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提高全自动热成型机的循环时间
作者:Claus Weinert、Wolfgang Konrad    来源:Kunststoffe international杂志
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数以百万的杯子通过热成型加工而成。现在机器和工具技术领域内的新进展极大地提高了这类大规模生产的效率和产品质量。尽管因为在成型过程中空气的使用减少了,也或许正因如此,全自动热成型机的循环时间获得了两位数的提高。

Illig公司在完善RDM-K生产线中压力成型机的设计有两个目标,即在增加产量的同时提高产品质量。该成型机被用来生产具有各种不用应用的产品部件,但主要用于规模化生产不同尺寸和形状的塑料杯。

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第三代热成型机

热成型的基本原理没有改变(图1):被加热到成型温度的塑料片在型腔关闭时,通过一个压紧装置牢牢地压紧在每一个型腔(与此同时封闭型腔),通过一个模塞使成型膜拉伸,然后注射压缩空气,以在冷却模中完成产品的成型。然而,如何对多模腔模具量产过程进行控制,为更多的优化生产带来机会,以下热成型塑料杯是一个例子。

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图1. 热成型基本原理

平等原则

为了满足诸如具有一致性和重复性的重量、侧壁厚度和硬度(最大负载)这些对热成型杯非常必要的产品质量,因此多模腔模具的各个型腔必须在热成型过程中受到平等对待。分析目前的情况表明,在使用成型空气时,我们有机会改进加工方法。

当时的技术水平使用的是第二代机器,模具使用中央阀为所有模腔提供成型空气。模具旁边安装的阀门代表了开发第三代热成型机的第一步。所有这些阀门为一整排型腔形成了成型空气压。这仅仅是前一代热成型机的其中一个改进,但成排地给型腔提供成型空气不能保证所有型腔绝对同步地获得空气。相反地,从成型产品,到塑料片接触到冷却腔壁(开始冷却)在一个时间窗内发生。

在第三代热成型机和模具中,成型空气通过塞子单独注入每一个模腔(图2)。压缩空气可以通过塞子直接获得。

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图2. 模腔单独的阀门确保重复控制注入成型空气

每一个模腔在上模处都有它自己的控制阀,来确保同步形成成型空气压。这种可重复控制的能力对热成型杯子的质量有直接的影响。

更少的成型空气

另一项新的设计不仅提高了热成型质量,而且减少了循环时间:用更少的空气成型塑料杯。与之前的标准模具相比,第三代DM-K模具每个模腔需要成型空气减少多达50%。由于空气量减少,所以形成成型空气压力的动力大大提高(图3)。减少的成型空气不止提高了速度,而且使部件在型腔中成型更精确。通过更快接触模腔壁,塑料片的温度更高,而处于更易于塑化的状态。

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图3. 与之前的标准模具相比(A线),减少成型空气(B线)使形成和释放成型空气压力的动力大大提高 - 节省的时间,转化为更高的循环率。

结合新的单模腔控制,节省的时间与减少的成型空气用量能够直接用于提高循环率。这种生产率的提高,是通过一种新的,优化了的模具冷却系统。模具现可获得多达四个冷却回路。单独地控制,上模现在也是冷却压紧装置(cooled hold-down device),下模和脱模器(the ejector)。为了以高循环率尽可能快地移除热量,模具具有合适的尺寸和共形冷却通道。不必要降低冷却剂温度。事实上,事实相反。以前,冷却水通常需要在12℃,现在模具可以在第三代RDM-K压力成型机中以16℃到18℃的水温运行。

从较高的水温获得的额外的好处主要在于:在高湿度条件下,在模具上产生缩合形成的危险减少了。

更有效地使用材料

另一个新的特点也有助于提高产量和产品品质:按照热成型的加工阶段控制用于压紧装置的压力(图4)。不立刻将全部压力施加于压紧装置(锁模)。最大的力只在引入主要压力时加上,并在完成成型过程后减去。

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图4. 使施加于冷却压紧装置的压力与热成型过程同步,防止在顶端边缘处起泡鼓起;短时间使用主要压力同时延长了模具和机器的使用寿命。

立刻使用全部夹紧力结果会导致产生一个凹凸效果,就是会在杯子上方边缘处产生去不掉的鼓起(图5所示,情况1)。调查表明,这个鼓起占掉了热成型部件重量的10%,可以通过改变压紧装置的接触压力发生“转移”(图5所示,情况2)。通过优化同步压紧装置压力和成型过程,材料可以在拉伸步骤被转移到侧壁。结果这项提高了的过程控制令产品壁厚分布均匀(图5所示,情况3)。

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图5. 未进行压力控制,不可避免会产生杯子在上方边缘处产生鼓起(1);
改变接触压力,可以转移顶端的鼓起(2);优化同步压紧装置压力最终使产品壁厚均匀分布(3)

此外,这些“额外材料”增加了产品硬度。这意味着可以使用更薄的塑料片(单位面积上以重量为基础的10%)就足够达到原先的产品硬度。对于经常用于塑料杯生产的多模腔模具,压紧装置控制确保了该装置在所有模腔上的运动同步而统一,以及成型过程的压力优化。就象上面提到的,压紧装置现在也直接冷却,以帮助达到更多的循环周期。

更高效率,更高品质

此处列出的所有这些新的特点和改良都为热成型生产带来了更高的生产效率和产品质量。与早前的产品相比,循环效率提高了30%,甚至依照材料和杯子的形状,还可以达到更高的循环效率;生产商可以使用更薄的材料生产具有同样壁厚和硬度的塑料杯;更获得了均匀统一的产品壁厚。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2009-10-22)
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