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2022年12月13日

快速换模系统用于中小型注塑机的可行性分析

快速换模系统用于中小型注塑机的可行性分析 2011: 快速换模的方法和装备在注塑机领域的应用至少已有30年。普遍而言,快速换模系统主要应用在大吨位的注塑机上。但对于中小型吨位的注塑机,多数仍使用人工换模的方式。EAS,来自荷兰的快速换模系统供应商,将在本文中与您一同探究造成此现状的原因,并提供一些可行的解决方案。资源的高效利用始终都是制造型企业所坚持的目标,但在实际的生产活动中,此目标的实现却困难重重。例如,对于注塑行业来说,理论上能够达到的最大生产效率是95%。而实际上有相当一部分注塑企业的生产效率远低于这一水平,其主要原因之一是:更换模具浪费了大量宝贵时间。统计表明,经过30年的发展,特别是针对注塑成型行业,快速换模系统已成为大型注塑机的必备设施,但其在中小型注塑机领域却一直得不到广泛应用。另一方面,吨位越小的注塑机,其模具更换所消耗的时间占总生产时间的比例越高。然而,成本控制对于大型注塑机和中小型注塑机来说,正变得同样的重要。为什么“快速换模”不能被中小型注塑机用户所接受呢?为了找到原因,EAS快速换模系统的专家进行了广泛的市场调研。其结果显示:大多客户并非有意拒绝快速换模系统,关键是他们不很了解相关公司的产品和方案,或者更可能是出于一种对复杂事物以及新兴技术和设备的抵触心理。第一眼看上去,“快速换模”或许令人感到复杂而无从入手,因为其并不能和“使用液压或者磁力夹具夹持模具来代替传统的码模夹”,或者“使用快速接头来连接油路、水路和电路”直接画上等号,而是一种需要各个部门互相协作配合的生产工艺流程的改变。尽管达到“快速换模”这一目的会消耗很多人力物力,但事情总是一步一步开始的。而第一步的战略决策最为关键。从第一步的成功开始,其回报也会逐一显现。根据用户公司自身的情况,其工厂所能达到的最大载荷决定了最终完成“快速换模”项目所需要的时间。第一步:工业设备清单通常,一个正常项目的设备清单反应了其现有的设备状况,它包含注塑机的各项参数、模具图纸以及注塑产品信息等。根据以往经验,在几乎所有的设备清单中,注塑机的尺寸大小(合模力)和品牌(类型)数量常常超过了实际生产工艺的需要。其模具型号范围往往很宽泛,从而限制了标准化生产的实现以及灵活的生产模式的建立。第二步:分组和优先最切实可行的方法是,先将这些机器进行分组,每组包含一定数量具有近似的合模力和类型的注塑机。例如,10台不同类型及合模力的注塑机,最多可以分为3组(如图1所示)。

图1 注塑机的分类标准化将大大提高生产的灵活性。各种类型的注塑机个体被整合成一个符合多数参数要求的机组

该方法的结果即形成了包括若干机组的设备库,而每个机组又包括一批具有标准化模具接头的注塑机(如图2所示)。模具接头的标准化是快速换模的基础,而设备库的建立也为灵活调配生产任务提供了可能。实际生产经验表明:灵活调配产能,通过购置价格低而又合适的注塑机,可以抵消潜在的成本削减压力。

图2 随着注塑机的分类标准化,模具的分类标准化也切实可行了。无论是水平换模还是垂直换模,这种整合都有着实际的效益

在降低了注塑机的多样性之后,下一步便是设置其在生产中的优先次序。多数情况下,将现有机器完全用新机器替代是不太现实的,而是需要把一两个机组中的机器按照其各自的使用年限和技术条件进行优先次序的排列,然后再决定是要进行机器替换,还是进行机组数目的扩充。第三步:标准化从一台单一的注塑机开始减少换模时间,这只是第一步。随着整个车间的快速换模流程的进行,规模效益和投资回报才会愈加明显。这一步骤的关键,并不在于引进何种类型的快速换模系统,或者该系统的自动化程度有多高,而是在于这种标准化作业的概念能否被全厂的各个相关部门所接受——从模具采购、产品生产部门,到生产设备的维护部门。实现模具接头标准化的基础,是在第一步制定设备清单时,对模具技术参数的汇编。依照注塑机的分组情况,可以依次分类出具有相同参数类型的模具。此标准化包含了对夹板,以及对水油管接头、电接头和顶出装置连接等的尺寸和位置的限定。第三步:标准化从一台单一的注塑机开始减少换模时间,这只是第一步。随着整个车间的快速换模流程的进行,规模效益和投资回报才会愈加明显。这一步骤的关键,并不在于引进何种类型的快速换模系统,或者该系统的自动化程度有多高,而是在于这种标准化作业的概念能否被全厂的各个相关部门所接受——从模具采购、产品生产部门,到生产设备的维护部门。实现模具接头标准化的基础,是在第一步制定设备清单时,对模具技术参数的汇编。依照注塑机的分组情况,可以依次分类出具有相同参数类型的模具。此标准化包含了对夹板,以及对水油管接头、电接头和顶出装置连接等的尺寸和位置的限定。另一个影响快速换模效率的重要因素是:模具从存放区域到达注塑机旁的方式。通常使用行车来进行模具运输。而另一种较高效的运输方式则是使用换模车。通常,用行车来将模具从存放区运送到注塑机旁,并从上方垂直吊入机器内。但是,当厂房空间高度不够或者传送的距离很长时,更高效的选择是使用电力驱动或带有气垫的换模车,来实施模具的传送。使用换模车能够将模具运送到指定的注塑机旁,并且依靠快速换模系统中的动力滚轴,从机器侧面水平地进行换模。水平换模还是垂直换模,决定了模具夹持和管路连接的位置及实施细节。第四步:何种换模系统效果显著那么究竟哪种特殊的模具夹持系统是中小型注塑机应用的首选呢?EAS的管理合伙人和销售经理Hero Marggrander对此总结到:“选择哪一种模具夹持系统,或者采用何种自动化程度的换模系统比较合适,其实这最终取决于换模时间在整个生产流程中所占的比重。这不单是个技术性问题,更是未来导向性生产规划战略的一部分。针对客户的不同预算和任务需求,EAS拥有多种解决方案。所需要注意的是上述第一步的实施。对小型注塑机,采用可调手动夹具系统即可获得很高的生产灵活性,对于大型注塑机,则有磁性和液压夹具系统。此外,EAS还能提供手动和自动组合快速接头来方便管路连接(如图3 a~d所示)。

图3对于250t以下的小吨位注塑机来说,可调手动夹具系统是更加简单经济的快速模具夹持系统

无论是针对小吨位注塑机的简单的手动快速换模,还是针对大吨位注塑机的全自动快速换模,EAS的技术人员都与客户密切合作,为客户量身打造出符合其工厂环境要求的快速换模系统。不同投入状态下各种自动化级别的快速换模方式如图4~7所示。

图4现代较先进的夹持方式主要为液压(a)或磁力(b)夹持,对于大型和中小型注塑机,两种夹持方式都有相应型号的夹具支持

图5具有不同自动化程度的快速换模。模具夹持自动化的下一步是顶出快速接头的自动化

图6 模具夹持和顶出接头自动化的下一步是管路快速连接(包括冷却水、气和电等)。图示为各种管路的手动连接终端

图7 换模自动化的最高级别是全自动换模,由工艺软件通过注塑机来控制换模的动作顺序。EAS可提供全自动换模系统。b中黄色部分模拟了水平换模形式下的EAS液压夹具和自动管路组合接头

快速换模系统的引进会带来效率的显著提高。例如,在3min内,采用EAS的快速换模系统,可以将一套合模力3200t的注塑机所用的模具自动换入机器内,也可以将一套25t注塑机用的模具手动换入机器内。Marggrander先生总结道:“使用快速换模的先决条件是:对上述4个步骤的实施和改善作业流程的意愿。快速换模所能节约的时间是惊人的,因而其投入是相当值得的。”事实证明,仅对一台注塑机而言,与完全手动的传统换模方式相比,EAS快速换模系统可以将客户的生产效率提高50%~70%。若对整个生产流程,或者整个车间的生产效率来说,这种提高将更令人惊喜(如图8所示)。“因此,尽可能地、经济地提高生产效率,将成为应对此次金融危机的取胜之道。”

图8 全自动的水平换模台,专为DENSO工厂设计。模具由行车吊至两边的换模台上,即可进行全自动的换模、夹持以及管路连接

EAS Europe B.V.公司是世界领先的注塑与金属冲压业快速换模自动化装置与系统供应商。自2005年获得了Walker Braillon的磁力换模夹具专有技术以来,EAS公司开始从事磁力换模夹具的设计与生产。目前,该公司可提供液压和磁力2种换模夹具系统,帮助用户实现快速换模。其产品范围非常广泛,从手动装置到全自动系统,从模具夹持到回路连接等都有涉及。不管是对现有设备的改进还是设计新的设备,EAS公司可向用户提供有关液压、机械夹具系统、单项/组合快速接头以及自动化换模系统等的全套方案。此外,EAS公司还提供模具厂内运输、存储系统和维护支持系统,以及金属件用的全套磁力吊具等。(end)

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