ABS小型注塑件的超高速成形*

魏夢雄

(廈門銥科塑膠精密模具有限公司 福建 廈門 361000)

前言

ABS塑料強(qiáng)度高、輕便、表面硬度大、非常光滑、易清潔處理、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變性好，宜作電鍍處理材料。因此，ABS塑料在衛(wèi)浴行業(yè)中應(yīng)用極為廣泛。ABS塑料常用來制作殼體、箱體、小的塑料零部件等。

ABS小型注塑件廣泛應(yīng)用于衛(wèi)浴產(chǎn)品上，需求量極大。在訂單大、交期短的情況下，縮短注塑件的成形周期具有非常重要的意義。

同時(shí)，研發(fā)超高速成形技術(shù)，可以促進(jìn)模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的提升。通過模具，注塑機(jī)、注塑材料和注塑工藝條件的整合，實(shí)現(xiàn)減少材料損耗，提升注塑件品質(zhì)，節(jié)省能源，節(jié)省設(shè)備投資的目的。最終實(shí)現(xiàn)制造成本的降低。

1 影響注塑成形周期的因素

注塑成形制件生產(chǎn)周期主要包括：合模、充模、模具冷卻、開模及頂出成品制件所需的時(shí)間[1]，影響因素也存在于以上各工序中。

1.1 注塑生產(chǎn)工藝流程

塑料干燥→塑化→合?！⑸浔?充模)→冷卻→開?！破啡〕?/p>

1.2 注塑成形周期

成形周期=模具開、合時(shí)間+注射、保壓時(shí)間+冷卻(塑化)時(shí)間+制品脫模時(shí)間

要實(shí)現(xiàn)超高速成形，就要想辦法將上述4段時(shí)間縮短。

2 成形周期的縮短

2.1 開合模時(shí)間的縮短

開合模時(shí)間首先取決于注塑機(jī)響應(yīng)靈敏度和移模速度的高低。一般國產(chǎn)機(jī)的移模速度為20～30 m/min；國外注塑機(jī)能達(dá)40～50 m/min，最高可達(dá)70 m/min。因此，要實(shí)現(xiàn)超高速成形，使用高性能的德國注塑機(jī)、日本注塑機(jī)是關(guān)鍵。廈門銥科塑膠精密模具有限公司(以下簡稱銥科公司)擁有數(shù)十臺德國雅寶注塑機(jī)，長飛亞全電動(dòng)注塑機(jī)和日本沙迪克螺桿-柱塞式注塑機(jī)，這些注塑機(jī)全部采用閉環(huán)控制。具有高響應(yīng)度、高的控制精度，移模速度最高達(dá)50 m/min，具備了超高速成形的基礎(chǔ)。

表1 合模速度的影響

其次，在確保制品方便取出的前提下，盡量縮短開模行程,也能縮短成形周期。

2.2 注射保壓時(shí)間的縮短

注射保壓時(shí)間的長短首先取決于每一模的注射量和注塑機(jī)的注射速度。一般注塑機(jī)的注射速度在80～120 mm/s,高速達(dá)150～200 mm/s。日本的全電動(dòng)高速注塑機(jī)高達(dá)900～1 200 mm/s,銥科公司的注塑機(jī)注射速度可達(dá)450 mm/s。剩下的影響因素就是注射量。成形時(shí)，注射量和模具的穴數(shù)有關(guān)。穴數(shù)越多，需要的注射量越大。在相同的注射速度條件下，注射量越大，所需的注射時(shí)間越長。因此，要實(shí)現(xiàn)超高速成形，模具穴數(shù)不能太多。

其次，注塑材料的流動(dòng)性也非常關(guān)鍵，要選用高流動(dòng)性的材料。注射時(shí)間和保壓時(shí)間的長短和注塑件的收縮率、殘留應(yīng)力、表面光澤有較大關(guān)系。

保壓時(shí)間的設(shè)定是以澆口密封時(shí)間來確定，澆口密封后，增加保壓時(shí)間，注塑件質(zhì)量不變。因此，可通過稱重確定最短的保壓時(shí)間。

保壓時(shí)間設(shè)定(見圖1)。

圖1 保壓時(shí)間設(shè)定圖

2.3 冷卻(塑化)時(shí)間的縮短

一般在小型注塑件成形周期中，冷卻塑化時(shí)間要占50%左右，如圖2是一典型的小型的小型注塑件成形周期圖。

圖2 小型注塑件的成形周期

從圖2可以看出，冷卻、塑化時(shí)間占整個(gè)周期的46%，縮短冷卻、塑化時(shí)間是最關(guān)鍵。

縮短冷卻時(shí)間，可從以下幾方面入手：

(1)制品壁厚均勻，消除厚壁位置；

(2)模具冷卻水路分布均勻，使用冰水機(jī)控制模溫。仔細(xì)觀察，確認(rèn)制品脫模變形狀況，確定最佳冷卻時(shí)間；

(3)主流道和分流道直徑要盡量縮小。

采用上述方法縮短冷卻時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)塑化時(shí)間大于冷卻時(shí)間的情況。對此，可采用下列方法解決：

①提高螺桿轉(zhuǎn)速。

②對于由于提高螺桿轉(zhuǎn)速導(dǎo)致塑化不穩(wěn)定，影響制品品質(zhì)的，可以使用柱塞——螺桿式注塑機(jī)，如圖3所示。

圖3 螺桿式注塑機(jī)

柱塞——螺桿式注塑機(jī)將注射和塑化分開，分別由柱塞進(jìn)行注射，螺桿進(jìn)行塑化。解決了螺桿注塑機(jī)必須等塑化完，才能開模的問題?？梢栽谧⑸渫瑫r(shí)進(jìn)行塑化，是小型注塑件高速成形的首選。

2.4 制品脫模取出時(shí)間的縮短

(1)制品脫模良好，能夠快速一次脫模。 對于需反復(fù)多次頂出才能脫模的，要通過改進(jìn)脫模斜度、拋光型腔等方法改善，實(shí)現(xiàn)一次脫模。

(2)配備機(jī)械手取出制品的，可以采用開模中途取出制品的方式。當(dāng)然，需要注塑機(jī)有邊開模邊頂出的功能。

(3)對于脫模時(shí)易粘在頂針上的小型制品，可以加裝吹氣裝置，邊頂出，邊吹氣。

2.5 實(shí)例

筆者運(yùn)用超高速成形技術(shù)，對推動(dòng)卡注塑件(ABS)進(jìn)行周期優(yōu)化，得到了良好的效果，成形周期縮短50%。

注塑材料：ABS；

注塑機(jī)：30 T 臥式；

改善前：周期10 s

合模(1.5 s)——注射(1.6 s)——冷卻(4 s)——開模(1.5 s)——取出(1.4 s)

改善措施：

(1)提高開、合模速度，從140 mm/s提升到240 mm/s,時(shí)間各縮短0.23 s；重新確定開模距離，從120 mm縮短到90 mm， 開、合模時(shí)間又縮短0.17 s。

(2)分析澆口封閉時(shí)間，將注射時(shí)間降到1 s。注射時(shí)間縮短0.6 s。

(3)從原先使用螺桿式注塑機(jī)改用日本沙迪克公司的30 T柱塞——螺桿式注塑機(jī)，在注射同時(shí)進(jìn)行材料預(yù)塑化，冷卻時(shí)間縮短2.8 s。

(4)加裝吹氣裝置，在頂出制品時(shí)同時(shí)吹氣，將頂出次數(shù)從三次降到一次。時(shí)間從1.4 s降為0.6 s。

改善后：周期5 s

合模(1.1 s)——注射(1.0 s)——冷卻(1.2 s)——開模(1.1 s)——取出(0.6 s)

3 結(jié)論

衛(wèi)浴產(chǎn)品大量使用注塑零件，在激烈的市場競爭中，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和成本是決定勝、敗的關(guān)鍵因素。注塑零件運(yùn)用超高速成形技術(shù)，成形周期可縮短一半，從而大幅提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

注塑成形周期的縮短，減少冷卻時(shí)間是關(guān)鍵。首先，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，冷卻水路要做到隨形設(shè)計(jì)，確保注塑件快速冷卻。其次，要使用柱塞-螺桿式注塑機(jī)，能在注射的同時(shí)進(jìn)行塑化，解決了較大注射量時(shí)塑化時(shí)間超出冷卻時(shí)間的難題。最后，在沒有柱塞-螺桿式注塑機(jī)時(shí)，使用德國雅寶、長飛亞全電動(dòng)注塑機(jī)在縮短成形周期方面也有很好的效果。