一种注塑机锁模系统的理论计算与模拟
第25问：何谓注塑机锁模力及其估算方法有哪些
第25问：何谓注塑机锁模力及其估算方法有哪些？一、何谓锁模力？锁模力是指注射机合模机构对模具所能施加的夹紧力。
注射过程中，当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，为克服型腔内熔体对模具的涨开力，注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。
机台的最大锁模力，在一定程度上反映了注射机加工制品能力的大小，锁模力的单位为千牛顿或吨。
锁模力是一重要参数，锁模力的大小主要选取于制件最大成型面积和模腔压力，锁模力与注射量有关，注射量越大，锁模力也越大。
合模装置的基本成型面积乘实际模腔内压力之积。
叠层式注射模具的各层型腔以“背靠背”设置，理论上能在锁模力不增加的基础上在同一台注塑机上实现任意数量的叠层。
但是，由于叠层式注射模具的中心主喷嘴及分流板增大了流动通道，使塑件加上浇注系统在分型面上的投影面积有所增大；并且由于叠层而延伸了流道，压力损失比常规单层模具大，注射压力相应增大，致使型腔压力增大，故锁模力有所增加，校核时按相同单层模具所需锁模力增加10%～15%是比较安全的。
合模装置的基本尺寸主要包括：模板尺寸、拉杆空间距、模板最小开距、动模板行程、模具最大厚度和最小厚度等，合模装置基本尺寸规定了模具尺寸范围、定位要求。
二、锁模力设定过大，会有哪些不良影响？关于锁模力的正确调较，很多的技术人员并不重视，没有认真去评估锁模力的设定是否合理；或只是简单认为只要大于注塑时模具所受的注塑压力，确保不产生毛边即可；其实，一个产品是有其合适的锁模力的数值，需要找到这个数值设定，过大的锁模力只有坏处，会带来以下八种不良影响：⒈导致压力能源的损耗；⒉哥林柱、机绞部位等机器部件的损伤；⒊模具变形，模具损坏；⒋产品内应力大；⒌锁模太大，模面压死，排气槽效果不理想，模具排气不良，90%排气是从分型面排出的；附带问题：充填困难、注射压力偏大、缺胶、困气、烧焦等问题出现。
⒍产品尺寸偏小；⒎产品重量偏小；⒏产品脱模困难等。
基于AMESim的注塑机锁模系统设计与仿真
统如图 3 所示。其中普通机械、液压部分组件及传感 器直接由 AMESim 液压元件及机械元件库调用； 满油 阀组件需要根据满油阀结构及功能调用液压元件基本 元素库来搭建； 伺服电机及驱动器模型可简化为一阶 惯性 环 节， 其 中 开 环 增 益 为 1 500， 时 间 常 数 为 0. 012 s［2］。
Keywords： Injection molding machine； Clamping system； Electro-hydraulic servo system； Simulation
塑料注射成型机是实现塑料加工最主要的一种机 械设备，其锁模部分用来完成模具快速闭合、开启及 顶出制品等功能，同时在模具闭合时为模板提供足够 的锁模力，以抵抗熔融态塑料进入模腔成型时产生的 模腔压力，防止模具涨开造成飞边等残次制品，是注 塑机重要的机构之一。为进一步节能、增效和降低污 染，注塑机生产厂商一方面革新动力及传动机构推出 全电动注塑机； 另一方面出于成本、技术等因素考 虑，仍积极对电液混合型注塑机采用电液伺服技术等 以提高机器效能。
分析图 4 可知： 锁模系统的各段合模速度、各动 作切换位置及在运动过程中的系统压力变化符合注塑 生产的要求，较好地完成预定动作 （ 低速合模、快速 合模、低压锁模和高压锁模） ，各动作之间的切换点位 置精度达到了 ± 0. 1 mm，同时在低压段系统压力维持 在一个较低的值 （ 约 1. 5 MPa） ，若意外升高则可使电 机停转并转入泄压动作实现预定低压保护功能。
采用伺服电机直接驱动油泵结构的液压系统，其 油源压力取决于外负载，在模具闭合之前锁模系统运 行过程中采用速度控制，系统仅受惯性负载，压力也 维持在一个恒定值附近。模具闭合后在锁模油缸容积 一定的情况下，油泵继续供油将使油缸内压力升高， 由流体力学可知压力区的压力变化快慢取决于有效流 量的大小，这样控制伺服电机的转速大小就可以决定 锁模油缸内压力升高的快慢，也采用 PI 控制器调节， 增益为 0. 007，时间常数为 40 s。通过传感器检测油 泵出口压力，一旦压力达到系统设定值，则电机停止 运转，系统转入其他动作。 3 系统仿真及结果分析
注塑常用计算公式
注塑常用计算公式
以下是注塑常用的计算公式：
1.注塑产品尺寸计算公式
产品尺寸 = 模板尺寸 + 环道尺寸 + 浇口尺寸 + 割口尺寸
2.注塑产品重量计算公式
产品重量 = 材料密度 ×产品体积
3.注塑产品周期时间计算公式
周期时间 = 注塑时间 + 冷却时间 + 顶出时间
4.注塑机理论射出量计算公式
机理论射出量 = 料缸容积 ×料缸有效推进量
5.注塑机实际射出量计算公式
实际射出量 = 理论射出量 ×效率
6.注塑机锁模力计算公式
锁模力 = 产品投影面积 ×产品所需保压力 + 模具片数 ×模具投影面积 ×模具保压力
7.注塑机所需功率计算公式
所需功率 = 锁模力 ×机器行程 ×机器速度 ÷ 7500
8.注塑加工中心距计算公式
中心距 = 模腔间距 ×模具厚度 ÷ 2
9.注塑壁厚计算公式
壁厚 = （注塑机开模行程 ×注塑机速度 ×循环次数）÷1000000
10.注塑成本计算公式
成本 = 材料成本 + 劳动力成本 + 设备折旧费用 + 能耗费用 + 维护费用。
注塑模具锁模力计算
塑料零件锁模力计算方法一、经验法：锁模力=制品投影面积×面积常数缺点：过于粗略、随意性大、准确度差；必需建立在丰富的经验基础上，才懂判断如何选择比较合适的常数。
二、常数法：锁模力=投影面积×常数×1.2更合理；缺点：对于同一原料不同零件结构时，此方法的应用仍然存在随意性。
三、工艺合模法：投影面积S×模腔压力P≤工艺合模力P≤（0.8～0.9）额定合模力P模腔压力与壁厚、流长比曲线图如下:优点：该方法也增加了一个安全系数，按照制品类别区分，考虑了零件结构的复杂因素；缺点：没有考虑不同塑料之间的差异，应用的准确性也不高。
四、考虑塑料黏度的锁模力计算方法：锁模力=投影面积×模腔压力×黏度系数K÷安全系数K1此方法既考虑了材料间的差异，又考虑了不同制品结构复杂程度的差异，同时考虑了模具设计这一因素。
应该说是比较科学、准确的。
以上各种方法中，各常数的选择、设定，都是建立在大理实际案例所收集的数据基础之上。
但实际应用中，当事人不一定具备如此广泛的理论与实践经验，因此计算中出现误差是在所难免的。
总之，实际应用时，必须考虑以下几点：材料、模具结构、模具浇口形式、零件结构、工艺条件（包括模温、料温等）。
以上只是一些确定锁模力的方法，在实际选择注塑机时，还应考虑如注射量、容模量等其它条件。
例一：零件描述：圆柱体，中间多片薄片；零件直径：10cm；高度=80mm壁厚=0.8mm原料：普通PP；扇形浇口；一模四腔；总重量180克；尺寸如图1所示。
1）、投影面积计算：S=零件主体面积（3.14×52×4）+流道面积（21+24+6×2+9×2）×0.8=314+60=374cm22)、流长比计算：L/B=（120+30）/8+80/0.8=18.75+100=118.573)、模腔压力的确定：根据制品壁厚和流长比，确定模腔压力P=320kg/cm24）、材料黏度系数：K=15）、安全系数：K1=80%锁模力计算：F=P×S×K/K1=320×374×1/80%=149600kg/cm2=149.6吨例二:薄壁制品零件描述:塑料杯子。
注塑机计算公式
注塑机计算公式一.理论出容积π/4=0.785)(1)螺杆直径²*0.785*射出行程=理论射出容积(cm³);(2)理论射出容积/0.785/螺杆直径=射出行程(cm).二.射出重量:理论射出容积*塑料比重*射出常数(0.95)理想=射出重量(gr);三.射出压力:(1)射出缸面积²/螺杆面积²*系统最大压力(140kg/cm²)²=射出压力(kg/cm²);(2)射出缸直径²/螺杆直径²*系统最大压力(140kg/cm²)=射出压力(kg/cm²);(3)料管组合最大射出压力*实际使用压力(kg/cm²)/系统最大压力(140kg/cm²)=射出压力(kg/cm²).四.射出速率:(1)螺杆面积(cm²)*射出速度(cm/sec)=射出速率(cm³/sec);(2)螺杆直径(cm²)*0.785*射出速度(cm/sec)=射出速度(cm³/sec).五.射出速度:(1)射出速率(cm³/sec)/螺杆面积(cm²)=射出速度(cm/sec);(2)泵浦单转容积(cc/rev)*马达转速(rev/sec)/60(秒)/射出面积(cm²)=射出速度(cm/sec).(马达转速RPM:60HZ------1150,50HZ-----958)六.射出缸面积;射出压力(kg/cm²)/系统最大压力(140kg/cm²)*料管面积(cm²)=射出缸面积(cm²);单缸---(射缸直径²-柱塞直径²)*0.785=射出缸面积(cm²);双缸---(射缸直径²-柱塞直径²)*0.785*2=射出缸面积(cm²).七.泵浦单转容积:射出缸面积(cm²)*射出速度(cm/sec)*60秒/马达转速=泵浦单转容积(cc/sec).(马达转速RPM: 60HZ------1150,50HZ-----958)八.螺杆转速及油压马达单转容积:泵浦单转容积(cc/rec)*马达转速(RPM)/油压马达单转容积=螺杆转速;泵浦单转容积(cc/rec)*马达转速(RPM)/螺杆转速=油压马达单转容积.九.射出总压力;系统最大压力(kg/cm²)*射出缸面积(cm²)=射出总压力(kg);射出压力(kg/cm²)*螺杆面积(cm²)=射出总压力(kg).十.盎司及相关单位换算:1盎司(oz)=28.375公克(gr);1磅(ib)=16盎司(oz);1公斤(kg)=2.2磅(ib);1磅(ib)=454公克(gr)=0.454公斤(kg).十一.关模力:曲手式:关模缸面积(cm²)*系统最大压力(140kg/cm²)/1000*曲手放大率(20-50)=关模力(Ton)单缸直压式:关模缸面积(cm²)*系统最大压力(140kg/cm²)/1000=关模力(Ton)十二.道柱直径和关模力的公式:道柱直径²(cm²)*0.785*杨氏系数(scm4约1000kg/cm²)*4=关模力概值(Ton).十三.成品排列投影面积和关模力关系公式:成品排列投影面积(寸²)*标准厚度(1.5mm)/成品平均厚度(mm)*使用原料常数/PS原料常数(1)=关模力(Ton);成品排列投影面影以射入浇口为圆心,长边为半径计算出直径;排列直径²(寸²)*0.785=成品排列投影面积(寸²).使用原料常数,以概略经验值计算,以流动性良劣比PS好的列为1以下;比PS不好的列为1以上.如:ABS 1.05;AS 1.2; PMMA 1.3; PC 1.6; PBT 0.9;PP 0.7; PE 0.7-0.8;塑胶钢0.8; NILON 0.7-0.9¨¨¨等.各种原料亦分不同等级,宜多了解只付参与.和射出从向的成品部份之要求,如杯子的高度部份大约以投影面积的30%计算即可.十四.托模力:托模缸面积(cm²)*系统最大压力(140kg/cm²)/1000=托模力(Ton)十五.电力单位:1马力(HP)=0.754千瓦(KW);1千瓦(KW)=1.326马力(HP)=1000瓦(W);1千瓦(KW)=1度电计量单位(1KW/Hr).十六.泵浦大小和马力关系:P=最大最大使用压力(如:125kg/cm².140kg/cm²);Q=油泵浦一分钟吐出量(L/min);Q=油泵浦单转容积(cc/rec)*马达转速(RPM)/1000=油泵浦一分钟吐出量(L/min).适用马力:P*Q/540=HP;P*Q/612=KW.所配合马达可达不降速的最高压力(LP):HP*450/Q=LP;KW*612/Q=LP.十七.计算使用电力:(马达容量+电热容量+烘干机容量)*用电常数(约40%)=实际每小时用电量(度,KW/Hr).。
闫师讲堂—科学精密注塑之锁模力的计算
闫师讲堂—科学精密注塑之锁模力的计算
闫路顺
工程硕士，ARBURG（阿博格）深圳应用工程部经理，资深工艺工程师，注塑行业从业十五年以上，在ARBURG（阿博格）主要负责LSR应用。
众所周知，阿博格的注塑一向以精密见长。
那么如何做到精密注塑呢？首先第一步选择正确合适的机型。
那么如何选择合适的机型呢？精确地计算锁模力是非常重要的第一步，因为它可以：
•精确控制
•模腔更好的排气（90%的空气从分型面排出）
•减少机器和模具的磨损
•节省能源
1.怎样计算锁模力
I. 单组分
锁模力= 单位锁模力 X (产品投影面积流道投影面积）
如果有滑块，需要将滑块投影面积的30%加入产品投影面积II. 多组分
2.单位锁模力的确定
一般零件
薄壁件
L/S系数=最大流道长度/最小零件壁厚
3. 现在我们来通过案例来练习一下：•接插件/ PA6.6
长度：6 cm
宽度：1.5 cm
浇道投影面积：8 cm2
单位锁模力： 6 kN/cm2
模穴数/ cavities： 8
锁模力= 6千牛/ cm2 x (1.5cm x 6cmx 8腔 8cm2浇口投影面积）= 480千牛 = 48吨
意想不到关注阿博格。
锁模力的计算
锁模力的计算公式锁模力 F（TON） F=Am*Pv/1000F：锁模力 TON Am：模腔投影面积 CM2Pv：充填压力 KG/CM2（一般塑胶材料充填压力在150-350KG/CM2）（流动性良好取较底值，流动不良取较高值）充填压力/0.4-0.6=射出压力例：模腔投影面积 270CM2 充填压力 220KG/CM2锁模力=270*220/1000=59.4TON外形分有：立式的，卧式的，（这两种最常见）按注塑量分有：超小型注塑机，小型注塑机，中型注塑机，大型注塑机，超大型注塑机。
也就是注塑量从几毫克到几十千克不等。
按合模力分有：几吨到几千吨不等怎样选择合适的注塑机1、选对型: 由产品及塑料决定机种及系列。
由于注塑机有非常多的种类，因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种注塑机，或是哪一个系列来生产，例如是一般热塑性塑胶或电木原料或PET原料等，是单色、双色、多色、夹层或混色等。
此外，某些产品需要高稳定（闭回路）、高精密、超高射速、高射压或快速生产（多回路）等条件，也必须选择合适的系列来生产。
2、放得下：由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当，以确认模具是否放得下。
模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距；模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内；模具的厚度需介于注塑机的模厚之间；模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸，太小也不行。
3、拿得出：由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。
开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上，且需含竖浇道（sprue）的长度；托模行程需足够将成品顶出。
4、锁得住：由产品及塑料决定“锁模力”吨数。
当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量，因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。
锁模力需求的计算如下：由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积；撑模力量＝成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2); 模内压力随原料而不同, 一般原料取350~400kg/cm2; 机器锁模力需大于撑模力量，且为了保险起见，机器锁模力通常需大于撑模力量的1.17倍以上。
注塑机锁模力计算的三种方法概述
.锁模力计算的三种方法概述锁模力又称合模力，是指注射机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力，当熔体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。
公式：锁模力≥模力压力X 制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和。
需要注意的是：锁模力不足，制品产生飞边或不能成型，而如果锁模力过大，造成系统资源的浪费，并且会使液压系统元件在高压下长时间工作，可能过早老化，机械结构过快磨损。
第一部分：锁模力计算的经验计算经验公式一：核心思路——通过锁模力常数来计算锁模力计算公式：锁模力=锁模力常数×制品的投影面积S —制品在模板上）；—锁模力常数（t/cm—锁模力（T）；Kp即P=KpS 式中P 2的投影面积（cm）2锁模常数Kp表：（注射较精密制品时参考值）经验公式二：核心思路——通过估计模腔压力来计算锁模力221000 即：）乘以产品的投影面积（kg/（350cmcm）除以...注：除以1000 是将KG 转为吨第二部分：锁模力精准计算可以通过准确的计算公式或通过Moldflow 模流分析，来精确确定成型所需的锁模力。
3.1 精确公式计算：计算锁模力有两个重要因素：（1）投影面积（2）模腔压力（1）投影面积（S）是沿着模具开合所观看得到的最大面积（2）模腔压力（P）的确定模腔压力由以下因素所影响：（1）浇口的数目和位置（2）浇口的尺寸（3）制品的壁厚（4）使用塑料的粘度特性（5）注射速度3.1.1 热塑性塑料流动特性的分组及粘度等级（流动能力）粘度等级常数(K)...第四组ABS AAS/ASA SAN MBS PPS PPO-M BDS POM×1.45～1.55第五组PMMA PC/ABS PC/PBT×1.55～1.70第六组PC PES PSU PEI PEEK UPVC×1.70～1.903.1.2 模腔压力决定于壁厚、流程与壁厚的比例及粘度等级常数(K)模腔基本压力(P0)决定于壁厚、流程与壁厚的比例（如图）。