注塑成型中的锁模力：是什么？公式、计算与优化方法
2025-03-27 15:25:35
锁模力在注塑成型中扮演关键角色，因为它确保模具在注射过程中能够有效闭合。适当的锁模力能在高压下注射时稳固模具，防止产品缺陷。了解锁模力对于提升生产效率、减少材料浪费以及延长机器寿命至关重要。本文将探讨锁模力的概念、其重要性、计算方式与测量技巧，帮助实现最优化生产效能。
锁模力是指注塑成型机的锁模单元所施加的压力，用以在注射与冷却过程中将模具两半紧密闭合。此压力可抵消熔融塑料注入模腔时产生的内部压力，避免如毛边或产品变形等缺陷。
鎖模力是射出成型過程中的一個關鍵性能指標。若鎖模力不足，模具可能會微微張開，導致毛邊、短射或尺寸不一致等問題；但若鎖模力過大，則可能造成模具提前磨損或損壞。影響所需鎖模力的主要因素包括：
锁模力是注塑成型过程中的一个关键性能指标。若锁模力不足，模具可能会微微张开，导致披锋、短射或尺寸不一致等问题；但若锁模力过大，则可能造成模具提前磨损或损坏。影响所需锁模力的主要因素包括：
延伸閱讀：注塑成型缺陷：原因及解决方案
1. 产品的投影面积（A）
锁模力的计算基础是产品的投影面积，因为射出成型时，熔胶对模具施加的压力是垂直于模具分模面的。
- 投影面积越大，所需锁模力越大
- 多腔模具会显著增加投影面积，需要更高的锁模力
例如：
如果产品尺寸增加 2 倍，投影面积将变为 4 倍，所需锁模力也会大幅上升。
2. 模内压力（P）
模内压力是影响锁模力的另一个主要因素，注塑塑料特性、射出条件、产品设计和模具结构都会影响到模内压力。
不同材料的模内压力经验值：
| 材料 | 模内压力 (kg/cm²) |
|---|---|
| PP / PE | 250 – 400 |
| PS / ABS | 300 – 500 |
| PC / PA | 400 – 600 |
| 增强塑料 (GF+PA、GF+PP) | 600 – 800 |
3. 注射条件
- 注射速度
- 高速注塑可能产生更高的模内压力，导致锁模力需求上升。
- 低速注塑时，模内压力较稳定，锁模力需求较低。
- 注塑压力
- 注塑影响熔胶填充的动力。
- 高注塑压力（>150 MPa）可能会增加模内压力，导致需要更高的锁模力。
4. 产品设计
- 厚壁 vs. 薄壁
- 厚壁产品：需要更高的射出压力填充 → 增加模内压力 → 需要更高的锁模力。
- 薄壁产品：流动阻力较小，模内压力较低，所需锁模力较低。
- 大平面 vs. 圆柱体
- 大平面产品（如托盘、面板）：投影面积大，需要较高锁模力。
- 圆柱形或中空结构（如瓶子、桶子）：投影面积相对小，所需锁模力较低。
总结
| 影响因素 | 影响结果 |
|---|---|
| 产品投影面积 | 面积越大，锁模力需求越高 |
| 模内压力 | 高压材料（如 GF+PA）需更大锁模力 |
| 注射条件 | 高速、高压注射提高锁模力需求 |
| 产品设计 | 厚壁、大平面产品需更高锁模力 |
锁模力的计算方式主要根据产品的投影面积以及模腔内的压力。基本的锁模力公式如下
其中：
- F = 锁模力（kN 或 tf）
- A = 产品的投影面积（cm²）
- P = 模内压力（kg/cm²）
逐步计算范例
步骤 1：计算产品投影面积（A）
投影面積是指產品從模具分模面投影下來的總面積，計算方式如下：
- 若產品為單一平面結構，則直接計算該平面的長寬乘積即可：
- 若產品為不規則形狀，可使用CAD 軟體測量其最大投影面積，或者手動拆分為幾何形狀進行計算。
- 多穴模具：
步驟 2: 確定模內壓力（P）
在上面”鎖模力的影響因素有哪些”章節中，已經有分享，模內壓力會受到塑料特性、射出條件、產品設計和模具結構的影響，因此即使同一種材料（如 PP），其模內壓力範圍可能從 250 ～ 400 kg/cm² 不等，因此我們需要根據多個影響因素，來選擇適合的模內壓力。
以下以PP 材料的模內壓力（250～400 kg/cm²）作為範例：
(1) 產品厚度
| 產品厚度 | 建議模內壓力（kg/cm²） | 說明 |
|---|---|---|
| 厚壁（>3mm） | 250 – 300 | 熔膠流動阻力較低，低壓填充即可。 |
| 一般厚度（1.5mm – 3mm） | 300 – 350 | 大部分 PP 產品適用範圍。 |
| 薄壁（<1.5mm） | 350 – 400 | 需要更高壓力避免短射，確保流動性。 |
(2) 產品尺寸與流動長度
| L/T 比值 | 建議模內壓力（kg/cm²） | 適用產品 |
|---|---|---|
| <100 | 250 – 300 | 小件短流動距離產品 |
| 100 – 200 | 300 – 350 | 大部分中等流動長度的 PP 產品 |
| >200 | 350 – 400 | 長流動距離、薄壁產品 |
(3) 模具與流道設計
| 模具特性 | 影響 | 建議模內壓力 |
|---|---|---|
| 冷流道，澆口較小 | 阻力較大 | 350 – 400 kg/cm² |
| 冷流道，澆口較大 | 阻力適中 | 300 – 350 kg/cm² |
| 熱流道 | 阻力小 | 250 – 300 kg/cm² |
(4) 射出條件
| 射出參數 | 影響 | 建議模內壓力 |
|---|---|---|
| 高速射出 | 需要較高壓力推動 | 350 – 400 kg/cm² |
| 低速射出 | 低壓填充即可 | 250 – 300 kg/cm² |
(5) PP 的添加物
| PP 等級 | 特性 | 建議模內壓力 |
|---|---|---|
| 一般級 PP | 普通流動性 | 300 – 350 kg/cm² |
| 高流動性 PP（MI ≥ 20） | 易流動，低阻力 | 250 – 300 kg/cm² |
| 玻纖增強 PP（GF+PP） | 高阻力 | 400 – 500 kg/cm² |
步驟 3: 計算鎖模力（F）
將上述產品的投影面積（A）x模內壓力（P）來選擇機台的鎖模力
以一個塑膠產品（如 250ml 的冰淇淋桶）來詢問適合的射出機時，在資料尚不齊全時，我們如何能當場快速估算所需機台的鎖模力？
鎖模力方式：
(1) 估算產品投影面積
對於 250ml 的冰淇淋桶，假設直徑 95mm，高度 85mm：
- 投影面積 A 近似為桶口直徑的圓形面積：
A = π × (D/2)² = 3.14 × (9.5 / 2)² ≈ 71 cm² - 如果是一模出 4 個（四穴模穴），則：
A總 = 71 × 4 = 284 cm²
(2) 設定模內壓力
模內壓力取約 300 kg/cm²。
(3) 計算所需鎖模力
F = 284 × 300 = 85,200 kg = 852 kN = 85.2 tf
=> 約 90～100 tf（900～1000 kN）的鎖模力即可生產
- 精确计算投影面积，尤其在多腔模具中
- 根据材料特性选择合适的模内压力
- 选择略高于计算值的锁模力，确保模具不会被撑开
- 避免锁模力过大，以延长模具寿命与节能
- 确保选择的锁模力比计算值高 10-20% 以上，避免长期运行造成机台负荷过大。
- 减少射出压力或降低模内压力，可以适当降低锁模力需求。
- 使用合适的模具结构（如降低投影面积、最佳化流道），减少锁模力的需求。
- 选择合适的注塑成型机类型，如大尺寸模具可考虑 两板式注塑机。
锁模力是注塑成型中极为关键的一环，能确保模具在高压注射过程中稳固闭合，透过了解什么是锁模力、如何利用锁模力公式进行计算，以及如何正确测量锁模力，注塑成型业者能够有效提升生产效率、减少产品缺陷，并延长设备的使用寿命。
- 集团名称: 华嵘集团
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