石則滿

（力勁機械有限公司，浙江　寧波　315806）

薄壁件產(chǎn)品對注塑機性能要求的研究

石則滿

（力勁機械有限公司，浙江寧波315806）

現(xiàn)實生活中的薄壁注塑產(chǎn)品越來越多，通過對薄壁產(chǎn)品特點的分析，找出生產(chǎn)薄壁產(chǎn)品的設備應該具有的性能特點，再通過試驗來驗證這種分析的科學性及有效性，為生產(chǎn)薄壁注塑產(chǎn)品的設備提供一個實現(xiàn)的依據(jù)和方向。

注塑機；薄壁產(chǎn)品；性能；注塑

隨著能源危機的加劇，國家對能源政策的鼓勵，薄壁注塑產(chǎn)品在現(xiàn)實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。如飛機上用的一次性航空杯，現(xiàn)實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)量都達到一定的高度。那么生產(chǎn)這些設備就需要有足夠的性能保證，薄壁產(chǎn)品注塑機就是在這種情況下引起各注塑機廠家重視的。

1　薄壁注塑產(chǎn)品對注塑機的要求

（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)品的注塑機效率要高，也就是生產(chǎn)產(chǎn)品時周期要求短；單位時間的產(chǎn)出率越高，產(chǎn)品合格率越高，單位時間內(nèi)的附加值就越高；對企業(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；韌性要求要高，不能很脆。

（4） 對企業(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)品時就越節(jié)能。

以上為薄壁注塑產(chǎn)品對注塑機的主要性能要求。

2　薄壁注塑產(chǎn)品對注塑機性能要求的分析

（1） 壁薄注塑產(chǎn)品要求注塑機設備在注射完成前，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)品對注射時注射速度的基本要求。也就是充填模具型腔時，注射速度要足夠快，以防因注射速度不夠，熔融的膠料未達到模具型腔最邊緣時，熔融的膠料就冷卻凝固，阻力很大，導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)不是僅僅考慮動力的加大，也要考慮結構的合理，注射速度的加快，應防范因慣性帶來的動作不連貫性和不穩(wěn)定性；也就是注射速度的啟動、停止時慣性太大，帶來注射的不穩(wěn)定。需要對注射和射退、熔膠時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動員光有速度還不行，還得有足夠的爆發(fā)力，在到達終點前的那一段距離要能有足夠的動力讓其順利到達終點。足夠的注射壓力就是保證在足夠的注射速度快到達模具型腔最邊緣前的那一刻，為熔融膠料提供一個適當?shù)募铀俣?，讓其完全充滿模具型腔，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)應力；從而要求注塑機設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)品末端時要求產(chǎn)品在凝固階段，能將注射內(nèi)應力完全釋放，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)應力保留在產(chǎn)品之中，導致注塑產(chǎn)品在從模具中取出，在環(huán)境溫度條件下繼續(xù)冷卻時，產(chǎn)品產(chǎn)生翹曲；同時產(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間內(nèi)完成塑化，對于每模產(chǎn)品來說，塑化的時間相同，相鄰模塑化的時間要接近；對每一模塑化來說，膠料熔融所需要的焓相同，在塑化時的熱歷程要接近，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間，才能保證注塑機設備的效率，也就周是期。周期短，膠料在注塑機設備中的加熱時間要短，熱平衡變化小，膠料所需要的焓要能很快滿足，對注塑機設備的加熱效率要求高，同時要求了保溫措施要好。

（6） 薄壁注塑產(chǎn)品要求效率高，不僅要求對外部加熱效率高及熱保護措施好外，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，也就是設備本身塑化跟不上，導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，周而復始，反應出來的還是熱效率不夠。這就要求設備塑化時螺桿要有足夠的塑化長度，保證膠料在其內(nèi)融化時的熱歷程時相同，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，才能在極短的時間內(nèi)吸收足夠的熱量，達到熱平衡，保證塑化的效率。

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

（8） 為保證薄壁產(chǎn)品效率，周期短，必須分解各部分動作時間，協(xié)調(diào)各部分動作的周期；電腦控制各動作的反應速度及精度要求要高，能準確控制各部分動作，并真實的反應監(jiān)控的結果，以便準確實行對各動作的分解，縮短各個動作周期，達到提高薄壁注塑產(chǎn)品的效率。

（9） 薄壁產(chǎn)品因周期時間變短，零件的失效多數(shù)表現(xiàn)為屬于疲勞失效，究其產(chǎn)生的原因為：標準生產(chǎn)時，因周期較長，在做一個循環(huán)到下一個循環(huán)時，時間較長，零件應變產(chǎn)生的應力得到了足夠的釋放；而薄壁生產(chǎn)時，周期較短，由運動零件內(nèi)部引起的變形產(chǎn)生的應力未能得到完全釋放，又進入了下一個循環(huán)，產(chǎn)生了應力疊加效應，久而久之，應力疊加到一定時期就產(chǎn)生破壞現(xiàn)象。這就是所謂的交變應力下的疲勞破壞，所以對周期較短的運動部件結構要在標準設計的基礎上需要加強，才能防范因薄壁產(chǎn)品追求其性能忽略了結構的加強。對注塑機性能的要求追求，也需要對注塑機設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　分析驗證

為驗證分析的合理性，根據(jù)上面分析的條件，作為依據(jù)，用250 t標準注塑機，在其基礎上，只做性能參數(shù)更改，不做加強部件結構強度、剛度的情況下，配D50的射膠螺桿,射膠螺桿長徑比L/D=25，用陶瓷加熱圈加熱，用保溫罩保溫，液壓泵站動力用560 t動力系統(tǒng)，保證射膠速度在24~26 cm/s,控制器電腦主機用TECH 2 、8"顯示屏，減少多余的延時，開模距離以能落下產(chǎn)品為準，托頂采用氣閥吹落，優(yōu)化各個動作時間后，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)時的周期參數(shù)見圖1 。

圖1　縮短各動作時間后實際循環(huán)周期電腦畫頁

命大大延長。同時，鋁合金的熱傳導性好，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。

具備的多個噴嘴熱流道的結構，使塑料托盤在設計時，可以有多套澆口位置供選擇。這對塑料托盤的減重是一個重要的設計因素，澆口位置的選擇應考慮流動系數(shù)（定義為流動長度與壁厚的比值，L/t），流動系數(shù)低，則減重效果好。流動系數(shù)與減重比之間的關系， 見表1。

表1　流動系數(shù)與減重比之間的關系

選擇塑料托盤的澆口位置，流動系數(shù)應控制在150以下。

微發(fā)泡注塑成型時，由于單相熔體會散發(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，會導致產(chǎn)品性能的缺陷。模具排氣是需要重點考慮的問題。

排氣的主要方法，是模具分型面增加排氣口的寬度和深度，但排氣面長度應盡量短，不超過1 mm。排氣通道應盡可能寬大并直接連通大氣。另外在澆口、流道、凸臺、加強筋位置應設置排氣結構。

4　結束語

微發(fā)泡塑料托盤專用機，為微發(fā)泡技術應用于塑料托盤，提供了技術上的支持。這項技術成功后，將會在國內(nèi)處于領先水平。在以后的試機與實際使用中，這項技術將不斷得到完善與進步，并開拓出一個新型的市場。

（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，寧波力勁機械有限公司，從事產(chǎn)品設計及技術管理工作。

2016-09-12