上海道勤塑化有限公司

在這日益競(jìng)爭(zhēng)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(wèn)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(tái)油壓驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的注塑周期指從合模開(kāi)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(kāi)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）。控制不合適的時(shí)候，成品就會(huì)產(chǎn)生毛邊。
      保壓在注射完成后開(kāi)始。其實(shí)冷卻是從模腔填充滿后開(kāi)始的，亦即是從保壓開(kāi)始。模具冷卻時(shí)，成品受冷收縮。保壓的作用是經(jīng)過(guò)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(méi)有凹痕）。
      當(dāng)冷流道凝固后，再保壓已沒(méi)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。總的保壓時(shí)間是由秤成品的重量或從成品沒(méi)有凹痕而定出來(lái)的。從短的保壓時(shí)間開(kāi)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(kāi)模的一段時(shí)間，但冷卻早在模腔填滿塑料后便已開(kāi)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(shuō)，“冷卻時(shí)間”是從試驗(yàn)得出來(lái)的。
      在“冷卻時(shí)間”開(kāi)始時(shí)，加料同時(shí)進(jìn)行。圖１顯示“冷卻時(shí)間”比加料時(shí)間長(zhǎng)。亦有可能是如圖3般，加料時(shí)間比“冷卻時(shí)間”長(zhǎng)，換句話說(shuō)，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(shí)間的辦法，目標(biāo)是回到圖1的短加料時(shí)間。
“冷卻時(shí)間”（圖1）或“加料完成”（圖3）后便開(kāi)模，成品頂出一次或多次，頂退后便再合模，下一周期隨即開(kāi)始。

      合模
      近期設(shè)計(jì)的肘節(jié)式注塑機(jī)都有再生合模油路，以爭(zhēng)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(zhǎng)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(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(lái)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
      聽(tīng)過(guò)一個(gè)說(shuō)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度露點(diǎn)，防止凝露。
加料
      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(duì)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)增加塑化速度。
      6． 采用油壓封咀，使開(kāi)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。
      方法1～5試圖將圖3的情況轉(zhuǎn)成為圖１的情況。
      方法6～7則采用并行動(dòng)作，加料由獨(dú)立的油路或電路驅(qū)動(dòng)。
      方法８最宜用于厚壁注塑，為了避免凹痕，厚壁的保壓時(shí)間可能會(huì)冗長(zhǎng)。
      加料前后的倒索耗時(shí)，宜采用彈簧咀或油壓封咀取代，省卻倒索動(dòng)作。

      開(kāi)模
      在不撕裂成品及不產(chǎn)生大的開(kāi)模響聲的情況下，用最高速開(kāi)模。某些講究的注塑機(jī)有開(kāi)模前的減壓設(shè)備，連高速開(kāi)模亦不會(huì)產(chǎn)生響聲。為了實(shí)現(xiàn)在高速開(kāi)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(kāi)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(jiǎn)單的邊開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)模所需時(shí)間構(gòu)成。加料在“冷卻時(shí)間”及開(kāi)合模、甚至在保壓時(shí)同時(shí)進(jìn)行。多次頂出在開(kāi)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)。可能是三個(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(kāi)，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(kāi)模時(shí)不能注塑，4個(gè)伺服馬達(dá)亦不能同時(shí)運(yùn)作。圖10的分析顯示了3個(gè)平行動(dòng)作已能達(dá)到最短的周期。

      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(lái)的理論時(shí)間，忽略了模板的加速及減速，當(dāng)然亦沒(méi)有計(jì)算移動(dòng)模具的質(zhì)量，比起實(shí)際的開(kāi)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(kāi)合所需的時(shí)間，而開(kāi)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(kāi)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(lái)，一般能提高注射速度3倍。
      薄壁注塑亦不需要保壓時(shí)間及“冷卻時(shí)間”，故最短的周期變成如圖11示，其中空運(yùn)行時(shí)間便是決定整個(gè)周期時(shí)間的要素。
      吹氣脫模
      若產(chǎn)品能用吹氣脫模的話，邊開(kāi)模邊吹氣是很容易做到的。一般是在開(kāi)模后延時(shí)吹氣，把脫模時(shí)間隱藏在開(kāi)模時(shí)間里。

      氣動(dòng)脫模
      我廠曾在一臺(tái)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(kāi)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(zhǎng)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，例如赫斯基的Hyelectric注塑機(jī)。

      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(kāi)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(zhǎng)。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(kāi)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。

      CAP系列
      達(dá)明的CAP系列是瓶蓋專用注塑機(jī)。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(nèi)完成加料動(dòng)作。
 采用雙泵的CAP系列更省去加料時(shí)間。一臺(tái)能注塑24腔的CAP110注塑機(jī)可達(dá)到近5s的 周期時(shí)間。CAP系列是對(duì)空運(yùn)行時(shí)間優(yōu)化的，有較高的開(kāi)合模速度。
      周期時(shí)間從7s降至5s，生產(chǎn)率提高約30%。24腔的模具日產(chǎn)（24h）瓶蓋超過(guò)40萬(wàn)個(gè)。而價(jià)錢不高的瓶蓋只能靠高的生產(chǎn)率來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。