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如何快速生產(chǎn)注射塑料零件
在社會主義市場經(jīng)濟條件下,面對激烈的市場競爭,塑料制品廠家要想使產(chǎn)品贏得顧客,搶占市場,首先必須縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。因此,如何快速生產(chǎn)塑料零件,成為人們關(guān)注的課題。 所謂快速生產(chǎn)注射零件就是要設(shè)法縮短注射零件的成型周期,這包括從零件設(shè)計、模具設(shè)計、模具制造到注射成型的整個過程。因此必須對整個生產(chǎn)過程進行綜合考慮,并采取可行的措施去加以實施。 根據(jù)多年從事注射生產(chǎn)的實踐經(jīng)驗及國內(nèi)外文獻,筆者認為,要達到快速生產(chǎn)注射零件的目的,應(yīng)從以下幾個方面著手研究。
1、應(yīng)用電腦輔助設(shè)計、并行工程及高速數(shù)據(jù)傳輸,以縮短產(chǎn)品開發(fā)及模具設(shè)計與制造的周期,在產(chǎn)品開發(fā)中,要縮短開發(fā)周期,就要盡可能地節(jié)省時間及工作量,在這個過程中關(guān)鍵就是要采用電腦輔助設(shè)計(CAD)、并行工程及高速數(shù)據(jù)傳輸。
1.1 電腦輔助設(shè)計的優(yōu)點 使用CAD不但可以節(jié)省時間,而且可以提高準確度,繪圖中常常發(fā)生的錯誤在應(yīng)用CAD后會很少發(fā)生,很多重復(fù)性的工作均可被簡化,因此可以省工省時。特別是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品,CAD的*性更為明顯。例如CAD設(shè)計一套復(fù)雜的電視機外殼模具可以在6個星期內(nèi)完成,而采用傳統(tǒng)方法則需要13個星期左右。使用CAD采用三維(3D)軟件。因為使用3D軟件比任何2D軟件進行設(shè)計都快得多,它能將立體模型放大或縮小,加剖面線旋轉(zhuǎn)或在任何位置取剖面,并可同時進行各配合件的設(shè)計工作,詳細的加陰線圖或透視圖可以隨時變?yōu)槟P屯庥^圖,同時還能立即知道所設(shè)計的任何零件的體積,從而在設(shè)計初期便能地估算材料費用。目前,世界上應(yīng)用zui多的3D軟件是UG-OOII及Pro/Engineer。
1.2 并行工程 并行工程亦稱同步工程,是指產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計、模具制造、零件測試等各個部門可同步進行工作。并行工程的核心是CAD及制造系統(tǒng)中的共用電子數(shù)據(jù)庫,工程資料及更新的信息可以通過電腦系統(tǒng)及時分發(fā)到有關(guān)部門,因此每組工作人員都可同時取得的資料,如有任何修改,也可隨時通知有關(guān)人員。討論和決定都可以通過電腦系統(tǒng)在相互溝通的情況下進行。這種并行合作的方式使各部門能及時行動,有關(guān)人員可根據(jù)預(yù)先發(fā)放的工程資料,準備下一階段的工作,使產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計、模具制造同步進行,節(jié)省了很多時間。
1.3 數(shù)據(jù)傳輸 設(shè)計電子數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄓ泻芏喾N,傳統(tǒng)上zui常用的是各種調(diào)制解調(diào)器與調(diào)制解調(diào)器之間的直接傳輸,但高速電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來越受到歡迎,電腦網(wǎng)絡(luò)增長zui快的是Internet,可把設(shè)計文件在幾分鐘內(nèi)傳到國內(nèi)或世界各地,由幾個地方共同作出的一系列修改也可在幾個小時內(nèi)完成。1.4 過程模擬 目前利用電腦進行產(chǎn)品設(shè)計及流程分析已逐漸普及。對于注射件及模具制造費用都較高的注射成型,過程模擬顯得非常重要。模擬主要有填充模擬、冷卻模擬、應(yīng)力分析等。通過模擬,可以比較各種原材料,比較模內(nèi)輸送和分配熔融塑料的澆口及流道方案,選擇和比較工藝條件,正確選擇注射設(shè)備的規(guī)格,預(yù)測零件可能出現(xiàn)的缺陷,保證足夠的模具冷卻和排氣,提出零件的修改方案等。模擬還可保證模具費用不會花得冤枉并能縮短模具制造時間。目前世界上比較流行的過程模擬軟件主要有mold-flow及c-mold。
2、采用自動化生產(chǎn)技術(shù)
2.1 采用自動化生產(chǎn)的原因 通常,在不能全自動生產(chǎn)的情況下,必須依賴人力作輔助。由于生產(chǎn)過程涉及到人為因素,每個生產(chǎn)周期必有差異,造成零件的質(zhì)量有不同程度的差異。特別是實行三班制生產(chǎn)的企業(yè),不同班次生產(chǎn)出來的零件質(zhì)量差別較大,這是由于不同班次的操作者個人技術(shù)、工作態(tài)度不同所致。自動化生產(chǎn)則可以有效避免這一現(xiàn)象,設(shè)備會遵循輸入的指令不折不扣地進行生產(chǎn)。 另外,自動化生產(chǎn)可以使周期穩(wěn)定,減少了人為停機的因素,生產(chǎn)效率會顯著提高。
2.2 物料自動化-集中供料系統(tǒng) 集中供料系統(tǒng)是以氣壓輸送方式將袋裝或散裝的塑料粒料經(jīng)由料斗輸送到簡倉進行儲存,再由筒倉送入干燥系統(tǒng)進行干燥處理,zui后經(jīng)管道由中央切換裝置分配到各注射機臺,同時由自動回收系統(tǒng)將澆口廢料收集、破碎,重新進行回收利用。 集中供料系統(tǒng)的優(yōu)點是,實現(xiàn)了全天無人化連續(xù)成型作業(yè);能夠以全自動方式再生和使用澆口回收料;可根據(jù)需要改變注射機與多品種、多顏色材料的組合使用方式,使著色自動化;通過電腦中心監(jiān)控,省工省時,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)省了能源。集中供料系統(tǒng)克服了以往單機作業(yè)費工費時的弊端,對于多機臺、大批量生產(chǎn)的注射零件,經(jīng)濟效益顯著。
2.3 成型作業(yè)自動化 成型作業(yè)自動化主要是指生產(chǎn)作業(yè)的自動化。現(xiàn)在的注射機及其輔助設(shè)備基本上都具備全自動生產(chǎn)的條件,特別是近幾年來,注射機及其輔助設(shè)備發(fā)展很快,這些設(shè)備不僅功能齊全,操作簡便,而且穩(wěn)定性也非常好。同時各種新型設(shè)備不斷出現(xiàn),如全電動式注射機,雙色、雙料注射機,模具快速裝拆設(shè)備,零件自動檢測、輸送、包裝設(shè)備等。這些輔助設(shè)備大大完善了生產(chǎn)線自動化功能,使生產(chǎn)效率大大提高。 實際上,成型作業(yè)能不能實現(xiàn)自動化,關(guān)鍵在于模具能不能適應(yīng)注射設(shè)備及滿足成型工藝的要求,其中zui主要的還是澆口廢料的處理問題,澆口能不能自動脫落將是自動化成型的關(guān)鍵。解決這一問題的方法有3種:一是采用熱流道模具,使?jié)部诩傲鞯纼?nèi)塑料始終處于熔融狀態(tài);二是設(shè)法使?jié)部诩傲鞯缽U料自動脫落,如潛伏式澆口、三板式模具澆口都能自動脫落;三是采用機械手將澆口廢料從模具內(nèi)取出。 熱流道模具zui適于自動化生產(chǎn),具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)較穩(wěn)定等特點,但在設(shè)計、加工特別是溫控方面有一定的技術(shù)難度,目前應(yīng)用尚不很普遍,應(yīng)用zui多的還是后兩種方法。
3、優(yōu)化成型工藝參數(shù) 要快速生產(chǎn)注射零件,生產(chǎn)過程的穩(wěn)定是首要的,只有正確選擇注射機的工藝參數(shù)及精密控制與零件質(zhì)量有關(guān)的生產(chǎn)因素,才可獲得穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。 在穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下,才可考慮縮短成型周期,zui常用的方法是縮短空循環(huán)的時間,也就是加快開、合模速度及縮短開、合模距離,多數(shù)情況下均使用特快開、合模,其次是設(shè)法縮短保壓及冷卻時間。縮短保壓時間zui簡易的方法是稱量成型零件的件重,塑料熔體充滿模腔后即轉(zhuǎn)入保壓階段,當零件件重不再繼續(xù)增加時,繼續(xù)保壓已失去意義,長時間保壓對設(shè)備反而有害,因此,在調(diào)整保壓時間時應(yīng)注意研究零件外觀及零件件重的變化,以找到*的保壓時間。 關(guān)于縮短冷卻時間,一般采用的方法是增加冷卻水流量,若效果不佳,則應(yīng)降低冷卻水溫度。但是現(xiàn)在許多注射機對物料的塑化都是與冷卻過程同時完成的,因此塑化時間的長短會相應(yīng)地影響到冷卻時間,故縮短塑化時間也會相應(yīng)地縮短冷卻時間,這方面的主要措施是降低背壓,提高螺桿轉(zhuǎn)速等。
4、采用*的成型技術(shù) 一些*的注射成型技術(shù)可有效地縮短成型周期,提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。如氣體輔助注射成型技術(shù),超薄壁成型技術(shù),熱流通成型技術(shù),多模腔成型技術(shù)等。隨著我國汽車、電子、電器、通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這些技術(shù)的應(yīng)用將越來越廣泛。 例如,一些家電生產(chǎn)企業(yè)如康佳、廈華、海爾等公司紛紛采用氣體輔助注射成型技術(shù),以克服大型制件因壁厚不均產(chǎn)生的某些缺陷并相應(yīng)地大幅度縮短成型周期。而一些微電子企業(yè)如德國西門子公司、廈門宏發(fā)電聲公司等則紛紛采用超薄壁成型技術(shù),利用氮氣蓄能注射及抽真空裝置生產(chǎn)壁厚為0.2-0.4mm的塑料零件。這兩種成型技術(shù)的實質(zhì)就是減輕零件件重,縮短成型周期,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。
5、結(jié)語 快速大量地生產(chǎn)注射零件是縮短產(chǎn)品投放市場的時間,降低生產(chǎn)成本,增強市場競爭力的一條有效途徑。但它同時也是一個較復(fù)雜的系統(tǒng)工程,所涉及的資金、技術(shù)、人員等因素較多,特別是某些技術(shù),其資金投入較多,技術(shù)難度較大,不一定適合所有的注射成型企業(yè)。因此各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己的資金、技術(shù)、人員素質(zhì)等實際情況合理采用部分或全部*成型技術(shù),從而達到投資少、見效快,既經(jīng)濟實惠又能滿足生產(chǎn)要求的目的。
1、應(yīng)用電腦輔助設(shè)計、并行工程及高速數(shù)據(jù)傳輸,以縮短產(chǎn)品開發(fā)及模具設(shè)計與制造的周期,在產(chǎn)品開發(fā)中,要縮短開發(fā)周期,就要盡可能地節(jié)省時間及工作量,在這個過程中關(guān)鍵就是要采用電腦輔助設(shè)計(CAD)、并行工程及高速數(shù)據(jù)傳輸。
1.1 電腦輔助設(shè)計的優(yōu)點 使用CAD不但可以節(jié)省時間,而且可以提高準確度,繪圖中常常發(fā)生的錯誤在應(yīng)用CAD后會很少發(fā)生,很多重復(fù)性的工作均可被簡化,因此可以省工省時。特別是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品,CAD的*性更為明顯。例如CAD設(shè)計一套復(fù)雜的電視機外殼模具可以在6個星期內(nèi)完成,而采用傳統(tǒng)方法則需要13個星期左右。使用CAD采用三維(3D)軟件。因為使用3D軟件比任何2D軟件進行設(shè)計都快得多,它能將立體模型放大或縮小,加剖面線旋轉(zhuǎn)或在任何位置取剖面,并可同時進行各配合件的設(shè)計工作,詳細的加陰線圖或透視圖可以隨時變?yōu)槟P屯庥^圖,同時還能立即知道所設(shè)計的任何零件的體積,從而在設(shè)計初期便能地估算材料費用。目前,世界上應(yīng)用zui多的3D軟件是UG-OOII及Pro/Engineer。
1.2 并行工程 并行工程亦稱同步工程,是指產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計、模具制造、零件測試等各個部門可同步進行工作。并行工程的核心是CAD及制造系統(tǒng)中的共用電子數(shù)據(jù)庫,工程資料及更新的信息可以通過電腦系統(tǒng)及時分發(fā)到有關(guān)部門,因此每組工作人員都可同時取得的資料,如有任何修改,也可隨時通知有關(guān)人員。討論和決定都可以通過電腦系統(tǒng)在相互溝通的情況下進行。這種并行合作的方式使各部門能及時行動,有關(guān)人員可根據(jù)預(yù)先發(fā)放的工程資料,準備下一階段的工作,使產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計、模具制造同步進行,節(jié)省了很多時間。
1.3 數(shù)據(jù)傳輸 設(shè)計電子數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄓ泻芏喾N,傳統(tǒng)上zui常用的是各種調(diào)制解調(diào)器與調(diào)制解調(diào)器之間的直接傳輸,但高速電腦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來越受到歡迎,電腦網(wǎng)絡(luò)增長zui快的是Internet,可把設(shè)計文件在幾分鐘內(nèi)傳到國內(nèi)或世界各地,由幾個地方共同作出的一系列修改也可在幾個小時內(nèi)完成。1.4 過程模擬 目前利用電腦進行產(chǎn)品設(shè)計及流程分析已逐漸普及。對于注射件及模具制造費用都較高的注射成型,過程模擬顯得非常重要。模擬主要有填充模擬、冷卻模擬、應(yīng)力分析等。通過模擬,可以比較各種原材料,比較模內(nèi)輸送和分配熔融塑料的澆口及流道方案,選擇和比較工藝條件,正確選擇注射設(shè)備的規(guī)格,預(yù)測零件可能出現(xiàn)的缺陷,保證足夠的模具冷卻和排氣,提出零件的修改方案等。模擬還可保證模具費用不會花得冤枉并能縮短模具制造時間。目前世界上比較流行的過程模擬軟件主要有mold-flow及c-mold。
2、采用自動化生產(chǎn)技術(shù)
2.1 采用自動化生產(chǎn)的原因 通常,在不能全自動生產(chǎn)的情況下,必須依賴人力作輔助。由于生產(chǎn)過程涉及到人為因素,每個生產(chǎn)周期必有差異,造成零件的質(zhì)量有不同程度的差異。特別是實行三班制生產(chǎn)的企業(yè),不同班次生產(chǎn)出來的零件質(zhì)量差別較大,這是由于不同班次的操作者個人技術(shù)、工作態(tài)度不同所致。自動化生產(chǎn)則可以有效避免這一現(xiàn)象,設(shè)備會遵循輸入的指令不折不扣地進行生產(chǎn)。 另外,自動化生產(chǎn)可以使周期穩(wěn)定,減少了人為停機的因素,生產(chǎn)效率會顯著提高。
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2.3 成型作業(yè)自動化 成型作業(yè)自動化主要是指生產(chǎn)作業(yè)的自動化。現(xiàn)在的注射機及其輔助設(shè)備基本上都具備全自動生產(chǎn)的條件,特別是近幾年來,注射機及其輔助設(shè)備發(fā)展很快,這些設(shè)備不僅功能齊全,操作簡便,而且穩(wěn)定性也非常好。同時各種新型設(shè)備不斷出現(xiàn),如全電動式注射機,雙色、雙料注射機,模具快速裝拆設(shè)備,零件自動檢測、輸送、包裝設(shè)備等。這些輔助設(shè)備大大完善了生產(chǎn)線自動化功能,使生產(chǎn)效率大大提高。 實際上,成型作業(yè)能不能實現(xiàn)自動化,關(guān)鍵在于模具能不能適應(yīng)注射設(shè)備及滿足成型工藝的要求,其中zui主要的還是澆口廢料的處理問題,澆口能不能自動脫落將是自動化成型的關(guān)鍵。解決這一問題的方法有3種:一是采用熱流道模具,使?jié)部诩傲鞯纼?nèi)塑料始終處于熔融狀態(tài);二是設(shè)法使?jié)部诩傲鞯缽U料自動脫落,如潛伏式澆口、三板式模具澆口都能自動脫落;三是采用機械手將澆口廢料從模具內(nèi)取出。 熱流道模具zui適于自動化生產(chǎn),具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)較穩(wěn)定等特點,但在設(shè)計、加工特別是溫控方面有一定的技術(shù)難度,目前應(yīng)用尚不很普遍,應(yīng)用zui多的還是后兩種方法。
3、優(yōu)化成型工藝參數(shù) 要快速生產(chǎn)注射零件,生產(chǎn)過程的穩(wěn)定是首要的,只有正確選擇注射機的工藝參數(shù)及精密控制與零件質(zhì)量有關(guān)的生產(chǎn)因素,才可獲得穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。 在穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下,才可考慮縮短成型周期,zui常用的方法是縮短空循環(huán)的時間,也就是加快開、合模速度及縮短開、合模距離,多數(shù)情況下均使用特快開、合模,其次是設(shè)法縮短保壓及冷卻時間。縮短保壓時間zui簡易的方法是稱量成型零件的件重,塑料熔體充滿模腔后即轉(zhuǎn)入保壓階段,當零件件重不再繼續(xù)增加時,繼續(xù)保壓已失去意義,長時間保壓對設(shè)備反而有害,因此,在調(diào)整保壓時間時應(yīng)注意研究零件外觀及零件件重的變化,以找到*的保壓時間。 關(guān)于縮短冷卻時間,一般采用的方法是增加冷卻水流量,若效果不佳,則應(yīng)降低冷卻水溫度。但是現(xiàn)在許多注射機對物料的塑化都是與冷卻過程同時完成的,因此塑化時間的長短會相應(yīng)地影響到冷卻時間,故縮短塑化時間也會相應(yīng)地縮短冷卻時間,這方面的主要措施是降低背壓,提高螺桿轉(zhuǎn)速等。
4、采用*的成型技術(shù) 一些*的注射成型技術(shù)可有效地縮短成型周期,提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。如氣體輔助注射成型技術(shù),超薄壁成型技術(shù),熱流通成型技術(shù),多模腔成型技術(shù)等。隨著我國汽車、電子、電器、通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這些技術(shù)的應(yīng)用將越來越廣泛。 例如,一些家電生產(chǎn)企業(yè)如康佳、廈華、海爾等公司紛紛采用氣體輔助注射成型技術(shù),以克服大型制件因壁厚不均產(chǎn)生的某些缺陷并相應(yīng)地大幅度縮短成型周期。而一些微電子企業(yè)如德國西門子公司、廈門宏發(fā)電聲公司等則紛紛采用超薄壁成型技術(shù),利用氮氣蓄能注射及抽真空裝置生產(chǎn)壁厚為0.2-0.4mm的塑料零件。這兩種成型技術(shù)的實質(zhì)就是減輕零件件重,縮短成型周期,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。
5、結(jié)語 快速大量地生產(chǎn)注射零件是縮短產(chǎn)品投放市場的時間,降低生產(chǎn)成本,增強市場競爭力的一條有效途徑。但它同時也是一個較復(fù)雜的系統(tǒng)工程,所涉及的資金、技術(shù)、人員等因素較多,特別是某些技術(shù),其資金投入較多,技術(shù)難度較大,不一定適合所有的注射成型企業(yè)。因此各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己的資金、技術(shù)、人員素質(zhì)等實際情況合理采用部分或全部*成型技術(shù),從而達到投資少、見效快,既經(jīng)濟實惠又能滿足生產(chǎn)要求的目的。
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