如何选择注塑机-详(海天内部教学教育培训资料.).doc
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1、如何选择注塑机如何选择注塑机如何选择注塑机海天版注塑机的采购项目并不是小投资项目;买了太大的注塑机固然浪费,买得太小又不合用;因 此选择一台符合本身产品需要的注塑机便成为每位买家最关心的内容,当然商家给买家推荐适合 的注塑机、给买家介绍如何选择符合本身产品需要的注塑机;是商家给买家认识的第一课。 为了更有系统性地了解选择注塑机的各种程序,特撰写以下的内容与之一一详叙。一台好的注塑机必须制造一致的塑件,并于下次重做定单时亦然。单以注射重量作选机的 标准是过份简化,只用锁模力也不足够。本文说明选择注塑机时要考虑的特性。注塑机特性分可 量化的,及不易量化两类。前者在注塑机规格表上找到,后者只能自己测
2、量或从口碑得知。现在 只集中讨论注塑机的可量化特性对选择注塑机的影响。 可量化的特性可量化的特性 可量化特性可在海天注塑机的各种机型规格表上找到。在选择时,这些特性应作全盘考虑而 并非个别考虑。每个特性的意义在本章说明。总的来说,本章教你看懂注塑机的规格表。规格表 的大部份可量化的特性是注塑机的最大许可值。若然的话,你可使用该值或较小的值。 1.1 注射重量注射重量一注射重量是注塑机注射装置的一个重要参数。它是选择注塑机时最常用的参数也 是关键的参数,以克(g)或安士(oz)表示(注:1 克0.035 蛊司 1 蛊司28.35 克) 。这个 参数虽然简单易明,但亦容易被误解。道理很简单,当选定
3、了塑料后,注塑商便可确定塑件的重 量,因此,他们容易以此注射重量来选机。其实,注射重量的定义是指机器在对空注射条件下 (没有注射进模具里),注射螺杆作一次最大注射行程时,注射装置所能到达的最大塑料注射重量; 该参数在一定程度上反映了注塑机的加工能力;它可以测量出来的也可以从理论计算出来的(理 论值与实测值会有一定程度的差异) 。测试所用的胶料通常是比重 1.05 的一般 PS 硬胶,当塑件 的塑料有别于 PS 时,规格上的注射重量要经以下换算后才可使用。非 PS 塑料的注塑重量= Wx Vx105,(Vx =塑料的比重 Wx =以 PS 计的注射重量。) 例如:赛钢的比重是 142,它 在一台
4、注射重量(以 PS 算)227 克的注塑机上注塑。此机以赛钢的注射重量应为 227*142105=307 克赛钢。 现将常用塑料的比重(Vx)列于表 23 中。常用塑料密度(g/cm3) 塑料名称密度塑料名称密度 硬聚氯乙烯(PVC)1.351.45高密度聚乙烯0.940.965 改性有机玻璃(372) (PMMA)1.18聚乙烯(PE)0.92 改性聚苯乙烯(204) (PS)1.07聚丙烯(PP)0.90.91超高冲击型 ABS1.05聚砜(PSF)1.24 低温冲击型 ABS1.02尼龙 1010(未增强) (PA)1.041.06 高强度中冲击型 ABS1.07尼龙 1010(玻璃纤维
5、增强) (PA)1.23耐热型 ABS1.061.08尼龙 66(PA)1.141.15 聚苯醚(PPO)1.061.07聚碳酸酯(未增强) (PC)1.20 聚甲醛(POM)1.41聚碳酸酯(增强) (PC)1.41.42 聚对苯二甲酸乙醇 (PET)1.41.21.2 注射量的确定一一注射量的确定一一首先计算制品的重量:W制品重浇口系统重量,式中:W 注射所需的 重量。在本公司的产品样本上,所有实际注射量参数都是以聚苯乙烯作为例子来计算的,因此在 实际情况中也分两种情况来考虑。当注塑制品是用聚苯乙烯(PS)制造时,注塑机应具备的注 射量为 Wps;Wps(1.31.1)(制品重浇口系统总重
6、) ,其中,当制品的品质要求较高时, 上式中的系数应取大值,反之可取小值。当制品是其他塑料(命名为 X 塑料)要仿照上法,先 计算出其应具有该种塑料的理论注塑量为 Wx;Wx(1.31.1)(制品重浇口系统总重) ; 然后根据此塑料(X)的密度换算成 PS 材料的实际重量 Wps,换算公式是: WpsWx 1.05/Vx;根据计算结果 Wps 与产品样本对比,选用适合的注塑机。举例说明:设一注塑制品用聚乙烯(PE)作,已计算出制品本身重 185 克,估计浇道系统 重 20 克,用以上公式先计算出:Wx=1.2(185+20)=246 克 从手册或上表中查出 PE 料的比 重为 Vx0.92 所
7、以 Wps2461.05/0.92=280.8 克 对照参数表,应选购海天的 HTF160X2C 型或 HTF200X2A 型注塑机为好。 1.3 注射重量与注射容量的关系注射重量与注射容量的关系一一注射重量并非注射容量乘以 PS 的比重:注射重量是测量出 来的而注射容量是理论性的。注射容量乘以 PS 的比重较注射重量为大,因为注塑时塑料会流入 料筒与螺杆的空隙裏。还有,止回阀需往後移动才抵达关闭的位置。所以厂商一般用注射容量作 计算注射重量的起点,理论的注射重量=注射容量原料的熔融密度注射效率系数 1.4 选择一台足够注射重量的注塑机选择一台足够注射重量的注塑机一不应选择注射重量刚好等於塑件
8、重量加流道塑料重量的注 塑机。在要求不高的注塑中,如玩具人像:总重量应是注射重量的 85;在要求高的注塑中; 如水晶用品,则用 75。分别是在空注射测量出的注射重量在注射压力下是较小的,而要求高 的注塑使用高的注射压力。 例如:用比重 138 的硬性众氯乙烯(UPVC)注塑玩具人像时的塑件与流道塑料共重 113g; 需要注射重量多大的注塑机;以 PS 表示的注射重量 Wps =113g105138=86g。使用 85 的指引!所需注塑机注射重量=86g085=102g。 1.5 不可选用注射重量过高的注塑机不可选用注射重量过高的注塑机一塑件及流道塑料的总重量应该是注射重量的 35到 85 之间
9、。下限是由於下以三种考虑:模板的弯曲;塑料在料筒的驻留时间及每公斤注塑件的耗电量。 小的注塑件使用小的模具会使模板有过份的弯曲,使他挠起(影响产品品质),甚至使模板破裂。 用过大的注塑机注塑小的塑件,熔融驻留时间太长会引致塑料分解。在料筒的驻留时间可以引用 以下公式估计。 在料筒的驻留时间=(料筒内熔融重量。注塑周期时间)实际注射重量。 料 筒内熔融重量可以熔融在两倍注射容量内估计。 在大机注塑小塑件的能源使用效率不高。每 公斤塑件使用的能源叫能源比重。例如:比重 138 的硬性众氯乙烯(UPVC)在一台螺杆直径 55 毫米,注射行程 250 毫米,注射重量(以 PS 表徵)567 克的注塑机
10、上注塑。注塑周期是 10 秒,每 模塑料重量是 260 克。驻留时间有多长?以两倍注射容量估计料筒内的熔融容量 =2*3141655*55254=1188 厘米3,在料筒驻留时间 118813810260=63 秒。 使用一模多腔或加大模具尺寸可解决用大机注塑小塑件的一些问题。降低料筒温度也舒缓因驻留 时间长导致的分解。 2.1 锁模力锁模力(又称合模力)市面上注塑机的重要参数,即注塑机施加于模具的夹紧力。锁模力 与注射量一样,在一定程度上反映了机器加工制品的能力的大小;并用来作为表示机器规格的大 小的主要参数;现在绝大多数注塑机厂家都以锁模力(吨)来作为机器型号的命名。 机器在选型时应尽量使
11、用在最大锁模力以下的数值。足够的锁模力与模腔的投影面积成正比, 模腔投影面积是模腔投影在模具分离面的面积。需要注意的是:锁模力不足,会使制品在生产过 程中产生飞边(披锋)或不能成型;而如果锁模力大于,造成系统资源的浪费,并且会使液压系 统元件在高压下长时间工作,可能过早老化,机械结构过快磨损。 在本文章中:吨是指公吨(等於 1000 公斤);锁模力的估计有以下几种方法。 一、一、根据注塑制品在模板(头板或二板)上的垂直投影面积,计算锁模力 P: 锁模力锁模力常数 X 制品的投影面积 即 Pkp.S 式中 P锁模力(t) S制品在模板的垂直投影面积(cm2) Kp锁模力常数(t/cm2) Kp
12、值列于下表中(表 24) 塑料名称Kp塑料名称Kp PS0.32尼龙0.640.72 PE0.32赛钢(Acegal)0.640.72 PP0.32玻璃纤维0.640.72 ABS0.300.48其他工程塑料0.640.8 举例说明: 设某一制品在头板或二板垂直方向上的投影面积为 410cm2,制品材料为 PE,计算需要的锁模力。由以上公式计算如下式:P=Kp.S=0.32X410=131.2(吨) 对照海天公司的机型表,应选用我公 司 150 吨注塑机即 HTF150X2。 二、二、保守的方法是投影面积乘以因塑料而异的常数。例如一般硬胶的厚壁注塑常数是 l 至 2 吨 英寸2;薄壁注塑则用
13、3 至 4 吨英寸:例如:要注塑一直径 79 毫米的一般硬胶杯。此杯最薄的部份为 06 毫米。求足够的锁模力。 杯(及流道)的投影面积是 3.14167.924=49 厘米2。此杯属薄壁的范畴,保守的锁模力是062*49=304 顿。 三、三、在估计中考虑流程及壁厚是个较准确的方法。流程是溶融从挠口流至模腔最远一点的长度 o(参阅图 1)。若注塑件的壁厚大小不一,取其最小作壁厚。 例如:同一硬胶杯的流程是 104 毫米。求一较准确的锁模力。流程壁厚比=10406=173。从 图 2,壁厚 06 毫米处模腔压力是 550 巴。锁模力 55010249=27,500 公斤=275 顿。以上的估计没
14、有考虑黏度。但估计仍然正确,因一般硬胶的黏度因子是 10。 例如:同一胶杯现用超不碎胶(ABS)注塑,求所需的锁模力。使用黏度因子 15,所需锁模力 =15275P 顿=413 吨。 四、四、最准确的锁模力估计是设计模具时由电脑模拟计出的锁模力。3.1 螺杆直径螺杆直径一在一给定的注射装置上,很多厂商都提供多种螺杆直径可选。螺杆直径直接影响 长径比及注射容量(因此也影响注射重量)。4.1 长径比一长径比一螺杆长度与螺杆直径之比为螺杆长径比。若注塑机有可选的螺杆,螺杆长径比是选 择过程的一个重要参数。一个 22:1 或更大的长径比提供在螺杆的压缩区较佳的混和及较均匀的 加热。要求高的注塑件,如注
15、塑工程塑料,或在 001 毫米公差内高精度的注塑,都该选大的长 径比。在给定的螺杆长度,较大的长径比等于较小的螺杆直径。因此注射压力增加,而注射容量 及注射重量降低。20:1 的长径比属中等,适合一般要求的注塑;而 18:1 或更小的长径比适用 於要求不高的注塑而较大的注射重量是更重要的。此时注射压力不高。当螺杆直径一定时,大的 长径比相应可增加螺杆各段的长度,提高塑化质量,长径比过大,螺杆长度较长,增加了螺杆自 重,使螺杆前部下垂而造成螺杆与机筒间隙的不均匀、甚至在螺杆转动时与机筒刮磨,降低其使 用寿命。长径比的大小同时会与使用的原料有关系,一般高黏度类、热敏性类等原料不建议使用大的 长径比
16、一般取到 22:1 以下,例如 PVC、PC、PMMA 等;而对低黏度类的原料同时有混色要求 的,建议取大的长径比,同时螺杆结构上可以考虑增加阻碍流动的装置。5.1 注射压力一注射压力一螺杆为了克服溶料流经喷嘴、浇道和模腔等处的流动阻力而在溶料上施加压力; 在注塑机规格表里的注射压力是注射时料筒内的最高压力,而非油压的最高压力。注射压力与油 压的关系是反比於螺杆横切面面积与注射缸面积之比。通常,注射压力是最高油压的 10 倍。若 注射装置有螺杆可选,较小的螺杆直径产生较高的注射压力。一个较高的注射压力有助於工程塑 料注塑。对于某一种机型的一定螺杆,最大注射压力是一定的。注射压力设定如果过高,制
17、品可 能产生毛边,脱模困难,影响制品的光洁度,制品产生较大内应力,注射压力过低,则易产生物 料充分不满模腔,甚至不能成型。一般加工精度低流动性好的低密度如聚乙烯、聚酰胺之类的塑 料,注射压力可选小于或等于 7080Mpa:加工中等粘度的塑料如改性聚苯乙烯,聚碳酸酯等, 形状一般但有一定的精度要求的制品,注射压力选 100140Mpa;加工高粘度工程塑料如聚砜、 聚苯醚之类等,薄壁长流程,厚度不均和精度要求严格的制品,注射压力大约在 140170Mpa;加工优质精密微型制品时,注射压力可用到 230250Mpa 以上。表 25 列出了 常用塑料注射压力范围。 塑料易流动的厚壁制 品中等流动成动,
18、一般制 品难流动,薄壁窄浇口 制品 ABS80-110100-130120-150 聚甲醛(POM)85-100100-130120-150 聚乙烯(PP)70-100100-120120-150 聚酰胺(PA)90-110110-140140 聚碳酸酯(PC)100-120120-150150 有机玻璃 (PMMA、372)100-120120-150150聚苯乙烯(PS)80-100100-120120-150 硬聚氯乙烯 (PVC、UPVC)100-120120-150150热固性塑料 (MF、PF、BMC)100-140140-175175-230弹性体(TPR、EVA)80-1001
19、00-120120-150 塑料供应商都在塑料规格表公布塑料可用的最高及最低注射压力。6.1 注射行程注射行程在给定的螺杆直径下,增加注射行程可以增加注射容量。但增加注射行程会增长 注射时间,因此增长注射周期。它亦降低有效螺杆长度,因此降低长径比。高长径比的优点便失 去了。从长径比 18:1 的注塑机规格,统计显示注射行程约是螺杆直径的 4 倍。在长径比增大时, 注射行程可以适当的加长。在长径比大于 18:1 后,注射行程=(实际长径比-18)/4+4)D 螺 杆;一般注塑机的注射行程建议不能大于 5.5D。选择注塑机时必须注意,以过大的注塑行程争 取高的注射容量及重量其实是牺牲了注射时间及长
20、径比。7.1 注射容量注射容量注射容量是理论性的,它等於螺杆的横切面面积乘以注射行程。 注射容量(厘米3)=(d24) i;(d=螺杆直径等于料筒内孔直径,i=注射行程以厘米计算)。由於溶融回流及止流阀的後移,实际注射容量约是理论的 97。从实际注射容量计算注射 重量,应使用塑料在溶化温度的比重。选择注塑机时,有些厂商不用注射重量及 35至 85的 指引,而用注射容量及 20至 80指引。在低的注塑要求下,使用注射装置的 20至 80注射 容量。在高的要求下则用 40至 60。 8.1 注射速度注射速度在注塑机规格表里,注射速度是注射时螺杆的最快速度,它以厘米秒计算。 注射速度影响注射时间。注
21、塑薄壁件时需要高的注射速度,以防止模腔未注满时,溶融已冷 却。通过控制压力油的流量,注塑机都可在注射时有多段注射速度。恒速前绿理论指出最优良的 注塑是当溶融前绿在模腔内以恒定的速度前进。因模腔的断面面积并不一致,注射时需要多段射 速来能达到恒速前缘。有些注塑机有多达 10 段的射速。有些注塑机可加蓄能器来加快注射速度。 蓄能器在注射周期的低用油阶段储存高压的压力油,来给高用油的注射阶段使用。它均化电马达 的负载及减低其过荷。虽然加大马达及油泵(有些注塑机厂商提供的替代装置)可以增加注射速度 约 25,蓄能器一般能增加注射速度约 3 倍。9.1 注射速率一注射速率一注射速率是指在单位时间内从喷嘴
22、射出的溶料量。其计算值是机筒截面积与速度 的乘积。有些注塑机厂商在规格表里不用注射速度而用注射速率。注射速率是螺杆在注射时每秒 射出的最大容量它以 g3秒计算。 注射速率=注射速度31416(d2)2原料的熔融密度注 射效率系数,(d=螺杆直径) 注射压力;注射速率低,溶料充模时间长,制品易残生冷接缝、密 度不均、应力大等弊病。注射制品,同时高速注射时,可采用低温模具,缩短成型周期,在不形 成过填充的条件下,高速注射也能使所需的合模力减少。但注射速度过高,溶料经浇口等处时, 易形成不规则的流动、物料烧焦以及吸入气体和排气不良等现象,同时高速注射也不能保证注射 与保压压力稳定的撤换,形成过填充而
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