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注塑机 |
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功能化注塑机的创新技术 |
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作者：宁波海达塑料机械有限公司 张友根 来源：Ringer |
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在第二十四届中国国际塑料橡胶工业展览会上，功能化的注塑机越来越多的出现在展台上，成为关注的热点。功能化注塑机不同于普通注塑机，除具备普通注塑机的性能之外，还具备注射成型某一方面的特有功能。功能化注塑机为达到所需的功能，从机械机构/结构、动力源、控制系统等方面有很大差异。为适应注射制品的发展，功能化注塑机已成为技术开发力量雄厚的公司首选的研发设备。注射功能细分化也已成为功能化注塑机的发展方向和研究重点。
高速注射功能化注塑机
高速机是指具有高注射速度功能的注射机，细化为薄壁高速机、微量高速机、超高速机、高压高速机、低压高速机。高速机根据不同功能，动力驱动系统型式及性能也不同，例如，薄壁高速机可用蓄能器辅佐动力达到高速注射，微注射高速机的注射行程极短，必须使用极高动态响应能力的动力系统达到高速注射，蓄能器辅佐动力因动态响应达不到要求不能作为微注射高速的动力驱动源。国内注塑机研发制造公司积极发展功能化注塑机，满足市场需要，例如在功能化的高速机领域，杭州大禹机械有限公司研发了微量高速机，宁波巴斯顿机械科技有限公司研发了ES系列高效率快速注塑机，宁波海达塑料机械有限公司等研发了蓄能器辅佐高速机。
双物料功能化注塑机
双物料注塑机功能更细化，适应范围更广。仁兴（中国）机器厂有限公司研发了转盘式双（多）物料注塑机、转轴式双（多）物料注塑机、双（多）物料混色注塑机。
百科机械有限公司展出LMT180-GⅡ-2C L型卧式双色双物料注塑机，整机为模块化设计，两套独立塑化射出系统可进行多种组合搭配，伺服电机驱动往复转模装置，两套独立的比例压力/流量控制油路，精密半闭环控制，自主开发软件程序，以低能耗、高速度、高精度的特性享誉国际市场。
Krauss Maffei公司双物料注塑机能够生产出多种以不同方式组合了热塑性塑料、聚氨酯和弹性体材料的复合型制品。成套提供解决方案，包括模具、成型工艺，以及多种系统的组合方案。
模内组装注塑设备是双（多）物料注射设备的特例。模内组装注塑成型是在模具内将各个单独的部件组合成一个整体，而不是在模具外部将各个部件通过扣合、焊接或粘结的方式组装。模内组装所用的设备与其他的多组分成型设备没有太多的不同，主要的区别是，模内组装将自动化操作和后续的操作步骤整合在了一起，具有能确保加工重复性和精度的闭环控制系统。Engel、MGS等公司开发了应用于医疗制品的模内组装注塑技术。模内组装注塑最大的技术难度是模具，国内还无法解决。
高效节能化注塑机
富强鑫精密工业股份有限公司AN-200采用三回路动力驱动的伺服泵系统，达到塑化、开关模、顶出的三个动作同步运行，相比于传统设备，大幅度缩短成型周期，效能提升了21%以上，节能50~60%。
巴斯顿公司ES-TECH2800 BESTON-PACK系列高效率注塑机，节能闭环多泵组合动力驱动系统，低惯量的注射机构，无精确的电气控制系统，须使用蓄能器辅佐动力系统，注射速度超过300mm/s，整机效率提高20~50%，能耗降低25~50%，大幅提升产品合格率。
节能功能化伺服泵注塑机
伺服电机驱动泵动力系统是节能功能化的注塑机进一步降低驱动能耗、提高成型性能的发展方向。只有节能，没有提高成型性能，伺服电机驱动泵动力系统的发展受到局限。通过节能技术的深入研发，达到提高和扩展成型性能，才能使节能技术取得实质性的发展。国内展商的伺服泵注塑机，仅停留在将普通的三相异步电动机驱动定量泵系统改为伺服电机驱动定量泵系统，解决动力驱动源的节能，对提高系统的成型性能，缺乏研究和应用。
博世力士乐公司把本公司的动态性能和精度都得到认可的DFE电子变量泵和伺服电机组合成变转速的DFEn泵控系统，弥补了普通异步电机和变频器响应慢的缺点，解决了普通伺服电机驱动定量泵系统因保压时间长电流大易引起伺服电机过度发热而退磁的缺点，保证了系统高响应的特性机伺服电机的使用寿命。
伺服电机驱动油泵系统，在注射成型工况需要频繁的启动及制动，其组件的惯量动能在制动时可通过伺服电机产生电能，再经过驱动器转变为直流电，并储存在电容内，当伺服电机在下一周期启动时，电容放电再经驱动器转成所需脉冲电流驱动伺服电机。这种能源再生利用装置可节能3~5%。大同有限公司国内首创的“伺服液压驱动制动能源再生利用装置”，节省能源可达25~80%，合模力600吨的Se系列应用该技术后，达到注塑机Ⅰ级能耗标准。马来西亚一家客户使用大同机械集团合模力600吨的600Se注塑机加工740克重的油漆桶，同比日本某品牌的合模力650吨的变量泵驱动的注塑机，每天的电费由710马币下降为250.6马币，下降幅度达64.7%。
高节能功能化全电动注塑机
全电动注塑机节能是不容置疑的，如何进一步节能成为新的研究课题，展出的先进的节能技术值得借鉴。
威猛巴顿菲尔机械设备（上海）有限公司(Wittmann)首次在亚洲市场展示EcoPower新型机械系列。EcoPower是结构紧凑的无皮带式的伺服电机驱动注射系统，配有伺服电机直接驱动式合模装置。EcoPower配有专业设计的驱动系统，从而避免通常产生的制动能量消耗，也不需要配备昂贵的专用系统进行制动能量回收。展览会期间，EcoPower 110/350机型展示其优越性能，通过HTW公司双模腔模具现场演示PP瓶盖生产。生产完成后，Wittmann W811机械手将成品部件转送到输送带。
电磁加热引领塑化加热低碳时代
上海天剑电磁有限公司等展出了电磁加热技术。电磁加热技术应用于注塑机上已有几年历史，技术也趋于成熟。电磁加热较之于电阻加热，热效率由40%提高到93%以上，加热速度提高一倍以上，加热部分节电30~50%，可减少行业整体碳排放量500万吨。电磁加热同时也提高了温控精度，提高了成型性能。电磁加热价位偏高，难以大面积推广。创新技术降低价位，政策支持鼓励应用。
功能化专用化配套件
配套件公司积极研发高新科技产品，为日益发展的功能化注塑机服务。巴鲁夫公司专为注塑机行业研发的高重复定位精度的非接触式BTL6直线位移传感器。贝加莱公司研发的满足注射成型节能持续需求的SmartPump注塑机专用控制器。和卓喷嘴阀门系统（宁波）有限公司研发的各种注射喷嘴，配套于各种功能化专用化的注射成型。热流道模具技术水平有了很大提高，一般的普通模具国内都能研发制造，48腔以上的瓶盖模、瓶坯模的热流道模具还需攻关。配合二板机的发展，迫切需解决注射-压缩模的应用与开发。
图1 二板挠度与拉杆互不干涉结构
机械手自动智能取件成为功能化专用化的必用配套件，世界500强ABB公司于2009年推出目前最小、精度最高的六轴机器人IRB 120，可广泛应用于塑料行业的各种工艺。例如：小型注塑取件、精密插件、视觉质量控制、快速摆放&组装、涂胶等。IRB120的有效载荷达3kg，工作范围达580mm，重复定位精度0.01mm。宁波伟力机器人有限公司伺服侧入式高速模内贴标系统，适用于各种形状产品的贴标。
机构/结构创新
展出的注塑机部件的新机构/结构，成为近年来注塑机科技进步新的亮点。
宁波海达塑料机械有限公司展出了一台七支点合模机构的注塑机。该合模机构把内翻式四支点合模机构和外翻式四支点合模机构组成一体，一个支点共用，这样把八个支点合并为七个支点。肘杆力作用于移动模板的中心区域，等同于外翻式肘杆力作用的性能，相对内翻式肘杆合模机构，减小了模板变形的绕度，减薄了移动模板的厚度，提高了模板的刚性。该合模机构具有大行程比和大扩力比的性能，减短了合模机构的轴向长度，运行稳定快速。行程比具备外翻式五支点合模机构性能，移模行程大于同类内翻式五支点合模机构。
日本东芝公司展出了二板挠度与拉杆互不干涉的新颖结构的移动模板的EC-S系列全电动注塑机。移动模板分为受力支架和模具安装板，移动模板与拉个无接触，由模具安装板、受力支架、固定螺钉、定位销、直线导轨等组成。受力支架承受锁模力，产生绕度变形产生在模具安装板中心圆形区域，不同于普通整体模板产生绕度作用于模板上下两则，因而受力支架产生绕度基本不影响模具安装板。整体导向于两直线导轨，导向长度约为拉杆直接的4倍，不同于普通移动模板依靠拉杆与安装于移动模板拉杆孔内的导套进行导向，因而无需润滑油，提高了清洁度，提高了拉杆使用寿命，并且稳固可靠。可卸式的模具安装板，提高了维修性能，提高了使用灵活性。导向采用高精度高负荷的滚珠导轨，实现了无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。成对使用导轨副，具有“误差均化效应”，从而降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。
图2 双材料夹芯注射成型系统
特塑耐TWISHOT.双材料夹芯注射成型系统（图2），用一套螺杆机筒两套加料装置在一次操作中同时塑化注射两种材料成型的制品，其中一种材料完全包围另一种材料的单个制品。内核材料可用废料循环利用，用新料包核，达到降低制品成本。废料流动性差，所以采用强制加料装置。废料加料装置设置在机筒前段，固体料沿螺杆外周螺棱塑化，塑化的熔融料沿螺杆外周螺棱输送至机筒前腔。新料加料装置同通用注塑机，设置在机筒的后端，加入固体料沿螺杆外周塑化，塑化的熔融料进入螺杆中心内孔输送至机筒前腔。新料先塑化注射，内核的废料后塑化注射。螺杆不同于普通注射螺杆，为两段式螺杆，两段之间密封，无熔融料流动。
注塑设备是一个应用范围很广、极有前途的塑料机械，必须跟上功能化专用化塑料制品的发展，不断开拓创新发明，才能具有持续发展的生命力。
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(12/30/2010) |
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张友根，男，中国浙江宁波镇海俞范东路77号
电话：0574-86373368，
手机：13901908292，
张友根 教授级高级工程师，中国管理科学研究院学术委员会特约研究员。1994年起享受国务院政府特殊津贴。1982年毕业于上海交通大学。曾任职于上海第一塑料机械厂总工程师、上海华王工业公司（集团）研发部...
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