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为什么试模好的成型工艺打打就不行了?——论注塑加工工艺的不可复制性

作者: 发布时间:2022-09-23 点击:690

17年的时候,当时候还在高尔夫球注塑加工行业中,那时候在生产TPU新品的时候做调试,头天在工艺调整完毕之后,随手将工艺存档到塑机中,第二天再次开始生产的时候,工艺员调用塑机参数后,却是无论如何都无法将产品打出,后来联系我再次去现场做的调试。

那次调试,工艺是直接存档,就是所有的参数全部备份,原材料没有更改,模具没有变动,依旧是成型状态差很远,很多人没有明白到底什么原因。

现在是在新的公司,越来越多的老板都在说为什么不能工艺锁定,甚至很多时候会说,我就是按照原来的工艺打的,为什么打不出来好件?

很多时候我不理解,开始的时候自己推敲原因的时候,归结到注塑机的自身状态上,塑机的油泵传输不同油温的油所给予注塑机的动能是不一样的,在油温高和油温低的时候油泵给的动能是不一样的,所以注射给的压力是不一样的。很多人会说,注射的时候不是以速度作为优先项来保证的么?

的确,注塑和保压阶段是以不同的优先级来保证机器运行的。在注射阶段塑机的优先级是优先保证速度,这也是很多电动注塑机或者高精密塑机上没有注射压力值,只有一个压力上限值来约束的原因。

换而言之,在你一个非常高的压力,非常低的速度的时候,塑机是按照需要的速度来匹配压力的,就是你所设置的高压低速,其实是注塑机在自己算法的基础上实现的,在模内有压力传感器的时候会发现,所谓的高压低速其实是不存在的,填充阶段传感器曲线会是压力持续上升的,当压力达到所设置的压力时候,注射会按照设置的压力进行前推,那时候就会是无法调整速度的一个状态。

所以很多精密注塑厂中,压力设置全部是压,速度去做一个约束,这样的话可以保证因为压力波动带来的速度影响。

而在保压的时候,则是以压力作为主导位置,即为优先保证保压的压力达到,而速度作为一个约束值的存在,压力过高导致速度过大的时候,速度才会有所体现为一个上限。

对此,某些电动注塑机会只在保压那里有一个保压速度限制,来约束对此的设置错误。具体如下图,是找的精密电动机的设置页面:

后来了解这些之后,在设置的时候,就会有压力140,速度20、10的工艺设置出来,在很多不知道压力峰值的时候,会这么设置来保证塑机的压力给予恒定的速度。

再后来,直接给了个硬性规定,在车间里面工艺调整的时候,不再进行压力调试,当然,只是在高尔夫球行业,那个行业中的塑机都是特定塑机,压力超高,因为高尔夫球的很多材料的MI并不是很高,而球皮的厚度不是很厚,需要的压力很大,经常更换材料,材料很多时候还很偏门,后来就索性不再调整压力,直接是塑机的95%左右的压力,全力满足速度的方式去调整,之后工艺调整变得不再繁琐。

那时候,几乎是能够用一套工艺满足一种产品的多次生产,当时以为工艺的复制性就在于压力的稳定性上,后来季节变化,从冬天转夏天,又出现了问题。

因为高尔夫行业中,几乎所有的注塑车间都是恒温恒湿来保证产品的稳定尺寸,同时也给予了注塑机的一个稳定状态,但是夏天来临,却是忽略了一个极为重要的问题,就是给塑机降温的冷却水。

那时候冷却塑机的冷却水并不是在车间内部的,而是在外面的循环冷却水,只有模具的冷却水是在车间中,而且是恒温的,所以在没有考虑到塑机冷却水对生产工艺上的影响,因此发现之后在循环水之后再次做了调整,基本能够保证一个稳定的生产状态。

由此可见,在注塑的工艺调整时候,塑机的外在因素对工艺的影响极大,包含设备的油温,模具的模温,压力的设置等等,材料方面的温度或者是别的问题都已经不再作为一个变量,做这个行业的都知道这些影响很大,不做考究。

后来,一次偶然的机会,我和一个做模内传感器的朋友聊起来这个注塑工艺的变性上的事,他反问了我一句,你知道我为什么做模内传感器吗?

诚然,如果注塑机的工艺能够完全稳定下来,那么这个模内传感器行业岂不是很鸡肋?

一个产品的成型工艺,是一个范围,而不是一个固定一套工艺参数,不是说只能按照这一套工艺参数去调整才可以做出来达到标准的塑料的产品,特别是外观件,每个人都有不同的评判标准,因此这些东西都是变化的。

传感器的用途,就是在所有人都同意的条件下,给出一条模具里面的压力曲线,这个压力曲线就可以定义这个产品是个合格的产品。

所有的工艺调整,都可以调整出来这条曲线的工艺就作为一个合格的产品,当然不是完全一致,绝大多数为相似曲线即可,这样就可以评定出这个产品是一个合格的产品,只是可能是缩水状态不一致,这样的话可以界定出一个小曲线,之后就完成产品的定义。

当时我反问了一句:如果塑机上也有精密的感应器呢?朋友有给我抛出了一个我现在才搞明白的东西:注塑机的步幅和步频。

常用的塑机来说,步幅都会有两种来保证一些设置的,塑机的吨位不同,步幅也不同,在一个就是塑机的步频,步频决定的是注塑机的响应速度。

步频影响:打个比方来说,同样的110跨栏,步幅相同的情况下,均为一米,步频快的用时短,这个大家都是知道的。但是如果这个110米在塑机上指的是你设定的料量或者是所需要的压力呢?

如果步频快的,自然就会可以用很短的时间去完成这个调整,而步频慢的就需要较长的时间去做调整,这就是塑机的响应性上面的差异。

所以很多国外的塑机的响应性很高,就是因为这些塑机的步频很快,说实话,这个步频像极了计算机的CPU的计算速度,越高,相应越快。

很多国内的塑机在调整之后需要3-5个周期才可以将更改的参数调整到位,而很多塑机在当下周期就可以调整,塑机的步频的快慢,在调整时候能看得出来,有些塑机是在当下循环中直接调整到位,而有些塑机需要下一个循环才能调整到位,这大多数是因为步频快慢不一导致的塑机内部程序设定的原因,但真正到达稳定状态。

一般来说,国产机需要2-3个循环,而国外进口的设备大概在1-3个循环,所以现在的国产大品牌在国际上也是出于前中端位置,不需要格外的为了追求响应性去探索国外的品牌。

步幅影响:步幅影响是的,感觉也是塑机工艺无法复制或者是照抄的根本原因吧。同样的从简单入手,步幅就是跑步中前进时候步子移动的大小。注塑机同样的在移动的时候给予压力有一个增加的小单位,这个我且就称之为步幅。同样是20M的距离,步幅为4M和5M需要的步数不是相同的,一个需要5步,一个需要4步。

这个可能没什么感受。但是如果说这个计量是需要的米数,而注塑机的小步幅是两个呢?这就是出现参数差异的根本原因了。

一般来说,塑机都会设定两个步幅去做一个差异补充,打个比方,一个塑机的小步幅仅仅是一个4的时候,给一个18的计量就无法去得到一个稳定的位置,而塑机的位置差异设定为不大于2的时候,单这一个计量就可能使计算机进入一个死循环,因此做出来一个步幅为3,一个步幅为4,误差为1的设计时候,18就可以用6*3或者4*4+3*1作为调整依据,这样就不会存在一个太大误差。

但是问题来了,如果说步幅是3和4,设定18计量,那么步数就应该是设定的计量数,这个计量数到底是6步还是5步?

这就和塑机里面的增加量有关了。现在塑机里面的都是比例阀控制,塑机电脑中会计算出一个少步数报给伺服电机,通过伺服控制器的开关阀门,走出不同的步幅来实现一个设定计量的结果。那么,这里就是工艺调整无法复制的基本的原因了。

简单的计量调整来说,假定塑机步幅为3+4两种,计量从20开始调整,在20的时候,塑机会计算为4*5,即按照步幅为4的小标准压执行5次累加,这个时候,再去增加四次计量,每次增加3个,总剂量变成了32,这样的话就是走了9次,而在此开机的时候,就变成4*8,也就是变成了8次。

一般来说,这个步数就是我们设置的数值,单从计量来说,一次设定为8,一次为9,至少是上调了3个计量,这样的话,在工艺未发生任何改变的情况下凭空增加了3个计量,大的产品可能还会觉得没有太大的差异,如果说是小的产品怎样,肯定是一模爆,这还只是仅考虑计量的原因,而塑机中的几乎所有参数设置都是存在双步幅找差。

所以很多时候,完全按照上一次的工艺参数去设定的时候,开机一模爆或者开机不满的情况大有发生,这是从根源上找出的注塑工艺的不可复制性。

连续生产的时候为什么不需要更改,其实,在不断电的情况下,塑机设定完毕后可以说是稳定的,步幅和步数叠加是固定的,你加完之后是个稳定的,不会重新计算。但是一旦断电之后,塑机会根据你设定的东西去做一个自己的算法调整,就是机器的自动计算,会选择一个的,省力的算法去进行使用。

因此,在一次量产中调整完参数之后,就可以一直稳定生产,而不会说再去反复调整,当然,这个稳定指的是其余前面所述的干扰项都不存在的条件下方能成立的。

在这,就大概能估算出同样的工艺参数上下浮动的范围是多少了,如果说步幅为3+4的塑机,参数变动一般就是(4-3)/3为上限,即变动可能到达33%左右,现在的塑机步幅大概都能做到1+1.1,也就是上下变动的幅度为(1.1-1)/1,即为10%左右,但是也和设备有关,越大的设备因为需要的料量多之类的反而将浮动的影响变小,而小设备则是将步幅做的近,紧挨来减少工艺上的变动范围,但是,只能说是向精度方面去约束,不可能完全规避。

由此,从塑机的本能属性上面来说,就可以很明确的说明,上一次的工艺参数不能说一定的就适用于下次试模,哪怕是外来的因素完全一致,你也无法保证计算机的内部算法两次给你一个完全相同的数值,由此可见很难做一个复制过来的举动。

但是,同样要考虑到模具上的包容性,模具如果能够完美的包容掉塑机因自身条件带来的变化,能够完美的包容主塑机的误差范围,那么此模具和此塑机就可以说是一个很好的契合,这也就是为什么在有些公司会出现模具认设备或者设备认模具的情况,模具和设备刚好完整契合的时候,用他们的话说,就是模具上去之后,随便调整下就可以生产,没有任何毛病,也有此类情况的发生,在我从业中也见到了不止一次。

所以说,注塑行业的工艺参数,真的是需要经常琢磨的一个东西。现在环境中是,半瓶水太多,大师傅都已经开始慢慢退出这个行业,形式严峻啊,需要懂得太多,仍需要好好钻研。