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

ABS小型注塑件廣泛應用于衛浴產品上，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，研發超高速成形技術，可以促進模具設計和制造技術的提升。通過模具，注塑機、注塑材料和注塑工藝條件的整合，實現減少材料損耗，提升注塑件品質，節省能源，節省設備投資的目的。最終實現制造成本的降低。

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間[1]，影響因素也存在于以上各工序中。

1.1 注塑生產工藝流程

塑料干燥→塑化→合模→注射保壓(充模)→冷卻→開模→制品取出

1.2 注塑成形周期

成形周期=模具開、合時間+注射、保壓時間+冷卻(塑化)時間+制品脫模時間

要實現超高速成形，就要想辦法將上述4段時間縮短。

2 成形周期的縮短

2.1 開合模時間的縮短

開合模時間首先取決于注塑機響應靈敏度和移模速度的高低。一般國產機的移模速度為20～30 m/min；國外注塑機能達40～50 m/min，最高可達70 m/min。因此，要實現超高速成形，使用高性能的德國注塑機、日本注塑機是關鍵。廈門銥科塑膠精密模具有限公司(以下簡稱銥科公司)擁有數十臺德國雅寶注塑機，長飛亞全電動注塑機和日本沙迪克螺桿-柱塞式注塑機，這些注塑機全部采用閉環控制。具有高響應度、高的控制精度，移模速度最高達50 m/min，具備了超高速成形的基礎。

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 注射保壓時間的縮短

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

其次，注塑材料的流動性也非常關鍵，要選用高流動性的材料。注射時間和保壓時間的長短和注塑件的收縮率、殘留應力、表面光澤有較大關系。

保壓時間的設定是以澆口密封時間來確定，澆口密封后，增加保壓時間，注塑件質量不變。因此，可通過稱重確定最短的保壓時間。

保壓時間設定(見圖1)。

圖1 保壓時間設定圖

2.3 冷卻(塑化)時間的縮短

一般在小型注塑件成形周期中，冷卻塑化時間要占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、塑化時間占整個周期的46%，縮短冷卻、塑化時間是最關鍵。

縮短冷卻時間，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，使用冰水機控制模溫。仔細觀察，確認制品脫模變形狀況，確定最佳冷卻時間；

(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間后，會出現塑化時間大于冷卻時間的情況。對此，可采用下列方法解決：

①提高螺桿轉速。

②對于由于提高螺桿轉速導致塑化不穩定，影響制品品質的，可以使用柱塞——螺桿式注塑機，如圖3所示。

圖3 螺桿式注塑機

柱塞——螺桿式注塑機將注射和塑化分開，分別由柱塞進行注射，螺桿進行塑化。解決了螺桿注塑機必須等塑化完，才能開模的問題。可以在注射同時進行塑化，是小型注塑件高速成形的首選。

2.4 制品脫模取出時間的縮短

(1)制品脫模良好，能夠快速一次脫模。 對于需反復多次頂出才能脫模的，要通過改進脫模斜度、拋光型腔等方法改善，實現一次脫模。

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

(3)對于脫模時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 實例

筆者運用超高速成形技術，對推動卡注塑件(ABS)進行周期優化，得到了良好的效果，成形周期縮短50%。

注塑材料：ABS；

注塑機：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、合模時間又縮短0.17 s。

(2)分析澆口封閉時間，將注射時間降到1 s。注射時間縮短0.6 s。

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

(4)加裝吹氣裝置，在頂出制品時同時吹氣，將頂出次數從三次降到一次。時間從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 結論

衛浴產品大量使用注塑零件，在激烈的市場競爭中，產品的生產效率和成本是決定勝、敗的關鍵因素。注塑零件運用超高速成形技術，成形周期可縮短一半，從而大幅提升生產效率，降低生產成本。

注塑成形周期的縮短，減少冷卻時間是關鍵。首先，在模具設計時，冷卻水路要做到隨形設計，確保注塑件快速冷卻。其次，要使用柱塞-螺桿式注塑機，能在注射的同時進行塑化，解決了較大注射量時塑化時間超出冷卻時間的難題。最后，在沒有柱塞-螺桿式注塑機時，使用德國雅寶、長飛亞全電動注塑機在縮短成形周期方面也有很好的效果。