Как рассчитать объём впрыска термопластавтомата

TOPSTAR CMT — Выбор термопластавтомата

Объём впрыска — один из ключевых параметров при выборе ТПА. Ошибка в расчёте означает либо недолив изделия, либо переплату за избыточный объём шнека. Этот гайд поможет рассчитать нужный объём впрыска за 5 минут.

1 формуламасса дозы ÷ плотность расплава

70–80%оптимальный коэффициент использования

±10%типичная погрешность расчёта без запаса

5 шаговот массы изделия до выбора ТПА

На этой странице:

Что такое объём впрыска
Формула расчёта
Пример для контейнера
Коэффициент использования
Типичные ошибки
Вопросы и ответы

📐Что такое объём впрыска термопластавтомата

Объём впрыска (Shot Volume, SV) — максимальное количество расплавленного полимера в см³, которое термопластавтомат способен подать в пресс-форму за один цикл. Это один из трёх главных параметров при выборе ТПА — наряду с усилием смыкания и расстоянием между колоннами.

Параметр	Что определяет	Последствие ошибки
Объём впрыска (SV)	Максимальная доза расплава за один цикл	Недолив изделия или переплата за ТПА
Усилие смыкания (т)	Максимальная площадь проекции изделия	Раскрытие формы и облой
Расстояние между колоннами	Максимальный размер пресс-формы	Форма не входит между колоннами

Объём впрыска ≠ масса изделия. Объём впрыска — это кубические сантиметры расплава (см³), а не граммы готового изделия. Для перехода от массы к объёму нужно учитывать плотность расплавленного полимера, которая отличается от плотности твёрдого изделия.

Объём впрыска указывается в технических характеристиках ТПА — например, «объём впрыска 450 см³». Это означает максимальная доза при использовании стандартного шнека диаметром, указанным в спецификации. При установке шнека другого диаметра объём впрыска изменяется.

🔢Формула расчёта объёма впрыска

Расчёт выполняется в пять шагов. Для каждого шага — формула и пояснение.

Шаг	Действие	Формула	Единица
1	Определить массу дозы — сумма масс всех изделий + литниковая система	M_дозы = M_{изделий} × N_гнёзд + M_{литника}	г
2	Найти плотность расплава выбранного полимера	ρ_{расплава} — из таблицы материалов (г/см³)	г/см³
3	Рассчитать теоретический объём впрыска	V_теор = M_дозы ÷ ρ_{расплава}	см³
4	Применить коэффициент использования — ТПА не должен работать на 100% объёма	V_ТПА = V_теор ÷ K_исп, где K_исп = 0,7–0,8	см³
5	Выбрать ТПА с объёмом впрыска ≥ V_ТПА	SV_ТПА ≥ V_ТПА	см³

Плотность расплава популярных полимеров

Материал	Плотность твёрдого (г/см³)	Плотность расплава (г/см³)	Поправочный коэффициент
PP (полипропилен)	0,90–0,91	0,72–0,74	÷ 0,73
HDPE (ПНД)	0,95–0,97	0,76–0,78	÷ 0,77
ABS	1,03–1,07	0,94–0,97	÷ 0,95
PA6 (полиамид)	1,12–1,15	0,98–1,02	÷ 1,00
PC (поликарбонат)	1,19–1,22	1,07–1,10	÷ 1,08
POM (полиацеталь)	1,41–1,43	1,18–1,22	÷ 1,20
PS (полистирол)	1,04–1,06	0,92–0,96	÷ 0,94

Упрощённый вариант: если точная плотность расплава неизвестна, используйте поправочный коэффициент 1,15–1,25 к массе изделия в граммах для получения объёма в см³. Для PP: 100 г × 1,37 = 137 см³ (100 / 0,73). Это приближённый расчёт — для точного выбора ТПА используйте формулу с плотностью расплава.

📦Пример расчёта: контейнер для хранения из PP

Разберём расчёт на конкретном примере — пластиковый контейнер для хранения 1,5 л из полипропилена, производство на 2-гнёздной форме с горячеканальной литниковой системой.

Параметр	Значение	Откуда берём
Масса одного контейнера	85 г	Взвешивание прототипа или расчёт из 3D-модели
Число гнёзд	2	Из проекта пресс-формы
Масса литниковой системы	0 г	Горячий канал — литника нет
Масса дозы (шаг 1)	85 × 2 + 0 = 170 г	M_{изделий} × N + M_{литника}
Плотность расплава PP (шаг 2)	0,73 г/см³	Из таблицы материалов
Теоретический объём впрыска (шаг 3)	170 ÷ 0,73 = 233 см³	M_дозы ÷ ρ_{расплава}
Коэффициент использования (шаг 4)	0,75	Стандартное значение для серийного производства
Требуемый объём впрыска ТПА (шаг 4)	233 ÷ 0,75 = 311 см³	V_теор ÷ K_исп
Минимальный объём впрыска ТПА (шаг 5)	≥ 311 см³	Выбираем ТПА с SV ≥ 311 см³

Вывод: для производства 2 контейнеров по 85 г из PP за один цикл нужен ТПА с объёмом впрыска не менее 311 см³. Подходит, например, TOPSTAR CMT TM II 170 — объём впрыска 360 см³ при стандартном шнеке, коэффициент использования 233/360 = 65%. Оптимально.

Как масса литниковой системы влияет на расчёт

Тип литниковой системы	Масса литника	Влияние на дозу
Горячеканальная	0 г	Доза = только изделия
Холодноканальная точечная	5–20% от массы изделий	Добавить к дозе
Холодноканальная центральная	10–40% от массы изделий	Добавить к дозе

⚙Коэффициент использования объёма впрыска

Коэффициент использования (K_исп) — отношение фактической дозы к максимальному объёму впрыска ТПА. Это ключевой параметр, который нельзя игнорировать.

Коэффициент использования	Что означает	Рекомендация
< 20%	ТПА сильно больше необходимого — неэффективное использование шнека	Брать меньший ТПА
20–50%	ТПА с запасом — допустимо при планах увеличения тиража или числа гнёзд	Допустимо
50–80%	Оптимальный диапазон — шнек работает в эффективном режиме	Рекомендуется
80–90%	Допустимо, но нет запаса для компенсации разброса параметров	Допустимо с осторожностью
> 90%	ТПА работает на пределе — нестабильность дозирования, риск недолива	Не рекомендуется

Почему нельзя использовать 100% объёма впрыска

При работе на 95–100% объёма шнека возникает несколько проблем:

⚠

Нестабильность дозы

Шнек не успевает набрать полную дозу за отведённое время — масса изделий плавает от цикла к циклу. Разброс веса превышает допустимые ±0,5%.

🌡

Перегрев материала

При работе на большом ходе шнека материал дольше находится в зоне нагрева — риск термической деградации, особенно критично для PA, PC, POM.

🔧

Износ шнека

Постоянная работа на пределе хода шнека ускоряет износ обратного клапана и резьбы шнека. Замена шнека — дорогостоящая операция.

📉

Нет запаса

При смене партии сырья (другой поставщик, другой MFI) масса дозы может измениться. При K = 95% нет возможности скомпенсировать это изменением параметров.

⚠Типичные ошибки при расчёте объёма впрыска

Ошибка	Почему возникает	Последствие
Путают объём в см³ и массу в граммах	Выбирают ТПА по массе изделия в граммах, а паспортный объём впрыска — в см³	ТПА недостаточен — недолив при PP, избыточен — при POM
Не учитывают литниковую систему	В расчёт берут только массу изделий, забывая про литники при холодном канале	Фактическая доза превышает расчётную на 10–40%
Игнорируют коэффициент использования	Берут ТПА, где SV = V_теор, без запаса 20–30%	ТПА работает на пределе — нестабильность, износ
Используют плотность твёрдого материала	Делят массу на плотность PP = 0,91, а не на плотность расплава 0,73	Объём занижен на 20–25% — выбирают ТПА меньше нужного
Не учитывают число гнёзд	Рассчитывают объём для одного изделия, а форма — 4-гнёздная	Реальная доза в 4 раза больше расчётной
Не учитывают планы расширения	Берут ТПА точно под текущую форму — при переходе на 2-гнёздную шнек мал	Через год нужен новый ТПА для новой формы

Главное правило: объём впрыска ТПА должен быть в 1,25–1,5 раза больше теоретического объёма дозы. Это обеспечивает коэффициент использования 65–80% и создаёт запас для расширения производства.

🔗Объём впрыска и усилие смыкания: два параметра одновременно

При выборе ТПА необходимо одновременно проверить соответствие по объёму впрыска и по усилию смыкания. Оба параметра должны быть достаточными.

Ситуация	Объём впрыска	Усилие смыкания	Вывод
Объём достаточен, тоннаж мал	✓	✗	Облой, раскрытие формы
Тоннаж достаточен, объём мал	✗	✓	Недолив, короткий выстрел
Оба параметра достаточны	✓	✓	ТПА подходит

Расчёт усилия смыкания — в статье «Как выбрать термопластавтомат».

📋Объём впрыска термопластавтоматов TOPSTAR CMT

Ориентировочные значения объёма впрыска для основных серий TOPSTAR CMT. Точные значения зависят от диаметра шнека — уточняйте в спецификации конкретной модели.

Модель	Тоннаж	Объём впрыска (см³)	Серия
TOPSTAR CMT 90	90 т	100–160 см³	TM II
TOPSTAR CMT 130	130 т	180–280 см³	TH / TM II
TOPSTAR CMT 170	170 т	280–420 см³	TM II
TOPSTAR CMT 220	220 т	450–700 см³	TH / TM II
TOPSTAR CMT 550	550 т	1 200–2 000 см³	TH
TOPSTAR CMT 1000	1000 т	3 500–6 000 см³	TH

Объём впрыска в спецификации указывается для стандартного шнека при литье PS (полистирол). При переработке PP объём будет на 15–20% меньше из-за более низкой плотности расплава. При подборе ТПА для PP — закладывайте дополнительный запас. Уточните параметры конкретной модели: 8 800 505 81 70 или оставьте заявку.

%Расчёт объёма впрыска: ключевые цифры

70–80%

оптимальный коэффициент использования объёма впрыска при серийном производстве

÷ 0,73

делить массу дозы PP в граммах — получаем объём в см³ (плотность расплава PP)

+10–40%

добавить к расчёту при холодноканальной форме — масса литниковой системы

×4

умножить на число гнёзд — одна из самых частых ошибок в расчёте

1,25–1,5×

во столько раз объём впрыска ТПА должен быть больше теоретической дозы

±0,5%

допустимый разброс массы отливки при правильно подобранном объёме впрыска

?Вопросы и ответы о расчёте объёма впрыска

Как рассчитать объём впрыска ТПА для своего изделия?

Пять шагов: 1) Определить массу дозы — масса изделий × число гнёзд + масса литниковой системы; 2) Найти плотность расплава материала (для PP — 0,73 г/см³); 3) Разделить массу дозы на плотность расплава — получить теоретический объём в см³; 4) Разделить на коэффициент использования 0,75 — получить минимальный объём впрыска ТПА; 5) Выбрать ТПА с объёмом впрыска ≥ полученного значения. Пример: 2 изделия по 100 г из ABS с холодноканальным литником 30 г. Доза = 230 г. Объём = 230 / 0,95 = 242 см³. С коэффициентом 0,75: нужен ТПА с SV ≥ 323 см³. Рассчитаем для вашего изделия бесплатно — оставьте заявку.

Почему объём впрыска в паспорте ТПА указан в граммах PS?

Исторически объём впрыска ТПА указывается в граммах полистирола (PS) — это отраслевой стандарт, позволяющий сравнивать машины разных производителей. Плотность расплава PS = 0,94–0,96 г/см³ — близка к 1, поэтому граммы PS ≈ объёму в см³. При расчёте для других материалов нужно пересчитывать: для PP максимальная масса дозы будет примерно 76–78% от паспортного значения в г PS (0,73/0,95 = 0,77). То есть ТПА с паспортным SV 400 г PS при переработке PP сможет впрыснуть максимум ~308 г PP. Это важно учитывать при подборе.

Что значит «объём впрыска 70% использования»?

Это означает, что фактическая доза расплава составляет 70% от максимального объёма впрыска ТПА. Например, ТПА с SV 400 см³ при коэффициенте 70% работает с дозой 280 см³. Оставшиеся 30% (120 см³) — запас, который обеспечивает: стабильное дозирование без работы шнека «на пределе»; возможность увеличить дозу при переходе на тяжёлый материал; запас при смене поставщика сырья с другим MFI; возможность добавить гнездо в форму без замены ТПА. Именно 70–80% считается оптимальным диапазоном для серийного производства.

Как объём впрыска связан с диаметром шнека?

Объём впрыска V = π/4 × D² × L, где D — диаметр шнека, L — максимальный ход шнека. При увеличении диаметра шнека объём впрыска растёт пропорционально D². Один и тот же ТПА может комплектоваться шнеками разного диаметра — например, 36, 40 или 45 мм. Шнек большего диаметра даёт больший объём впрыска, но меньшее давление впрыска (давление ≈ 1/D²). Поэтому для изделий с высоким давлением впрыска (тонкостенные, сложная геометрия) выбирают шнек меньшего диаметра, для изделий с большой дозой — большего. Конкретные значения для каждой модели TOPSTAR CMT — в спецификации: 8 800 505 81 70.

Что такое «расчёт ТПА» и что в него входит?

Полный расчёт ТПА для конкретного изделия включает три параметра: 1) Объём впрыска — масса дозы / плотность расплава / K_исп; 2) Усилие смыкания — площадь проекции изделий × давление литья × запас 1,3; 3) Расстояние между колоннами — форма должна физически помещаться. Все три должны соответствовать выбранной модели ТПА. Если по объёму подходит TM II 170, но по тоннажу нужно 250 т — выбирают TM II 250. При необходимости TOPSTAR CMT выполняет расчёт ТПА бесплатно при наличии 3D-модели изделия или основных размеров. Запросить расчёт →

Как рассчитать объём впрыска для многокомпонентного изделия?

Для стандартного одноматериального изделия расчёт простой. Для многокомпонентного (2K — двухцветное или двухматериальное) — необходимо рассчитывать объём для каждого компонента отдельно. В двухкомпонентном ТПА (2K) два независимых узла впрыска: первый впрыскивает один материал, второй — другой. Объём каждого узла рассчитывается по той же формуле для своего компонента изделия. Суммарная доза = сумма доз обоих компонентов. TOPSTAR CMT производит двухкомпонентные ТПА серии TH для литья изделий с разными цветами или материалами в одном цикле. Подробнее — проконсультируйтесь с нашими инженерами.

Как определить массу изделия если нет прототипа?

Три способа определить массу изделия без прототипа: 1) Расчёт из 3D-модели — CAD-система (SolidWorks, Компас) автоматически рассчитывает объём тела при указании плотности материала. Это наиболее точный метод. 2) Аналитический расчёт — для простых геометрий (цилиндр, прямоугольник, пластина): объём = длина × ширина × толщина × плотность материала. 3) Взвешивание аналога — если есть похожее изделие аналогичных размеров и толщины стенок, его масса даёт ориентир. Для расчёта ТПА достаточно точности ±10% по массе — это покрывается коэффициентом использования 70–80%. Помогаем с расчётом массы по вашей 3D-модели бесплатно — оставьте заявку.

Как объём впрыска влияет на качество литья?

Объём впрыска влияет на качество литья через стабильность дозирования: слишком малый объём (ТПА почти на пределе) — нестабильная доза от цикла к циклу, разный вес изделий, недолив в крайних гнёздах многогнёздной формы; слишком большой объём (ТПА использует 10–20% SV) — материал долго находится в зоне нагрева без движения, деградирует. Особенно критично для термочувствительных PA, POM, PC; оптимальный объём (70–80% SV) — материал быстро проходит через шнек без перегрева, доза стабильная, качество изделий воспроизводимое. При подборе ТПА под новую форму TOPSTAR CMT рассчитывает оптимальный диаметр шнека под конкретную дозу.

Можно ли купить ТПА TOPSTAR CMT и уточнить объём впрыска под конкретное изделие?

Да. При покупке ТПА TOPSTAR CMT наши инженеры бесплатно рассчитывают объём впрыска под ваше изделие и подбирают оптимальный диаметр шнека. Нам нужны: 3D-модель или основные размеры изделия, материал, число гнёзд, тип литниковой системы (холодный/горячий канал). По результатам расчёта рекомендуем конкретную модель и серию — TH, TM II или TE II. Купить термопластавтомат TOPSTAR CMT с расчётом под ваше изделие: 8 800 505 81 70 или оставьте заявку. Каталог серий — термопластавтоматы TOPSTAR CMT.

Как рассчитать объём впрыска для тонкостенного изделия?

Для тонкостенных изделий (толщина стенки 0,5–1,5 мм) расчёт объёма впрыска выполняется по той же формуле, но необходимо учесть дополнительные факторы: высокое давление впрыска — для заполнения тонкостенной формы нужно давление 150–200 МПа, поэтому выбирают шнек меньшего диаметра (выше давление); высокая скорость впрыска — за 0,3–0,8 с до охлаждения материала. Специальные тонкостенные ТПА серии TS TOPSTAR CMT оптимизированы именно для этого: высокоскоростной впрыск (500+ мм/с), аккумулятор впрыска для мгновенной подачи дозы. При тонкостенном литье объём впрыска рассчитывается стандартно, но ТПА должен обеспечивать нужную скорость впрыска. Подробнее — проконсультируйтесь с инженерами.

>Смотрите также

Рассчитаем объём впрыска и подберём ТПА бесплатно

Пришлите 3D-модель изделия, материал и число гнёзд — рассчитаем объём впрыска, тоннаж и подготовим предложение.

Получить расчёт
8 800 505 81 70