上海道勤塑化有限公司

在這日益競爭劇烈的商業社會中，提高生產效率是一個很值得關注的問題。本文闡述了使用既有或新設計的注塑機或模具，改善注塑周期的多種辦法。
      注塑周期
      一臺油壓驅動注塑機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。注射時熔融塑料填充模腔。當模腔填滿，壓力驟升，故注射的末端亦稱為擠壓段（packing phase）。控制不合適的時候，成品就會產生毛邊。
      保壓在注射完成后開始。其實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，成品受冷收縮。保壓的作用是經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，使成品脫模時飽滿（沒有凹痕）。
      當冷流道凝固后，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），以時間劃分。總的保壓時間是由秤成品的重量或從成品沒有凹痕而定出來的。從短的保壓時間開始調整，每注塑一次都增加一點保壓時間，直至成品重量不再增加或產生凹痕可接受時，保壓時間便不用再增加。
      注塑機上所置的“冷卻時間”參數是從保壓完成到開模的一段時間，但冷卻早在模腔填滿塑料后便已開始。“冷卻時間”的目的是使成品繼續冷卻固化，到頂出時已不會因頂出而變形，應該說，“冷卻時間”是從試驗得出來的。
      在“冷卻時間”開始時，加料同時進行。圖１顯示“冷卻時間”比加料時間長。亦有可能是如圖3般，加料時間比“冷卻時間”長，換句話說，圖3顯示螺桿的塑化能力不足，做成瓶頸。故增加塑化能力是此案例縮短周期時間的辦法，目標是回到圖1的短加料時間。
“冷卻時間”（圖1）或“加料完成”（圖3）后便開模，成品頂出一次或多次，頂退后便再合模，下一周期隨即開始。

      合模
      近期設計的肘節式注塑機都有再生合模油路，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生毛邊的鎖模力，能縮短高壓鎖模段所需的時間。況且，模具、注塑機的拉桿、肘節及模板亦會因采用低的鎖模力而延長壽命。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，盡管你的注塑機具備更高的鎖模力。

      注射
      在成品不產生氣泡或不因燒焦塑料而產生黑點的情況下，可使用最高的注射速度。尤其是厚壁注塑，模腔內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模腔內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“冷卻時間”。

      保壓
      從成品重量或可接受的凹痕可定出最短的保壓時間。有很多薄壁產品都不用保壓，因成品的內層基本上在注射完畢便馬上凝固。

      冷卻時間
      聽過一個說法：模具根本是個熱交換器。不錯，模具經冷水道不斷將熔融的熱量帶走，設計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“冷卻時間”。若冰水冷卻做成模具凝露，干風機及密封的鎖模裝置便能降低度露點，防止凝露。
加料
      若塑化能力不夠而做成瓶頸，則在螺桿設計及參數調整時可作以下處理：
      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，否則會增加塑化速度。
      6． 采用油壓封咀，使開合模時亦能塑化。
      7． 采用預塑器設計能使螺桿在周期內除注射及保壓時間外都能塑化。
      8． 采用保壓裝置，使螺桿在保壓段亦能塑化。
      方法1～5試圖將圖3的情況轉成為圖１的情況。
      方法6～7則采用并行動作，加料由獨立的油路或電路驅動。
      方法８最宜用于厚壁注塑，為了避免凹痕，厚壁的保壓時間可能會冗長。
      加料前后的倒索耗時，宜采用彈簧咀或油壓封咀取代，省卻倒索動作。

      開模
      在不撕裂成品及不產生大的開模響聲的情況下，用最高速開模。某些講究的注塑機有開模前的減壓設備，連高速開模亦不會產生響聲。為了實現在高速開模下停模位置精確，可用剎車閥或閉環控制。

      頂出
      在頂出力不大的小型注塑機上，可采用氣動頂出，比油壓頂出的速度高。電動頂出又比氣動頂出快。
      模具可設計成由開模動作帶動頂出，而不采用注塑機上的頂出裝置，唯此法只能頂出一次，這是最簡單的邊開模邊頂出的方法。
      采用獨立的油路、氣路或電路控制，可以實現多次頂出的邊開模邊頂出功能。
配有錄像及電腦設備便能快速分析出一次頂出后成品是否全部掉落。在不全部掉落時才進行第二次頂出，故上例99%的周期都只頂出一次，節省了平均周期時間。

      頂退
      有些成品的多次頂出可采用注塑機的振動頂出。頂針不用每次全退，以縮短多次頂出的時間。
      最后一次頂退可與合模同時開始。由于頂針的行程比模板短，因此頂針總會全退后才鎖模。

      最短的周期時間
      最短的周期時間由合模、注射、保壓、冷卻及開模所需時間構成。加料在“冷卻時間”及開合模、甚至在保壓時同時進行。多次頂出在開模時同時進行，最后一次頂退在合模時同時進行。此案例最多有三個動作同時進行，每個動作有獨立的驅動。可能是三個都是油路（如三個油泵），三個都是電路（電動注塑機）或油路、氣路及電路的組合。
電動注塑機一般有４個伺服馬達，分別驅動注塑、加料、開，合模及脫模。其優點是并行動作能縮短周期。其實，油壓注塑機在使用3個獨立油路時亦能達到這個目的。因此這一優點并非電動注塑機的專利。
      由于開模時不能注塑，4個伺服馬達亦不能同時運作。圖10的分析顯示了3個平行動作已能達到最短的周期。

      空運行時間
      很多注塑機的規格都標出了空運行時間，但一般都只是計算出來的理論時間，忽略了模板的加速及減速，當然亦沒有計算移動模具的質量，比起實際的開合模時間要短。根據Euromap的標準，空運行時間是模板開合所需的時間，而開合的行程則定為四柱空間的0.7倍。
      在最短的周期里，只有開合模時間(空運行時間)及注射時間與注塑機的設計有關。

      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，注射時間一般在0.5s以內。高速注射都是用蓄能器輔助的。油泵在“冷卻時間”充填蓄能器，亦可用小油泵在注射及保壓以外的時間里充填。被蓄存的高壓油在注射時釋放出來，一般能提高注射速度3倍。
      薄壁注塑亦不需要保壓時間及“冷卻時間”，故最短的周期變成如圖11示，其中空運行時間便是決定整個周期時間的要素。
      吹氣脫模
      若產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吹氣，把脫模時間隱藏在開模時間里。

      氣動脫模
      我廠曾在一臺所需頂模力不大的小型注塑機上實現了氣動頂出，使開合模與頂出頂退并行，省了約1s的頂針動作時間，這在小型注塑機上是可觀的，最后達到了2s的周期時間。

      退而求其次
      具有３個獨立油路的注塑機的成本是較高的。兩個平行動作的注塑機，一般是鎖模裝置使用一個油路，注射裝置使用另一個油路，這是基于注塑機一般分鎖模裝置油路板及注射裝置油路板的考慮。
      混合式油電注塑機集兩種驅動的長處，巧妙配合，一般的設計是電動加料配合油壓的其他動作，例如赫斯基的Hyelectric注塑機。

      雙泵注射
      雙泵設計在注射時只用一個油泵。油路可以稍作更改使注射時雙泵齊下，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。
熱流道模具的流道不用冷卻，成品決定冷卻時間。
      2.  冷流道的塑料量是成品塑料量的一個百分比，甚至有比成品重量更重的，注射及加料時間會因此加長。采用熱流道模具便省卻了流道塑料所需的注射及加料時間。
      3、 冷流道留有水口，開模行程要增加。
      4、 多腔注塑時，冷流道不保證成品掉落與否，要用機械臂取出（全自動操作）或人手取出（半自動操作），周期便拖慢了。

      CAP系列
      達明的CAP系列是瓶蓋專用注塑機。瓶蓋屬于薄壁制品，加上熱流道的瓶蓋模具，故適用圖15的注塑周期。
      CAP系列采用屏障式的大直徑螺桿，增加塑化能力，在2s以內完成加料動作。
 采用雙泵的CAP系列更省去加料時間。一臺能注塑24腔的CAP110注塑機可達到近5s的 周期時間。CAP系列是對空運行時間優化的，有較高的開合模速度。
      周期時間從7s降至5s，生產率提高約30%。24腔的模具日產（24h）瓶蓋超過40萬個。而價錢不高的瓶蓋只能靠高的生產率來競爭。