薄壁件產(chǎn)品對(duì)注塑機(jī)性能要求的研究

石則滿

（力勁機(jī)械有限公司，浙江　寧波　315806）

薄壁件產(chǎn)品對(duì)注塑機(jī)性能要求的研究

石則滿

（力勁機(jī)械有限公司，浙江寧波315806）

現(xiàn)實(shí)生活中的薄壁注塑產(chǎn)品越來越多，通過對(duì)薄壁產(chǎn)品特點(diǎn)的分析，找出生產(chǎn)薄壁產(chǎn)品的設(shè)備應(yīng)該具有的性能特點(diǎn)，再通過試驗(yàn)來驗(yàn)證這種分析的科學(xué)性及有效性，為生產(chǎn)薄壁注塑產(chǎn)品的設(shè)備提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)的依據(jù)和方向。

注塑機(jī)；薄壁產(chǎn)品；性能；注塑

隨著能源危機(jī)的加劇，國(guó)家對(duì)能源政策的鼓勵(lì)，薄壁注塑產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)生活中成為了不可缺少的一部分，可以說影響著人們生活的方方面面。如飛機(jī)上用的一次性航空杯，現(xiàn)實(shí)生活中的一次性塑料碗。這些不僅外觀大方，形態(tài)各異，無論從外觀，還是使用，質(zhì)量都達(dá)到一定的高度。那么生產(chǎn)這些設(shè)備就需要有足夠的性能保證，薄壁產(chǎn)品注塑機(jī)就是在這種情況下引起各注塑機(jī)廠家重視的。

1　薄壁注塑產(chǎn)品對(duì)注塑機(jī)的要求

（1）薄壁注塑產(chǎn)品首先就是壁薄，壁厚在0.3~1 mm之間的產(chǎn)品統(tǒng)稱薄壁產(chǎn)品。

（2） 生產(chǎn)薄壁注塑產(chǎn)品的注塑機(jī)效率要高，也就是生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)周期要求短；單位時(shí)間的產(chǎn)出率越高，產(chǎn)品合格率越高，單位時(shí)間內(nèi)的附加值就越高；對(duì)企業(yè)來說就越有利。

（3） 薄壁注塑產(chǎn)品的質(zhì)量要求很高：薄壁產(chǎn)品外觀不能有翹曲，不能有黑點(diǎn)；韌性要求要高，不能很脆。

（4） 對(duì)企業(yè)來說，薄壁注塑產(chǎn)品越薄，其塑料用量就越少，生產(chǎn)單位產(chǎn)品時(shí)就越節(jié)能。

以上為薄壁注塑產(chǎn)品對(duì)注塑機(jī)的主要性能要求。

2　薄壁注塑產(chǎn)品對(duì)注塑機(jī)性能要求的分析

（1） 壁薄注塑產(chǎn)品要求注塑機(jī)設(shè)備在注射完成前，不能有冷料阻礙熔融膠料的充填模具型腔；快速填充滿模具型腔，是薄壁注塑產(chǎn)品對(duì)注射時(shí)注射速度的基本要求。也就是充填模具型腔時(shí)，注射速度要足夠快，以防因注射速度不夠，熔融的膠料未達(dá)到模具型腔最邊緣時(shí)，熔融的膠料就冷卻凝固，阻力很大，導(dǎo)致無法填充滿模具型腔也就是所謂的缺膠。

（2） 薄壁產(chǎn)品的生產(chǎn)不是僅僅考慮動(dòng)力的加大，也要考慮結(jié)構(gòu)的合理，注射速度的加快，應(yīng)防范因慣性帶來的動(dòng)作不連貫性和不穩(wěn)定性；也就是注射速度的啟動(dòng)、停止時(shí)慣性太大，帶來注射的不穩(wěn)定。需要對(duì)注射和射退、熔膠時(shí)的前后油缸有效作用面積作合適的比例，只有這樣才能保證注射速度的穩(wěn)定性。

（3） 為保證熔融的膠料有足夠的動(dòng)力充填模具型腔，光有注射速度還不夠，還得要足夠的注射壓力，也就是說壓力要求足夠。這就好比一位田徑運(yùn)動(dòng)員光有速度還不行，還得有足夠的爆發(fā)力，在到達(dá)終點(diǎn)前的那一段距離要能有足夠的動(dòng)力讓其順利到達(dá)終點(diǎn)。足夠的注射壓力就是保證在足夠的注射速度快到達(dá)模具型腔最邊緣前的那一刻，為熔融膠料提供一個(gè)適當(dāng)?shù)募铀俣龋屍渫耆錆M模具型腔，保證注射產(chǎn)品完整，不缺膠。

（4） 薄壁注塑產(chǎn)品要求外觀質(zhì)量特別高，特別是冷卻后不能有翹曲，也就是產(chǎn)品不能殘留內(nèi)應(yīng)力；從而要求注塑機(jī)設(shè)備又不能用太大的壓力來完成全程注塑；特別是注射到產(chǎn)品末端時(shí)要求產(chǎn)品在凝固階段，能將注射內(nèi)應(yīng)力完全釋放，不能殘留在注塑產(chǎn)品內(nèi)，以防因注射壓力過大，在模具內(nèi)冷卻階段內(nèi)應(yīng)力保留在產(chǎn)品之中，導(dǎo)致注塑產(chǎn)品在從模具中取出，在環(huán)境溫度條件下繼續(xù)冷卻時(shí)，產(chǎn)品產(chǎn)生翹曲；同時(shí)產(chǎn)品表面質(zhì)量要求也要高，色澤明亮，不能泛黃；產(chǎn)品透明度要好。

（5） 薄壁注塑產(chǎn)品要求效率高，也就是塑化效率要高，要求塑膠料在很短的時(shí)間內(nèi)完成塑化，對(duì)于每模產(chǎn)品來說，塑化的時(shí)間相同，相鄰模塑化的時(shí)間要接近；對(duì)每一模塑化來說，膠料熔融所需要的焓相同，在塑化時(shí)的熱歷程要接近，這樣才能保證每模注射所提供的塑化膠量的熔融質(zhì)量相近，才能保證注射后產(chǎn)品的外觀質(zhì)量；這樣才能保證注射后不必等待塑化的時(shí)間，才能保證注塑機(jī)設(shè)備的效率，也就周是期。周期短，膠料在注塑機(jī)設(shè)備中的加熱時(shí)間要短，熱平衡變化小，膠料所需要的焓要能很快滿足，對(duì)注塑機(jī)設(shè)備的加熱效率要求高，同時(shí)要求了保溫措施要好。

（6） 薄壁注塑產(chǎn)品要求效率高，不僅要求對(duì)外部加熱效率高及熱保護(hù)措施好外，還要求每模的塑化穩(wěn)定性要求高，試想外部加熱效率及保溫措施都保證了，每模注射出的膠量不穩(wěn)定，也就是設(shè)備本身塑化跟不上，導(dǎo)致每模塑化膠量不相同，出現(xiàn)一模能充滿模腔；一模由出現(xiàn)缺料，周而復(fù)始，反應(yīng)出來的還是熱效率不夠。這就要求設(shè)備塑化時(shí)螺桿要有足夠的塑化長(zhǎng)度，保證膠料在其內(nèi)融化時(shí)的熱歷程時(shí)相同，保證每模中的膠料焓有足夠熱量來融化,塑化穩(wěn)定性才有保障，塑化熱效率利用在本身的熱歷程和外部熱源的保證下才高，才能在極短的時(shí)間內(nèi)吸收足夠的熱量，達(dá)到熱平衡，保證塑化的效率。

（7） 注塑期間整個(gè)周期要短，要求各部分動(dòng)作周期合理，不能有慢做功，要考慮每步動(dòng)作工藝的合理性，減少一切不必要的動(dòng)作，一切以完成注塑動(dòng)作用最短的時(shí)間為考查目標(biāo)。如：開模時(shí)，行程以產(chǎn)品能取出為準(zhǔn)；托頂時(shí)行程、終止位置、頻率要適當(dāng)，只有這樣才能節(jié)省時(shí)間縮短周期。

（8） 為保證薄壁產(chǎn)品效率，周期短，必須分解各部分動(dòng)作時(shí)間，協(xié)調(diào)各部分動(dòng)作的周期；電腦控制各動(dòng)作的反應(yīng)速度及精度要求要高，能準(zhǔn)確控制各部分動(dòng)作，并真實(shí)的反應(yīng)監(jiān)控的結(jié)果，以便準(zhǔn)確實(shí)行對(duì)各動(dòng)作的分解，縮短各個(gè)動(dòng)作周期，達(dá)到提高薄壁注塑產(chǎn)品的效率。

（9） 薄壁產(chǎn)品因周期時(shí)間變短，零件的失效多數(shù)表現(xiàn)為屬于疲勞失效，究其產(chǎn)生的原因?yàn)椋簶?biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)時(shí)，因周期較長(zhǎng)，在做一個(gè)循環(huán)到下一個(gè)循環(huán)時(shí)，時(shí)間較長(zhǎng)，零件應(yīng)變產(chǎn)生的應(yīng)力得到了足夠的釋放；而薄壁生產(chǎn)時(shí)，周期較短，由運(yùn)動(dòng)零件內(nèi)部引起的變形產(chǎn)生的應(yīng)力未能得到完全釋放，又進(jìn)入了下一個(gè)循環(huán)，產(chǎn)生了應(yīng)力疊加效應(yīng)，久而久之，應(yīng)力疊加到一定時(shí)期就產(chǎn)生破壞現(xiàn)象。這就是所謂的交變應(yīng)力下的疲勞破壞，所以對(duì)周期較短的運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)要在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上需要加強(qiáng)，才能防范因薄壁產(chǎn)品追求其性能忽略了結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)。對(duì)注塑機(jī)性能的要求追求，也需要對(duì)注塑機(jī)設(shè)備本身剛性要求的考慮，以防因滿足性能改變，帶來的次生破壞。

3　分析驗(yàn)證

為驗(yàn)證分析的合理性，根據(jù)上面分析的條件，作為依據(jù)，用250 t標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī)，在其基礎(chǔ)上，只做性能參數(shù)更改，不做加強(qiáng)部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的情況下，配D50的射膠螺桿,射膠螺桿長(zhǎng)徑比L/D=25，用陶瓷加熱圈加熱，用保溫罩保溫，液壓泵站動(dòng)力用560 t動(dòng)力系統(tǒng)，保證射膠速度在24~26 cm/s,控制器電腦主機(jī)用TECH 2 、8"顯示屏，減少多余的延時(shí)，開模距離以能落下產(chǎn)品為準(zhǔn)，托頂采用氣閥吹落，優(yōu)化各個(gè)動(dòng)作時(shí)間后，生產(chǎn)1 000 ml一次性快餐盒, PP膠料,一出二模具，周期僅4 s。

電腦生產(chǎn)時(shí)的周期參數(shù)見圖1 。

圖1　縮短各動(dòng)作時(shí)間后實(shí)際循環(huán)周期電腦畫頁

命大大延長(zhǎng)。同時(shí)，鋁合金的熱傳導(dǎo)性好，冷卻性能高，也能明顯地提高生產(chǎn)效率。并且鋁合金容易加工，使得模具的成本也更低。

具備的多個(gè)噴嘴熱流道的結(jié)構(gòu)，使塑料托盤在設(shè)計(jì)時(shí)，可以有多套澆口位置供選擇。這對(duì)塑料托盤的減重是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)因素，澆口位置的選擇應(yīng)考慮流動(dòng)系數(shù)（定義為流動(dòng)長(zhǎng)度與壁厚的比值，L/t），流動(dòng)系數(shù)低，則減重效果好。流動(dòng)系數(shù)與減重比之間的關(guān)系， 見表1。

表1　流動(dòng)系數(shù)與減重比之間的關(guān)系

選擇塑料托盤的澆口位置，流動(dòng)系數(shù)應(yīng)控制在150以下。

微發(fā)泡注塑成型時(shí)，由于單相熔體會(huì)散發(fā)出較多的氣體，因此需要考慮排氣的問題：模腔中原有的空氣和充模過程中新散發(fā)出的氣體都需要排出。如果排氣不良，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能的缺陷。模具排氣是需要重點(diǎn)考慮的問題。

排氣的主要方法，是模具分型面增加排氣口的寬度和深度，但排氣面長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，不超過1 mm。排氣通道應(yīng)盡可能寬大并直接連通大氣。另外在澆口、流道、凸臺(tái)、加強(qiáng)筋位置應(yīng)設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)。

4　結(jié)束語

微發(fā)泡塑料托盤專用機(jī)，為微發(fā)泡技術(shù)應(yīng)用于塑料托盤，提供了技術(shù)上的支持。這項(xiàng)技術(shù)成功后，將會(huì)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。在以后的試機(jī)與實(shí)際使用中，這項(xiàng)技術(shù)將不斷得到完善與進(jìn)步，并開拓出一個(gè)新型的市場(chǎng)。

（R-03）

Research on the performance requirements of thin wall parts for injection molding machine

TQ320.66

1009-797X(2016)20-0056-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.20.017

石則滿 （1972-），男，工程師，寧波力勁機(jī)械有限公司，從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)及技術(shù)管理工作。

2016-09-12