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一般來說,注塑加工行業客戶能夠依靠生產經驗自行選擇合適的注塑機來進行生產。但是在某些時候,例如進行新材料、新制品成型時,就不能依靠已有經驗來選擇注塑機的機型了。
客戶需要設備生產廠商的協助,才能決定采用哪一個規格的注塑機,有時客戶甚至可能在只有產品的樣品或構想時,就詢問廠商機器是否能生產,或是哪一種機型比較適合。此外,某些特殊產品還可能需要搭配特殊裝置,如蓄壓器、閉回路、注塑壓縮等,才能更有效率地生產。由此可見,如何選擇合適的注塑機來進行生產,是一個極為重要的問題。因些下面將討論選擇注塑機的一些關鍵因素。
首先要明確制件成型所需的模具尺寸(寬度、高度、厚度)、重量、特殊設計,所用塑料的種類及數量(單一原料或多種塑料),注塑成品的外觀尺寸(長、寬、高、厚度),成型要求,如品質條件、生產速度等條件。有了這些數據,便可以按照如下的步驟來選擇合適的注塑機。
(1)由產品及塑料決定機種及系列。由于注塑機有非常多的種類,因此一開始要根據產品型式,所用原料、顏色等條件,正確判斷此產品應由哪一種注塑機,或是哪一個系列來生產。此外,某些產品成型需要高穩定(閉回路)、高精密、超高射速、高射壓或快速生產(多回路)等條件,也必須選擇合適的系列來生產。
(2)由模具尺寸判定機臺的相關尺寸。由模具尺寸判定機臺的拉桿間距、模厚、模具最小尺寸及模板尺寸是否適當,以確認模具是否能夠安裝。需要注意的是:①模具的寬度及高度需小于或至少有一邊小于拉桿間距;②模具的寬度及高度最好在模板尺寸范圍內;③模具的厚度需介于注塑機的模厚之間;④模具的寬度及高度需符合該注塑機建議的最小模具尺寸。
(3)由模具及成品判定開模行程及脫模行程。開模行程至少需大于兩倍的成品在開關模方向的高度,且需含豎流道(Sprue)的長度;脫模行程應足夠將成品頂出。
(4)由產品及塑料決定鎖模力噸數。當塑料以高壓注入型腔內時會產生一個脹模的力量,因此注塑機的鎖模單元必須提供足夠的鎖模力,使模具不至于被脹開。
(5)由制品重量及型腔數,判定所需注射量并選擇合適的螺桿直徑。
①計算成品重量時需考慮型腔數(一模幾腔)。
②注射量的確定。首先要確定注射量的大小。注射量是指機器在對空注射條件下,注射螺桿作一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注出量。該參數在一定程度上反映了注塑機的加工能力
(6)由塑料判定螺桿壓縮比及注射壓力等條件。有些工程塑料需要較高的注射壓力及合適的螺桿壓縮比設計,才有較好的成型效果。
因此,為了使制品成型得更好,在選擇螺桿時需要考慮注射壓力的需求及壓縮比的問題。一般而言,直徑較小的螺桿可提供較高的注射壓力。
螺桿為了克服熔料流經噴嘴、流道和型腔等處的流動阻力,而在熔料上施加壓力。對于某一種機型的螺桿,最大注射壓力是一定的。
注射壓力如果設定過高,制品可能產生毛邊,造成脫模困難,影響制品的外表質量,還會產生較大的內應力;注射壓力過低,則易產生物料充不滿型腔,甚至不能成型。
(7)注射速度的確認。有些成品需要高注射速度才能穩定成型,如超薄類成品。在此情況下,需要確認機器的注射量是否足夠,是否需搭配蓄壓器、閉回路控制等裝置。一般而言,在相同條件下,可提供較高注射壓力的螺桿,通常注射速度較低。相反,可提供較低注射壓力的螺桿,通常注射速度較高。
因此,選擇螺桿直徑時,注射量、注射壓力及注射速度,需進行綜合考慮及取舍。
(8)其他參數的確定。在購買注塑機時,除主要考慮的注射量與鎖模力之外,還要考慮的主要技術參數有:
①頂出力及頂出行程,此參數對制品的取出有意義。
②液壓系統的壓力。即在液壓缸工作時,液壓泵不超載時能產生的最大工作壓力。當液壓系統壓力較大時,注塑機各部分的工作壓力在制品的外形尺寸不變時,將產生更大的力。
但系統壓力過大,對液壓閥、管路及油封的要求都相應提高了,制造、維護都比較困難。
③總功率。注塑機工作時所消耗的總能量,主要有電動機功率、各加熱圈的總功率及一些輔助設備消耗的功率。
④外形尺寸及機重。此參數對注塑機裝運及安裝擺放有參考意義。
⑤控制系統的確定。控制系統包括電腦及液壓系統。
此外,也可以采用多回路設計,以同步復合動作縮短成型時間。經過以上步驟之后,原則上已經可以決定符合需求的注塑機。但是,有一些特殊問題還必須再加以考慮。
(1)“大小配”的問題。在某些特殊狀況時,可能模具體積小但所需注射量大,或模具體積大但所需射量小。在這種情況下,預先設定的標準規格可能無法符合需求,而必須進行所謂“大小配”,亦即“大壁小射”或“小壁大射”。所謂“大壁小射”指以原先標準的合模系統搭配較小的注射螺桿,反之,“小壁大射”即是以原先標準的合模系統搭配較大的注射螺桿。在搭配上,合模與注射有可能相差好幾級。
(2)“快速機”或“高速機”的觀念。在實際運用中,越來越多的客戶會要求購買所謂“高速機”或“快速機”。一般而言,其目的除了產品本身的需求外,其他大多是要縮短成型周期、提高單位時間的產量,進而降低生產成本,提高競爭力。通常,要達到上述目的,有幾種做法:
①注射速度加快。將電動機、液壓馬達及液壓泵加大,或加蓄壓器(最好加閉回路控制)。
②加料速度加快。將電動機、液壓馬達及液壓泵加大,或將加料液壓馬達改小,使螺桿轉速加快。
③多回路系統。采用雙回路或三回路設計,以同步進行復合動作,縮短成型時間。
④增加模具冷卻水路,提升模具的冷卻效率。
通過以上步驟,便可以選擇到合適的注塑機了。機器性能的提升及改造固然可以增加生產率,但往往也增加投資成本及運轉成本,因此,投資前的效益評估需仔細衡量,才能以最合適的機型產生最高的效益。