱动形式主要有机械式、液压式、电动式驱动。调模机构解决了肘杆式合模机构合模时动模板合紧位置的调整，而开模时动模板最终位置的调整则应配备相应的装置，以根据成型制品的模具厚薄程度，调整动模板的行程。目前常用的调节方法有两种：行程开关调节法和采用行程可调的移模油缸。行程开关调节法方法简单，但准确性欠佳，易造成机器行程不准或模具撞击事故；采用可调行程移模油缸，使开模位置得以准确可靠。顶出机构：它是合模机构的重要组成部份，其功能是保证准确而平稳地将模内制品顶出，因此，顶出机构应具有足够而均匀的顶出力和可控的顶出次数、顶出速度；应有足够而可调的顶出行程，；操作安全、可靠。顶出机构的结构形式有：液压顶出、机械顶出、气动顶出；单点顶出和多点顶出等多种结构。除部份小型注塑机用只用机械顶出外，近代大多采用液压顶出。顶出次数和顶出速度均可用外部设定值进行调节。机械顶出的顶出力和顶出速度决定于开模速度和开模力，其结构相对比较简单，但它必须在快速开模转为慢速开模后才可进行顶出制品。液压式顶出的顶出压力和顶出速度、位置、顶出次数的调节方便，并能自行复位，有利于缩短循环周期，简化模具结构设计，适应自动化生产的要求。其结构较为复杂，顶出力较小。气动顶出是通过模具上开设的气道和微小的顶出气孔，直接吹出制品的顶出方法，其结构简单，特别适用于不允许留有顶出痕迹的盆状制品，但需配置气源和气路，运用范围有限。顶出制品所需的力受树脂性能、模具的拔模斜度、模具的制造精度和表面粗糙度、制品的面积和结构复杂程度以及注射压力、注射速度、注射温度、保压压力和冷却时间等因素的影响。冷却加热系统注塑机在塑化过程，需要熔化塑料的热量除了来自自身螺杆转动所产生的前切热外，很大一部份是来自机筒的加热，这是由于注射螺杆的螺槽通常都很深，螺杆转动时物料与螺杆和机筒的摩擦及剪切等产生的热量相对比较少的缘故。机筒的加热需分段控制，以提高塑化能力，一般以螺杆直径的3-5倍为一加热段，且每段加热温度般不超过5℃，对于热敏性塑料一般不超过2℃。加热功率及冷却介质用量的确定：对于机器开机加热升温的时间，一般小型注塑机30分钟左右，大型注塑机1小时左右，升温时间太长会影响机器的使用率。机台表面积的加热功率目前通常为3-4W/cm²。由于螺杆所产生的剪切热量相对较小，在通常情况下机筒螺杆无须设置冷却控温系统，仅靠自然冷却即可，但是为了保持良好的加料和输送作用，避免热量传到机器的加料口和传动装置，应在加料口设置冷却套或冷却槽，对于在较高转速下加工热敏性塑料，则必须对机器进行冷却控温，以防止热敏性材料分解，通常采用的冷却介质是水和矿物油。加热冷却方法：注塑机采用的加热方法主要是电加热方法，目前主要是应用电阻加热器进行加热。电阻加热是利用电通过电阻丝后产生的热量来加热机筒，再从机筒把热量传给螺杆中的塑料。目前常用的电热圈结构是将电阻丝包在云母片绝缘层内，在外面以金属薄片起保护作用，这种加热器体积小，结构紧凑，装拆维修方便，但电阻丝会因受潮或氧化而烧断，从而影响寿命。料斗的冷却非常重要，注塑塑化时，进料口的温度不能太高，否则会在进料口出现架桥现象，使加料困难，甚至不能加料。螺杆的冷却目的主要是加强螺杆的输送作用，同时又能促进熔体温度的均匀性，防止塑料因过热分解，控制制品质量。