怎样减少注塑时间

在这日益竞争剧烈的商业社会中，提高生产效率是一个很值得关注的问题。本文阐述了使用既有或新设计的注塑机或模具，改善注塑周期的多种办法。
注塑周期
一台油压驱动注塑机的注塑周期指从合模开始到下一次合模为止。合模一般分为四段：快速合模，慢速合模、低压护模及高压锁模。

注射在高压锁模完成后开始，亦分为多段。注射时熔融塑料填充模腔。当模腔填满，压力骤升，故注射的末端亦称为挤压段（packing phase）。控制不合适的时候，成品就会产生毛边。
保压在注射完成后开始。其实冷却是从模腔填充满后开始的，亦即是从保压开始。模具冷却时，成品受冷收缩。保压的作用是经过还未凝固的冷流道，以一般低于注射压力的保压压力，填充收缩所形成的凹陷，使成品脱模时饱满（没有凹痕）。

当冷流道凝固后，再保压已没有意义，保压便可终止。保压可分为多段，每段的保压压力不同（一般是逐段递减），以时间划分。总的保压时间是由秤成品的重量或从成品没有凹痕而定出来的。从短的保压时间开始调整，每注塑一次都增加一点保压时间，直至成品重量不再增加或产生凹痕可接受时，保压时间便不用再增加。

注塑机上所置的“冷却时间”参数是从保压完成到开模的一段时间，但冷却早在模腔填满塑料后便已开始。“冷却时间”的目的是使成品继续冷却固化，到顶出时已不会因顶出而变形，应该说，“冷却时间”是从试验得出来的。

在“冷却时间”开始时，加料同时进行。图１显示“冷却时间”比加料时间长。亦有可能是如图3般，加料时间比“冷却时间”长，换句话说，图3显示螺杆的塑化能力不足，做成瓶颈。故增加塑化能力是此案例缩短周期时间的办法，目标是回到图1的短加料时间。

“冷却时间”（图1）或“加料完成”（图3）后便开模，成品顶出一次或多次，顶退后便再合模，下一周期随即开始。

合模
近期设计的肘节式注塑机都有再生合模油路，以争取更高的合模速度。在模具不受高冲击的大前提下，适宜采用。

高压锁模
采用最低且能使成品不产生毛边的锁模力，能缩短高压锁模段所需的时间。况且，模具、注塑机的拉杆、肘节及模板亦会因采用低的锁模力而延长寿命。如果某模具使用50t的锁模力就足够的话，便不需要用51t的锁模力，尽管你的注塑机具备更高的锁模力。

注射
在成品不产生气泡或不因烧焦塑料而产生黑点的情况下，可使用最高的注射速度。尤其是厚壁注塑，模腔内有大量存气的空间是由熔融塑料填充的，太高的注射速度使会模腔内的空气来不及排出模具外，致成气泡。
使用最低的注射压力能相应地降低所需的锁模力（胀模力），而使用最低的料筒温度则能缩短“冷却时间”。

保压
从成品重量或可接受的凹痕可定出最短的保压时间。有很多薄壁产品都不用保压，因成品的内层基本上在注射完毕便马上凝固。

冷却时间
听过一个说法：模具根本是个热交换器。不错，模具经冷水道不断将熔融的热量带走，设计得宜的模具能提高热交换的效率。
然而在允许的情况下，冰水冷却能缩短“冷却时间”。若冰水冷却做成模具凝露，干风机及密封的锁模装置便能降低度露点，防止凝露。

加料
若塑化能力不够而做成瓶颈，则在螺杆设计及参数调整时可作以下处理：
1．屏障式螺杆可增加塑化能力。
2．大直径（C）螺杆可增加塑化能力。
3．加大螺杆的槽深可增加塑化能力。
4．加大螺杆的转速可增加塑化能力（某些对剪切敏感的塑料如PVC，PET等则不能用此法）。
5． 尽可能降低背压，否则会增加塑化速度。
6． 采用油压封咀，使开合模时亦能塑化。
7． 采用预塑器设计能使螺杆在周期内除注射及保压时间外都能塑化。
8． 采用保压装置，使螺杆在保压段亦能塑化。
方法1～5试图将图3的情况转成为图１的情况。
方法6～7则采用并行动作，加料由独立的油路或电路驱动。
方法８最宜用于厚壁注塑，为了避免凹痕，厚壁的保压时间可能会冗长。
加料前后的倒索耗时，宜采用弹簧咀或油压封咀取代，省却倒索动作。

开模
在不撕裂成品及不产生大的开模响声的情况下，用最高速开模。某些讲究的注塑机有开模前的减压设备，连高速开模亦不会产生响声。为了实现在高速开模下停模位置精确，可用刹车阀或闭环控制。

顶出
在顶出力不大的小型注塑机上，可采用气动顶出，比油压顶出的速度高。电动顶出又比气动顶出快。
模具可设计成由开模动作带动顶出，而不采用注塑机上的顶出装置，唯此法只能顶出一次，这是最简单的边开模边顶出的方法。
采用独立的油路、气路或电路控制，可以实现多次顶出的边开模边顶出功能。
配有录像及电脑设备便能快速分析出一次顶出后成品是否全部掉落。在不全部掉落时才进行第二次顶出，故上例99%的周期都只顶出一次，节省了平均周期时间。

顶退
有些成品的多次顶出可采用注塑机的振动顶出。顶针不用每次全退，以缩短多次顶出的时间。
最后一次顶退可与合模同时开始。由于顶针的行程比模板短，因此顶针总会全退后才锁模。

最短的周期时间
最短的周期时间由合模、注射、保压、冷却及开模所需时间构成。加料在“冷却时间”及开合模、甚至在保压时同时进行。多次顶出在开模时同时进行，最后一次顶退在合模时同时进行。此案例最多有三个动作同时进行，每个动作有独立的驱动。可能是三个都是油路（如三个油泵），三个都是电路（电动注塑机）或油路、气路及电路的组合。
电动注塑机一般有４个伺服马达，分别驱动注塑、加料、开，合模及脱模。其优点是并行动作能缩短周期。其实，油压注塑机在使用3个独立油路时亦能达到这个目的。因此这一优点并非电动注塑机的专利。
由于开模时不能注塑，4个伺服马达亦不能同时运作。图10的分析显示了3个平行动作已能达到最短的周期。

空运行时间
很多注塑机的规格都标出了空运行时间，但一般都只是计算出来的理论时间，忽略了模板的加速及减速，当然亦没有计算移动模具的质量，比起实际的开合模时间要短。根据Euromap的标准，空运行时间是模板开合所需的时间，而开合的行程则定为四柱空间的0.7倍。
在最短的周期里，只有开合模时间(空运行时间)及注射时间与注塑机的设计有关。

薄壁注塑
薄壁注塑定义为0.5 mm壁厚或以下，或流程/壁厚比在300以上的注塑。为了避免熔融塑料在未充填满模腔时便已凝固，薄壁注塑都是高速（及高加速减速）的注塑。所谓高速注塑，系指螺杆的向前速度都在300 mm/s以上。在高速注塑下，注射时间一般在0.5s以内。高速注射都是用蓄能器辅助的。油泵在“冷却时间”充填蓄能器，亦可用小油泵在注射及保压以外的时间里充填。被蓄存的高压油在注射时释放出来，一般能提高注射速度3倍。
薄壁注塑亦不需要保压时间及“冷却时间”，故最短的周期变成如图11示，其中空运行时间便是决定整个周期时间的要素。

吹气脱模
若产品能用吹气脱模的话，边开模边吹气是很容易做到的。一般是在开模后延时吹气，把脱模时间隐藏在开模时间里。

气动脱模
我厂曾在一台所需顶模力不大的小型注塑机上实现了气动顶出，使开合模与顶出顶退并行，省了约1s的顶针动作时间，这在小型注塑机上是可观的，最后达到了2s的周期时间。

退而求其次
具有３个独立油路的注塑机的成本是较高的。两个平行动作的注塑机，一般是锁模装置使用一个油路，注射装置使用另一个油路，这是基于注塑机一般分锁模装置油路板及注射装置油路板的考虑。
混合式油电注塑机集两种驱动的长处，巧妙配合，一般的设计是电动加料配合油压的其他动作，例如赫斯基的Hyelectric注塑机。

双泵注射
双泵设计在注射时只用一个油泵。油路可以稍作更改使注射时双泵齐下，从而增加注射速度接近一倍。

热流道模具
热流道能在多方面缩短周期。

[]若冷流道的直径比成品厚度更大，“冷却时间”要等候流道冷却到某种程度才能开模，但成品早已冷却，造成浪费。[/]

热流道模具的流道不用冷却，成品决定冷却时间。

[]冷流道的塑料量是成品塑料量的一个百分比，甚至有比成品重量更重的，注射及加料时间会因此加长。采用热流道模具便省却了流道塑料所需的注射及加料时间。[/]

3、 冷流道留有水口，开模行程要增加。
4、 多腔注塑时，冷流道不保证成品掉落与否，要用机械臂取出（全自动操作）或人手取出（半自动操作），周期便拖慢了。