Iesmidzināšanas cikla laiks — inženiertehniskais ceļvedis 2026

Ievads cikla laika aprēķināšanā

Cikla laika aprēķināšana ir iesmidzināšanas formēšanas ekonomikas stūrakmens. Šis kritiskais parametrs nosaka jūsu ražošanas jaudu, ražošanas izmaksas un aprīkojuma izmantošanas līmeni. Neatkarīgi no tā, vai esat veidņu dizainers, kurš novērtē projekta iespējamību, vai rūpnīcas vadītājs, kurš optimizē esošos procesus, precīza cikla laika prognozēšana ietaupa tūkstošiem eiro izstrādes izmaksās un nodrošina ienesīgu ražošanu.

Šajā visaptverošajā ceļvedī mēs izanalizēsim pilnu iesmidzināšanas formēšanas cikla laika inženiertehnisko formulu, apskatot dzesēšanas laika vienādojumus, piepildīšanas aprēķinus un optimizācijas stratēģijas. Mēs sniegsim matemātisko pamatu ražošanas apjomu prognozēšanai vēl pirms veidnes izgatavošanas (steel cutting), izmantojot konkrētus piemērus un Tederic mašīnu veiktspējas datus.

Četras iesmidzināšanas cikla fāzes

Katrs iesmidzināšanas cikls sastāv no četrām secīgām fāzēm, no kurām katra ietekmē kopējo cikla laiku:

1. Piepildīšanas fāze (Iesmidzināšana)

Izkausētā plastmasa tiek iesmidzināta veidnes dobumā ar augstu spiedienu un ātrumu.

2. Blīvēšanas fāze (Packing/Holding)

Papildu materiāls tiek iespiests veidnē, lai kompensētu saraušanos dzesēšanas laikā, kad plastmasa sāk sacietēt.

3. Dzesēšanas fāze

Plastmasa sacietē veidnē; parasti tā ir ilgākā fāze (60-80% no kopējā cikla laika).

4. Veidnes kustības fāze

Veidne atveras, detaļa tiek izstumta, un veidne aizveras nākamajam ciklam.

Katras fāzes īpatsvara sapratne ir būtiska precīzai cikla laika aprēķināšanai un optimizācijai.

Dzesēšanas laika vienādojums

Dzesēšanas laiks ir dominējošais faktors iesmidzināšanas ciklā, bieži veidojot 70-80% no kopējā ilguma. Dzesēšanas laika vienādojums ir atvasināts no siltuma pārneses pamatiem:

t_dzesēšana = (h²/π²α) × ln(const × (T_melt - T_mold)/(T_eject - T_mold))

Kur:

• t_dzesēšana = Dzesēšanas laiks (sekundes)
• h = Sienas biezums (mm)
• α = Termiskā difūzija (mm²/s)
• T_melt = Kausējuma temperatūra (°C)
• T_mold = Veidnes temperatūra (°C)
• T_eject = Izmešanas temperatūra (°C)

Vienkāršotā inženiertehniskā formula

Praktiskiem aprēķiniem inženieri bieži izmanto vienkāršoto formu:

t_dzesēšana = (sienas biezums)² × materiāla faktors × ΔT faktors

Kur:

• Sienas biezums mm
• Materiāla faktors: PP = 0.8-1.0, ABS = 1.0-1.2, PC = 1.5-2.0
• ΔT faktors: balstīts uz temperatūras starpību

Aprēķina piemērs

2 mm biezai polipropilēna (PP) detaļai:

Materiāla temp.: 220°C, Veidnes temp.: 60°C, Izmešanas temp.: 100°C

t_dzesēšana = (2)² × 0.9 × 1.2 = 4.32 sekundes

Iesmidzināšanas piepildīšanas laika aprēķins

Piepildīšanas laiks ir atkarīgs no iesmidzināšanas ātruma, devas tilpuma un detaļas ģeometrijas. Formula ir:

t_piepilde = (Devas tilpums) / (Iesmidzināšanas ātrums)

Kur:

• Devas tilpums = Detaļas tilpums + kanālu tilpums (cm³)
• Iesmidzināšanas ātrums = Šķērsgriezuma laukums × piepildes ātrums (cm³/s)

Paplašinātā piepildīšanas laika formula

Ņemot vērā plūsmas ceļu un viskozitāti:

t_piepilde = (L × h × w × ρ) / (Q × η_korekcija)

Kur:

• L = Plūsmas garums (cm)
• h, w = Kanāla izmēri (cm)
• ρ = Blīvums (g/cm³)
• Q = Tilpuma plūsmas ātrums (cm³/s)
• η_korekcija = Viskozitātes korekcijas faktors

Tederic augsta ātruma iesmidzināšana

Tederic DE sērijas mašīnas sasniedz iesmidzināšanas ātrumu līdz 500 mm/s, samazinot piepildīšanas laiku līdz 0,5-2 sekundēm tipiskām detaļām.

Blīvēšanas un noturēšanas laiks

Blīvēšanas laiku nosaka ieplūdes kanāla sasalšanas laiks (gate freeze time) un spiediena prasības:

t_blīvēšana = Ieplūdes kanāla sasalšanas laiks + drošības rezerve

Ieplūdes sasalšanas laika formula

t_freeze = (Ieplūdes biezums)² × k / α

Kur:

• k = Termiskās vadītspējas faktors
• α = Termiskā difūzija

Blīvēšanas spiediena profils

Tipisks blīvēšanas profils:

• Sākotnējā blīvēšana: 80-90% no iesmidzināšanas spiediena (0,5-2 sekundes)
• Sekundārā blīvēšana: 50-70% no iesmidzināšanas spiediena (2-5 sekundes)
• Noturēšana: 20-40% no iesmidzināšanas spiediena līdz ieplūdes sasalšanai

Veidnes atvēršanas un aizvēršanas laiks

Veidnes kustības laiks ir atkarīgs no veidnes svara, mašīnas specifikācijām un gājiena distances:

t_atvēršana/aizvēršana = (Gājiena distance) / (Atvēršanas ātrums) + Paātrinājuma laiks

Tipiskie laiki

Mašīnas izmērs	Atvēršanas laiks	Aizvēršanas laiks	Izmešanas laiks
50-100 tonnas	0.8-1.2s	0.6-1.0s	0.3-0.5s
100-300 tonnas	1.0-1.5s	0.8-1.2s	0.4-0.6s
300-1000 tonnas	1.5-2.5s	1.2-2.0s	0.5-0.8s

Tederic elektriskā ceļgala priekšrocības

Elektriskās Tederic TT sērijas mašīnas sasniedz par 30-50% ātrākus veidnes atvēršanas/aizvēršanas laikus nekā hidrauliskās sistēmas, nodrošinot pozicionēšanas precizitāti ±0,01 mm robežās.

Sausā cikla laika nozīme

Sausais cikls (Dry cycle time) ir teorētiskais minimālais cikla laiks bez plastmasas dzesēšanas prasībām. Tas ir kritisks mašīnas ātruma etalons:

Sausais cikls = t_piepilde + t_blīvēšana + t_atvēršana + t_aizvēršana + t_izmešana

Nozares etaloni (Industry Benchmarks)

Pielietojums	Tipisks sausais cikls	Ražošanas cikls	Efektivitāte
Plānsienu iepakojums	2-3s	8-12s	25-35%
Vispārējas detaļas	3-5s	15-30s	15-25%
Lielas tehniskas detaļas	5-8s	45-90s	8-15%

Mašīnas izvēle pēc sausā cikla

Optimālai efektivitātei izvēlieties mašīnas, kurās sausais cikls veido 20-30% no kopējā ražošanas cikla laika.

Pilna cikla laika formula

Pilns cikla laika aprēķins apvieno visas fāzes:

Kopējais cikla laiks = t_piepilde + t_blīvēšana + t_dzesēšana + t_atvēršana + t_aizvēršana + t_izmešana

Visaptverošā formula

Cikla laiks = MAX(t_dzesēšana, t_citi) + t_mašīna

Kur:

• t_dzesēšana = Dzesēšanas laiks (parasti procesa sastrēguma punkts)
• t_citi = Piepildes, blīvēšanas un kustību laiku summa
• t_mašīna = No mašīnas atkarīgie laiki

Ražošanas jaudas aprēķins

Detaļas stundā = 3600 / Cikla laiks

Dienas ražošana = (Detaļas stundā) × (Darba stundas) × (Efektivitāte)

Piemērs: Pilns aprēķins

2 mm PP detaļai ar šādiem parametriem:

• t_piepilde = 1.5s
• t_blīvēšana = 3.0s
• t_dzesēšana = 25.0s
• t_kustība (atv/aizv/izm) = 2.5s

Kopējais cikls = 1.5 + 3.0 + 25.0 + 2.5 = 32.0 sekundes

Ražošanas jauda = 3600 / 32 = 112.5 detaļas stundā

Cikla laika optimizācijas stratēģijas

Efektīvai cikla optimizācijai nepieciešama sistemātiska pieeja katrai fāzei:

1. Dzesēšanas laika optimizācija

• Konformās dzesēšanas kanāli (3D drukāti) samazina dzesēšanas laiku par 30-50%
• Veidnes temperatūras optimizācija līdzsvaram starp kvalitāti un ciklu
• Augstas vadītspējas materiālu izmantošana veidnē (vara sakausējumi)
• Aktīvā dzesēšanas sistēma ar temperatūras kontroli

2. Piepildīšanas laika optimizācija

• Iesmidzināšanas ātruma palielināšana, saglabājot kvalitāti
• Ieplūdes dizaina optimizācija labākai plūsmai
• Karstā kanāla sistēmu izmantošana viskozitātes samazināšanai
• Kaskādes iesmidzināšanas ieviešana daudzligzdu veidnēm

3. Mašīnas optimizācija

• Elektrisko mašīnu izvēle ātrākām kustībām
• Saspiešanas spēka optimizācija aizvēršanas laika samazināšanai
• Servo-hidraulikas izmantošana precīzai kontrolei
• Paralēlo kustību ieviešana visur, kur tas iespējams (piem., devas uzņemšana veidnes atvēršanas laikā)

4. Detaļas dizaina optimizācija

• Sienas biezuma variāciju minimizēšana
• Ribu un stiprinājumu dizaina optimizācija vienmērīgai dzesēšanai
• Dizains ražojamībai (DfM), ņemot vērā plūsmas īpašības
• Ģimenes veidņu (family molds) izmantošana, lai sadalītu cikla laiku

Tederic elektrisko pārvadu priekšrocības

Tederic mašīnas ir īpaši izstrādātas cikla laika optimizācijai:

TT sērijas elektriskā ceļgala sistēmas

• Augsta ātruma veidnes kustības: par 30% ātrāka atvēršana/aizvēršana nekā hidraulikai
• Precīza pozicionēšana: ±0,01 mm precizitāte stabiliem cikliem
• Enerģijas rekuperācija: reģeneratīvā bremzēšana samazina enerģijas patēriņu
• Zema apkope: nav nepieciešama hidrauliskās eļļas maiņa vai noplūžu labošana

DE sērijas pilnībā elektriskās mašīnas

• Ultra-ātra iesmidzināšana: līdz 500 mm/s piepildes ātrums
• Paralēlā apstrāde: veidnes atvēršana devas uzņemšanas laikā
• Klusa darbība: piemērota tīrtelpu (clean room) vidēm
• Temperatūras stabilitāte: labāka procesa konsistence

Veiktspējas salīdzinājums

Parametrs	Tederic Electric	Standarta hidrauliskā	Uzlabojums
Sausā cikla laiks	2.5-4.0s	3.5-6.0s	25-35%
Enerģijas patēriņš	0.3-0.5 kWh/kg	0.6-0.9 kWh/kg	40-50%
Atkārtojamība	±0.01mm	±0.1mm	10x labāka

Cikla laika ekonomiskā ietekme

Cikla laiks tieši ietekmē ražošanas ekonomiku:

Izmaksu aprēķins

Ražošanas pašizmaksa stundā = (Darbaspēks + Aprīkojums + Materiāls) / Ražošanas jauda

Cikla samazināšanas ROI

Samazinot cikla laiku par 2 sekundēm pie 30 sekunžu cikla:

• Ražošanas pieaugums: 6.7% (no 120 uz 128 detaļām stundā)
• Ikgadējais ietaupījums: atkarīgs no detaļas vērtības un apjoma
• Tipisks ROI: 6-12 mēneši cikla optimizācijas projektiem

Nozares etaloni (Industry Benchmarks)

Nozare	Tipisks cikla laiks	Detaļas stundā	Pasaules klase
Plānsienu iepakojums	5-8s	450-720	3-5s cikls
Autobūves komponenti	30-60s	60-120	20-40s cikls
Tehniskas detaļas	45-120s	30-80	30-90s cikls

Jaudas plānošana

Ikgadējā jauda = (Detaļas stundā) × (Maiņu skaits) × (Stundas maiņā) × (Darba dienas) × (Efektivitāte)

Efektivitāte ņem vērā dīkstāves, iestatīšanas laiku un kvalitātes problēmas.

Kopsavilkums un galvenās formulas

Iesmidzināšanas cikla laika aprēķināšana un optimizācija ir būtiska rentablai ražošanai. Galvenās formulas, kas jāatceras:

Svarīgākās formulas

• Dzesēšanas laiks: t_dzesēšana = (h²/π²α) × ln(const × (T_melt - T_mold)/(T_eject - T_mold))
• Piepildīšanas laiks: t_piepilde = (Devas tilpums) / (Iesmidzināšanas ātrums)
• Kopējais cikls: Cikla laiks = t_piepilde + t_blīvēšana + t_dzesēšana + t_atvēršana + t_aizvēršana + t_izmešana
• Ražošanas jauda: Detaļas stundā = 3600 / Cikla laiks

Optimizācijas prioritātes

1. Dzesēšanas laika samazināšana (parasti 70-80% no cikla laika)
2. Mašīnas ātruma optimizācija (elektriskās pret hidrauliskajām)
3. Detaļas dizains ražojamībai (DfM)
4. Procesa parametru optimizācija

Tederic priekšrocības

• Elektriskās ceļgala sistēmas: par 30-50% ātrākas veidnes kustības
• Augsta ātruma iesmidzināšana: līdz 500 mm/s piepildes ātrums
• Paralēlā apstrāde: vairāku operāciju veikšana vienlaicīgi
• Energoefektivitāte: par 40-50% zemāks patēriņš

Precīza cikla laika aprēķināšana ļauj pieņemt pamatotus lēmumus par veidnes dizainu, mašīnas izvēli un procesa optimizāciju. Izmantojiet šīs formulas kopā ar Moldflow simulācijām visprecīzākajām prognozēm.

Lai saņemtu detalizētu cikla laika analīzi un Tederic mašīnu rekomendācijas, sazinieties ar TEDESolutions inženieru komandu. Mēs palīdzēsim optimizēt jūsu procesus maksimālai produktivitātei un rentabilitātei.

Skatiet arī mūsu rakstus par iesmidzināšanas saspiešanas spēku, Masterbatch dozēšanu – LDR un maisīšanas ceļvedis 2026 un prognozējošo apkopi.