如何縮短注塑周期
在這日益競爭劇烈的商業(yè)社會(huì)中,提高生產(chǎn)效率是一個(gè)很值得關(guān)注的問題。本文闡述了使用既有或新設(shè)計(jì)的注塑機(jī)或模具,改善注塑周期的多種辦法。
注塑周期
一臺油壓驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的注塑周期指從合模開始到下一次合模為止。 合模一般分為四段:快速合模,慢速合模、低壓護(hù)模及高壓鎖模。
注射在高壓鎖模完成后開始,亦分為多段。注射時(shí)熔融塑料填充模腔。當(dāng)模腔填滿,壓力驟升,故注射的末端亦稱為擠壓段(packing phase)??刂撇缓线m的時(shí)候,成品就會(huì)產(chǎn)生毛邊。
保壓在注射完成后開始。其實(shí)冷卻是從模腔填充滿后開始的,亦即是從保壓開始。模具冷卻時(shí),成品受冷收縮。保壓的作用是經(jīng)過還未凝固的冷流道,以一般低于注射壓力的保壓壓力,填充收縮所形成的凹陷,使成品脫模時(shí)飽滿(沒有凹痕)。
當(dāng)冷流道凝固后,再保壓已沒有意義,保壓便可終止。保壓可分為多段,每段的保壓壓力不同(一般是逐段遞減),以時(shí)間劃分??偟谋簳r(shí)間是由秤成品的重量或 從成品沒有凹痕而定出來的。從短的保壓時(shí)間開始調(diào)整,每注塑一次都增加一點(diǎn)保壓時(shí)間,直至成品重量不再增加或產(chǎn)生凹痕可接受時(shí),保壓時(shí)間便不用再增加。
注塑機(jī)上所置的“冷卻時(shí)間”參數(shù)是從保壓完成到開模的一段時(shí)間,但冷卻早在模腔填滿塑料后便已開始。“冷卻時(shí)間”的目的是使成品繼續(xù)冷卻固化,到頂出時(shí)已不會(huì)因頂出而變形,應(yīng)該說,“冷卻時(shí)間”是從試驗(yàn)得出來的。
取出(機(jī)械手)
注塑產(chǎn)品能裝機(jī)械手的盡量裝機(jī)械手取出,機(jī)械手取出臂人工半自動(dòng)生產(chǎn)周期肯定會(huì)快,尤其是需要鑲件的、或者薄壁注塑的取出,更能在注塑工藝上大大縮短了成型周期。
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合模
肘節(jié)式注塑機(jī)都有再生合模油路,以爭取更高的合模速度。在模具不受高沖擊的大前提下,適宜采用。
高壓鎖模
采用最低且能使成品不產(chǎn)生毛邊的鎖模力,能縮短高壓鎖模段所需的時(shí)間。況且,模具、注塑機(jī)的拉桿、肘節(jié)及模板亦會(huì)因采用低的鎖模力而延長壽命。振業(yè)注塑楊建宏老師的很多文章解釋過,如果某模具使用50t的鎖模力就足夠的話,便不需要用51t的鎖模力,盡管你的注塑機(jī)具備更高的鎖模力。
注射
在成品不產(chǎn)生氣泡或不因燒焦塑料而產(chǎn)生黑點(diǎn)的情況下,可使用最高的注射速度。尤其是厚壁注塑,模腔內(nèi)有大量存氣的空間是由熔融塑料填充的,太高的注射速度使會(huì)模腔內(nèi)的空氣來不及排出模具外,致成氣泡。
使用最低的注射壓力能相應(yīng)地降低所需的鎖模力(脹模力),而使用最低的料筒溫度則能縮短“冷卻時(shí)間”。
保壓
從成品重量或可接受的凹痕可定出最短的保壓時(shí)間。有很多薄壁產(chǎn)品都不用保壓,因成品的內(nèi)層基本上在注射完畢便馬上凝固。
冷卻時(shí)間
有一個(gè)說法:模具根本是個(gè)熱交換器。不錯(cuò),模具經(jīng)冷水道不斷將熔融的熱量帶走,設(shè)計(jì)得宜的模具能提高熱交換的效率。 然而在允許的情況下,冰水冷卻能縮短“冷卻時(shí)間”。若冰水冷卻做成模具凝露,干風(fēng)機(jī)及密封的鎖模裝置便能降低露點(diǎn),防止凝露。
若塑化能力不夠而做成瓶頸,則在螺桿設(shè)計(jì)及參數(shù)調(diào)整時(shí)可作以下處理:
- 1.屏障式螺桿可增加塑化能力。
- 2.大直徑(C)螺桿可增加塑化能力。
- 3.加大螺桿的槽深可增加塑化能力。
- 4.加大螺桿的轉(zhuǎn)速可增加塑化能力(某些對剪切敏感的塑料如PVC,PET等則不能用此法)。
- 5. 盡可能降低背壓,否則會(huì)增加塑化時(shí)間。
- 6. 采用油壓封咀,使開合模時(shí)亦能塑化。
- 7. 采用預(yù)塑器設(shè)計(jì)能使螺桿在周期內(nèi)除注射及保壓時(shí)間外都能塑化.
- 8. 采用保壓裝置,使螺桿在保壓段亦能塑化。
開模
在不撕裂成品及不產(chǎn)生大的開模響聲的情況下,用最高速開模。某些講究的注塑機(jī)有開模前的減壓設(shè)備,連高速開模亦不會(huì)產(chǎn)生響聲。為了實(shí)現(xiàn)在高速開模下停模位置精確,可用剎車閥或閉環(huán)控制。
頂出
在頂出力不大的小型注塑機(jī)上,可采用氣動(dòng)頂出,比油壓頂出的速度高。電動(dòng)頂出又比氣動(dòng)頂出快。
模具可設(shè)計(jì)成由開模動(dòng)作帶動(dòng)頂出,而不采用注塑機(jī)上的頂出裝置,唯此法只能頂出一次,這是最簡單的邊開模邊頂出的方法。采用獨(dú)立的油路、氣路或電路控制,可以實(shí)現(xiàn)多次頂出的邊開模邊頂出功能。
配有錄像及電腦設(shè)備便能快速分析出一次頂出后成品是否全部掉落。在不全部掉落時(shí)才進(jìn)行第二次頂出,故上例99%的周期都只頂出一次,節(jié)省了平均周期時(shí)間。
頂退
有些成品的多次頂出可采用注塑機(jī)的振動(dòng)頂出。頂針不用每次全退,以縮短多次頂出的時(shí)間。
最后一次頂退可與合模同時(shí)開始。由于頂針的行程比模板短,因此頂針總會(huì)全退后才鎖模。
最短的周期時(shí)間
最短的周期時(shí)間由合模、注射、保壓、冷卻及開模所需時(shí)間構(gòu)成。加料在“冷卻時(shí)間”及開合模、甚至在保壓時(shí)同時(shí)進(jìn)行。多次頂出在開模時(shí)同時(shí)進(jìn)行,最后一次頂 退在合模時(shí)同時(shí)進(jìn)行。此案例最多有三個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行,每個(gè)動(dòng)作有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)??赡苁侨齻€(gè)都是油路(如三個(gè)油泵),三個(gè)都是電路(電動(dòng)注塑機(jī))或油路、氣路 及電路的組合。
電動(dòng)注塑機(jī)一般有4個(gè)伺服馬達(dá),分別驅(qū)動(dòng)注塑、加料、開,合模及脫模。其優(yōu)點(diǎn)是并行動(dòng)作能縮短周期。其實(shí),油壓注塑機(jī)在使用3個(gè)獨(dú)立油路時(shí)亦能達(dá)到這個(gè)目的。因此這一優(yōu)點(diǎn)并非電動(dòng)注塑機(jī)的專利。
由于開模時(shí)不能注塑,4個(gè)伺服馬達(dá)亦不能同時(shí)運(yùn)作。
空運(yùn)行時(shí)間
很多注塑機(jī)的規(guī)格都標(biāo)出了空運(yùn)行時(shí)間,但一般都只是計(jì)算出來的理論時(shí)間,忽略了模板的加速及減速,當(dāng)然亦沒有計(jì)算移動(dòng)模具的質(zhì)量,比起實(shí)際的開合模時(shí)間要短。
根據(jù)Euromap的標(biāo)準(zhǔn),空運(yùn)行時(shí)間是模板開合所需的時(shí)間,而開合的行程則定為四柱空間的0.7倍。在最短的周期里,只有開合模時(shí)間(空運(yùn)行時(shí)間)及注射時(shí)間與注塑機(jī)的設(shè)計(jì)有關(guān)。
薄壁注塑
薄壁注塑定義為0.5 mm壁厚或以下,或流程/壁厚比在300以上的注塑。為了避免熔融塑料在未充填滿模腔時(shí)便已凝固,薄壁注塑都是高速(及高加速減速)的注塑。
所謂高速注塑,系指螺桿的向前速度都在300 mm/s以上。在高速注塑下,注射時(shí)間一般在0.5s以內(nèi)。高速注射都是用蓄能器輔助的。
油泵在“冷卻時(shí)間”充填蓄能器,亦可用小油泵在注射及保壓以外的 時(shí)間里充填。被蓄存的高壓油在注射時(shí)釋放出來,一般能提高注射速度3倍。
吹氣脫模
若產(chǎn)品能用吹氣脫模的話,邊開模邊吹氣是很容易做到的。一般是在開模后延時(shí)吹氣,把脫模時(shí)間隱藏在開模時(shí)間里。
氣動(dòng)脫模
在一臺所需頂模力不大的小型注塑機(jī)上實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)頂出,使開合模與頂出頂退并行,省了約1s的頂針動(dòng)作時(shí)間,這在小型注塑機(jī)上是可觀的,最后達(dá)到了2s的周期時(shí)間。
退而求其次
具有3個(gè)獨(dú)立油路的注塑機(jī)的成本是較高的。兩個(gè)平行動(dòng)作的注塑機(jī),一般是鎖模裝置使用一個(gè)油路,注射裝置使用另一個(gè)油路,這是基于注塑機(jī)一般分鎖模裝置油路板及注射裝置油路板的考慮。
混合式油電注塑機(jī)集兩種驅(qū)動(dòng)的長處,巧妙配合,一般的設(shè)計(jì)是電動(dòng)加料配合油壓的其他動(dòng)作。
雙泵注射
雙泵設(shè)計(jì)在注射時(shí)只用一個(gè)油泵。油路可以稍作更改使注射時(shí)雙泵齊下,從而增加注射速度接近一倍。
熱流道模具
熱流道能在多方面縮短周期。
1. 若冷流道的直徑比成品厚度更大,“冷卻時(shí)間”要等候流道冷卻到某種程度才能開模,但成品早已冷卻,造成浪費(fèi)。 熱流道模具的流道不用冷卻,成品決定冷卻時(shí)間。
2. 冷流道的塑料量是成品塑料量的一個(gè)百分比,甚至有比成品重量更重的,注射及加料時(shí)間會(huì)因此加長。采用熱流道模具便省卻了流道塑料所需的注射及加料時(shí)間。
3、 冷流道留有水口,開模行程要增加。
4、 多腔注塑時(shí),冷流道不保證成品掉落與否,要用機(jī)械臂取出(全自動(dòng)操作)或人手取出(半自動(dòng)操作),周期便拖慢了。
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