射出成形サイクルとサイクルタイム短縮技術

射出成形に関する前回の記事をお読みになった方なら、射出成形に関する基本的な知識をお持ちだと思います。 射出成形プロセス.しかし、射出成形サイクルは射出成形プロセス全体の重要な側面であり、さらなる探求が必要である。

次に、射出成形サイクルの高度な側面についてお話します。金型産業に携わる者にとって、この知識をマスターすることは不可欠です。製品設計者は、射出成形サイクルの基本ステップを理解する必要があります。

射出成形サイクル前の準備

1.材料検査

パッケージ、形、大きさ、色などを吟味する。 射出成形材料この場合、注文に必要なタイプやモデルと一致していることを確認し、不適切な材料の使用を防ぐことができる。梱包材に破損や汚れの痕跡がないか、特に透明な材料は要チェック。

2.プラスチック材料の着色と混合

プラスチック材料は通常、天然色、白色、オフホワイト、淡黄色、または透明色である。製品の色要求を満たすには、使用前にカラーマスターバッチやパウダーを加える必要がある。通常、製品の色は初期の試作段階で調整され、カラーパウダーとマスターバッチの比率が設定され、色の限界サンプルが作成される。大量生産時には、材料要求シートと作業指示書に忠実に従い、混合する。

ミキシングのポイント

ミキシングの前に、ミキサーの内壁を清掃する。着色材料に使用するミキサーは、モールドクリーナーまたは灯油で洗浄してください。材料の包装袋は、可能な限り元のものを使用するか、または代用の袋がきれいでほこりのないものであることを確認してください。

3.材料の乾燥

材料中の過剰な水分は、製品表面のスプレイマーク、気泡、ヒケなどの問題を引き起こし、劣化につながり、外観や品質に影響を与える可能性がある。したがって、成形前にプラスチック材料を乾燥させることが必要である。

プラスチック素材は種類によって吸湿性が異なるため、吸湿性のあるもの（ABS、PA、PCなど）に分類される、 PMMA)または非吸湿性（例えば、PE、PP、PS、PVC、 POM).乾燥の効果は、乾燥温度、時間、材料の厚さの3つの要素に左右される。素材は乾燥後に水分を再吸収することがあるので、長期間使用しない場合は、同じ条件で再度乾燥させる必要がある。

4.機器の洗浄

異なる金型、製品、または注文は、異なるタイプのプラスチック材料や色を使用する場合があります。射出成形機のバレルを通して可塑化される際、これらの様々な材料や色が完全に混ざり合うことができず、破損しやすい、弾力性に欠ける、色に大きなばらつきがある、黒い斑点があるなど、品質に問題が生じる可能性があります。また、金型生産が不安定になり、いくつかの工程が不可能になる可能性もある（ノズルの詰まりなど）。

そのため、金型を交換する際には、以前の金型や製品に付着した残留物を徹底的に除去することが重要です。

5.金型の準備

カビのクリーニング

射出成形を行う前に、金型の表面、キャビティ、周囲の隙間を清掃する。 インサート防錆油が製品に付着したり、金型の通気孔を詰まらせたりして、成形の安定性に影響するのを防ぐ。

鏡面仕上げの製品、電鋳シェル、または加工後の外観が厳しく要求される金型では、金型表面の傷を防ぐため、クリーニングに綿棒、雑巾、古い手袋の使用は避けてください。一般的には、モールドクリーナーですすぎ、エアガンでブローして乾燥させる。

洗浄作業中は、金型表面にエアガンなどが触れないように注意してください。金型を分解して洗浄する場合は、分解したインサートと金型ケースを専用のプラスチック箱に入れ、必要に応じて発泡スチロールや柔らかい布で包んで保管してください。金型の分解と清掃は、専門家以外は行わないようにしてください。金型を機械に取り付ける前に清掃するのが、清掃のしやすさ、品質保証、金型交換時の時間短縮のために最善です。

水道接続

製品の外観と生産性のために、金型を水、金型温度調節器、冷却器に接続し、外部からの影響を最小限に抑え、理想的で比較的安定した温度を維持する。水を接続し、金型温度コントローラーを始動してから、目的の温度に達するまで一般的に15分から30分かかる。

ホットランナー電源の接続

について ホットランナーを使用した金型, ホットランナーの電源は、金型を取り付けた後に接続し、15～30分予熱してください。ホットランナーコントロールボックスの表示値が設定値に達してから、トライアル射出成形を開始してください。.

射出成形サイクルのステップ

1.クランプ

射出成形における型締めとは、射出段階と冷却段階の前に金型を固定し、閉じた状態に保つことを指す。射出時に溶融プラスチック材料によって生じる高圧を打ち消すために、金型に一定の力を加えることを含む。

私たちはこの特定の力の大きさをクランプ力と呼んでいる。

射出成形機のトン数が1000トンとか500トンとかいうのを聞いたことがある人は多いと思う。しかし、これらのトン数は、成形機の重量ではなく、成形機が発揮する最大型締力を指していることに注意が必要です。今後、射出成形における型締力とその意義について詳しくご紹介したいと思います。

一般的に、型締装置は金型のコアとキャビティを確実に固定するために重要な役割を果たします。このユニットは、固定プラテン、可動プラテン、タイバー、トグル機構（トグルクランプシステムの場合）、または油圧シリンダー（油圧クランプシステムの場合）など、さまざまな重要なコンポーネントで構成されています。各要素は、金型をしっかりと保持し、密閉するために必要な力を発揮するために、調和して協働します。

2.インジェクション

先に述べたように、射出成形サイクルの前に、プラスチック材料は可塑化として知られる加熱プロセスを受け、溶融状態に変換されます。射出ステップでは、射出成形機のスクリューまたはプランジャーが前進し、溶融したプラスチック材料をノズルから金型キャビティに押し出します。

この調節された動きを編成することにより、金型内への溶融プラスチックの正確で均一な流れが保証されます。圧力をかけることで、スクリューまたはプランジャーが溶融プラスチックをノズルから金型キャビティに押し込み、希望の形状とパターンで満たします。

この重要なステップでは、最適な部品品質を達成するために、射出速度、圧力、タイミングを注意深く制御する必要があります。溶融したプラスチック材料は、金型キャビティに流れ込むにつれて、金型キャビティの形と寸法になります。射出速度、圧力、冷却時間の適切なバランスを保つことは、高品質で欠陥のない成形品を得るために重要です。

射出段階は、しばしば充填工程とも呼ばれる。

3.住居または冷房

滞留または冷却ステップの間、金型は固化するプラスチックの圧力を維持するために閉じた状態に保たれます。これにより、部品が金型から早く取り出された場合の収縮や反りを防ぐことができます。冷却時間は、使用する材料、部品の形状、その他の考慮事項など、いくつかの要因によって変化します。

適切な冷却は、高品質の成形品を実現するために極めて重要です。これにより、プラスチックが完全に固化し、部品全体の均一性と強度が確保されます。冷却チャネルを使用したり、空冷や水冷のような外部冷却技術を適用するなど、さまざまな方法で冷却プロセスを強化することができます。

4.型開き

このステップでは、射出成形機のクランプユニットがクランプ力を解放し、コアとキャビティを分離する。

型開きの工程は、金型の可動側に連結された可動プラテンの移動から始まる。油圧シリンダーやトグル機構などの型締機構を作動させて可動プラテンを後退させ、固定プラテンから離す。この動作により、金型半体間に隙間が生じ、成形品の取り出しが可能になる。

5.退場

射出とは、型開きの段階で離型した成形品を金型キャビティから取り出す工程を指す。ここで特筆すべきことがある：自動化の普及に伴い、中国の射出成形企業のほとんどは自動ロボットを使って成形品を取り出している。

エジェクション・プロセスでは通常、金型内に戦略的に配置されたエジェクター・ピンやプレートからなるエジェクター・システムを使用する。エジェクターピンやエジェクタープレートは、金型キャビティから部品を強制的に押し出すために作動します。金型の設計には、エジェクターピンの穴やエジェクタープレートなど、エジェクションプロセスを容易にするための機能が含まれています。

金型が開くと、エジェクターシステムが作動し、エジェクターピンまたはプレートが金型キャビティ内に伸びます。ピンまたはプレートは成形品と接触し、成形品を金型キャビティから押し出すのに十分な力を加えます。押し出された部品は、さらなる加工や検査のために誘導・回収されます。

部品が損傷や変形を起こすことなく、安全かつ効果的に排出されるよう、排出は注意深く制御されなければなりません。射出力および射出速度は、部品のサイズ、形状、材料特性など、部品固有の特性に基づいて決定されます。適切な排出は、部品の固着、歪み、その他の欠陥を防ぐのに役立ちます。

場合によっては、特に複雑な部品やデリケートな部品の排出工程を補助するために、エアブラスト、ストリッパープレート、ロボットシステムなどの補助排出機構を金型設計に組み込むこともあります。

6.型閉じ

この段階で、射出成形機のクランプユニットは、金型のコアとキャビティを再び結合させるために必要な力を発揮します。このステップによって、金型の適切な位置合わせと閉鎖が保証され、射出成形プロセスの次のサイクルの舞台が整う。

射出成形のサイクルタイムに影響する要因

射出成形業界では、どのようなプロジェクトでも、 射出成形工場 は、金型を製造する前、あるいは顧客から既存の金型を受け取った時点で、加工部品の見積りをしなければならない。このため、工場はプロジェクトの製品サイクルタイムを正確に見積もる必要がある。

流動解析を用いても、サイクルタイムは推定値にとどまる。流動解析は、充填と冷却の時間をかなりの精度で予測することはできるが、金型や機械の状態、そして多くの場合オペレーターのパフォーマンスを予測することはできない。また、特定の機械、特に古い機械のプロセス条件を予測することもできません。したがって、射出成形部品の見積もりには、サイクルタイムを正確に見積もることが非常に重要です。

年間生産量が少ないプロジェクトでは、サイクルタイムを過小評価しても大きな損失にはならない。しかし、年間生産量が非常に多いプロジェクトでは、サイクルタイムの見積もりの精度が極めて重要になる。射出成形業界では、収益性の高い工場のマントラは、"サイクル、時間、サイクル、時間、サイクル、時間 "であろう。

サイクルタイムに影響を与える要因

金型の総サイクルタイムは、以下の11のステップの合計時間である。サイクルタイムを短縮しようとする場合、これらのステップを個別に最適化し、それらの相互作用を考慮する必要がある。

1. 金型が閉じてロックするまでの時間。
2. 充填時間。
3. 梱包 持ち時間.
4. スクリューの遅延時間。
5. スクリュー可塑化時間。
6. 回転後のスクリューの後退時間。
7. 冷却時間。
8. 金型が開くまでの冷却遅延時間またはアイドル時間。
9. 型開きの時間。
10. 部品排出（およびロボット捕獲）時間。
11. 排出機構（およびロボット）の復帰時間。

射出成形のサイクルタイム短縮技術

射出成形工場にとって、射出成形サイクルを短縮することは、間接的に利益を高める方法である。製品生産を委託している工場にとっては、射出サイクルを短縮することで、製品を市場に送り出す効率を速めることができる。しかし、そのためには製品の品質を確保しなければならない。このように、製品の品質を落とさずに射出サイクルを短縮するバランスポイントを見つけることが、射出成形の実務者が目指すべき方向なのである。

金型設計の最適化

うまく設計された金型は、サイクルタイムの短縮に貢献します。これには、適切なゲート配置、最適化されたランナーと冷却チャネルの設計、効率的な部品排出機構などの考慮事項が含まれます。金型流動解析ソフトウェアを活用することで、設計改善の可能性を特定し、金型形状を最適化することができます。

クランピングとオープニング時間の最適化

射出成形サイクルは型締めに始まり、型締めに終わる。型締めは通常、高速型締め、低速型締め、低圧保護、高圧ロッキングの4段階で行われる。開口は通常、低速-高速-低速の3段階で行われる。クランプとオープニングの速度と位置を最適化することで、その時間を短縮することができる。新しい射出成形機は、高速化のために回生型締油圧（差動型締）を採用しています。

射出時間の最適化

射出は高圧ロックの後に開始され、多段射出を採用することができる。射出段階では、気泡や焼けなどの欠陥が生じない限り、高速射出が可能である。

保持時間の最適化

通常は噴射圧よりも低い圧力で、噴射後に保持を開始する。その主な機能は 縮み溶融した材料が冷えて収縮するにつれて窪みが埋まり、排出時に完成品が（窪みのない）完全な状態になります。ランナーが凝固すると、保圧は効かなくなり、終了することができる。保持圧力は、時間によって分割された複数の段階（一般に徐々に減少する）にわたって変化することができる。全体的な保持時間は、製品の重量を量るか、へこみがないことを確認することで決定できる。短い保持時間から始め、製品の重量が増加しなくなるか、へこみのレベルが許容できるようになるまで、注入のたびに少しずつ増加させる。

冷却時間の最適化

射出成形機で設定される「冷却時間」とは、保圧終了から型開き開始までの時間である。冷却時間」の目的は、射出時に製品が変形しないように冷却し続けることです。冷却時間を長めに設定し、射出するたびに徐々に冷却時間を短くしていき、射出時に製品が変形しなくなれば、それ以上冷却時間を短くする必要はありません。

充電時間の最適化

チャージは「冷却時間」の開始と同時に開始される。チャージ時間が「冷却時間」よりも長い場合、可塑化能力が不十分であることを示し、生産サイクルに影響を与える。可塑化能力を高めることで、サイクルタイムを短縮することができる：A. バリアスクリューは可塑化能力を高めることができる。B. スクリューの直径を大きくすれば、可塑化能力を高めることができる。C. スクリュー溝の深さを深くすることで、可塑化能力を高めることができる。D. スクリュー速度を上げると、可塑化能力を上げることができる（PVC、PETのようなせん断に弱いプラスチックは不可）。E. 背圧を下げると可塑化速度を上げることができる。F. 油圧を使用する。 シャットオフ ノズルを使用することで、クランプ中や開口中に可塑化することができる。G. 射出時と保持時を除き、サイクル全体を通して可塑化できる装置を使用する。

バレル温度の最適化

スムーズな射出充填を確保できる最低のバレル温度を使用することで、「冷却時間」を短縮することができる。

クランプ力の最適化

バリが発生しない可能な限り低いクランプ力を使用し、高圧ロックに必要な時間を短縮し、金型、射出成形機のタイバー、エルボー、プラテンの寿命を延ばします。

冷却効率の最適化

金型水路の設計を最適化することで、熱交換効率と製品冷却の均一性を向上させ、冷却時間を短縮することができます。氷水冷却を使用することで、製品の品質要件を満たせば、「冷却時間」を短縮することができます。

排出時間の最適化

射出力の弱い小型射出成形機では、油圧射出より空圧射出の方が速い。独立した油圧、空圧、電気制御により、型開きと射出を同時に行うことができます。複数回射出する場合、射出成形機の振動射出を使用すると、射出ピンが毎回完全に後退する必要がなく、複数回の射出時間を短縮することができます。

FirstMoldはすべての同業者に改めて言いたい：射出成形サイクルの短縮は、製品の品質、寸法、外観、機能性、材料に影響を与えないようにしながら最適化する必要があります。そうでなければ、どんな最適化の努力も無意味になってしまいます。

射出成形サイクルの主要パラメーター

この表にある専門用語はかなり重要で、バイヤーの製品設計者がマスターしなければならない用語もある。今後、いくつかの重要な用語を選んで詳しく紹介する予定である。

結論

射出成形の生産サイクルを理解し計算することは、射出成形工場が顧客の製品生産のあらゆる面をコンプライアンスに従って管理する上で有益です。私はイ・ヨンです。この記事は、業界の同業者や射出成形の初心者に強くお勧めします。質問があれば、この記事のコメント欄で遠慮なく共有してください。