射出成形サイクル時間と削減方法

メーカーは、コストを節約しながら高品質のプラスチック部品をより速く生産するにはどうすればよいですか？秘密は、 射出成形のサイクル時間を習得することにあります。今日の競争市場では、1秒ごとにカウントされ、このサイクルを最適化すると大きな違いが生じる可能性があります。

射出成形プロセスには、プラスチック材料を加熱し、型に注入し、冷却して固体部分を形成します。しかし、1つのサイクルを完了するのにどれくらい時間がかかり、今回はどのような要因が影響しますか？サイクル時間を理解して短縮すると、効率を改善し、生産コストを削減できます。

この投稿では、射出成形のサイクル時間にどのような影響を与え、プロセスを最適化するための技術を発見するかを学びます。クランプ力の調整から冷却チャネルの再設計まで、製品の品質を犠牲にすることなくサイクル時間を削減するための実証済みの戦略をカバーします。

射出成形サイクル時間とは何ですか？

射出成形サイクル時間とは、射出成形プロセスの1つのフルサイクルを完了するのに必要な合計時間を指します。溶融物質がカビの空洞に注入され、完成した部分が金型から排出されると終了すると始まります。

射出成形サイクルの成分

射出成形サイクルは、いくつかの段階で構成されています。各段階は、全体的なサイクル時間に貢献します。射出成形サイクルの重要な成分は次のとおりです。

1. 噴射時間：

• 溶融物質を完全に満たされるまで型型空洞に注入するのにかかる期間

• 材料の流れの特性、噴射速度、パーツジオメトリなどの要因の影響

2. 冷却時間：

• 溶融プラスチックがカビの空洞が満たされた後に冷却して固化する期間

• サイクルの重要な部分が部分寸法の安定性と品質に影響するため

• 材料の種類、部分の厚さ、カビの冷却システムの効率の影響

3. 住居時間：

• 追加の時間、冷却後に材料が型に残っているため、完全な固化を確保する

• 反りや歪みのリスクを減らします

4. 排出時間：

• Ejector Pinsまたはその他のメカニズムを使用して、金型から完成した部品を除去するために必要な期間

5. 金型の開閉時間：

• サイクル間の型を開いて閉じるのにかかる時間

• カビの複雑さとサイズに基づいて異なる場合があります

サイクル時間を理解し、最適化することの重要性

射出成形サイクル時間を理解して最適化することは、いくつかの理由で重要です。

• 生産効率：サイクル時間を短縮すると、生産性の向上と生産生産量の増加につながります

• コスト削減：サイクル時間の短縮により、生産コストが削減され、収益性が向上します

• 製品の品質：サイクル時間を最適化するのに一貫した部分の品質を達成し、欠陥を軽減するのに役立ちます

• 競争力：効率的なサイクルタイムは、市場までの時間を短縮し、業界の競争力を高めることができます

キーポイント：

• 射出成形サイクル時間は、完全な成形サイクルの合計時間です

• 注入時間、冷却時間、住居、排出時間、金型の開閉時間が含まれます

• サイクル時間を最適化すると、生産効率が向上し、コストが削減され、製品の品質が向上します

• 射出成形業界で競争力を維持するには、サイクル時間を理解することが重要です

射出成形サイクル時間を計算する方法

射出成形プロセスを最適化するには、サイクル時間の計算を理解することが重要です。このセクションでは、サイクル時間を正確に決定するための包括的なガイドを提供します。

サイクル時間を計算するための段階的なガイド

注入時間の測定

• カビの空洞を埋めるために必要な期間を記録します

• 使用 射出成形 機の設定または生産データ

• 材料の流量、噴射速度、空洞容積を考慮してください

冷却時間の決定

• 材料の種類とパーツ設計を評価します

• カビの冷却システムの効率を評価します

• 正確な推定のために、金型フロー分析ソフトウェアを利用します

住居時間の推定

• 完全凝固のための追加時間を決定します

• 材料プロパティと部品要件に基づいています

• 通常、冷却時間よりも短い

排出時間の計算

排出時間に影響を与える要因：

• 部分ジオメトリ

• 排出機構の効率

• 金型デザイン

金型の開閉時間を考慮します

• カビの複雑さとサイズを考慮してください

• 成形機の機能を評価します

• 生産中の実際の時間を測定します

サイクル時間計算式

この式を使用して、合計サイクル時間を計算します：

合計サイクル時間=噴射時間 +冷却時間 +住居時間 +排出時間 +金型の開閉時間/閉鎖時間

サイクル時間を推定するためのオンラインツールとシミュレーションソフトウェア

正確なサイクル時間の推定には、いくつかのリソースが利用できます。

1. オンライン計算機

• 入力パラメーターに基づくクイック推定

• 予備評価に役立ちます

2. 金型フロー分析ソフトウェア

• 射出成形プロセス全体をシミュレートします

• 各サイクル段階に関する詳細な洞察を提供します

• 例：Autodesk Moldflow、MoldEx3D

3. 機械固有のツール

• 射出成形機メーカーによって提供されます

• 特定の機器機能に合わせて調整されています

4. CAEソフトウェア

• サイクル時間の計算をパーツ設計に統合します

• 製品開発プロセスの早い段階で最適化を有効にします

これらのツールは、メーカーがサイクル時間を最適化し、効率を改善し、射出成形操作のコストを削減するのに役立ちます。

射出成形サイクル時間に影響する要因

射出成形サイクル時間にいくつかの要因が影響します。これらは、金型設計パラメーター、製品設計パラメーター、材料選択、射出成形プロセスパラメーターの4つの主要な側面に分類できます。

金型設計パラメーター

1. 冷却システムの設計：

• 効率的な冷却チャネル配置と均一な冷却時間を最小限に抑える

• 適切な冷却システムの設計は、より短いサイクル時間を達成するために重要です

2. ランナーとゲートデザイン：

• 適切に設計されたランナーとゲートは、滑らかな材料の流れを確保し、充填時間を短縮します

• 最適化されたランナーとゲートデザインは、全体的なサイクル時間を改善します

3. 空洞の数：

• キャビティが多いほど、サイクルあたりの生産出力が増加しますが、冷却時間が長くなる場合があります

• 空洞の数は、総サイクル時間に影響します

4. ベントデザイン：

• 適切な換気により、成形プロセス中に適切な空気とガスの脱出が可能になります

• 適切な通気設計は、一貫した部分品質を達成し、サイクル時間を短縮するのに役立ちます

製品設計パラメーター

1. 壁の厚さ：

• 均一な壁の厚さは冷却さえも促進し、ワーピングまたはシンクマークを減らします

• 一貫した壁の厚さは、より予測可能な冷却時間とサイクル時間につながります

2. 部分ジオメトリ：

• 薄いセクションまたは複雑な機能を備えた複雑な部品の形状は、より長い冷却時間が必要になる場合があります

• パーツジオメトリは、全体的なサイクル時間に直接影響します

さまざまな厚さの材料選択

1. 溶融および冷却特性：

• 材料が異なると、溶融温度と冷却速度が異なります

• 高温材料は、適切に固化するためにより長い冷却時間が必要になる場合があります

2. 材料の厚さと冷却時間への影響：

• 厚い材料は一般に、薄いものと比較してより長い冷却時間を必要とします

• 以下の表は、さまざまな材料の材料の厚さと冷却時間の関係を示しています。

材料	冷却時間（秒）
	1mm	2mm	3mm	4mm	5mm	6mm
腹筋	1.8	7.0	15.8	28.2	44.0	63.4
PA6	1.5	5.8	13.1	23.2	36.3	52.2
PA66	1.6	6.4	14.4	25.6	40.0	57.6
PC	2.1	8.2	18.5	32.8	51.5	74.2
HDPE	2.9	11.6	26.1	46.4	72.5	104.4
LDPE	3.2	12.6	28.4	50.1	79.0	113.8
PMMA	2.3	9.0	20.3	36.2	56.5	81.4
ポン	1.9	7.7	20.3	30.7	48.0	69.2
pp	2.5	9.9	22.3	39.5	61.8	88.9
詩	1.3	5.4	12.1	21.4	33.5	48.4

表1：さまざまな材料と厚さの冷却時間

射出成形プロセスパラメーター

1. 噴射速度と圧力：

• 噴射速度と圧力が高いと、充填時間が短縮されますが、冷却時間が長くなる可能性があります

• 注入速度と圧力を最適化することは、望ましいサイクル時間を達成するために不可欠です

2. 溶融温度：

• 溶融温度は、材料の流れと冷却速度に影響します

• 一貫したサイクル時間を維持するには、適切な溶融温度制御が重要です

3. カビの温度：

• カビの温度は、冷却速度と部分固化に影響します

• 最適なカビの温度制御は、効率的な冷却とサイクル時間の短縮を達成するのに役立ちます

4. 保持時間と圧力：

• 保持時間と圧力は、部品の完全な充填と梱包を保証します

• 保持時間と圧力を最適化することで、部品の品質を維持しながらサイクル時間を最小限に抑える

環境条件

1. 湿度：

• 湿度の高いレベルは、材料の水分含有量に影響を与え、成形プロセスに影響を与える可能性があります

• 一貫したサイクル時間を維持するためには、適切な湿度制御が不可欠です

2. 大気質：

• 空気中の汚染物質は、成形プロセスと部分の品質に影響を与える可能性があります

• クリーンな成形環境を維持することは、最適なサイクル時間を達成するのに役立ちます

3. 温度：

• 周囲温度の変動は、成形プロセスとサイクル時間に影響を与える可能性があります

• 成形環境での一貫した温度制御は、サイクル時間の一貫性を維持するために重要です

射出成形サイクル時間を短縮するための戦略

射出成形サイクル時間の短縮は、生産効率と費用対効果を改善するために重要です。成形プロセスのさまざまな側面を最適化することにより、より短いサイクル時間を達成できます。いくつかの重要な戦略を探りましょう。

金型設計の最適化

1. 冷却システムの効率の向上：

• 効率的な冷却チャネル配置と均一な冷却を確保します

• 冷却システムの設計を最適化して、冷却時間を最小限に抑えます

2. ランナーとゲートデザインの最適化：

• ランナーとゲートを設計して、滑らかな材料の流れを確保します

• ランナーとゲートのサイズと場所を最適化して、充填時間を短縮する

3. ベントの改善：

• 金型デザインに適切な通気を組み込みます

• 適切な通気式により、効率的な空気とガスの脱出が可能になり、サイクル時間が短縮されます

製品設計の最適化

1. 均一な壁の厚さを維持する：

• 可能な限り一貫した壁の厚さの部品を設計します

• 均一な壁の厚さは冷却さえも促進し、ワーピングまたはシンクマークを減らします

2. パーツジオメトリの簡素化：

• 機能性を損なうことなく、実行可能なパーツジオメトリを簡素化します

• 冷却時間を増やす可能性のある不必要な複雑さを避けてください

適切な材料の選択

1. より速い冷却速度で材料の選択：

• 熱伝導率が高く、冷却速度が高くなる材料を選択します

• より速い冷却特性を備えた材料は、サイクル時間を大幅に短縮できます

2. 材料の厚さを考慮する：

• 可能であれば薄い壁のセクションを選択して、冷却時間を短縮する

• 厚い材料は通常、より長い冷却時間が必要です

微調整射出成形プロセスパラメーター

1. 高速注射の使用：

• 高速注射を利用して、金型をすばやく満たします

• 噴射速度が高くなると、全体的なサイクル時間を短縮できます

2. 注入圧力の最適化：

• 適切な部品充填に必要な最小値に噴射圧力を設定します

• 最適化された噴射圧力は、不必要な圧力の蓄積を回避し、サイクル時間を短縮するのに役立ちます

3. カビの温度の制御：

• 効率的な冷却のために最適な金型温度を維持します

• 正確なカビの温度制御は冷却速度を高め、サイクル時間を短縮します

4. 保有時間と圧力を最小化する：

• 適切な部品梱包に必要な最小限まで保持時間と圧力を最小限に抑える

• 最適化された保有時間と圧力は、サイクル時間の短縮に寄与します

高度な機器への投資

1. 高速クランプシステム：

• 高速クランプシステムを備えた射出成形機に投資します

• クランプが速くなると、金型の開閉時間が短縮されます

2. 効率的な排出メカニズム：

• 高度な排出システムを利用して、迅速かつ滑らかな部品を除去する

• 効率的な排出メカニズムは、排出時間と全体的なサイクル時間を最小限に抑える

射出成形プロセスの合理化

1. 一貫したプロセスの開発：

• 標準化された一貫した成形プロセスを確立します

• プロセスパラメーターの一貫性は、予測可能で最適化されたサイクル時間につながります

2. 処理ウィンドウの最大化：

• プロセスパラメーターを最適化して、処理ウィンドウを最大化します

• より広い処理ウィンドウにより、柔軟性が向上し、サイクル時間が短縮されます

3. 科学的成形原則の実装：

• 成形プロセスを最適化するために、科学的成形原理を適用します

• 科学モールディングは、一貫した部分品質とサイクル時間の短縮を達成するのに役立ちます

4. ツールが変更される前にプロセスを設定します：

• ツールを変更する前に、成形プロセスを準備します

• 適切なプロセスのセットアップにより、ダウンタイムが最小限に抑えられ、スムーズな移行が保証されます

5. 監視ツールの温度と通気：

• 生産中にツールの温度と通気を継続的に監視します

• 効果的な監視は、最適な条件を維持し、サイクル時間の変動を減らすのに役立ちます

6. サンプリング中のツール機能の分析：

• サンプリングフェーズでツールのパフォーマンスと機能を評価します

• フルスケールの生産前にサイクル時間に影響を与える可能性のある問題を特定して対処します

射出成形サイクル時間を短縮する利点

射出成形サイクルタイムを最適化すると、メーカーにとって多くの利点があります。このセクションでは、生産プロセスを合理化することの重要な利点について説明します。

生産生産量の増加

サイクル時間を短縮すると、生産能力が直接影響します。

• 1時間あたりのパーツの比率が高い

• マシン利用の増加

• 大量のボリュームを満たす能力

例： サイクル時間を10％短縮すると、大量の生産ラインで年間出力が100,000ユニット増加する可能性があります。

生産コストの削減

サイクル時間の短縮はコスト削減に貢献しています：

• パーツあたりのエネルギー消費量の減少

• 人件費の削減

• オーバーヘッド費用の削減

コスト係数	サイクル時間の短縮の影響
エネルギー	パーツあたり5-15％の減少
労働	人時間が10-20％減少します
オーバーヘッド	固定費の8〜12％の削減

製品の品質が向上しました

最適化されたサイクル時間は、多くの場合、品質の向上につながります。

• 一貫した材料特性

• 欠陥のリスクの低下

• 寸法精度が向上しました

熱と圧力への曝露を最小限に抑えることにより、より短いサイクルは材料の完全性を維持するのに役立ち、その結果、優れた最終製品が生まれます。

市場までの時間が短くなります

効率的な生産サイクルが製品の発売を加速します：

• より速いプロトタイプの反復

• 生産の迅速なスケーリング

• 変化する市場の需要を満たすための柔軟性

この敏ility性により、メーカーは新たな機会を利用し、消費者の傾向に迅速に対応することができます。

競争力の向上

合理化されたプロセスは、競争力を提供します。

• 短いリードタイムを提供する能力

• 価格設定の柔軟性が向上しました

• ラッシュ注文を処理する能力

これらの要因は、混雑した市場で製造業者を優先サプライヤーとして位置付けています。

エネルギー効率

サイクル時間の短縮は、持続可能性の取り組みに貢献します：

• ユニットあたりのエネルギー消費量が少ない

• 二酸化炭素排出量の減少

• 環境にやさしい製造業の実践との連携

エネルギー貯蓄の例：

年間生産：1,000,000単位元サイクル時間：30秒減少時間時間削減時間：25秒エネルギー消費量：5 kWh元のエネルギー使用量：41,667 kWh最適化エネルギー使用量：34,722 kWh年間エネルギー節約：6,945 kWh

結論

射出成形のサイクル時間を最適化することは、製造効率と競争力に非常に重要です。金型設計の改善、適切な材料の選択、微調整プロセスパラメーターなどの戦略を実装することにより、企業は大きな利点を達成できます。これらには、生産量の増加、コストの削減、品質の向上、および市場の対応が速いことが含まれます。

サイクル時間の短縮は、エネルギー効率の向上と生産スケジュールの柔軟性の向上につながります。最適化のこの継続的なプロセスは、ダイナミックな製造環境で長期的な成功を収めている企業を位置付けています。

製造業者は、サイクル時間削減を優先して、運用を合理化し、収益性を高め、進化する市場の需要を満たす必要があります。継続的な監視と調整は、射出成形プロセスでピーク性能を維持するための鍵です。