射出成型週期時間：邁向更快、更智慧製造的關鍵
2025-04-25 11:43:53
射出成型週期時間（Cycle Time）是塑膠製造中最關鍵的指標之一。它直接影響您的生產效率、單件成本，甚至關係到設備壽命。本文將深入解析週期時間的定義、影響因素，以及優化成型週期的實戰策略，幫助您打造更具競爭力的成型產線。
射出成型週期時間是指完成一個完整成型循環所需的總時間，從模具閉合開始，到產品頂出、模具再次開啟為止。
- 模具閉合時間：模具完成合模與鎖模所需的時間。
- 射出時間：熔融塑料透過噴嘴注入模穴的過程，時間取決於射出速度、膠量與流動阻力。
- 保壓時間：維持模內壓力以補償冷卻收縮，避免產生縮痕與空洞。
- 冷卻時間：最耗時的階段，塑料在模具中冷卻凝固。
- 開模時間：冷卻後模具開啟，準備頂出。
- 頂出時間：使用頂出針或機械手將產品頂出。若產品黏模或需多次頂出，時間會增加。
- 延遲/其他時間：包含下列非製程動作的時間：
- 安全確認或訊號延遲
- 機械手或輸送帶動作
- 人工介入
- 液壓或控制系統延遲
Cycle Time 決定了你一小時能生產幾模產品，直接影響你的：
- 產能（Productivity）
- 單件成本（Cost per piece）
- 交期（Lead Time）
- 設備稼動率（Utilization）
舉例說明：
- 如果 Cycle Time 是 30 秒，一小時最多成型 120 模
- 如果能縮短到 25 秒，那就能生產 144 模 ➜ 效率提升 20%！
所以，即使只是節省 2～3 秒的週期時間，在大批量生產中也會造成顯著的總產出差異，對於瓶頸工站更是影響巨大。
這是射出成型現場最常被問到的關鍵問題之一。想要縮短週期，不只靠機台速度，更重要的是整合「模具」、「機台」、「成品設計」、「製程控制」與「自動化系統」，從各個環節同時下手。以下幾個方向供參考：
又稱：塑化與開模同步進行（Simultaneous Plasticizing and Mold Opening）
此技術允許機台在模具尚未完全開啟、產品尚未頂出前，即啟動下一循環的塑化（儲料）動作，而非等到整個開模與脫模程序完成才開始儲料。
效益：
- 將冷卻階段與儲料階段重疊進行
- 減少空轉時間，提升週期重疊效率
- 可縮短整體成型週期達 10～20%
- 適合搭配直驅式儲料系統（如華嶸設計），可進一步節能達 26%
適用場景：
- 冷卻時間長的大型產品
- 高產量生產需求
- 具備獨立塑化控制系統的機台
又稱：頂出與開模同步進行（Simultaneous Ejection and Mold Opening）
此技術在模具尚未完全開啟前，即啟動頂出機構，在確保安全的條件下，與模具開模動作重疊執行。
效益：
- 動作重疊，縮短機械延遲時間
- 加快頂出流程
- 適合產品結構簡單且表面不易損傷者
適用場景：
- 淺型產品
- 標準化大量生產
- 不需保護表面的產品設計
此配置將射出與塑化動作透過不同單元分離控制，常見於高階射出機設計中。通常採用柱塞式射出與螺桿式塑化的獨立組合。
效益：
- 射出與儲料可同時進行，降低停機時間
- 提升對材料狀態的控制精度
- 特別適合高精度、多材料或微物理發泡成型技術
適用場景：
- 高精密零件生產
- 多色／多材質射出成型
- 對材料熔融狀態要求嚴格的應用（例如超臨界流體發泡）
| 配置類型 | 關鍵優勢 | 對成型週期的影響 | 複雜程度 | 最適應用類型 |
|---|---|---|---|---|
| 邊開邊儲（Screw Fly） | 模具開模時同時進行塑化儲料 | 高 | 低 | 高速循環、大膠量產品 |
| 邊開邊頂（Ejector Fly） | 頂出與模具開模同步進行 | 中 | 低 | 快速循環的小型產品 |
| 射儲分離（Injection/Plasticizing Separation） | 塑化與射出獨立控制，精度極高 | 非常高 | 高 | 高精度、薄壁或 PET 材質產品 |
- 分段射出（快→慢→快）確保填充穩定，防止毛邊
- 保壓時間依產品特性調整，避免過補壓
- 合併動作如開模與頂出同步
- 開模段速優化（快速開模＋慢速停煞）
- 檢查模具水路是否均勻覆蓋關鍵區域
- 加裝模溫控制器提升冷卻效率與穩定性
- 採用雙迴路設計或熱平衡設計
- 導入微物理發泡射出成型技術：微物理發泡是一種先進的物理發泡技術，透過將超臨界流體（如 N₂ 或 CO₂）注入塑料熔膠中產生均勻的微氣泡結構，達成下列成效：
- 縮短冷卻時間：
- 減輕產品重量與壓力負荷：
- 改善尺寸穩定性與翹曲變形：
- 發泡後材料密度降低，導熱性改善，內部無需厚壁完全冷卻即可脫模。
- 通常可減少冷卻時間達 20～30%。
- 適合結構件、不需要高密度的外殼件（如物流箱、工具外殼等）。
- 同時降低射出壓力，減少鎖模力需求，動作更輕快。
- 微氣泡可平衡內部應力，提升尺寸穩定性。
- 機械手臂同步取件：縮短模具開模等待時間，並提升安全性與一致性。
- 整合自動剪水口、自動包裝、組裝流程：讓後段作業與模具開關同步。
- 立式射出機情況下採用雙滑板、轉盤機構：達到 A 取出、B 注塑交錯作業，減少停機時間。
- 模內貼標技術：在射出成型內完成貼標，減少額外加工週期。
- 智慧管理系統
- 監測週期時間、射壓、保壓壓力、模溫、機構時間等參數
- 若某一週期異常變長，可立即警示與溯源
- 遠端診斷支援：維修或成型異常時，縮短停機等待時間
Cycle Time（成型週期時間）是指從一次成型動作開始，到下一次相同動作開始的總時間。也就是說，從模具閉合、射出、保壓、冷卻、開模、頂出、到模具再次閉合為止的整體動作所花費的時間。
舉例來說：
一個產品從開始注塑到取出再關模，一共花了 30 秒，這就是該產品的 Cycle Time。
Cycle Time 通常是以秒為單位，計算公式如下：
實際上，有些客戶也會直接觀察操作介面上的週期記錄，或透過控制器或週期分析系統來量測。
舉例來說：
- 模具閉合：1.5 秒
- 射出：2 秒
- 保壓：3 秒
- 冷卻：15 秒
- 開模：1.2 秒
- 頂出：1.3 秒
- 合計：Cycle Time = 24 秒
Cycle Time 沒有固定的「標準值」，它會根據以下因素而有很大差異：
主要影響因素
- 產品大小與厚度：愈厚愈大，冷卻時間愈長。
- 模穴數量：多模時頂出、開模時間可能增加。
- 塑膠原料特性：如 PA、PC 通常冷卻較慢；PP、PE 成型快。
- 模具冷卻設計是否良好。
- 是否搭配自動化設備（如機械手、快速模具、更高階控制器）。
| 應用類型 | 常見 Cycle Time 範圍 |
|---|---|
| 小型消費品（瓶蓋） | 10–20 秒 |
| 一般家電、車內飾 | 25–45 秒 |
| 厚壁或大型工件 | 60–90 秒 |
在實務上，當我們不含冷卻時間、只想描述「機台動作本身」所需的週期時，通常以下乾循環時間（Dry Cycle Time / 空週期時間）方式表達：指機台在不裝模具、不射出、不冷卻的情況下，純粹進行「模具開合＋頂出」一個完整動作所需的最短時間。
在不安裝模具、不射出、不冷卻、不加載塑料的情況下，讓機台進行一套完整「關模 → 開模 → 頂出 → 回位」的循環動作所需時間。它是機構動作的最小週期極限值，也代表了機台的基礎動作性能與速度反應能力。
在沒有模具、沒有射出動作、純粹開模關模與頂出的動作時間，會依據機台的大小（鎖模力噸數）與行程距離不同而有所差異。舉例來說，越大型的機台，開模與關模的行程較長、模板重量較重，所需的動作時間自然也會比較久；反之，小噸數機台動作行程短，乾週期會較快。
在射出成型的實務現場，Cycle Time 的優化從來不是單一參數的微調，而是一整套從機台動作、模具冷卻、控制邏輯、材料特性到智慧監控的整體思維。
如同我們在本文所介紹的幾大方向—
從動作合併與段速優化，到導入微物理發泡技術與直驅儲料馬達系統；從冷卻水路設計到模內自動化與智慧平台數據監控，每一個環節的優化，累積起來就能替企業創造可觀的時間與產能差異。
- 每小時產能提升 10～30%，訂單交期更具彈性與競爭力
- 降低單件成本，減少用電、人力與耗材浪費
- 生產節奏更穩定，有利於品質控管與產線排程
- 邁向 ESG 節能目標，導入節能設備與發泡技術，同時強化永續價值
如果您在射出成型機、自動化整合或智慧管理系統方面有規劃需求，歡迎與我們聯繫。華嶸將以超過 40 年射出成型經驗，我們提供專業的設備建議與導入規劃，協助您朝向高效率、低能耗、智慧製造的方向邁進。
- 集團名稱: 華嶸集團
- 品牌: 華嶸、煜達、南嶸
- 服務項目: 射出成型機、立式射出機、成型設備取出裝置
- 服務電話: (06)7956777
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