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注塑机技术经验之谈,兼分享几个拿得出手的作品

 昵称40132191 2017-09-05

最近想将自己这些年来的一些心得写下来,就算是自娱自乐好,也算是对自己的一个阶段总结。

当时公司有位老工程师对我说过一位合格的工程师应该是综合性的,要机电液都懂。此话到最近这几年才发现真正体会到。


首先自我简述下自己的情况:我从2007年毕业就在现在的公司从事设计工作,到现在已经快8年了。

自我觉得可以拿得出手的作品有以下:

1、4000T超大型两板注塑机(此项目拿了省和市不少的项目费用和奖金,当时刚来公司没多久,只是充当时打杂的,但也是第一次拿到项目奖金)

2、公司全新系列的两板注塑机(1000T-3350T,共有六款机,主要都是我和另外一个同事完成的,是我最用心的一个项目,也是公司这两年卖得最好的一系列的机型。此项目也为我带来两个实用新型专利)

3、500T医疗专用机(此机为公司在医疗行业打下坚硬的基础。此项目为我带来一个实型新型专利)

4、三工位的500T双物料橡胶机,此为国内第一台,大大提高效率和成品合格率。

5、公司全系列机型的螺杆部分的设计和优化(此项说起来有点对不起公司,一直没有沉下心来去做,只是乐于解决售前售后的问题,没有将这些沉淀下来给后人)

总结这几年,虽没有做到机电液都懂但也算是会一点。

对于注塑机,我相信很多人都不清楚甚至不知道,但是大家身边充满了这种机器做出来的产品,如汽车的灯罩和内饰件、一次性餐盒、电视机外罩等等的塑料制品。


一台注塑机一般由锁模、射台、下架、挡门、液压、电气、控制这七部分组成。


锁模部分:


注塑机的型号大部分厂家都根据锁模力的吨位来名命的,如海天的MA530,MA即是海天的天隆系列,530即是530T的锁模力。


涉及锁模部分的一般有以下几个重要参数:


1、锁模力。这个是一个很重要的参数。我举个我上面提到的一个4000T大型两板注塑机的项目,当时这台机器昌买给大连的一个客户,用于做核潜艇的电池盒。现在全环做得最大锁模力的应该是日本的日钢的10000T,据说只做了一台。


2、锁模行程。这个参数直接影响到模具的开模,若是深腔产品或者是叠加模来说,这个参数是非常重要的。若是机铰式注塑机这个参数是不能改变的,除非重新设计机铰参数。但两板式注塑机就很容易做到这个参数的变化。


3、四柱间距。这个参数关系到能装多大的模具。


4、最小模具尺寸。这个参数的对于客户的意义不是很大,但对于厂家来说这个是知我保护的参数,一般同一款注塑机模具越小对机器的模板强度影响就越大,换句话说就是很容易造成机板的失效。一般厂家会通过合理的排布码模孔来限制客户的模具大小。


5、容模量。这个参数的意义在于对模具的通用性的能力。容模量的范围越大就说明越能安装不同规格的模具。


6、顶针力。这个参数即是脱模时的能力。在做瓶胚的制品时,一般这个数值就会做得比较大。


7、顶针行程。这个参数也是脱模时的能力。在一些深腔产品时很需要这个数值要大。


8、开模力。这个也是脱模时的能力。一般在深腔很重视这个参数。如洗衣机的内桶。


锁模部分差不多占整机成本的40%-50%,如何设计性价比高的锁模架,个人认为先是要从参数入手。


举个我做过的案例-500T医疗专用机这个项目,由于客户的主要原料成份为PP,此料的特点是流动性好,再考虑到产品为瓶胚,壁相对较厚,虽然模具很大,产品的截面积也很大,但是射胶压力很小,故锁模力不可能大,根据这个信息可以定下这款机的锁模基本参数,四柱间距应采用长方形的形式,锁模力可以降低,开模行程可以缩细,顶针力要大,模板变形量要小。接下来的就是出方案了。


锁模架的主要成本在于重量,连加工费大概是8000-10000/吨,之前做过的2850T两板注塑机时,锁模架就大概省了30吨的重量,这30吨就直接带来的成本就有二十几万。


锁模架一般分为两大类,机铰机和直压机(两板机属于直压机的一种),若是机铰机还需要做机铰参数的设计,机铰参数现在一般都是通过软件的计算的(当然也可以用公式手写,但由于涉及大概7-8个变数,所以在手算的过程是非常痛苦的,本人不才,一般都是用软件算)。如图。如何评价机铰参数好与坏,个人认为首先要满足设定的数值,如锁模力、锁模行程,其次是开锁模过程的平稳,锁模力的放大比要合适,锁模油缸和锁模生程比尽量的小。


接着就是有限元分析。举个例,借用前面的朋友的图片来说明一下一般机板的应力集中区(见图片红色圈圈)。在做有限元分析中的技巧个人总结了几条。


1、凡有突变的均有可能应力集中,


2、要区分张应力和压应力(因为一般钢材的许应压应力比许应张应力要大得多,若不区分很容易受误导),


3、尽可能模拟实际功况,


4、尽量简化建模(这个与第3点有点矛盾),


5、适当的通过有意的形变泄掉应力集中。


只要将有限分析做好,成本就可以有效的降低。当可我之前说到之前做的2850T两板机项目时就是通过有限元分析将机板的重量减轻30T而且受力更好。但个人一直主张软件只是帮助我们更有效的处理问题,最终还是靠个人的能力去完善设计和解决问题。




在做锁模架的设计时,有一个不能忽视的零件——拉杆与螺母。一般在做这个设计的关键点是如何让螺母的牙尽量的受力均匀,只有这样才能提高其的寿命。在这里我简单的说一下一般的做法有3种:


1、用不同的泊松比的材质去做,如日本机就喜欢就铜来做螺母,意途在于让螺母的更形来改善各牙的受力不均;


2、通过改变牙距;


3、通过结构改变让螺母具有弹性(这个我申请了专利的一项)。


锁模部分就讲到这里,这部分需要经常运用一些软件,如有限元分析软件、机铰参数的软件。如有机会再与大家讨论学习一下有限元的分析软件。


接下来想说射台部分。


一台注塑机若射台部分,特别是螺杆料筒部分没做好的话,这台机器就肯定得不到市场的认同,此部分是注塑机的核心部分,也涉及的东西非常的广,如塑料的特性、注塑工艺、模具、电气和控制。举个例子,一个产品有飞边,给人最直接的想法就是锁模力不够,然后就是加大锁模力或者换台更大锁模力的机器再做。但有经验的人员会先了解是什么塑料,是否可以将模温加高或者将射速加大又或者将料温提高点,同样可以将射胶压力降低从而减少所需的锁模力。所涉及的知识面很广。


一般射台比较重要的参数有以下:


1、螺杆直径,一般厂家都会配三种直径的螺杆,为什么配不同的直径螺杆呢,因为可以变化不同的射胶压力、射胶量。从而更能适应市场的需求。


2、射胶量,与螺杆直径、射胶行程有关。此参数对客户来说是很重要的。


3、射胶压力,这个与所打的产品的结构尺寸、原料的性能有关。如做工程塑料(PC)一般都需要大点的射胶压力,薄壁产品也一般会选用大的射胶压力。现在的厂家一般都会提供三种射胶压力(210MPa\170MPa\140MPa)


4、塑化能力,这个参数体现效率,塑化能力越大,效率越高(此只是相对来说的,若冷却时间比塑化时间要长的话,此种不成立)。此参数与螺杆直径、螺杆转速有关。


5、射胶速率,这个很类似射胶压力,与产品结构、原料有关。所打的产品越薄就需要越快的射速。


6、射胶行程,这个参数对客户意义不大,但对设计人员来说是非常重要的,非常考验一个厂家的螺杆设计能力。现在一般做到是标准螺杆直径的4.3倍-4.7倍。


7、螺杆转速,此参数对客户意义不大,但此参数一定程度能体现塑化能力。但一些胶料对剪切比常敏感时就需要注意,如PVC。


8、螺杆长径比,此参数个人认为不应该标,有些在误导客户。如现在很多客户都认为打PET就要用24:1的螺杆,无论如何解释,客户还是坚持已见。但做螺杆设计的人不会将这个作为必要的设计前提。


射台最重要的组成部分有塑化和射胶两大部分,这两部分如何设计,还是先从参数出发。举个海天的天隆Ma2800II/1350的参数作例子。


附图是我从海天的样本上粘下来的参数,可以看出海天为了保护公司防止给别家公司抄,作了一些重要参数的保密,但是可以计算推算其一些核心参数(即使厂家没有标出):1、射胶油缸的直径160mm,射胶活塞杆直径70mm;2、射胶行程260mm;3、熔胶马达排量900cc;4、油泵排量209L/min;5、油泵应该是125cc。


以上的参数样本都没有标示,但可以通过一些基本的原理和设计共识去推算出来。


补上海天MA280参数样本,样本上很多重要参数是没有标示的。


射台部分中的螺杆设计确实不可小视,关系到客户最终的体现感,往往机器打不好产品超过一个的原因是射台的问题,如射压不够、射速不够、塑化不好、混色不好、产品不稳定,这样与螺杆的设计是离不开的。如果将一个产品的各个动作时间分开的话,往往熔胶时间是占很大的一部分周期,这个就关系到熔胶率了。


设计螺杆之前需要先了解塑料的基本特性,如成型温度、流动性、腐蚀性、稳定性、磨损性、吸水性、缩水率等等。

本文为中国机械社区原创。

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