工艺技术_注塑件的破口压力与工艺技术

ABS注塑件怎么才能增加光亮度 在下就此问题作如下详述，不对之处请指正，TKS！个人认为塑件光泽不良的主要原因是：模具、注塑工艺、原料等方面。一、注塑模具 1.若模具型腔加工不良，如有伤痕、微孔、磨损、粗糙等不足，势必会反应到塑件上，使塑件光泽不良，对此，要精心加工模具，使型腔表面有较小的粗糙度，必要时可抛光镀铬。 2.若型腔表面有油污、水渍，或脱模剂使太多，会使塑件表面发暗、没有光泽，对此，要及时清除油污和水渍，并限量使用脱模剂。 3.若塑件脱模斜度太小，脱模困难，或脱模时受力过大，使塑件表面光泽*佳，对此，要加大脱模斜度。 4.若模具排气不良，过多气体停留在模型内，也导致光泽不良，对此，要检查和修正模具排气系统。 5.若浇口或流道截面积过小或突然变化，熔体在其中流动时受剪力作用太大，呈湍流动态流动，导致光泽不良，对此，应适当加大浇口和流道截面积。二、注塑工艺 1.若注射速度过偏小，塑件表面不密实，显现光泽不良，对此，可适当提高注射速度。 2.对于厚壁塑件，如冷却不充分，其表面会发毛，光泽偏暗，对此，应改善冷却系统。 3.若保压压力不足，保压时间偏短，使塑件密度不够而光泽不良，对此，应增大保压压力和保压时间。 5.若熔体温度过低，使得流动性较差，易导致光泽不良，对此，应适当提高熔体温度。 6.对于结晶树脂，如PE、PP、POM等制作的塑件，如冷却不均匀会导致光泽不良，对此，应改善冷却系统，使之均匀冷却。 7.若注射速度过大，而浇口截面积又过小，则浇品附近会发暗而光泽不良，对此，可适当降低注射速度和增大浇口截面积。三、原材料 1.原材料粒度差异较大，使得难以均匀塑化，而光泽不良，对此，应将原材料进行筛分处理。 2.原料中再生料或水口料加入太多，影响熔体的均匀塑化而光泽不良，对此，应减少再生料或水口料加入量。 3.有些原材料在调温时会分解变色导致光泽不良，对此，应选用耐温性较好的原材料。 4.原材料中水分或易挥发物含量过高，受热时挥发成气体，在型腔和熔体中凝缩，导致塑件光泽不良，对此，应对原材料进行预干燥处理。 5.有些添加剂的分散性太差而使塑件光泽不良，对此，应改用流动性能较好的添加剂。 6.原材料中混有异物，杂料或不相溶的物料，它们不能与其原料均匀混熔在一起而导致光泽不良，对此，应事先严格排除这些杂料。 7.若润滑剂用量过少，熔体的流动性较差，塑件表面不致密，使得光泽不良，对此，应适当增加润滑剂的用量。要根据你的模具抛光度是否达到要求，如果模具本身没有问题的话，要确定你的ABS的特性来确定，可以选择高模温，高速高压；用冷冻水也能达到光洁度。注塑件周边白线的形成及改善1、白线的形成1.1 白线的微观解释：高聚物在拉伸应力作用下，由于应力集中而产生的空化条纹状形变区，这些条纹平面区强烈地反射可见光，使材料表面形成一片银白色光泽，俗称白线。1.2 白线的特点：a. 平均密度低于本体密度（受拉后体积增大b. 退火后可回缩或消失，若恶化严重时则变成裂纹。1.3 本体（未受拉状态）、白线、裂纹图解如下：1.4 常见白线的位置a. 产品分型面附近b. 碰穿位周边c. 周边止口位d. 胶件尖角、夹水纹处1.5 形成白线的几种情况及原因分析：a. 锁模力不足b. 前模大镶件分型面发生永久变形c. 胶件周边残余应力过大d. 产品内应力集中处受环境因素作用1.5.1锁模力不足产生白线分析锁模力不足指模具锁紧力（F锁）F内,此阶段模具处于锁紧状态,进入ab段, F锁F内,，模具有锁紧趋势，此时后模腔表面受到三个力作用，即F内、F锁、F支，（F支为熔体因渐渐冷却而产生对后模腔表面的一个支持力，此力随时间的变化关系，如下图三）。 所以当F锁 F内+F支时,模具要合紧,胶件受压缩,由于周边有一定的脱模斜度,所以整个周边此时受到一个沿锁模方向的拉应力,而分型面处胶件最薄弱(因有披峰而存在尖角),故白线往往出现在图示尖角附近,如下图(五)。锁模力足够情况分析：正常啤货情况下，F锁F内max,在整个充填过程中,模具处于锁紧状态,产品周边没有受到一个沿锁模方向的拉应力,且无披峰产生。故不会因锁模力原因而产生白线，如上图四。1.5.2前模大镶件分型面发生永久变形产生白线分析 模具大镶件长期受压，甚至有时实际锁模力超过其所能随的最大压力，则导致大镶件的永久性变形，根据模具结构，往往凹模易变形，如图六。1.5.3 胶件周边残余应力过大(超过大气压力)产生白线分析脱模过程中,胶件外层从残余应力下突然进入大气压力,塑件内层挤压外层(因残余应力作用),在脱模的一瞬间,暴露在大气压中的胶件部位迅速膨胀。如右图（八）胶件e处受到极大的拉应力，所以此处易出现白线。白线之处往往是受力较大或比较薄弱的地方。1.5.4产品内应力集中处受环境因素作用应力集中处是产品最薄弱的环节(如尖角,熔接不好,高度取向等),其受化学物质、光照、浸湿、溶剂等作用，高分子链容易被破坏（收缩或断裂），因而易产生白线或裂纹。2、 白线的改善2.1 锁模力不足2.1.1 加大锁模力，防止模具胀开。2.1.2 加多撑头，使后模板不变形，避免产品碰穿位出现白线。2.2 前模大镶件分型面发生永久变形2.2.1 提高材料冲击强度，使胶件能承受较大的形变。生产中HIPS 470胶件产生白线较多，ABS T700极少。2.2.2 提高模具钢材强度，使其能够承受所要求锁模力。2.2.3 适当升高模温，加大高聚物分子间距离，使胶件压缩程度增大。2.3 胶件周边残余应力过大2.3.1 调整入水，使产品入水趋于平衡，避免局部物料过饱现象，使产品密度均匀。2.3.2 产品合格基础上，减少保压、背压、调节好保压切换点，避免胶件过饱。2.3.3 改进产品设计，避免尖角。如下图（九）2.4 产品内应力集中处受环境因素作用2.4.1 充填时防止冷胶进入模腔,避免入水处内应力.2.4.2 避免胶件暴晒、浸湿、接触溶剂等.4.3 对薄壁产品，其填充速度不宜太快，熔体流程不宜太长，避免胶件内部分子链高度取向，导致较大的内应力3、 实例分析实验胶件：30-07780-100-000中壳物 料：HIPS 470+P0059（兰）机 型：C20# J150E主要设置参数：IP1=60% IP2=80% IP3=50% HP1=25% HP2=30%V1=15% V2=40% V3=20% F锁=120TS0=105mm S1=95mm S2=30mm S3=25mm (SS=18.3mm)以上参数啤出的产品为合格产品（表面无缺陷，周边和碰穿孔无白线）。A、 将锁模力依次下降至110T、100T、95T、90T，其它参数不变，结果产品周边和碰穿孔白线随锁模力的下降而加大。B、提高保压压力，即HP1从25%升至35%，HP2从30%升至45%。其它设置参数与合格产品相同，结果啤出的产品周边出现明显白线。C、 调节保压切换点，即S3从25mm降至此21mm，其它设置参数与合格产品相同，结果啤出的产品周边也出现明显白线。破口压力:就是在突破阻力的临界压力!在调教机器的时候,我们经常会发现一边出现很大毛边,一边缺料,或者产品四周都会出现很大的毛边,.在这个时候,你就要去考虑我所说的破口压力了!模具总是会有一定间隙的,有些是因为制造工艺的问题,有些是因为排气等,或者是其他原因.在有一定间隙的时候,我们的注射塑胶就会去突破这个间隙,形成毛边.所以我们作为高级工艺师的作用就会体现出来了.但是在模具的原因或原料的原因,我们不可能使用较小的压力去填充,只有在找到突破这个位置的最大压力为你的保压压力,这个位置前面一点点为保压位置!注塑成型技术第一章 概 况塑料的优点：塑料的密度是三类材料中最小的，具有较高的比强度。塑料的缺点：强度、硬度较低，容易老化。塑料的主要组成物：树脂。四大工程塑料；PA、POM、ABS、PC。四大通用塑料：PE、PVC、PS、PP。注射压力：注射时，在其螺杆头部的熔体所建立起来的压力称为注射压力。注射速度：螺杆推进熔体的速度称为注射速度。保压阶段：是从熔体充满模腔开始到浇口冻封为止，注射阶段完成后必须继续保持注射压力，维持熔体的外缩流动，一直持续到浇口冻封为止。因此，保压阶段的特点是；压力表现是主要的，在保压压力作用下，模腔中的熔体得到冷却补缩和进一步地压缩和增密。冷却阶段：是从浇口冻封开始至制品脱模为止，保压压力撤除后，模腔中的熔体继续冷却定型，使制品能够承受脱模顶出时所允许的变形，冷却定型过程的特点；温度表现是主要的。预塑背压：是螺杆一边后退一边旋转，把熔体从均化段的螺槽中向前挤出，使之汇集在螺杆头部的空间，形成熔体储存室或计量室，并在室中建立了熔体压力，此压力为背压。注塑充模过程（周期）可分为以下几段：注塑充模流动阶段；保压补缩流动阶段；保压切换倒流阶段。在保压阶段熔体仍有流动，称为保压流动，保压压力又称为二次注射压力，保压流动和充模时的压实流动都是在高压下一的熔体致密流动，这时的流动特点是熔体流速很小，不起主导作用，而压力却是影响过程的主要因素。在保压阶段，模内压力和比容不断地变化。产生保压流动的原因是因为模腔壁附近的熔体受冷后收缩，熔体比容发生变化，这样，在流入口冻封之前，熔体在注射压力作用下继续向模腔补充熔体，产生补缩的保压流动。第二章 注塑成型条件一、 注射压力 1次注射压力过低，会引起充填不足的情况； 较高的1次注射压力可使制口的密度增大，收缩率减少； 但过高的话，则会使制品产生毛边或发生较大的残余应力，会使制品因脱模困难而影响工作效率； 因此，在试制制品时应从低压开始并逐渐地提高，以确定合适的注射压力。二、 保压压力 其压力设定往往比注射压力低，但必须保持到模腔中的物料完全固化； 作用；在防止毛边的发生和过度充填的基础上，把伴随冷却固化中因收缩引起的体积减少的部分，从喷嘴用熔体物料进行不断地补充，以防止制品因收缩而产生缩痕。三、 螺杆背压 作用：可以提高材料的熔融效果和混炼效果，同时也可以保证使熔融物料在螺杆前部的完充满，以提高注射计量的正确性，但螺杆背压过高，将引起物料处理能力的下降，还将使物料因摩擦热增加而引起温度上升，反之，螺杆背压过低，会引起注射量的计量不准。四、 料筒温度 为了了解物料的实际温度，只能采用对空注射的方法； 对料筒进行温度设定时，一般是使之保持一定的温度梯度，即从后部至前部的喷嘴应设定使其温度逐步增高。五、 模具温度 模具温度越低，模腔内物料的冷却速度越快，可大大的缩短制品的取出时间，提高成型作业效率； 但模具温度过低，则易引起制品外观不良，如产生流痕、熔接痕或缩痕等等。六、 注射速度 通过注射速度的控制和调整，可以防止和改善制品外观，如毛边、喷射痕，银丝纹或焦痕等各种不良现象。各种节能技术在注射机上的应用随着能源问题日益受到重视，尤其是我国近些时候循环经济理念得提出，节约能源变得越来越重要。据消息人士透漏，为强化保证企业的节能观念，我国对生产用电有可能启动更为严厉的价格杠杆。塑料制品在我们的生活中使用越来越多，注射成型是生产塑料制品的主要手段之一。因此，节能化就成为了当前注射机发展的一个重要方向。为了促进业内人士对于节能技术有更加深入的了解，慧聪网塑料频道日前采访了多家注射机企业、注塑加工企业以及业内专家。借用众家的观念，希望能够帮助业内企业更好的选择节能技术的使用。关于全电动注射机 作为塑料成型机的一个主要品种，注射机历经了很多重要的发展变化。在全电动注射机出现之前注射机不是机械式的就是液压式的，由于环保和节能的需要，以及伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，近年来全电动式的精密注射机越来越多，为了分析这一发展趋势，我将各类别注射机的特点列出： 1、全液压式注射机在成型精密、形状复杂的制品方面有许多独特优势，它从传统的单缸充液式、多缸充液式发展到现在的两板直压式，其中以两板直压式最具代表性，但其控制技术难度大，机械加工精度高，液压技术也难掌握。 2、全电动式注射机有一系列优点，特别是在环保和节能方面的优势，据报道，目前较先进的全电动式注射机节电可以达到70%，另外，由于使用伺服电机注射控制精度较高，转速也较稳定，还可以多级调节。但全电动式注射机在使用寿命上不如全液压式注射机，而全液压式注射机要保证精度就必须使用带闭环控制的伺服阀，而伺服阀价格昂贵，带来成本上升。 3、电动液压式注射机是集液压和电驱动于一体的新型注射机，它融合了全液压式注射机的高性能和全电动式的节能优点，这种电动-液压相结合的复合式注射机已成为注射机技术发展方向之一。在注塑产品的成本构成中，电费占了相当的比例，依据注射机设备工艺的需求，注塑机油泵马达耗电占整个设备耗电量的比例高达50%-65%，因而极具节能潜力。由于不需要电能和液压能之间的转换，机器运转直接由电能驱动，且无任何溢流损失，因此全电动注射机在节能效果上具有先天的优势。另外，全电动注射机在实现全闭环控制方面也极具优势。日本的全电动注射机的年产量占总产量的50%以上，并70%以上外销国际市场，其中我国就是一个很大的用户。然而我们自己研制的全电动注射机，很难打开自己的市场，目前产业化比较难。主要原因是关键的配套件必须依赖进口，国产件质量尚不过关。这类机器需要4-6个伺服电机和相应的滚珠螺杆螺母，还有滚动直线道轨等，使机器价格出现成倍增长。另外它的控制程序需根据多点伺服的要求而专门设计，像日本法那可等公司都研发了自己的全电动注射机专门控制器，而我国基本上是由供应商，在普通机控制器的基础上作些改进而成，从控制质量和水平上还有差距。其实核心技术我们是不掌握的，因此我们的全电动注射机同发达国家的产品还有质的差别。全电动注射机是一个非常好的发展方向，但出于研发成本、市场认可度等综合因素的考虑，目前全电动注射机还没有成为国内企业的研发重点，很多企业宣传自己能够提供成系列的这种产品，其实一定程度上也是出于宣传企业技术形象的考虑。如日中天的变频技术 在通用注射机上引入节能技术来开发节能型注射机，这也是当前国际、国内注射机技能技术发展的重要趋势。 此类技术主要有变频节能型、变量泵节能型和储能装置等，根据产品和工艺的不同，节能效果可以达到3070%的范围。 变频节能技术目前应用较为普遍，各行各业都在使用。在塑机领域，塑料机械在应用变频调速技术后可以节约电能（可节电约20-60%）、减少对电网的冲击，实现绿色用电。传统的注射机没有对机器的驱动电机进行调整，即只要机器通电，电机就始终以额定转速运行。由于电机与油泵同轴，油泵将以额定排量将油吸入液压系统中，当系统需要的流量小于油泵所提供的流量时，多余的油将被回流，这势必极大浪费。变频节能型注射机从根本上克服了传统注射机的这一弊病。当系统需要的流量发生变化时，电机的转速也跟着发生变化，从而使得油泵排出的油的流量发生变化，即真正做到“需要多少给多少”。据业内企业介绍，国内注射机变频节能技术应用的最新发展是：应用创新的变频与电液比例复合调整原理对注射机液压系统的主电机进行调速控制，既大幅度降低了注射机液压系统的溢流损耗，又具有阀控系统的快速响应性，从而达到高效节能的目的。针对液压系统特有的负载特性，具有超载能力强、频响高和低速转矩大等特点。由于主电机的加速与减速时间较长，因而在控制过程中引入了各动作控制电磁换向阀的控制信号，以便对注射机所处的工艺流程进行鉴别判断，提前给出加速与减速指令，实现工艺过程与调速控制的最佳配合。尤其在冷却工艺流程中，使主电机停转。变频技术对于老式机型实现节能化尤其重要，近年来，不少注塑企业都试验在普通注射机上安装变频器来观察效果，据企业反映，前几年的变频器对于控制精度和响应时间的影响非常大，这主要由于当时的变频器主要为通用型，随着技术迅速发展，注射机专用变频器出现，目前在生产非高精度产品时，采用高品质变频器已经能够为企业节省相当可观的能源。但是，在局域电网供电不够稳定的情况下，变频节能技术的应用就会遭遇很大困难。变量泵注射机发展迅速变量泵节能型工作原理：在转速不变的情况下，通过改变液压泵排量，同时电机负载也会随着排量而改变，达到省电的目的。变量泵与标准定量泵的主要区别是输出功率不同，变量泵的输出功率是随负载的变化而变化，而定量泵的输出功率相对恒定，在小流量动作情况下，变量泵的输出功率很低，而定量泵的输出功率基本恒定。配备高响应功率匹配比例变量泵系统令注射机液压系统输出与整机运行所需功率匹配，无高压节流溢流能量损失，特别在射胶工序、熔胶、冷却工序的节电效果较高，平均可达30-50%的节电效果。对射胶保压时间较长的厚身或大型制品，节电的优越性更加明显。同时，相同电机功率可配用更大排量油泵，令整机速度加快。 变量泵注射机一般情况下用于小型机，对于中、大型注射机来讲，采用变量泵对设备成本增加太多，很不经济。中、大型注射机一般均采用多个定量泵联合工作的方式来达到变换动作速度的目的，通过泵的加载、卸载和匹配，能源消耗也能够得到合理的控制。但是，这方面变化也在发生，广东博创机械有限公司就提出了开创大型注射机闭环变量泵新纪元的口号。我们慧聪塑料计划于近期对该技术进行报道。另外变量泵对油的清洁度要求较高，这增加了变量泵注射机的使用成本，进而限制了其应用。 变量泵注射机和伺服控制节能型注射机，相对来讲发展时间要长，技术发展也较为成熟。但迄今为止，对我国企业来讲，变量泵和伺服控制器基本仍从发达国家进口，这是由于我国的基础机械制造工业仍相对落后的局面造成的。因此，这就形成了我国变量泵节能型和伺服控制节能型注射机的市场售价仍难以对下游制品企业构成足够吸引力的原因。另外，变频电机系统和比例闭环变量泵系统组合驱动，以实现输出与整机运行所需功率相匹配，控制精度高的目的，这也是节能技术的一个发展方向。注射机储能装置的使用储能装置的采用是注射机最早发展的一种节能方法，但目前注射机储能装置的使用主要是出于加快射出速度的考虑，液压油通过储能器储存和输送能源，从而更加经济地满足了注塑峰值功率和模板高速运动的要求。一般来讲，注射机储能装置原理为：储能装置氮气储能射胶(ACCUMULATOR FOR INJECTION)是利用注射机本身的在其他动作时过剩的油压，将储能器内的氮气压缩，使能量储存于储能器内，于射胶动作同时将储能器打开，使储能器内的油高速进入油缸推动射胶螺杆，做成高速注射的效果。全方位的节能观念 在由原料成为制品的整个过程中，注射机承担了整个的加工任务，但出于节能的考虑，节能的思想需要贯穿制品设计模具制造产品成型的整个过程。制品和加工工艺的设计十分重要。 需要说明的是，一般来讲，注射机节能技术主要是节省设备空运转时浪费的能源，因此，不管采取何种节能方式，节约能源的比例都同空运转时间在循环周期所占份额成正比。也就是说，相对于采用节能技术所需的成本投入来讲，有些产品采用节能技术的意义更大，而有些产品就可能意义不大。因此注塑厂家在选择使用节能技术时，要经过充分的论证，不能够只考虑设备厂家提供的数据。创新的节能思维 除以上传统的节能技术外，一些创新性的技术值得我们关注： 1、华南理工大学开辟的“聚合物电磁动态成型新方法和新设备”研究领域，成功地将振动力场引入到聚合物塑化成型加工全过程，研究成果具世界影响力。据中国轻工业机械总公司许政仓老师介绍，经多年的研究与推广，华南理工大学瞿金平教授发明的电磁动态挤出机作为注射机的注塑部件节能效果可达百分五十以上。 2、永磁同步电动机具有动态响应性好，输出扭矩大的特点，其性能与效率是使用异步电机和变频器的组合无法超越的。在国外尤其是在日本，同步电机不仅使用在全电动注塑机上，而且在普通注塑机上的应用也越来越广。目前，日本的油研、大金、德国的BUCHER等众多公司都加大了对电液混合系统的研发。中国丰富的稀土资源可以使电机的生产成本大大降低，宁波海天集团目前正在积极研究永磁同步伺服电机在注塑机中的应用。面对挑战的节能注塑之路 尽管近年来，我国注射机节能技术开发势头强劲，但从目前实际看我国节能注射机推广的速度还比较慢，主要原因有以下几方面： 1、各类节能注射机目前尚无统一的技术规范、技术标准，有的厂家宣传的指标与实际工业生产的情况存在差别，一般质监部门对这类产品也只按常规机检测，作出报告。使用户认识它们比较困难。 2、这类新产品由于硬件配置引起成本和价格上升，比普通机高出50%以上。而节能和制品质量提高产生的经济效益，需要一段时间才能显现。 3、变量、变频、伺服控制，这类技术普及程度不够，用户对正确使用和维护有实际困难，也有心理障碍。 为了尽快扭转注射机节能技术应用领域中存在的一些不利因素，业内有识之士认为大力发展基础机械制造工业才是突破我国节能注射机发展瓶颈的关键。并提出了以下几点切实可行的建议： 1、组织社会力量（大学、大所、大厂）分别制定“变量泵节能注射机”、“变频节能注射机”、“伺服节能注射机”的技术标准，明确不同控制方式应该达到的技术指标和节能水平。如响应速度、重复精度、加速性能等，有的还涉及电磁兼容性及射频辐射等技术问题，使企业研制和质检机构监测及用户评价有统一的行为规范，有利于市场对这些产品的认可。 2、加大对变量、变频、伺服等新技术科学普及知识的宣传力度，增加这类技术应用的学术讲座和学术交流活动，学术刊物中增加一些关于节能及新技术应用的发展动态的内容，提高企业、用户和管理部门对新技术的认识。 3、引进技术解决高质量的伺服电机和滚珠螺杆螺母国产化问题，对这类产品的合资单位组织技术攻关，尽早改变依赖进口的被动局面。使全电动注射机的总成本下降。 4、培养核心技术的研发能力和水平。我国目前使用的注射机专用控制器，基本都是西欧、日本和台湾的产品，原程序都是非开放式的。提倡和鼓励有实力的企业引进注射机专用控制器的软件专家、华裔留学人材；去国外创办联合研究所，加快核心技术的发展。特别鸣谢：慧聪网塑料频道本期专题得到了中国轻工业机械总公司许政仓老师、北京泰坦刘政坤总经理、亚大塑料集团公司吴志风主管、突破雪花注塑聂可成经理的大力协助，在此向以上企业和个人表示感谢！注：部分引用资料未注明出处，敬请相关方面给予谅解。本文有任何的谬误之处望您不吝指正，我们将非常感谢。成形原理创新开发是注塑机节能重中之重宁波海航塑料机械制造有限公司张友根电动注塑机是最佳的节能注塑机，为液压注塑机的节能提供了有益的启示，主要是：提高动力驱动系统的效率，二是降低能耗损失，三是促使液压注塑机加快节能技术的开发和应用。面对电动注塑机低能耗的挑战，液压注塑机的节能也有了很大的进展。注塑机生产厂家很重视节能技术的研发和应用，主要在液压动力系统上作开发，有变频控制装置的运用和负载敏感泵的运用等两种型式。注塑机能耗的本质，就是动力系统输出的能量，加工一个同样的制品，输出的能量少即节能。注塑机的节能，实际上主要包涵二个方面，一是执行机构（合模机构、注射机构）的型式及其效率，二是动力控制系统的型式及其效率。三是节能注射成形原理。目前主要对注塑机节能技术的研发，缺少对节能注射成形原理的创新开发。 节能注塑机的开发。节能注塑机与注塑机的节能既有相同点又有不同点，相同点是都具有节能的动力系统和节能的执行机构，不同的是节能注塑机必需具备节能的注射成形原理。目前主要对注塑机节能技术的研发，缺少对节能注射成形原理的创新开发。从根本上实现注射成形的节能，必须进行节能注射成形原理的开发，而机构、电气控制及液压动力系统是为注射成形原理服务的，是一种辅助性节能。只有开发出新的节能的注射成形原理，配上节能的动力系统和执行机构，才能实现真正的节能注塑机。例如，宁波海航塑料机械制造有限公司创新出大型注塑件低压高速模外热流道的节能注塑成形的原理，根据此节能原理开发出50000g超大型节能注塑机，液压动力系统的装载功率仅为37kW，是同规格普通卧式注塑机的1/61/7，整机总的装载功率仅为192kW，根据节能注射原理开发出节能执行机构，注射速度高达4000g/s，加工一个150cmX100cm托盘的成形周期仅4.5分钟，能耗为普通卧式注塑机的50%，这从根本上解决了超大型机的注射成形的节能问题；整机的重量仅为55吨，不到同规格卧式注塑机一块模板的重量。由此可见，如果单纯从液压动力驱动系统方面动节能脑筋，决不可能达到节能的实质性突破，决不可能把驱动液压系统的功率从常规的300多千瓦降低到37千瓦。以“膨胀注射成型法”高速注塑为例，ENGEL公司的研究人员在实验中发现,即使耗费很大能量使螺杆获得1000mm/s以上的注射速度，而实际获得注射速率却只有螺杆注射速度的1/10，并且所消耗的大部份能量用于压缩螺杆前端计量室中的熔融体，螺杆注射到底后，被压缩的高压熔融体仍继续流入型腔,直至建立压力平衡为止，说明了超高的注射速率与超高的注射速度之间关系不大，于是，发明了一种全新的高速注射成型法“膨胀注射成型法”，该技术的注射成形原理不是靠超高的注射速度而是利用储存在熔融体中的能量来实现超高速率的注射充模，能耗仅为一般高速注射成型的1/3至1/2。出奇制胜穆格公司全电动注塑解决方案全电注塑机已经越来越广泛地被用户所接受，各注塑机厂商也纷纷涉足这个领域。就中国市场而言，大多数厂商仍采用伺服电机滚珠丝杠屈臂式合模机构，射塑采用滚珠丝杠同步带传动及载荷传感器等所谓“标准”设计。然而在强手如林、竞争激烈的注塑机工业中，您如何摆脱低端雷同而脱颖而出？如何创造性地采用新型控制解决方案而立于不败之地？穆格公司，作为在塑胶工业伺服控制的领先厂商，我们的答案是：与众不同，独劈蹊径，因地制宜，出奇制胜。穆格公司在伺服控制领域已经有超过50年的历史，我们的伺服控制产品和系统广泛地应用于多个领域。在塑胶工业领域，我们拥有许多新颖的产品和系统，穆格公司工程团队深刻了解用户的需求以及伺服控制的精髓，创造性地设计和生产了多种革命性的方案并投入使用。许多里程碑式的事件证明了我们的努力：1992： 研发了欧洲首台全电注塑成型机 1996： 欧洲首台全电吹塑成型机 2000： 首台全电压铸机以下我们将介绍若干例子，简单地勾勒出我们在注塑成型领域的技术方案及技术特点。滚柱丝杠直接驱动锁模方案穆格公司滚柱丝杠直接驱动锁模方案虽然滚珠丝杠为许多厂商采用，但是其缺点不容忽视：寿命偏短 载荷能力较弱 仅适合于较小吨位穆格的方案是采用滚柱丝杠并直接驱动，这样能够极好地克服以上缺点，为制造大吨位、高载荷、高动态、长寿命的全电注塑机提供了一个更加合理的解决方案。双齿条减速机构锁模方案穆格公司双齿条减速机构锁模方案丝杠型锁模机构通常采用间接位置检测 即采用伺服电机反馈装置代替丝杠螺母位置测量，但是丝杠本身的线性误差和回隙等等因素会直接影响伺服控制精度。穆格公司针对这个问题的解决方案是采用伺服电机加双齿条传动解决方案。好处是：直接位置反馈，提供精准位置闭环及锁模控制 高载荷能力 系统刚性连接，动态好 摆脱滚珠噪音，运行安静 高功率传动，适合大机型锁模控制 长寿命穆格公司在注塑机控制技术方面当然不仅仅侧重于锁模一点，我们在注塑单元更有独到的技术。传统的控制方案无外乎采用伺服电机同步带传动、滚珠丝杠机构加载荷传感器做射胶、保压和背压控制，但是这种所谓“标准”系统架构本身使得控制方案的实施变得捉襟见肘。尤其对薄壁件的注塑控制及保持预塑的均质性及成型质量上倍感困难。另外大吨位机型射胶控制更是问题多多。穆格公司深知问题所在，我们的技术方案则提供了开创性的解决方案。双屈臂机构注塑单元解决方案穆格公司双屈臂机构注塑单元解决方案该设计一改过去传统的线性机械结构，采用了非线性双屈臂传动式机构，具有极强的内在优势：大直径螺杆，小行程 高质量均质预塑，低成型应力 高速注塑，稳定的薄壁件成型质量 保压背压控制精准 系统刚性好，高带宽 机器周期短，生产率高混合式一体化注塑单元解决方案 - PowerShotTM穆格公司混合式一体化注塑解决方案PowerShotTM在大吨位机型(300吨以上)中，传统架构全电方案如果不是说价格昂贵的话，其控制也是困难重重。虽然全电机的诸多优点如节能、环保、高效等在大吨位机型上似乎显得更为突出，但是因为惯量的增长为四次方，控制响应将无可避免地大大降低。换句话说，简单地照搬小吨位系统架构将无法实现方案并达到所需的指标。穆格公司为此特别作了仔细深入的研究，开发了革命性的混合式一体化注塑单元解决方案PowerShotTM。其特点是：结合液压和机电两个领域的优势，高速、高吨位 采用全封闭自包含式液压射塑子系统，大功率，无泄漏，免维护 全闭环数字控制，即插即用，安装简单，接口容易 高效、节能、环保，无需外部液压源驱动 多种尺寸型号适配500吨到2500吨机型从以上几个典型例子可以看出，穆格公司在注塑成型伺服控制领域的解决方案灵活而多样。我们的宗旨很简单，虽然全电方案是潮流所向，但无论是电气的、液压的或混合式的技术方案，只要是最适合用户应用，我们就将博采众长而为客户提供优秀而高效的解决方案。超精密注塑机的极至光盘注塑机广东泓利光盘注塑机报道（一）引言：光盘是信息储存的重要媒介，具有海量信息安全存储和读取的强大功能。其信号记录沟槽的深度在100200纳米之间，要想用镜面精度在2030纳米的成型模具压制出合格的光盘，就必须用现代顶级超精密注射成型技术设备，而这些技术设备及其专利，却都掌握在科技发达国家的少数几个厂家手里。然而在广东泓利机器有限公司，由国家级突出贡献的中青年专家、高级工程师黄步明总经理为带头人的研发队伍，多年来与多方合作攻关，终于突破资金、技术等方面的难题，于2003年8月19日在各方专家的技术鉴定之后，激动鼓舞的向世界宣布：完全依靠进口设备生产光盘的历史结束了！光盘注塑设备技术发展背景光盘又称为光存储器。其母盘是由耐高温的高强度聚碳酸酯为材料，用镜面精度在2030纳米的超精密模具在超精密注塑机上加工制造出来的。在母盘上，分布有无数信号记录凹槽，这些凹槽都是模具在注塑机强大的合模力作用下压制出来的，凹槽根据盘片格式的不同也有所不同，其中CD、VCD信号记录凹槽宽度为0.56微米，深度为0.11微米，行距为1.5微米；DVD的信号记录凹槽宽度为0.28微米，深度为0.11微米，行距为0.75微米。在CDR（一次性刻录只读光盘）的预制凹槽上涂上有机塑料，经过刻录激光头激光信号的烧蚀，便将信号永久保留在光盘上了，经读取则可拾取信号。CDRW（可多次擦写刻录光盘）的信号凹槽相对较浅只有4050纳米，里面喷镀沉积有记忆合金Ag、In、Sb、Te等，利用合金在晶态与无定型态对激光的反射率的差别，来擦写记录和读取信号。正是因为光盘的信号凹槽的深度在纳米级别，对于模具的精度要求，对于注塑成型设备的要求，也就特别的高。上个世纪80年代末，原秦川恒利塑机有限公司在国家级突出贡献的中青年专家、高级工程师黄步明总经理为带头人的一支精干科研开发队伍，成功开发出世界第一台外循环直压式二板注塑机。其后，本着精益求精的进取精神，该公司又在此基础之上开发出全液压四缸直锁二板式注塑机，并获得了中、日、欧、美等七国多项专利，被列入国家重点新产品项目。围绕该系列核心技术，公司在其领导的带领下与华南理工等科研院所合作，潜心研制，不断改进，现已开发出多系列多品种的专用、通用注塑机。该公司凭借着所掌握的成熟技术和拥有的专利，从1998年开始，其领导黄步明又带领旗下科技攻关队伍，开始了新的征程开发数码光盘注射成型机。2001年，经过了大量的开发试验，他们已经掌握了一系列精密制品成型技术的数据资料。这时数码光盘注射成型机已经被列入国家重点新产品项目，一个由机械部北京机床研究所，中科院北京科学仪器研究所，北京航空航天大学等多科研院所、多企业合作的国产化光盘生产线联合攻关体也同时成立，该联合攻关体集中了各相关行业的国家级专家六名，教授级高级工程师十余名以及数十名与之配套的工程师组团。该攻关体一成立就以强大的研制能力投入了开发。北京盛世联光影视文化有限公司等负责生产线的高速铝溅射真空系统、精密注塑镜面模具、全线自动化传输及控制系统的研发，广东泓利机器有限公司（原秦川恒利机器有限公司）则负责光盘注射成型机研制。2002年3月，光盘注射成型机试制成功。紧接着，5月份通过国家新闻出版总署和国家音像协会光盘行业工作委员会批准，于8月将整机搬运到广东新佩斯光电公司，会同其他研制单位的设备，组成了光盘生产线，并进行联机试验。2003年4月，清华大学国家光盘中心专家对光盘生产线进行在线和离线产品多项性能指标的检测，CD、VCD、CD-R光盘技术指标全部符合国际相关标准要求。市场现状与前景解析随着国际互联网的发展，IT数码产品大量的进入到我们的生活。据统计2002年全世界CD-R的需求量为41亿片，其中欧洲市场约占46，北美市场约占30，这两个市场人均拥有量为510张。而DVD-R在2005年的市场总容量为17亿片，2006年预计将达到35亿片，将来还将以2.53倍的速度继续增长。就我国来看，我国市场消费潜力十分巨大。近年来VCD、DVD、PC机等相关设备大量进入市场，也带动了光盘的市场需求。我们可以看出，相对于欧美等地区市场，我们的潜在需求还是相当巨大的。然而在国际市场上，生产数码光盘生产线的注塑机主要集中由德国KM、荷兰NESTAL、日本住友、瑞典TOOLEX几个公司生产，尤其是荷兰NESTAL和日本住友公司最负盛名，代表着注塑机的最高水平。一条普通CD、VCD生产线，我国进口价格高达300万元人民币，DVD-R生产线更是高达1000万元人民币。据知由广东泓利机器有限公司研制的CD、VCD数码光盘生产线的成本大大低于同类进口设备，约为一半，而其技术性能指标却达到甚至超过了部分进口生产线的水平，在配套设备以及售后服务方面，更是拥有进口产品所无法抗争的竞争力。据市场调查预测，我国数码光盘生产线年需求在100200条，如果采用进口则折算人民币约为810亿元。而东南亚市场年需求也在200条生产线以上。与此同时，通过数码光盘生产线研制成功所掌握的成熟精密注塑技术，派生应用在通讯、电子、医疗器材、汽车制造以及防伪产品、血液分离及检测、光学镜片、精密粉末冶金注射成型、精密陶瓷注射成型等高性能的产品专用机上，其经济效益也将是十分巨大的。近年来随着相关控制技术的愈加成熟，相关设备价格成本的进一步降低，以及信息技术的长足发展和深远影响，我们已经看见，市场对于数码光盘的需求正在成几何级数的速度扩大。由此对于数码光盘生产线的巨大需求，也是可以肯定的。（未完待续）数码光盘注塑机的技术难题及其多方案解决对比分析广东泓利光盘注塑机报道（二）众所周知，现在用于精密注塑成型加工的注塑机，一般型式上有全电动式、全液压式和电动液压式。传统肘杆式注塑机基本被国际上与低档机划上了等号，而我国国内以及港台注塑机生产厂家基本上都是生产该类产品，它们结构雷同，档次不高，互相之间不得不展开价格战。从市场情况我们可以看见，中低档市场仍以肘杆式为主，中高档市场则以开环全液压式为主，高档精密市场以电动以及带反馈的全液压式为主，小型精密而且对环境要求比较高的注塑市场，则以全电动式为主，而特别高档的超精密注塑以闭环全液压式为主。数码光盘注塑机由锁模装置、注射装置、冷却系统、液压系统和电脑控制系统等组成。光盘母盘外径分为80毫米和120毫米两种，而厚度却小于1.2毫米，这意味着母盘材料的熔融料在模腔中的流程、流道比（流程深度与流道厚度之比）很大。因此塑料熔体在充模过程中制品质量不易均匀。而且母盘是圆形盘片，主浇道设在盘的中心，注入的塑料熔体进入模腔以后，必须沿着圆周360度的方向快速均匀的推进，沿着径向有序的流向圆周边沿。如果在流程中出现局部流速过快，窜流或者辅流等都会导致局部熔料分子取向并形成内应力；如果母盘在冷却过程中速度不均匀，也将形成局部残余应力；如果锁模模板不平行，不但会使母盘质量不稳定，更严重的是可能会损坏模具。因此针对光盘制品要求精度高、稳定性能好、生产效率高、洁净度高、光学性能好等特点，对注塑机的要求主要有以下几点：1） 系统整体运行稳定可靠，开合模快速平稳，模板起停定位精度高，模板平行度误差小，锁模力准确稳定。2） 塑化系统效率高速度快质量好，计量准确。3） 注射压力高、注射速度快，多级可调。保压转换点准确，保压压力稳定，并且多级可调。4） 温控准确。5） 整机噪音低、洁净、无油污。从2004年中国国际光存储设备展览会及学术交流会的信息来看，目前国际上的光盘生产线多采用全液压式或全电动式注塑机，近年来电动液压复合式注塑机也有所应用。现就全液压式注塑机与全电动式注塑机分部分进行优劣对比。一、合模部分光盘注塑对合模动作要求快速、平稳且压力转换快速精准，模板平行度以及起停位置精度要求都很高。尽管全液压式注塑机存在液压油的可压缩性问题，但是液压在静止的时候压力处处相等，所以模板和模具受力都相当均匀。广东泓利公司在自己掌握的四缸两板锁模的成熟技术基础上，经过改进，将其改为三缸两板直锁式合模机构，使得光盘模具均匀的受到夹紧力，而非传统的顶紧力。工作的时候，在模板的中间，一个较小的移模油缸快速开合模板，在其合模之后，三个大油缸被施以高压夹紧模具。在注射和保压过程中，高压锁模油缸的压力随着注射压力的增加而增加，始终确保不会出现让模的现象。而且由于液压压力的自适应原理，使得模板和模具的受力更加均匀合理。全电动式注塑机一般用伺服电机取代了原来的油缸推动肘杆作开合模运动。所以原来肘杆式结构所存在的问题继续存在，如加工精度要求高、易磨损、调模困难等。由于使用伺服电机，可以使肘杆在不同的角度停下来，有利于锁模力的改变，并可以进行压缩成型。并且，由于没有油压惯性的影响，所以噪音比较低，控制精度高。但是这一切都是以肘杆和滚珠丝杆没有磨损、制造和装配精度高并且模具安装平面平行为前提的。而一般全电动注塑机在使用一年时间左右，便都会出现肘杆和滚珠丝杆磨损所带来的麻烦。此时不但机器的精密度降低，而且滚珠丝杆上会出现一个附加的径向力，从而加速磨损使精密度进一步快速下降，并带来效率降低、噪音增大等问题。此外，如果肘杆在未完全撑直就开始注射，高压的熔融塑料对模具强大的涨模力会作用在滚珠丝杆以及伺服电机的主轴之上，此力足够大的时候便可能导致滚珠丝杆和伺服电机的损坏！二、注射部分光盘属于薄壁制品，光盘上的信息凹槽深度在纳米级精度。为了保证复制信号的准确性，要求注射过程在高速高压的条件下进行，并且注射、保压过程的速度、压力多段可调，保压转换点准确。否则，盘片制造出来之后可能会出现信号丢失、信号不完整以及盘片翘曲、银纹等缺陷。同时，为了保证整机循环周期尽量短，因此机筒螺杆的塑化速度要求非常高，而且要求塑化量非常准确，塑化的速度、背压也是多级可调，以满足在高速的情况下依然有很好的塑化效果。因此采用专用的螺杆，这也有利于保证在成型过程中不会出现气泡、黑点和杂质等缺陷。目前，全液压式注塑机在注射部分的结构一般分为双缸注射与单缸注射两种。双缸注射装置具有轴向长度短，注射油缸、螺杆、油马达三者之间的连接关系比较简单等优点。但是这种结构注射负载大，难以精密控制。单缸一线式注射装置则有利于精密控制，不过结构比较复杂，制造精度要求也比较高。但是广东泓利公司将单缸一线式的结构做了巧妙的改变，使得油马达在注射油缸与螺杆之间，这使得结构变得简单，加工也容易得多，但其调整起来也会比较困难。在全电动注塑机中注射系统一般有两种结构，一种是带传动结构，一种是电机直接驱动。显然，加入带传动之后精度会受到一定的影响，而不用皮带传动虽然结构比较简单，但是要求电机转速较低、转矩较大，且其过载保护能力较弱。不过，塑化的时候采用伺服电机控制螺杆旋转，塑化计量的精度会比较高，转速也较稳定，且可以无级调速。在注射的时候，伺服电机带动滚珠丝杆驱动螺杆进行注射，控制的精度也很高，反应也很灵敏，有利于多级注射调节。但是，由于滚珠丝杆的高负载高转速并且频繁启停所以磨损也比较大。伺服电机在注射时启动速度比一般的液压式快，但是如果液压系统加装畜能器，将比伺服电机启动更快，同样的如果将畜能器用于快速注射其速度也可以快过伺服电机的注射速度。当然，用伺服电机对于注射压力和速度的控制都是比较准确的，但是进入保压时，由于伺服电机不能够在停转的状态下提供大的扭矩，所以只能间断的转动，靠测量螺杆前面物料的压力进行补压。这样，一方面滚珠丝杆不断启停承受冲击力将加速磨损，另一方面电机频繁启停将导致发热，能耗也变大，压力也不易稳定。总的来讲，全电动式注塑机与全液压式注塑机都各自具有自己的优势与劣势，将两者相结合制造出来的注塑机也不尽人意。所以，国际上高精密注塑机依然在朝全电动式和全液压式两个方向上发展，在许多方面也各自持有不同的意见，一些生产厂家对外报道的对比数据也不可全信。下面将从10个方面进行对比讨论：1）节能方面。全电动式注塑机在节能上比全液压式有一定的优势，但绝不是像一些厂家宣传的节能效率那么高。因为注塑机能耗最大的是在加热过程、注射过程以及塑化过程，液压式注塑机的动作是循序进行，而电动式注塑机则必须频繁启动；况且，生产不同产品其节能效果是有很大差别的，若用全电动式生产薄壁制品可能节能就没有那么多。而且许多厂家的节能是与单缸液压式相比较的，如果与其它结构的全液压式或肘杆式相比，节能效果就不是那么明显的了。同时，如果全液压式注塑机采用多泵、变量泵液压系统，应用变频器控制电机转速，采用负载反应型注射系统等方案，其节能效果也能与全电动式的不相上下。2）降躁方面。全电动式注塑机的一个宣传口号就是宁静，对于这一点如果其中的肘杆以及滚珠丝杆均没有磨损且