想把生產(chǎn)遷移至低工資國家的努力導致注塑行業(yè)面臨著(zhù)愈來(lái)愈緊迫的成本壓力，這迫使加工業(yè)者盡可能快地推行降低成本的措施，例如新的生產(chǎn)工藝、更高的集成和物資供應上的變化。現在的生產(chǎn)也為節約提供了可觀(guān)的空間。

一種途徑是周期時(shí)間，它可能超出最短可能值的40% 以上。這里的原因存在于差勁的模具熱學(xué)設計和過(guò)度的殘余冷卻時(shí)間，這通常是根據估算而主觀(guān)地預先設定的。機器操作者也常常加入一個(gè)安全余量，以彌補工藝及模具偏差，例如溫度和控制波動(dòng)，并把生產(chǎn)放到一個(gè)穩定狀態(tài)當中。但這常常是以不理想的周期時(shí)間為代價(jià)，所以是高成本的。

根據模溫計算冷卻時(shí)間

冷卻不僅直接影響在工藝成本，而且對質(zhì)量也有著(zhù)顯著(zhù)的影響，這反過(guò)來(lái)又影響著(zhù)生產(chǎn)效率。殘余冷卻時(shí)間現在是作為固定值被輸入，無(wú)法彌補生產(chǎn)過(guò)程中偶爾發(fā)生的干擾，例如工藝、機器控制和材料的波動(dòng)。結果是批量生產(chǎn)過(guò)程中扭曲、尺寸準確度、表面質(zhì)量和其它部件特性的變化。

為了解決這樣的問(wèn)題，德國South-West-phalia理工大學(xué)、Kistler儀器公司和知名的加工企業(yè)聯(lián)合參與了一個(gè)研究項目，開(kāi)發(fā)一種系統，脫模點(diǎn)不依賴(lài)于固定的周期時(shí)間，而是和塑件達到確定熱狀態(tài)的時(shí)候有關(guān)系。這個(gè)步驟不會(huì )再把冷卻時(shí)間保持穩定，而是模具的熱學(xué)性能。

通過(guò)測量塑件表面溫度和模腔壓力，在工藝中逐個(gè)周期地確定出塑件的熱學(xué)狀態(tài)。殘余冷卻時(shí)間被自動(dòng)地計算出來(lái)，并被直接傳送給機器控制裝。

此

工藝具有重要的優(yōu)勢

• 因為不再有必要估算和輸入殘余冷卻時(shí)間，所以試模和安裝時(shí)間縮短；

• 因為冷卻時(shí)間及周期時(shí)間被盡可能地保持短暫，所以經(jīng)濟性方面有了顯著(zhù)的改

• 進(jìn)； 因為脫模溫度穩定，所以塑件質(zhì)量盡可能地維持穩定。

用于綜合測量壓力和溫度的傳感器

理想的脫模溫度不僅是由所用塑料決定的，而且還由塑件形狀所決定。因為皺縮和扭曲過(guò)程的復雜性，以及模壁和熔體溫度不能預先被準確地確定，所以不可能準確計算出注塑件的脫模溫度。

只能根據來(lái)自原料生產(chǎn)商的引導值和制模商的經(jīng)驗來(lái)進(jìn)行估算，因為在脫模時(shí)，以傳統壁厚，貫穿塑件截面的溫度不會(huì )完全相等，從塑件中間到外部總會(huì )有一個(gè)溫度梯度。

圖2：用模腔壓力和溫度綜合感應器測得的工藝情況

所以，為了確定理想的脫模點(diǎn)，要利用普通的冷卻時(shí)間公式。這實(shí)現了對殘余冷卻時(shí)間的理論計算。為了確定某一溫度下的脫模點(diǎn)，意味著(zhù)模壁溫度和熔體溫度的塑料性能必須在冷卻過(guò)程開(kāi)始時(shí)就已知了。

然而，如前所述，最后提到的兩個(gè)參數是未知的。當然，注塑周期中的熔體溫度可以在注塑周期中通過(guò)熱電偶被實(shí)驗性地獲取，熱電偶必須在每個(gè)周期被引入到模腔中。然而，這種溫度確定方法不適用于生產(chǎn)當中，而主要被用于科學(xué)研究。

因此，為了自動(dòng)計算出批量生產(chǎn)中的殘余冷卻時(shí)間，有必要開(kāi)發(fā)一種方法來(lái)準確確定模壁溫度分布情況和冷卻開(kāi)始時(shí)也就是實(shí)際填模過(guò)程之后的熔體溫度。這需要應用組合的溫度/壓力傳感器。

依靠這種特殊設計的感應器，溫度測量在傳感器表面進(jìn)行，當熔體一到達傳感器時(shí)，和熔體的接觸溫度就被記錄下來(lái)。在此點(diǎn)之前，傳感器精確地記錄模具溫度，并提供有關(guān)模壁溫度分布情況的必要信息。綜合的模腔壓力傳感器探查冷卻開(kāi)始時(shí)體積測定式填充的位置。

因此，所有的信息都可用于逐個(gè)周期地通過(guò)深入的算法來(lái)自動(dòng)解答冷卻時(shí)間公式，把啟動(dòng)脫模過(guò)程的實(shí)際冷卻時(shí)間提供給注塑機。

在生產(chǎn)中證實(shí)的預期

在中間時(shí)期，上述的方法也在一個(gè)大型ABS材料的外殼件（塑件重量約1kg）上被測試。其表面被鏡面拋光，必須絕對地無(wú)缺陷。工藝的總周期時(shí)間為61秒，其中42秒被冷卻時(shí)間所占據。

平均模溫為62℃.在徹底的手工優(yōu)化以后，塑件可以在穩定的冷卻時(shí)間下被做得有足夠的品質(zhì)。冷卻時(shí)間縮短到40秒的固定值把工藝旋轉到了一個(gè)不確定的質(zhì)量狀態(tài)。在不定期間斷中，塑件表面出現裂紋（圖3）。這是由頂針所引起的，因為塑件還沒(méi)有達到脫模點(diǎn)的正確溫度。冷卻時(shí)間縮短2秒鐘使百分之百用肉眼檢查塑件成為必要。

在穩定的72℃脫模溫度之下利用自動(dòng)的冷卻時(shí)間計算，可以實(shí)現39.8-40.3秒之間的冷卻時(shí)間。在這種情況下，即使在較長(cháng)的生產(chǎn)時(shí)間之內也不會(huì )出現裂紋。以這種方式，與安全余量相比，冷卻時(shí)間被縮短5%。

圖3：沒(méi)有自動(dòng)冷卻時(shí)間計算，在塑件上會(huì )偶爾出現裂紋

圖4：帶組合自動(dòng)冷卻時(shí)間計算的SmartAmp載荷放大器

為了檢查系統表現，平均模溫被升高至70℃.現在該系統自動(dòng)地增加冷卻時(shí)間，在同樣72℃的溫度之下脫模。這個(gè)情況里的塑件表面也是完美無(wú)瑕的。除了表面性能以外，還有更多針對塑件的測試參數。如果脫模溫度保持穩定，它們停留在所需的偏差范圍之內。

這個(gè)例子表明，對于已被人工優(yōu)化至極限的工藝，冷卻時(shí)間的自動(dòng)計算及可能最早的理想變形點(diǎn)可以獲得周期時(shí)間的進(jìn)一步縮短，同時(shí)保持最佳品質(zhì)的通常狀態(tài)。

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