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小型注射成型机的优势

小型注射成型机的优势 2011年12月04日 来源： 塑料制品的生命周期变得越来越短。这也意味着必须缩短成本分期摊还的时间。对于生产而言，这就要求能够有效地制造所有各种不同批量的产品，同时投资决策必须不仅基于现在的产品，而且也要基于未来的产品。许多加工厂商极其看好小型注射成型机的优点。选择机器大小的首要因素是所生产的产品。选择机器，首先的和最重要的条件是满足适当的合模力和注射体积这样一些要求。 大量的可供选择的机器 注射成型的成型零件和制品所涵盖的范围几乎是无限的，因而注射重量和制品尺寸的多样性也好像是没有限制似的。它们的范围可以从0.001到0.01g的微型零件，直到约为66kg注射重量的半个汽车车体的大型零件。不过，最大多数的注射成型零件处于这两个边界范围之内，重量为数克到数百克。这也就是与这样一些小零件，如插销、插销连接器、密封件、玩具和电子物件等相关的领域 — 恰好是合模力可达500kN的小型注射成型机的主要应用区域。

图1 500KN合模力注射成型机(照片提供:Arburg)

在小型机器上制造的产品的极大多样性与可获得的小型机器的规格范围是相匹配的。几乎所有机器制造商都生产合模力在较低区域的机器。它们中的某些，例如Arburg和Dr. Boy公司，甚至是从这些小型注射成型机上获得大部分的收入(图1)。对于其他制造厂商，如Demag-Ergotech、Engel、Battenfeld 和Krauss-Maffei等公司，小型机器使它们有一个完整的供货范围。小兄弟也是五脏俱全生产的小型机器也要使它们具备较大合模力的机器所具有的所有变化形式，例如，它们也有二板式、肘杆式和全液压合模设备等。和大型机器一样，液压驱动在各种驱动系统中占统治地位。全电动驱动比起合模力为1000kN的机器来稍微少一些。在德国市场上，合模力为500kN的全电动机器当前仅由Fanuc、Ferromatik-Milacron和Battenfeld公司提供。Fanuc甚至是更小的合模力机器的唯一供应商。就像它们的大哥哥那样进行控制看一下小型注射成型机的购买价格，可以发现，它随合模力增加而增加，而按照单位合模力计算的价格，则是减少的。小型机器按照合模力而言购买价格较高的原因，除了其他因素外，可以这样解释∶它们使用零件和部件的方式是与中等和大型机器完全相同的。在小型机器上制造产品需要像中型或大型机器上制造产品时同样的加工控制。这也就是说，为了进行适当控制，要用同样的速度，以同样的质量从加工过程中获得信息。反过来说，这要求使用大型机器所使用的同样的传感器。由于信号加工和过程监测必须以同样的方式进行，控制系统既不可能较小，也不可能较为便宜。并且，客户希望不管机器尺寸大小，在他们的机器上有同样类型的控制系统，因而小型和大型机器的控制系统差别不大，而在大型机器上，控制系统和传感器的成本仅构成总成本的一个较小比例。但是，每千牛顿合模力较高的购买价格并不是小型机器使用和普及的障碍。对用户而言，更为重要的应当是与产品相关的成本，因为机器购买价格仅仅是许多成本因素之一。并不是所有的各种影响总是已知的，可以直接地因数化，或者间接地计入产品成本。在这方面，加工厂商从使用小型机器所取得的知识和经验是有用的。 Lego公司有数百台小型机器丹麦Lego公司在数百台合模力在500 kN左右的小型机器上进行生产。这些机器中三分之二以上合模力在250到600 kN之间。它们的大多数是标准型机器。它们能被选定，是因为它们能满足Lego公司的特殊需求方针并适合Euromap接口。这有助于将它们集成入Lego的自动化环境，从而生产本身能被很好地组织起来并广泛地实现自动化(图2)。Lego公司有多年的加工塑料和使用小型注射成型机的经验。多年来，它表明小型机器对小型塑料制品是有好处的。

图2 丹麦Lego公司的小型注射成型机生产车间

理论上，小型制品可在机器合模力较大的多型腔模具上生产，这种机器也仍然有很高的容积利用程度。如果零件的数量有足够保证，一种制品可在各配备一个8型腔模具的4台小型注射成型机上生产。它的一种自然的可替代的办法是在一台安装有32个型腔的模具的较大机器上制造这种零件。在大多数情况下，小型机器和几个模具已成为Lego公司生产的标准。无论如何，选择小型注射成型机的理由常常并不总是立即显现出来的。比在大型机器上有更低的生产成本Lego公司的经验表明，使用较大的多型腔模具的机器确实可以期望得到较高的每小时的产量。但是，模具、机器、附属设备、占地面积、折旧、能源消耗和维修的费用也较高。结果是每小时生产的全部成本与每台机器和模具产量的上升成正比。因此，使用有多型腔的大型机器对公司既没有成本方面的优点也没有成本方面的缺点。但是，可能在小型机器上有一些限制因素不那么突出。例如，每一个机器群体都需要维修和服务，因为只有预防性的和系统性的措施能最大限度地确保机器的磨损最小，使效率、完好率和生产率得到改善。对于Lego公司，小型机器维修和服务有这样的优点: 通常不必要完全停止一种零件的生产，这是因为同一种制品的模具分别安装在不同的机器上进行生产，即使对其中一台进行维修，生产仍然可以继续进行。除维修外，在几台小型机器上使用几套模具还在其他方面使Lego公司得益，这更证实了使用小型机器的合理性。在小型机器上并行进行生产产品着色是一项关键性的工序，玩具制品制造商尤其关注这一点，因为同样的产品常常要求不同的颜色(图3)。使用分别安装在各台小型机器上的几套不同的模具可以并行制造不同颜色的产品，这样的安排比在一台大型机上使用一套模具的情况能有更高的生产效率。

图3 小型机器上的几个模具可同时并行生产不同颜色的制品

在Lego公司，模具用于生产的典型的持续运行时间约为5-10天。因而，每周都会有大量的模具更换和启动。就启动而言，Lego公司对小型机器有较多的正面体验，这是因为它们产生的废料常常较少。但这并不是说小型机真正提供了优越性能，宁可说这只是反映了大型机的模具一般在几何形状和模具 技术方面更为复杂的实况，而型腔数目较少时，加工过程较易于管理。Bosch公司的高完好率德国Bosch公司是一个加工企业，它除其他业务外，特别向汽车行业提供插销和插销联接器。它的生产也是高度自动化的，并分布在大量的小型机上。修理、维护和服务也是Bosch公司关注的关键点。首先，这是因为机器必需持续保持完好，并有最长的使用期，而模具零件必需有协调一致的高质量水平。第二，必须防止模具由于，例如磨损或污染，造成停工的时间。但是，不可预见的模具停工时间可能在任何时刻发生，例如，由于滑杆、抽芯装置或其他型腔零件的破损或开裂。造成模具停工时间的其他原因是模具零件或是完全地或是部分地妨碍脱模。在这些情况下，问题的本质或模具的复杂性也可能使拆卸模具成为必要。不管是模具还是机器的停工时间，是在日程上安排了的或未安排的，使用有许多型腔的单个模具时就必然要停止这种成型零件的生产。但因为必须遵守交货的最后期限，在对生产进行计划时，很重要的是要安排适当的富裕时间，以应付模具停工时间。将型腔分别安装在几个模具上的方式比使用单个模具的情况可以只计划较短的富裕时间。Bosch公司多年来使用有较少型腔的几个模具的方式证明是非常成功的。除了在批量足够时，由几个具有较少数目型腔的模具组成的组合会取得较高的完好率外，Bosch公司还发现，在某些加工过程中可能有其他因素限制型腔的数目。这样的例子之一是共注射加工。使用这样的特殊加工方法一般并不降低对加工过程控制的要求。通常，由经验来确定受到限制的型腔数目。这是一种特殊情况，可以不考虑维修机器和模具的成本，或能较灵活地对停工时间及其他不可估量的因素作出响应。借此办法，Bosch公司为共注射应用使用了两个型腔的模具，并取得了良好的结果。Dallmer公司的快速换模不使用数百台注射成型机的小加工厂商也通过不同的途径从小型机器获益。为保健部门制造产品的德国Dallmer公司就是一个与中型和大型机器并行使用小型注射成型机的这样一家公司。这家公司实际上能对它的所有产品保证交货时间。在大多数情况下，产品都可在Dallmer公司的仓库中得到。如果达不到这一目标，公司需要有快速更换模具的能力，并轻松地生产出必需数量的成型零件。很明显，配有小模具的小型机器在这方面占有优势，因为模具较简单，操纵也较为容易，更换模具也较迅速。另一个不只是与小公司有关的优点是可在生产车间中重新布置机器。对于中型和大型机器，这并不是十分简单的，因为它们需要搬运设备。小型机器重量较轻和尺寸较小使它们较容易处理，这在重组生产线时能提供较大的自由度和灵活性。不仅Dallmer公司，而且其他公司，例如Lego公司也承认这是一个优点。小结正如从各种各样的加工厂商处得到的实例所表明的，迄今为止，小型注射成型机在它们带给生产的益处方面令人印象深刻。许多机器制造厂商体验到，这一领域的相当大的增长并非没有道理。 小型注射成型机是中国塑料加工机械的主力之一塑料注射制品是塑料制品中种类最多的品种，包括大到汽车车身的重量达到数十公斤的大型制品，小到重量仅数毫克的用于汽车、信息、医药等工业的微型齿轮。塑料注射成型是塑料加工中最重要的成型工艺，塑料注射成型机成为塑料加工机械中所占比例最高的品种。通常塑料成型机械中，注射成型机与挤出成型机的比例为三比一，中国目前的情况也类似。而在所有塑料注射制品重量在数十到数百克的零部件占绝大多数，这正是合模力500 kN以下的小型注射成型机的工作范围。中国国产塑料注射成型机中最大量的恰恰就是这类小型注射成型机，估计所占比例高达90%～95%，因此小型注射成型机成为中国塑料加工机械的主力之一。近年，激烈的市场竞争促进了塑料注射成型机的技术进步，不仅在精度、节能、速度、效率、自动化程度、占地面积、噪声等方面作了全面改进，而且还开发了多种材料、气辅、水辅注射成型，极大地提高了市场的适应性。在小型注射成型机领域，全电动注射成型机充分发挥了它的优势，所占比例正在逐步上升。中国小型注射成型机也紧跟世界的技术发展步伐，开发生产各种高性能、多功能注射成型机，特别是最近全电动注射成型机也已经在市场亮相。但是，应该引起注意的是，由于中国塑料机械工业总体开发能力的薄弱，具有自主知识产权的创新性的革新较少，所以，中国小型注射成型机的水平与国际水平尚有差距，但近年通过合资引进技术，使中国注射成型机的水平正在接近国际先进水平。 Small injection molding machines offer various advantages to production including low acquisition and investment costs.

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