如何選擇注塑機(jī)和一般注塑機(jī)價格成本.doc

如何選擇注塑機(jī)和一般注塑機(jī)價格成本        注塑機(jī)的采購項目并不是小投資項目；買了太大的注塑機(jī)固然浪費，買得太小又不合用；因此選擇一臺符合本身產(chǎn)品需要的注塑機(jī)便成為每位買家最關(guān)心的內(nèi)容，當(dāng)然商家給買家推薦適合的注塑機(jī)、給買家介紹如何選擇符合本身產(chǎn)品需要的注塑機(jī)；是商家給買家認(rèn)識的第一課。為了更有系統(tǒng)性地了解選擇注塑機(jī)的各種程序，特撰寫以下的內(nèi)容與之一一詳敘。        一臺好的注塑機(jī)必須制造一致的塑件，并于下次重做定單時亦然。單以注射重量作選機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)是過份簡化，只用鎖模力也不足夠。本文說明選擇注塑機(jī)時要考慮的特性。注塑機(jī)特性分可量化的，及不易量化兩類。前者在注塑機(jī)規(guī)格表上找到，后者只能自己測量或從口碑得知。現(xiàn)在只集中討論注塑機(jī)的可量化特性對選擇注塑機(jī)的影響。 可量化的特性        可量化特性可在海天注塑機(jī)的各種機(jī)型規(guī)格表上找到。在選擇時，這些特性應(yīng)作全盤考慮而并非個別考慮。每個特性的意義在本章說明?？偟膩碚f，本章教你看懂注塑機(jī)的規(guī)格表。規(guī)格表的大部份可量化特性是注塑機(jī)的最大許可值。一般來說，你可用該值或較小的值。1.1注射重量 一注射重量是注塑機(jī)注射裝置的一個重要參數(shù)。它是選擇注塑機(jī)時最常用的參數(shù)，也是關(guān)鍵的參數(shù)，以克（g）或安士（oz）表示（注：1克0.035蠱司 1蠱司28.35克）。這個參數(shù)雖然簡單易明，但亦容易被誤解。道理很簡單，當(dāng)選定了塑料后，注塑商便可確定塑件的重量，因此，他們?nèi)菀滓源俗⑸渲亓縼磉x機(jī)。其實，注射重量的定義是指機(jī)器在對空注射條件下(沒有注射進(jìn)模具里)，注射螺桿作一次最大注射行程時，注射裝置所能到達(dá)的最大塑料注射重量；該參數(shù)在一定程度上反映了注塑機(jī)的加工能力；它可以測量出來的也可以從理論計算出來的（理論值與實測值會有一定程度的差異）。        測試所用的膠料通常是比重1.05的一般PS硬膠，當(dāng)塑件的塑料有別于PS時，規(guī)格上的注射重量要經(jīng)以下?lián)Q算后才可使用。非PS塑料的注塑重量= Wx × Vx/105，(Vx =塑料的比重 Wx =以PS計的注射重量。) 例如：賽鋼的比重是142，它在一臺注射重量(以PS算)227克的注塑機(jī)上 注塑。此機(jī)以賽鋼的注射重量應(yīng)為227g *142/105=307g克賽鋼。        現(xiàn)將常用塑料的比重（Vx）列于表23中。常用塑料密度（g/cm3） 塑料名稱 密度塑料名稱密度硬聚氯乙烯（PVC） 1.351.45高密度聚乙烯（HDPE） 0.940.965改性有機(jī)玻璃（372）（PMMA） 1.18聚乙烯（PE） 0.92改性聚苯乙烯（204）（PS） 1.07聚丙烯（PP） 0.90.92超高沖擊型ABS1.05聚砜（PSF） 1.24低溫沖擊型ABS1.02尼龍1010（未增強）（PA） 1.041.06高強度中沖擊型ABS1.07尼龍1010（玻璃纖維增強）（PA） 1.23耐熱型ABS1.061.08尼龍66（PA） 1.141.15聚苯醚（PPO） 1.061.07聚碳酸酯（未增強）（PC） 1.20聚甲醛（POM） 1.41聚碳酸酯（增強）（PC） 1.41.42聚對苯二甲酸乙醇（PET） 1.35  1.2注射量的確定一一首先計算制品的重量：W制品重澆口系統(tǒng)重量，式中：（W=注射所需的重量）。在本公司的產(chǎn)品樣本上，所有實際注射量參數(shù)都是以聚苯乙烯作為例子來計算的，因此在實際情況中也分兩種情況來考慮。當(dāng)注塑制品是用聚苯乙烯（PS）制造時，注塑機(jī)應(yīng)具備的注射量為Wps；Wps（31.2）×（制品重澆口系統(tǒng)總重），其中，當(dāng)制品的品質(zhì)要求較高，或周期較短時，上式中的系數(shù)應(yīng)取大值，反之可取小值。當(dāng)制品是其他塑料（命名為X塑料）要仿照上法，先計算出其應(yīng)具有該種塑料的理論注塑量為Wx；Wx（31.2）×（制品重澆口系統(tǒng)總重）；然后根據(jù)此塑料（X）的密度換算成PS材料的實際重量Wps，換算公式是：WpsWx × 1.05/Vx；根據(jù)計算結(jié)果Wps與產(chǎn)品樣本對比，選用適合的注塑機(jī)。 舉例說明：設(shè)一注塑制品用聚乙烯（PE）作，已計算出制品本身重185克，估計澆道系統(tǒng)重20克，用以上公式先計算出:Wx=1.2×(185+20)=246克 從手冊或上表中查出PE料的比重為Vx0.92 所以Wps246×1.05/0.92=280.8克對照參數(shù)表，應(yīng)選購海天的HTF160W2-B型或以上注塑機(jī)為好。 1.3注射重量與注射容量的關(guān)系一一注射重量并非注射容量乘以PS的比重：注射重量是測量出來的而注射容量是理論性的。注射容量乘以PS的比重較注射重量為大，因為注塑時塑料會流入料筒與螺桿的空隙裏。還有，止回閥需往後移動才抵達(dá)關(guān)閉的位置。所以廠商一般用注射容量作計算注射重量的起點，理論的注射重量= 注射容量×原料的熔融密度×注射效率系數(shù)（一般取0.86） 1.4選擇一臺足夠注射重量的注塑機(jī)一不應(yīng)選擇注射重量剛好等於塑件重量加流道塑料重量的注塑機(jī)。在要求不高的注塑中，如玩具人像：總重量應(yīng)是注射重量的85；在要求高的注塑中；則用70以下較好。（塑化較均勻，較不會有生料） P 021.5 注射重量過高或太小都不好：塑件及流道塑料的總重量一般是注射重量的30到85之間。下限是由於下以三種考慮：模板的彎曲；塑料在料筒的駐留時間及每公斤注塑件的耗電量。小的注塑件使用小的模具會使模板有過份的彎曲，使他撓起(影響產(chǎn)品品質(zhì))，甚至使模板破裂。用過大的注塑機(jī)注塑小的塑件，熔融駐留時間太長會引致塑料分解。        在料筒的駐留時間可以引用以下公式估計。 在料筒的駐留時間=(料筒內(nèi)塑料重量x注塑周期時間/每模注射重量。料筒內(nèi)的塑料重量大約是注射容量的2倍估計。       例如：比重138的硬性聚氯乙烯(UPVC)在一臺螺桿直徑55毫米，注射行程250毫米，注射重量(以PS表徵)570克的注塑機(jī)上注塑。注塑周期是35秒，每模塑料重量是340克。駐留時間有多長?以兩倍注射容量估計料筒內(nèi)的熔融容量= 2 * 3。1416 x 55 x 55x25/4=1188厘米3?；蚴侵苯右詸C(jī)器的注射容量 x 2倍，（570 x 2 = 1140）在料筒駐留時間1188×138×35/340=168秒。（相當(dāng)于5模的時間）如果換成50mm的螺桿，則駐留時間為470 x 2 x 1.38 x 35/340 = 133 秒。另外，停留時間太短會造成原料塑化不良，也是不好的。原則上， 每分鐘的用料量 相當(dāng)或接近于 注射容量是較理想的。使用一模多腔或加大模具尺寸可解決用大機(jī)注塑小塑件的一些問題。降低料筒溫度也可舒緩因駐留時間長導(dǎo)致的分解。        以上的說明，主要在強調(diào)注塑機(jī)容量大小的選擇，要考慮的因素與材料別，周期，質(zhì)量要求等有關(guān)系，在選擇時，需要做整體考量。 1.7 螺桿直徑：在一臺機(jī)器的注射裝置上，很多廠商都提供多種螺桿直徑可選。螺桿直徑直接影響長徑比，注射壓力，及注射容量 (因此也影響注射重量)。 1.8長徑比：螺桿有效長度與螺桿直徑之比為螺桿長徑比。        若注塑機(jī)有可選的螺桿，螺桿長徑比是選擇過程的一個重要參數(shù)。一個22：1或更大的長徑比提供在螺桿的壓縮區(qū)較佳的混和及較均勻的加熱。要求高的注塑件，如注塑工程塑料，或在001毫米公差內(nèi)高精度的注塑，都該選大的長徑比。在給定的螺桿長度，較大的長徑比等于較小的螺桿直徑。因此注射壓力增加，而注射容量及注射重量降低。        20：1的長徑比屬中等，適合一般要求的注塑；而18：1或更小的長徑比適用於要求不高的注塑而較大的注射重量是更重要的。此時注射壓力不高。        當(dāng)螺桿直徑一定時，大的長徑比相應(yīng)可增加螺桿各段的長度，提高塑化質(zhì)量，長徑比過大，螺桿長度較長，增加了螺桿自重，使螺桿前部下垂而造成螺桿與機(jī)筒間隙的不均勻、甚至在螺桿轉(zhuǎn)動時與機(jī)筒刮磨，降低其使用壽命。（理論上是這樣，但由材料及工藝可克服）長徑比的大小同時會與使用的原料有關(guān)系，一般高黏度類、熱敏性類等原料不建議使用大的長徑比，一般取到22：1以下，例如PVC、PC、PMMA，及阻燃性材料等；而對低黏度類的原料同時有混色要求的，建議取大的長徑比，同時螺桿結(jié)構(gòu)上可以考慮增加阻礙流動的裝置。 每分種所需的材料量大，而注塑機(jī)容量小時，也可用大的長徑比來提高塑化能力。        某些原料不允許壓縮比太大，（壓縮比越大，剪切力就越大）也需用大的長徑比來克服。        例如PET，PBT等。  1.9 注射壓力：螺桿為了克服溶料流經(jīng)噴嘴、澆道和模腔等處的流動阻力而在溶料上施加壓力;在注塑機(jī)規(guī)格表里的注射壓力是注射時料筒前端的最高壓力，而非油壓的最高壓力。注射壓力與油壓的關(guān)系是反比於螺桿橫切面面積與注射缸面積之比。        通常，注射壓力是最高油壓的10倍左右。若注射裝置有螺桿可選，較小的螺桿直徑產(chǎn)生較高的注射壓力。 較高的注射壓力有助於工程塑料的注塑。因為工程塑料粘度都較高，而粘度越高流動阻力就越大。對于某一種機(jī)型的一定螺桿，最大注射壓力是一定的。 注射壓力設(shè)定如果過高，制品可能產(chǎn)生毛邊，脫模困難，影響制品的光潔度，制品產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力。        注射壓力過低，則易產(chǎn)生物料充填不滿模腔，甚至不能成型。一般加工精度低，流動性好的低密度如聚乙烯、聚酰胺之類的塑料，注射壓力可選小于或等于70110Mpa：加工中等粘度的塑料如改性聚苯乙烯，聚碳酸酯等，形狀一般但有一定的精度要求的制品，注射壓力選100160Mpa；加工高粘度工程塑料如聚砜、聚苯醚之類等，薄壁長流程，厚度不均和精度要求嚴(yán)格的制品，注射壓力大約在140200Mpa；加工優(yōu)質(zhì)精密微型制品時，注射壓力可用到200250Mpa以上。 表25列出了常用塑料注射壓力范圍。 塑料 易流動的厚壁制品 中等流動成動，一般制品 難流動，薄壁窄澆口制品 ABS 80-110 100-150 120-200 聚甲醛（POM） 85-100 100-130 120-200 聚乙烯（PP） 70-100 100-120 120-200 聚酰胺（PA） 90-110 110-140 >140 聚碳酸酯（PC） 100-120 120-150 >160 有機(jī)玻璃（PMMA、372） 100-120 120-150 >160 聚苯乙烯（PS） 80-100 100-120 120-200 硬聚氯乙烯（PVC、UPVC） 100-120 120-150 >160 熱固性塑料（MF、PF、BMC） 100-140 140-175 175-230 彈性體（TPR、EVA） 80-100 100-120 120-160        塑料供應(yīng)商都在塑料規(guī)格表公布塑料可用的最高及最低注射壓力。 2.0 注射行程：在給定的螺桿直徑下，增加注射行程可以增加注射容量。但增加注射行程會增長注射時間，因此而增長注射周期。它亦降低有效螺桿長度，因此降低長徑比。高長徑比的優(yōu)點便失去了。從長徑比18：1的注塑機(jī)規(guī)格，統(tǒng)計顯示注射行程約是螺桿直徑的4倍。在長徑比增大時，注射行程可以適當(dāng)?shù)募娱L。 一般注塑機(jī)的注射行程建議不能大于5.5D。選擇注塑機(jī)時必須注意，以過大的注塑行程爭取高的注射容量及重量其實是犧牲了注射時間及長徑比，產(chǎn)品前后注射的質(zhì)量差異大，塑料的塑化不完全（內(nèi)有生料）。 2.1注射容積注射容積是理論性的，它等於螺桿的橫切面面積乘以注射行程。 注射容積(厘米3)=(d24) ×i；(d=螺桿直徑等于料筒內(nèi)孔直徑，i=注射行程以厘米計算)。 由於溶融回流及止流閥的後移，實際注射容量約是理論的97。從實際注射容量計算注射重量，應(yīng)考慮塑料在固態(tài)與溶態(tài)的比容積變化。 一般情況下，實際重量為理論容積的85% X 比重（固態(tài)重量） 2.2注射速度：在注塑機(jī)規(guī)格表里，注射速度是注射時螺桿的最快速度， 它以厘米秒計算。        注射速度影響注射時間。注塑薄壁件時需要高的注射速度，以防止模腔未注滿時，溶融已冷卻凝固。通過控制壓力油的流量，注塑機(jī)都可在注射時有多段注射速度。恒速前緣理論指出最優(yōu)良的注塑是當(dāng)溶融前端在模腔內(nèi)以恒定的速度前進(jìn)。        因模腔的斷面面積并不一致，注射時需要多段射速來能達(dá)到恒速前緣流動。有些注塑機(jī)有多達(dá)10段的射速。有些注塑機(jī)可加蓄能器來加快注射速度。蓄能器在注射周期的低用油階段儲存高壓的壓力油，來給高用油的注射階段使用。它均化電馬達(dá)的負(fù)載及減低其過荷。雖然加大馬達(dá)及油泵(有些注塑機(jī)廠商提供的替代裝置)可以增加注射速度約25，蓄能器一般能增加注射速度約3倍。        注射速度越高，所需的液壓系統(tǒng)控制能力就要越高，否則會造成失控或不穩(wěn)定。        一般來說，射速在150mm/S。以下的，可用一般開環(huán)控制。射速150mm/S 到200mm/S。以下，用方向比例閉環(huán)控制，200mm/S。以上用伺服閥控制較好。        有些客戶在選機(jī)器時，會要求多大的注射速度，但從本質(zhì)上來說，真正需要的是注射速率，因為從注射充填來說，產(chǎn)品要的是多少時間內(nèi)能完成充填。而在同樣的注射速度下，螺桿越小，注射速率就越小，反之則越大。 2.3 注射速率：注射速率是指在單位時間內(nèi)從噴嘴射出的溶料量（容積）。其計算值是機(jī)筒截面積與速度的乘積。        有些注塑機(jī)廠商在規(guī)格表里不用注射速度而用注射速率。注射速率是螺桿在注射時每秒射出的最大容量·它以cm3秒或以G/S計算。        注射速率=注射速度×31416×(d2)2×原料的熔融密度×注射效率系數(shù)(d=螺桿直徑)        注射速率低，溶料充模時間長，制品易殘生冷接縫、前后密度不均、應(yīng)力大等弊病。注射制品，同時高速注射時，可采用低溫模具，縮短成型周期，在不形成過填充的條件下，高速注射也能使所需的合模力減少。但注射速度過高，溶料經(jīng)澆口等處時，產(chǎn)生較大的剪切熱，易形成不規(guī)則的流動、物料燒焦以及吸入氣體和排氣不良等現(xiàn)象，同時在一般開環(huán)控制下，高速注射也不能保證注射與保壓穩(wěn)定的切換，形成不穩(wěn)定而使制品出現(xiàn)溢邊或缺料。        注射速率的最低要求是：在塑料通道未凝固前，充填完成。 2.4螺桿轉(zhuǎn)速：螺桿轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)分（rpm）表示的一個上下限。螺桿轉(zhuǎn)速不及螺桿表面速度重要。兩者與螺桿直徑關(guān)連。螺桿表面速度(cmmin。)=31416×螺桿直徑(cm)x螺桿轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)分)。 每種塑料都有它的推薦最高螺桿表面速度（線速度），不應(yīng)超越。如硬性眾氯乙烯叫PVC)的表面速度不應(yīng)超過12 m分種，聚丙烯PP可達(dá)60 m/min。，PC可允許30 m/min。        例如：使用60毫米螺桿注塑硬性眾氯乙烯(UPVC)時，最大的螺桿轉(zhuǎn)速是多少?最大的螺桿轉(zhuǎn)速=1200(31416*6) = 64 rpm。        加大螺桿轉(zhuǎn)速可大幅度地提高生產(chǎn)效率，但也會加大溶料的剪切熱，可能造成溶料過熱。同時螺桿轉(zhuǎn)動的提高要配合以大排量的液壓泵及加大電機(jī)，對液壓系統(tǒng)也要有通過流量變大的要求，大幅度提高整體的成本。（個別低粘度塑料可降低油壓馬達(dá)排量來提高轉(zhuǎn)速） 2.5螺桿驅(qū)動馬達(dá)扭力：帶動螺桿旋轉(zhuǎn)的油壓馬達(dá)有額定的扭力，在國際單位系統(tǒng)(S1)中足以牛頓米計算。它代表在指定的系統(tǒng)壓力下所產(chǎn)生的最大扭距。黏度高的塑料需要高的扭力及低的轉(zhuǎn)速，黏度低的塑料則相反。大螺桿較小螺桿需要更大扭力。使用比例壓力閥來調(diào)整加料時的馬達(dá)扭力至所需值。 在同一臺注塑機(jī)上，配的是固定的液壓馬達(dá)，一般的設(shè)計慣例是低粘度材料，大小螺桿都有足夠的扭力（PP，PS，PE等低粘度牌號），較高粘度的材料，A，B螺桿可適用（ABS，TPR等，某些高粘度材料，只適用A螺桿（PA，PC，PET，PMMA等）。另外，長徑比越大，所需的扭力也越大。 2.6塑化能力：塑化能力是一臺注塑機(jī)在最高螺桿轉(zhuǎn)速及零背壓下於單位時間內(nèi)能夠均勻地塑化或提升到均勻的溶化溫度的一般硬膠(PS)重量。單位以克/秒,或 kg/ hr.表示.塑化能力(kg/hr.) = 1.29 × D2 × h1 × 密度×rpm × 60 ÷1000 ×效率D = 螺桿直徑(cm), h1 = 計量段深度(cm),效率一般取 85%所以, PS以外的材料塑化能力,可依比重的不同來換算.塑化能力的大小與螺桿直徑, 螺桿設(shè)計, 螺桿轉(zhuǎn)速等有關(guān)系.機(jī)器上標(biāo)示的塑化能力為最大值（PS）,但因每種材料容許的線速度(螺桿轉(zhuǎn)速)不等,所以每種材料的塑化能力也是不一樣的.為了提高生產(chǎn)量,降低周期,塑化時間(儲料)最好在冷卻時間內(nèi)完成. 而為了降低能耗,塑化時間不用比冷卻時間短太多.如何取舍要依具體或大部份生產(chǎn)的產(chǎn)品而定.3.1 鎖模力：（又稱合模力）市面上注塑機(jī)的重要參數(shù)，即注塑機(jī)施加于模具的夾緊力。 鎖模力與注射量一樣，在一定程度上反映了機(jī)器加工制品的能力的大??；并用來作為表示機(jī)器規(guī)格的大小的主要參數(shù)；現(xiàn)在大多數(shù)注塑機(jī)廠家都以鎖模力(噸)來作為機(jī)器型號命名。 機(jī)器在選型時應(yīng)盡量使用在最大鎖模力以下的數(shù)值。足夠的鎖模力與模腔的投影面積成正比，模腔投影面積是模腔投影在模具分離面的面積。需要注意的是：鎖模力不足，會使制品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生飛邊（披鋒）或不能成型；而如果鎖模力太大，造成系統(tǒng)資源的浪費，如果合模力及模板遠(yuǎn)大于模具所需，會使模板變型量加大，而使機(jī)器及模具壽命降低。一般合模力的標(biāo)示，用公噸(等於1000公斤)或千牛力來表示，1公噸約等于10千牛。 鎖模力的估計有以下幾種方法。一、根據(jù)注塑制品在模板（頭板或二板）上的垂直投影面積，計算鎖模力F:鎖模力（噸）模內(nèi)壓力（kg/cm2）X制品的投影面積（cm2）÷1000即 FP X.S式中 F= 鎖模力（t） S制品在模板的垂直投影面積（cm2） P模內(nèi)壓力（kg/cm2） P值列于下表中參考（模內(nèi)壓力）（單位：kg/cm2） 塑料名稱 一般制品 薄壁，精密，高質(zhì)量 超薄（0.6以下）高流長比 PS，PE，PP，ABSPET。 150200 300500 1000PA，POM，PBT200200 300 PC，PMMA， 300300以上 600以上 舉例說明：       設(shè)某一普通制品在頭板或二板垂直方向上的投影面積為410cm2，制品材料為PE，計算需要的鎖模力。由以上公式計算如下式：F=P.S=150X410÷1000=61.5(噸)對照海天公司的機(jī)型表，應(yīng)選用我公司60噸注塑機(jī)即HTF60W。（較低配置）        合理的合模力選擇，在上列的計算方式算好后，再除以0.8的安全系數(shù)較理想。 例如：要注塑一直徑79毫米的一般硬膠杯，此杯壁厚為06mm。求足夠的鎖模力。 杯(及流道)的投影面積是3.1416×7.9×7.94=49厘米2。此杯屬薄壁的范疇，保守的鎖模力是49 X 500 ÷1000 ÷0.8 = 30.6噸。 三、在估計中考慮流程及壁厚是個較準(zhǔn)確的方法。流程是溶料從澆口流至模腔最遠(yuǎn)一點的長度o(參閱圖1)。若注塑件的壁厚大小不一，取其最小作壁厚。        例如：同一硬膠杯的流程是104毫米。求一較準(zhǔn)確的鎖模力。流程壁厚比=10406=173。從圖2，壁厚06毫米處模腔壓力是550巴。        鎖模力= 550×102×49÷1000 ÷0.8 = 34.5 噸        以上的估計沒有考慮黏度。但估計仍然正確，因一般硬膠的黏度因子是10。        例如：同一膠杯現(xiàn)用超不碎膠(ABS)注塑，求所需的鎖模力。使用黏度因子15，所需鎖模力=15×345頓= 52噸。 四、較準(zhǔn)確的鎖模力估計是設(shè)計模具時由電腦模擬計出的鎖模力。 3.2開模行程一開模行程是移動模板從合模到開模的位移距離。開模行程斷定了注塑件的最大高度H。其關(guān)系是：開模行程2H+水口長度L。如使用熱流道系統(tǒng)時L=0。以上的不等式提供空位給地心吸力、機(jī)械手或人手將注塑件拿走。  根據(jù)以上內(nèi)容，就基本可以選擇出正確的注塑機(jī)了。目前在國內(nèi)90噸鎖模力的注塑機(jī)通常在10-12萬左右，再根據(jù)這個價格折舊，加上電費消耗、人工、廠房、管理費用就可以算出注塑機(jī)每小時的成本了，通常目前90T在業(yè)內(nèi)的成本為40-45元/小時。