磁力模板凭什么出圈

注塑加工企业如何降低成本，实现盈利？在过去，大批量生产的注塑制品种类少，在不同产品的大批量生产过程之间的换模时间长，这个问题的传统解决方案是尽量增加批量生产的数量，减少换模次数，最终单位成本随着生产数量的增加而降低。但是，库存费用及风险也会随着库存量大而升高。

“时间就是金钱”，随着市场竞争的日益加剧，注塑制品更新换代越来越快，大量制造形态转变为多品种中小批量、高品质、短交付期的生产方式。特别是为汽车行业配套的企业，不论是内饰件还是外饰件，都要为不同的车型并行、成套、准时地提供合格产品。这一现状已引起国内注塑机生产和使用厂家的重视，在注塑加工自动化中如果不有效地解决快速换模问题，其它生产环节自动化程度再高也难以充分提高设备的使用率、提高生产效率，整套设备也只能称得上是体格健壮、反应灵活的“瘸子”。而这一问题在欧美工业发达国家已基本得到了解决，即采用快速换模系统（QMC, Quick Mold Change）。

机械旋拉式是较早期的快速换模系统，典型产品出自瑞士史陶比尔（STAUBLI）公司。液压压板式是采用最普遍的快速换模系统，典型产品出自荷兰EAS（Enerpac Automation Systems）公司、美国AEROSTAR公司、日本PASCAL公司。磁力吸盘式是近年来发展迅猛、被欧美工业发达国家广为接受和采纳的快速换模系统，它是在现有注塑机的动定模板上加装磁力模板（magnetic platen），传统的人工换模慢慢被磁力模板取代。通过磁力模板的快速吸合和放开模具的背板，缩短模具更换的间隔时间，即提高模具更换的频次。 磁力模板的安装提高了换模的工作效率，降低了模具装卸过程中工作人员的劳动强度，减少了注塑机的停机时间，从而在整体上提升了注塑生产的工作效率，缩短交货周期和投资回报时长。

尽管磁力模板已在模具制造领域得到了广泛使用，但上世纪90年代初，欧美一些注塑工厂出现的磁力模板夹紧模具后模具脱落的事故，限制了磁力模板在注塑领域的应用，安全上的恐惧使得作为机械式或液压式锁模系统竞争对手的磁性模具夹紧系统的应用只能靠边站，注塑厂家只对那些肉眼可见的物理性模具夹紧装置感到安心。但其实这个“锅”不应由磁力模板来背，操作上的失误才是罪魁祸首。因此，改进后的磁力模板系统被设计出来，以防止操作失误，解决以前的安全问题，注塑厂家亦将磁性系统作为液压式或机械式快速换模系统的一种更简单的替代品。

 
技术原理及优势

磁性夹紧系统简单和快速，磁力可以在一秒钟内被施加或消除。操作者将两个半模放在一起，固定好两半模，对模板卸磁，然后用起重机从注塑机抬举起模具，或者用滚辊系统将模具滚到一边。要安装新模具，一次典型的磁性换模操作可演示如右页所示。

磁力快速换模系统与传统的手动机械式和液压式快速换模系统相比有很多优点：
◆ 节约装卸模时间，提高换模效率，降低生产成本：电控永磁快速换模系统只需要操作一个安全钥匙开关和充/退磁按钮，在几秒以内就可以稳固安全地将模具固定和卸开，比传统装夹方式平均节约90%以上的装卸模时间，适应小批量多批次的生产，大幅提高生产效率，为企业带来收益和竞争力。一般注塑机换模与夹模操作仅需三分钟，特大型模具换模也只需十分钟左右。

◆ 降低库存，减少废料：制造过程使用JIT（准时制）模式，将库存维持在一个较低水平，从而使仓库、运输成本和效率最优化。换模速度的加快维持了机器温度，从而减少注塑废料的产生量。

◆ 安装方便快捷：无需改变注塑机的外观，也无需在注塑机上打孔，只需通过螺栓把磁性模板固定在注塑机背板螺纹孔或T型槽上，就可轻松快速地将电控永磁快速换模系统安装到注塑机上。

◆ 操作简便：颠覆传统换模方式，相比传统压板，一个普通的模具安装工不需要特殊技能，只需经过极短时间的培训就可以站在注塑机外面，通过远程操作手持终端，即可实现模具锁紧或卸载，整个过程在几秒内完成，简便、快捷。

◆ 能耗极小：对于一台带有2.1 x2.1m模板的1000吨位注塑机，其每天更换6次模具，需要的电能还不及一只100瓦灯泡整天点亮来得多。

三大流派各具千秋

磁力模板的典型产品出自意大利TECNOMAGNETE(泰磁)公司。早在80年代，泰磁就发明了Quad覆盖式电控永磁快速换模系统，近万套系统应用于世界各地，特别是为汽车工业配套的厂家。近20年，法国STAUBLI（史陶比尔）公司和荷兰EAS公司也开始从传统的液压换模系统转向磁力系统的开发与销售。

目前在世界上流行的磁力模板主要有三种：一种是圆环布局型（以史陶比尔产品为代表），一种是长条布局型（以EAS产品为代表），另一种为棋盘布局型（以泰磁产品为代表）。

1.圆环布局型（以史陶比尔产品为代表）：  
圆形磁极为单一直接N极，基板为间接感应S极，因此称之为“单极性基板感应技术”。由于基板带磁，对机器有磁化影响。

最新QMC 122电磁锁模系统是史陶比尔向市场推出的第二代产品中的一种，应用于50-4000吨以及更大吨位注塑机上的锁模，具有非常安全、效率较高且盈利能力极佳的诸多优势。磁板厚度52mm，最高工作温度100℃，电源电压200-480V，频率50 或60Hz，磁板材质为低碳钢，电磁模块材质为铝镍钴和钕铁硼磁铁与铜片绕组。它利用了史陶比尔开发的IMAG技术，能实时精确地控制锁模力，如果施加到模具上的力受损或不足，操作者将收到提醒。IMAG-Editor软件能够根据将要使用的注塑机来预先计算每个模具的锁模力，有了该信息，在生产之前就能够预见任何可能发生的问题。凭借先进的设计和在锁模及生产期间进行的多种检测，史陶比尔锁模解决方案大大提高了生产力。

2. 长条布局型（以EAS产品为代表）：
 同圆环形一样，长条形磁极也为单一直接N极，基板为间接感应S极，因此称之为“单极性基板感应技术”。由于基板带磁，对机器有磁化影响。

单极性基板感应技术具有如下特点：
◆ 圆形或长条型磁极为独立磁极N极，基板为间接感应磁极S极参与外部磁传递，在工作中由于模具背板大小不同而会出现对N/S两极覆盖不均衡的现象，造成N/S工作极性不平衡（参与工作的N极与S极面积不相等），出现磁极非平衡衰减，磁能得不到高效率发挥，磁能利用率最多为95%。

◆ 基板为间接感应磁极参与外部磁传递时，会出现磁散射现象（即漏磁现象），磁力会释放到模具背板较深的范围内，因此有时对机器、对模具的正常工作会有影响，机器的模板、拉杆、顶杆都会不同程度地被磁化。

◆ 当模具背板与磁力模板之间有空气间隙时（模具背板不平），吸力衰减率较大。
EAS公司的长条形磁极技术具有较高夹持力、最小化杂散磁通、和最小化空隙，适用于大型机器，即使磁极仅被部分覆盖，磁通量（夹持力）始终集中在模具上。EAS公司最新一代的Pressmag LP系统非常适合在100℃模温环境中运行400-4500吨大型注塑机。其长磁极为椭圆形，椭圆磁极设计的预置插件更有利于磁极的简单更换。Pressmag LP系统磁板厚度55mm，此外还提供带有触摸屏的控制装置以及全金属表面，此功能可实现精确的力值测量。系统框架非常坚固，有效防止磁板弯曲，从而最大限度地减少间隙，防止出现夹持力的损失或机器停机。

3.棋盘布局型（以泰磁产品为代表）：
相邻的方格磁极分别为N/S极，均为直接独立磁极，基板为中性不带任何磁力，因此称为“双极性中性基板技术”。由于基板不带磁，对机器的没有任何磁化影响。

双极性中性基板技术具有如下特点：
◆ 相邻方格磁极分别为N/S独立磁极，基板为中性不参与外部磁传递，在工作中不会出现由于模具背板大小不同而对N/S两极覆盖不均衡的现象，N/S两极总是保持工作极性平衡（参与工作的N极与S极面积相等），磁力集中无散射。因此，该系统在工作中磁能不会出现磁极非平衡衰减和磁散射现象而可以得到高效率发挥，因此磁能利用率至少为99%。

◆ 由于基板为中性不参与外部磁传递，不会出现磁散射现象（即漏磁现象），磁力只集中在模具背板20毫米深度范围内，因此对机器、对模具的正常工作均无任何影响，机器模板、拉杆、顶杆、热电偶、模芯均不会被磁化。大多数供应商称它不会影响佩戴手表或手持金属物品的人员。但也有公司警告安了起捕器的人要远离磁力模板。

◆ 当模具背板与磁力模板之间有空气间隙时（模具背板不平），吸力衰减率较小。
泰磁公司的新型PRESSTEC技术，被泰磁称为QuadsystemTOP，专门用于注塑夹模，同传统系统比较，该系统的安全性、灵活性和实用性高，竞争优势明显。GRIP功能让操作者能将模块磁性地固定在系统上，从而在机器、磁铁和模具之间创建了一个独特的实体。PressTec的出色应用领域是汽车行业，主要的一级供应商长期以来选择磁力模板来提高效率和生产能力。另外在大型家电、建筑、消费电子、家具、包装等领域中的成千上万的企业都是泰磁的客户。与主要注塑机制造商发展出来的密切合作伙伴关系使泰磁出品的磁力系统成为行业标准，全球有1万多台机器配备了该公司的QuadPress和PressTec。

 
选配要点
在选配磁力模板时，除了产品价格以外，以下内容是需要认真考虑的要点，它将直接关系磁力模板的性能和在实际应用中的效果。
◆ 磁力模板所采用的磁路设计是双极性中性冠技术还是单极性基板感应技术？磁板的基板是否带磁？是否对机器模板、拉杆、顶杆有磁化现象？
◆ 磁穿透深度是多少？是否对模具内的元器件（热流导、热电偶、顶杆等）有磁化影响？
◆ 定模和动模侧磁力模板所配置的最大磁吸力是多少吨？
◆ 当模具背板与磁力模板有空气间隙时磁力率减率是多少？
◆ 国内是否有备件和合格的维修服务工程师？出现故障后几小时到现场维修？
◆ 产品保修期是几年？产品是否具有产品责任险？
 
行业观察与分析

注塑机快速换模系统既可以安装到新的注塑机中，作为标准配置销售给最终客户，也可以对正在使用的注塑机进行改造，使传统注塑机具有三分钟快速换模功能，而不会改变原来注塑机的结构，既实用又方便。在上个世纪的七八十年代，欧洲很多国家就已经有了电永磁快速换模产品的应用，而中国在接下来的几十年里都没能在这方面成熟起来，基本都是简单复制国外产品，缺少原创。令人欣喜的是，随着国家综合实力壮大和制造水平的提升，注塑快速换模领域的情形也已今非昔比。技术底蕴深厚的外资企业，如史陶比尔、EAS、泰磁等；锐意进取、善于学习的中国本土企业，如力磁、格莱富、悍威等，一起推动着快速换模行业的进步。

目前采用磁力快速换模技术倍受重视，但在国内注塑行业的普及程度尚不高，普及率预计还不到1%，并且暂集中于大吨位注塑机应用较多、换模时间成本高、产品更新换代快的汽配与家电等少数下游行业。很多加工行业的企业觉得快速换模技术并非刚需，抱以可有可无的态度。又因为前期投入成本较高，快速换模系统更多地是被规模大、实力强的企业所接受，配置快速换模系统已成为这些企业展现技术实力和企业形象的一项标志。如前面所提及，快速换模技术能起到降低库存的现实作用，有的上市公司选择投入资金采购快速换模系统，既可拉低产品库存，又增加了企业的固定资产，对优化财务报表起到一箭双雕的作用。

目前接受度不高是事实，但也代表着磁力快速换模在注塑行业拥有可观的潜力和上升空间，未来可期！

来源：荣格-《国际塑料商情》

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