《薄壁包裝注塑機(jī)論文》4400字

薄壁包裝注塑機(jī)論文目錄TOC\o"1-2"\h\u6553注塑機(jī)論文 15310引言 1308971薄壁包裝產(chǎn)品的特點(diǎn) 1176391.1薄壁包裝產(chǎn)品定義及適用材料 1203601.2薄壁包裝產(chǎn)品主要市場應(yīng)用 270521.3薄壁包裝產(chǎn)品的特點(diǎn) 217212薄壁包裝產(chǎn)品的成型要求 2242482.1薄壁成型的充填關(guān)鍵 2134602.2薄壁包裝產(chǎn)品的成型要求 2230793對注塑機(jī)的相關(guān)要求 3291613.1對鎖模部分的要求 3223693.2對射臺部分的要求 436343.3對動(dòng)力及液壓部分的要求 4112003.4對注塑機(jī)控制系統(tǒng)的要求 5261143.5對注塑機(jī)其余的要求 513225結(jié)語 530172參考文獻(xiàn)： 5摘要：分析了薄壁包裝產(chǎn)品的定義及主要市場應(yīng)用，闡述了薄壁包裝產(chǎn)品的特點(diǎn)及要求，以及注塑機(jī)如何才能高效生產(chǎn)的要求，對注塑機(jī)的系統(tǒng)方案確定及具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到指引作用。關(guān)鍵字：薄壁包裝注塑機(jī)高速節(jié)能穩(wěn)定引言隨著國家積極倡導(dǎo)綠色包裝及國民安全環(huán)保意識的增強(qiáng)，可降解或可回收利用的塑料包裝得到日益廣泛的發(fā)展。中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的提高，對微波食品、休閑食品及冷凍食品等方便食品的需求量將不斷增加，同時(shí)城市工作節(jié)奏加快，餐飲外賣行業(yè)火速發(fā)展，直接帶動(dòng)相關(guān)食品包裝的需求。塑膠原料的成本占據(jù)制品總成本的絕大部分，制品需要盡量減重，為生產(chǎn)企業(yè)帶來直接的效益，同時(shí)伴隨塑膠新原料的研發(fā)應(yīng)用，催生塑膠制品越來越輕，壁厚越來越薄。薄壁包裝產(chǎn)品的需求量大增，對注塑機(jī)生產(chǎn)的效率與穩(wěn)定性帶來了更高的要求。薄壁包裝產(chǎn)品的特點(diǎn)1.1薄壁包裝產(chǎn)品定義及適用材料薄壁包裝產(chǎn)品一般指壁厚t在1mm以下及流長比L/t（圖1）大于150的包裝產(chǎn)品[1]，而目前由于輕量化及經(jīng)濟(jì)性的要求，許多產(chǎn)品的壁厚已在0.3mm到0.4mm之間，而且流長比可達(dá)400:1。注塑薄壁包裝類產(chǎn)品的主要塑料材料是PP、PE、PS和PET等，通常這些材料都具有很高的流動(dòng)性及足夠的強(qiáng)度和硬度，熔融指數(shù)（MFI）通常在40g/10min(230oC/2.16kg)以上，如蘭港石化PPH9018、韓國三星PPHI828等。圖1：流長比的定義1.2薄壁包裝產(chǎn)品主要市場應(yīng)用薄壁包裝產(chǎn)品通常應(yīng)用在以下方面：食品容器(包裝冰激凌、奶茶、奶粉、八寶粥等的杯子或盒子)；餐飲容器(航空杯、圓形碗、快餐盒、飲水杯等）；生活日常用品(包裝各類塑料桶、花盆、濕巾盒等)；醫(yī)療用品(一次性針筒、針套，藥杯及采血管等)。1.3薄壁包裝產(chǎn)品的特點(diǎn)薄壁包裝產(chǎn)品大多是一次性使用，所以市場消費(fèi)量很大，追求高效生產(chǎn)及輕量化從而降低成本。大部分產(chǎn)品需具有安全無毒（可直接使用于包裝冷熱食品）、耐高溫（可使用于微波爐）、耐低溫（可存放于冰箱及冷柜等）等特點(diǎn)。外觀方面具有美觀、無飛邊、無變形扭曲、顏色均勻或透明等特點(diǎn)。薄壁包裝產(chǎn)品的成型要求2.1薄壁成型的充填關(guān)鍵熔融膠料經(jīng)注塑機(jī)注射后進(jìn)入模具內(nèi)，由于模壁溫度遠(yuǎn)低于膠料溫度，在熔融充填模腔時(shí)，模壁會(huì)成立固化層（圖2），因而降低可流動(dòng)通道的厚度。這個(gè)情況在壁厚越薄時(shí)越嚴(yán)重。1mm壁厚有0.2mm厚的固化層，流動(dòng)道通剩下0.6mm厚。0.5mm壁厚有0.2mm厚的固化層，流動(dòng)道通只便剩下0.1mm厚。只有在固化層還沒有很厚時(shí)，前端膠料已填滿最遠(yuǎn)處，產(chǎn)品才能打滿。如當(dāng)充填未完成時(shí)，流動(dòng)通道因固化層過厚而消失的話，成品便因膠料難以向前流動(dòng)而打不滿。因此薄壁成型的填充關(guān)鍵是高速注射，快速填滿行腔，流長比越長，所需要的注射速度越高。同時(shí)薄壁注塑本身不需要太高注射壓力，因?yàn)槟侵皇菑浹a(bǔ)注射速度的不足，強(qiáng)行將熔融膠料注入未填滿的模腔。如此一來，不但增加所需的鎖模力，也會(huì)在成品里形成高內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致脫模后成品出現(xiàn)變形。圖2：充填示意圖2.2薄壁包裝產(chǎn)品的成型要求根據(jù)以上所述薄壁包裝產(chǎn)品的特點(diǎn)及充填關(guān)鍵，其注塑成型需要滿足以下要求：2.2.1注射速度快：注射速度快才能填滿型腔同時(shí)縮短周期，部分薄壁產(chǎn)品尤其如多腔快餐盒等需要的注射速度在300mm/s以上；2.2.2循環(huán)周期快：通過提高產(chǎn)量可以分?jǐn)偝杀?，使最終的單件產(chǎn)品成本盡可能的小，此類產(chǎn)品的生產(chǎn)周期越來越快，這也是所有生產(chǎn)包裝產(chǎn)品企業(yè)共同追求的目標(biāo)。目前國外著名注塑機(jī)廠商可將部分產(chǎn)品的生產(chǎn)周期控制在3.5s以下，而國內(nèi)一些廠商也可將生產(chǎn)周期實(shí)現(xiàn)在5s以內(nèi)。2.2.3實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)：只有通過全自動(dòng)生產(chǎn)才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高及降低人工成本，且能避免因手動(dòng)時(shí)不當(dāng)?shù)娜〕霎a(chǎn)品或直接掉落可能導(dǎo)致的產(chǎn)品損壞，同時(shí)還能對產(chǎn)品進(jìn)行對齊、疊加及包裝。2.2.4生產(chǎn)合格率高：由于生產(chǎn)量大，現(xiàn)代高速生產(chǎn)合格率需要達(dá)到99.9%以上，同時(shí)不依賴人工去辨識不合格品。2.2.5生產(chǎn)穩(wěn)定性好：生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定，減少人為調(diào)整，及機(jī)器無故障不停機(jī)連續(xù)運(yùn)行，是產(chǎn)品高合格率及高產(chǎn)量的關(guān)鍵。2.2.6生產(chǎn)潔凈無污染：由于大部分薄壁包裝產(chǎn)品直接接觸食品等，需最大限度減少對此類產(chǎn)品的污染如油污或細(xì)菌等，實(shí)現(xiàn)潔凈化生產(chǎn)。2.2.7節(jié)約能源：能源的節(jié)省能直接帶來效益的提高，由于薄壁包裝產(chǎn)品大部分是薄利靠產(chǎn)量產(chǎn)生效益，因此能源的節(jié)省也很重要。2.2.8能實(shí)現(xiàn)一些特殊功能：現(xiàn)代包裝產(chǎn)品的功能已不僅僅是保護(hù)產(chǎn)品，需要產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)一些特殊的功能，如采用模內(nèi)貼標(biāo)(IML)，模內(nèi)裝飾(IMD)或后續(xù)裝飾（如熱燙印或類似技術(shù)）等。對注塑機(jī)的相關(guān)要求3.1對鎖模部分的要求3.1.1對機(jī)械部分剛性的要求由于模板變形會(huì)直接影響產(chǎn)品壁厚的均勻性及改變膠料流動(dòng)的阻力均衡，會(huì)加大成品成型難度及產(chǎn)品合格率。傳統(tǒng)注塑機(jī)對于模板碼模面的變形要求為0.25mm/m,而對于薄壁尤其如壁厚在0.3~0.4mm產(chǎn)品，碼模面的變形量就要控制在0.08mm/m以下。所以模板要高剛性（增加模板的厚度及布置的加強(qiáng)筋），同時(shí)四柱空間不宜過大。3.1.2對機(jī)械部分強(qiáng)度的要求生產(chǎn)周期很短且連續(xù)不間斷運(yùn)行的條件下，鎖模關(guān)鍵零部件極易產(chǎn)生疲勞，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的機(jī)板及哥林柱等會(huì)頻繁產(chǎn)生斷裂等失效情形，有的機(jī)器甚至在生產(chǎn)周期5s左右時(shí)會(huì)出現(xiàn)不到一個(gè)月哥林柱就產(chǎn)生斷裂，因此對于高速生產(chǎn)薄壁包裝產(chǎn)品的鎖模部分零件需強(qiáng)化設(shè)計(jì)，降低應(yīng)力提高強(qiáng)度。對于哥林柱在設(shè)計(jì)上應(yīng)加粗直徑并增設(shè)雙減應(yīng)力槽（圖3），卸載螺紋段的應(yīng)力。對于球鐵機(jī)板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)上，應(yīng)降低主拉應(yīng)力到100Mpa左右。圖3：雙減應(yīng)力槽示意圖3.1.3對模板平行度的要求薄壁產(chǎn)品的注射要求動(dòng)定模保持高的平行度才能確保不產(chǎn)生飛邊溢料等情況，同時(shí)動(dòng)模板鎖模力的作用點(diǎn)的位置必須盡量靠近中心，這樣才能滿足在任何條件下模具動(dòng)定半模均能保持平行而使模具導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)磨損最小化。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精密的模板加工及提高調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)，才能提高模版平行度。通常普通機(jī)器的空載模板平行度為0.3mm/m，負(fù)載平行度為空載的一般，而對于薄壁專用機(jī)的空載模板平行度需做到0.07~0.1mm/m以內(nèi)。3.1.4對鎖模機(jī)鉸部分的要求鎖模單元要滿足模具快速開合的速度要求，需要機(jī)鉸部分本身的運(yùn)動(dòng)曲線（圖4）與工藝要求的速度曲線相一致，開始時(shí)速度逐步能穩(wěn)定增加，中間運(yùn)行時(shí)具有足夠的速度放大比，模具即將貼合時(shí)速度平穩(wěn)下降直至合模行程到達(dá)時(shí)接近為零，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的快慢轉(zhuǎn)換及靈敏的模具保護(hù)。一臺293噸鎖模力的注塑機(jī)需要獲得平均開合模速度約0.7m/s，開合模周期需在1.8s以內(nèi)，以此為滿足薄壁產(chǎn)品短成型周期的前提條件。圖4：機(jī)鉸運(yùn)行曲線（橫坐標(biāo)為模板行程，縱坐標(biāo)為模板速度與油缸速度的放大比）3.2對射臺部分的要求3.2.1對射臺結(jié)構(gòu)的要求薄壁產(chǎn)品的注射需要滿足300mm/s以上的速度，除要求高射速外，還需要快速的加速及減速，這要求注射部分具有很低的慣性及阻力。傳統(tǒng)的雙缸注射，因運(yùn)動(dòng)部分重量大，摩擦副多，很難得到高的加速度及減速度，同時(shí)雙缸注塑很難實(shí)現(xiàn)完全同步起步或剎車，易導(dǎo)致零部件因不平衡力而失效。而單注射缸的設(shè)計(jì)，油馬達(dá)在注射時(shí)不動(dòng)，只有螺桿及注射缸的活塞桿往前，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大幅下降，同時(shí)不存在不同步的現(xiàn)象。高速注射采用這種單缸注射結(jié)構(gòu)最為合理。3.2.2對螺桿塑化部分的要求要在五秒左右的生產(chǎn)周期內(nèi)進(jìn)行塑化，應(yīng)提高螺桿的塑化能力，螺桿需要能達(dá)到.0.8~1m/s的線速度。螺桿結(jié)構(gòu)上需采用屏障型結(jié)構(gòu)，提高塑化均勻性。螺桿長度尺寸上需采用22~25：1的長徑比確保熱量的吸收及熔融效果。另需加厚熔膠筒壁厚（熔膠筒外徑與內(nèi)徑比值在2.5以上）及加大發(fā)熱圈功率（單位功率在6W/cm2以上），以提高加熱能力。3.2.3對射臺導(dǎo)向及油缸密封的要求為了滿足摩擦力最小化，動(dòng)作靈活，射臺部分必須有精密線性導(dǎo)軌進(jìn)行導(dǎo)向和支撐，以替代傳統(tǒng)導(dǎo)桿式的高摩擦結(jié)構(gòu)。高速射膠需采用低摩擦系數(shù)的密封件提高啟動(dòng)性能及降低阻力，同時(shí)密封件需能承受頻繁高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的溫升，不易老化或分解，因此適宜采用聚四氟乙烯等材料的密封件。3.3對動(dòng)力及液壓部分的要求3.3.1對動(dòng)力部分的要求為了滿足高速要求，油泵排量及電機(jī)功率相比傳統(tǒng)注塑機(jī)需要加大。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵是理想選擇，可以按照每個(gè)動(dòng)作需要輸出必要的流量和壓力，基本沒有損失,從而具有很好的節(jié)能效果。伺服電機(jī)需要慣量低響應(yīng)快的性能，射膠動(dòng)作可提高很快的加速度及減速度（最大速度的加減速需在30~50ms內(nèi)完成），從而使薄壁產(chǎn)品更加容易成型。3.3.2對液壓閥類的要求高速機(jī)器的液壓閥需要滿足響應(yīng)快、過流量大等特點(diǎn)。液壓閥的大小需與系統(tǒng)的最大流量相匹配，太小則會(huì)造成阻力的加大，太大會(huì)影響響應(yīng)速度及控制精度。液壓閥的響應(yīng)需與油泵響應(yīng)相匹配，如閥開啟太慢會(huì)導(dǎo)致管路壓力升高產(chǎn)生沖擊，射膠保壓過程關(guān)閉太慢會(huì)產(chǎn)生溢料及飛邊影響成型品質(zhì)。因此成本允許的機(jī)器應(yīng)使用一些高頻響應(yīng)的比例閥或伺服閥，提高開啟關(guān)閉速度及精度。液壓閥的控制上需采用單獨(dú)外控油、閥的安裝位置需盡量靠近執(zhí)行原件，以提高閥芯開啟關(guān)閉的速度。3.3.3對液壓管路的要求由于油泵流量的加大，液壓管路需要具有足夠的通徑，才能減少油溫的升高及降低能耗。同時(shí)壓力油具有彈性，而高速注射時(shí)需要提高液壓管路的剛性，因此壓力油管滿足連接需要前提下長度需盡量短，非活動(dòng)部位可使用硬管連接也有助于降低彈性。同時(shí)管路的耐壓值也需要提高，降低頻繁的壓力沖擊或波動(dòng)而帶來的爆裂風(fēng)險(xiǎn)。3.4對注塑機(jī)控制系統(tǒng)的要求高速注塑機(jī)需采用高速CPU,最快掃描周期在1ms以內(nèi)，確保注塑機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的位置、壓力的重復(fù)性及精準(zhǔn)度。溫度的穩(wěn)定及重復(fù)性會(huì)影響產(chǎn)品的精度，要求電腦對穩(wěn)定的穩(wěn)態(tài)控制精度高，溫度輸出及時(shí)且不過沖。另外高速包裝注塑機(jī)需采用專用程序，邏輯運(yùn)算簡單，對于開合模需采用S曲線的柔性控制，同時(shí)去除多余的延遲及檢測時(shí)間，節(jié)省周期時(shí)間。3.5對注塑機(jī)其余的要求3.5.1對機(jī)架的要求強(qiáng)有力的機(jī)架支撐是持續(xù)穩(wěn)定高速運(yùn)行的基礎(chǔ)，包裝產(chǎn)品的多腔模具尤其是疊層模，重量特別重，機(jī)架設(shè)計(jì)上需對支撐部分進(jìn)行特別加強(qiáng)保證剛性，且需加多機(jī)架支撐點(diǎn)安裝避震腳吸收沖擊震動(dòng)；同時(shí)需通過機(jī)架焊接后需回火處理去除內(nèi)應(yīng)力減少變形，再經(jīng)過精密平面銑保證導(dǎo)軌平面度。3.5.2對冷卻水的要求為確?？焖俚睦鋮s產(chǎn)品，縮短冷卻時(shí)間，機(jī)器需提供足夠組數(shù)的冷卻水（一般12組以上）及需加大通徑的運(yùn)水系統(tǒng)。且由于組數(shù)多接管復(fù)雜