鎖模力，是指注射時為克服型腔內(nèi)熔體對模具的漲開力，注射機施加給模具的鎖緊力 。當(dāng)原料以高壓注入模穴內(nèi)時會產(chǎn)生一個撐模的力量,因此注塑機的鎖模單元必須提供足夠的“鎖模力”使模具不至于被撐開。
想要確定合適的鎖模噸位是從計算單個部件的投影面積開始。任何空心表面面積都應(yīng)從單個部件的總表面面積中去除。確定了部件的總表面面積，再用模具中的型腔數(shù)與它相乘。如果是冷流道模具，則流道的表面面積也必須考慮進去。
在獲得所有部件加上冷流道的總投影面積后，需將該面積乘以一個噸位系數(shù)。過去是在材料規(guī)格表上找到噸位系數(shù)，但是現(xiàn)在這些信息很少會出現(xiàn)在這些數(shù)據(jù)表上。典型的噸位系數(shù)是在2~10 t/in (1in=25.4mm)的范圍內(nèi)，我們建議將3 t/in 作為起始點。
舉個例子，我們打算用一副8腔熱流道模具為一種方形的餐盒成型一個蓋子(如圖1所示)：型腔面積=長×寬= 4.6in×4.6in= 21.16in ;
部件面積=型腔面積×腔數(shù)= 21.16in ×8 = 169.28 in ;
噸位=部件面積×噸位系數(shù)= 169.28 in ×3t/in = 507.84t。
圖1 產(chǎn)品示意圖
現(xiàn)在我們已有一個起始點來確定這副模具適于采用多大的合模噸位。但是還必須考慮其他因素，以確定所需的噸位系數(shù)是高于還是低于3 t/in2。這些因素包括：熔體流動指數(shù)(MFI)或熔體流動速率(MFR)、流程、壁厚、澆口位置、澆口尺寸、澆口數(shù)量及樹脂體積。
根據(jù)投影面積計算噸位后，首先需要考慮的是材料的流動性如何。MFI或MFR可以從供應(yīng)商的材料數(shù)據(jù)表上找到。一種高MFI或MFR的材料將需要來自注射裝置較小的注射壓力來完成保壓階段，因此，其要求的噸位將較低。
當(dāng)評估MFI或MFR時，務(wù)必僅在同類型樹脂的牌號之間進行比較。這是因為ASTM測試對每一類樹脂都采用不同的溫度、孔的大小和砝碼重量。鑒于ASTM測試方法和注塑機實際操作的不同，這些數(shù)值與實際成型并沒有直接關(guān)系。MFR或MFI與保壓階段聯(lián)系更加密切，因為保壓通常是在流量比充模階段更低的情況下進行的(如圖2所示)。
圖2 熔體黏度與MFI指數(shù)對比
在本案例中，我們選擇的材料是LDPE。該材料具有非常低的黏度，這表明需要來自注射裝置的部件保壓壓力將很低。因此，根據(jù)材料選擇，蓋子成型所需的噸位系數(shù)可能低于典型的3 t/in2。
下一步，我們需要評估流程和壁厚。這被稱為長厚比，是流程(從澆口到充模端)與壁厚的比值。一般來說，長厚比小于150:1，出現(xiàn)凹陷、欠注射或尺寸問題的風(fēng)險很低。在我們成型蓋子的例子中，流程是3in，壁厚為0.100in，因此，長厚比=流程/壁厚=3.00in/0.100in= 30:1。
采用非常低的長厚比，則該部件保壓所需要的壓力將降低，從而進一步減少模具閉合所需的合模噸位。除了噸位較低外，出現(xiàn)成型凹陷、欠注射或超差部件的概率也會降低。接下來，我們需要評估澆口尺寸和澆口數(shù)量。一個較大的澆口直徑有一個大得多的面積使材料流過，因此需要來自注射裝置較少的壓力來充模和使部件保壓。澆口的數(shù)量將影響充模和保壓過程中的注射壓力。如果有更多的澆口數(shù)和更大的澆口面積，或者如果連續(xù)充模需要更低的注射壓力，則最終所需的合模噸位將會更低。
此LDPE蓋子成型模具有一個直徑為0.030in的單澆口，澆口面積=直徑×直徑×0.7584 =0.030in×0.030in×0.7854 = 0.0007in 。這是一個非常小的表面積，每腔僅注入23g的材料。鑒于這種少量材料和澆口尺寸，預(yù)計保壓階段的注射壓力要稍高一些，因此噸位要求會稍大于3t/in 。
最終，確定所需噸位的最佳方法是用正確的幾何形狀、特征材料和全流道系統(tǒng)進行模擬。如不能模擬，則可從評估部件的幾何形狀、材料選擇、澆口尺寸、澆口位置和澆口數(shù)量等方面來得出結(jié)論。綜合這些因素，預(yù)測這副模具的合模噸位范圍很可能是339~508t(噸位系數(shù)為2~3t/in )。一個好的起始點應(yīng)是420t。
既然我們已經(jīng)把重點放在如何確定適當(dāng)?shù)暮夏嵨簧?，那么讓我們來看看施加過高噸位的影響。當(dāng)合模噸位太高時，部件上幾乎可以立即看到一些典型的成型缺陷，如焦燒、欠注射及光澤度變化。
當(dāng)采用過高的合模噸位時，并不只是部件質(zhì)量受到影響。過高合模力的長期影響是損壞模具和機器。在模具方面會帶來壓壞的排氣口、卷起的分模線、損壞的嵌件，以及破裂的模芯或陰模體。
圖3是一個以所需噸位的4倍合模造成模具損壞的例子。根據(jù)表面積、材料和澆口，該模具大約需要100t(噸位系數(shù)為3t/in2)。但成型商缺乏經(jīng)驗，把合模噸位設(shè)定為機器最大值的400t(噸位系數(shù)為12t/in2)。盡管模具設(shè)計堅固、鋼材優(yōu)質(zhì)、加工適當(dāng)和熱處理恰當(dāng)，但過高的噸位導(dǎo)致陰模體在兩個位置分離。每個分離覆蓋了型腔從分模線到合模板的整個深度(大約為10in)。這是一次災(zāi)難性的事故，造成生產(chǎn)推遲和加急制造一個新陰模體的10萬美元費用。
圖3 多大鎖模力造成的模具損害
當(dāng)施加過大的合模力時，注塑機上也可能會出現(xiàn)一些故障，如液壓缸托模板破裂、模板變形及機架斷裂。
圖4
在圖4中，有兩個因素引起了這款立式C-合模成型機機架滑軌斷裂。首先，需要約10t合模力的模具，其合模噸位卻被設(shè)置為100t。其次，覆蓋的模架尺寸在兩個方向上不到壓板的2/3。多年來這兩種不良做法結(jié)合在一起不僅破壞了機器的導(dǎo)軌，而且造成了成型缺陷和模具故障。沒有人能確定故障何時在機器上發(fā)生，但是可以確定何時首次發(fā)現(xiàn)故障并記錄它隨時間的進展情況。從材料上看，更換機器的兩條導(dǎo)軌只需花費數(shù)千美元。但如果把拆裝近乎整臺機器的工時以及在滑軌出故障之前多年來產(chǎn)生的廢品計算在內(nèi)，損失的費用可能很容易超過20萬美元。
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