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精密注塑成型

精密注塑成型一般是指成型制件的精度和表面質量都要求很高的工藝,也有人認為,精密注塑是指塑件的尺寸精度達到0.01~0.001 mm 的注塑成型工藝。近年來,隨著電子、醫療、通訊、汽車等行業的迅速發展,人們對塑料制品的高精度、高性能要求與日俱增,傳統的塑料成型工藝已經很難滿足目前高標準的要求,同時,注塑成型是最重要的塑料成型方法之一,因此,精密注塑成型技術愈來愈受到人們的重視,使得精密注塑成型技術不斷地進步,新的技術不斷地涌現。

影響精密注塑成型的因素精密注射成型要求制品不僅具有較高的尺寸精度、較低的翹曲變形、優良的轉寫特性,而且還應有優異的光學性能等,因此,它對注塑機、注塑模具、成型工藝、原材料性能和配方等均有特殊的要求,影響精密注射成型的因素很多。

根據目前的實際生產來看,影響精密注塑成型的因素主要有以下幾個方面:

小火星视频 (1)塑料收縮率設計精密塑料制品時,應需考慮塑料的收縮率。精密注塑制品的公差等級可以按照SJB72-7.8中的第1和第2兩個公差等級確定。

(2)制品形狀及尺寸塑件的形狀及尺寸對制件的精度有很大的影響,生產實踐表明,制品形狀越復雜和尺寸愈大時,其精度就越低。

(3)模具結構塑件的精度與模具型腔數目和生產批量密切有關。同樣表明,單型腔模具結構的精度比多型腔模具結構要高,小批量生產的精度比大批量要高。

小火星视频 (4)模具加工精度由于注塑制品必須在模腔內成型,因此,制品的精度無論如何也不會超過模腔的精度。通常情況下,注塑制品精度要比模具精度低一到兩個公差等級。就目前模具制造技術而言,模具型腔大部分采用高速銑削、磨削、拋光或電加工等方法制造,這些加工方法可以達到所需的最高精度。

(5)注塑機由于精密注塑成型對制品具有較高的精度要求,所以,它們一般都需要在專門的精密注塑機上進行。精密注塑機的注塑功率要大,控制精度要高,液壓系統的反應速度要快,合模系統要有足夠的剛性。

精密注塑成型塑料的選擇塑料制品成型時收縮率波動較大,另外,不同的塑料品種,由于采用的聚合物和助劑的種類及其配比不同,它們在注塑成型時所表現的流動性能和成型性能將會具有很大的差異;即使對于組分和配比完全相同的塑料,由于生產廠家、出廠季節和環境條件等因素影響,用它們注塑出來的制品之間也還存在形狀及尺寸是否穩定的問題。

因此,精密注塑成型的塑料除了要求具有良好的流動性能和成型性能之外,還要求用它們成型出的制品能夠具有形狀和尺寸方面的穩定性。否則,制品的精度就很難保證。因此,注塑成型精密塑料制品時,必須對塑料品種及其成型性能生中的考慮,盡可能選擇收縮率小、長期穩定性好的材料。

通常,PS、ABS、AS、PMMA、PC、 PPO、PSU可成型3 、4級精度的制品;PA系列可成型4級精度的制品;而POM、 PP、PE、TPE等不適宜成型4級以上精度的制品。

另外,由于無機物填充或玻纖增強的塑料收縮率低、尺寸穩定性高,故常被用來成型高精度的制品。精密注塑成型的工藝特點精密注塑成型的工藝特點主要是注射壓力高、注射速度快和溫度控制必須精確。

1)注射壓力高試驗證明,對于不同塑料品種、形狀及尺寸,精密注塑成型所需的壓力應為180—250MPa(普通注塑所用的注射壓力一般為40—200MPa ),在某些特殊情況下要求更高一些。最高己達450MPa左右。

小火星视频 (2)注射速度快注射速度的大小,不僅明顯影響制品的生產率,更重要的是能減少制品的尺寸公差。為了提高注塑件的精度,尤其對形狀復雜制品的成型,近年來發展了變速注射,即注射速度是變化的,其變化規律根據制件的結構形狀和塑料的性能決定。

(3)溫度控制必須精確溫度對制品成型質量影響很大,是注塑成型的三大工藝條件之一。對于精密注塑來講,不僅存在溫度的高低問題,而且還存在溫度控制精度問題。很顯然,在精密注塑成型過程中,如果溫度控制得不精確,則塑料熔體的流動性以及制品的成型性能和收縮率就不會穩定,因此也就無法保證制品的精度。

小火星视频 從這個角度來講,采用精密注塑成型時,不論對于機筒和噴嘴,或是對于注塑模具,都必須嚴加控制它們的溫度范圍。

例如,精密注塑時,對機筒和噴嘴處的溫度采用PID控制器,溫度的波動范圍控制在1℃之內,而對于普通注塑機,該處的溫度可達20℃一300℃。進行精密注塑成型生產時,為了保證制品的精度,除了必須嚴格控制機筒、噴嘴和模具的溫度之外,還要注意脫模后周圍環境溫度對制品精度的影響。設計精密注塑的注意事項設計精密注塑模時,除了普通注塑模的設計方法及要求之外,因精度方面的嚴格要求,還要特別注意下面一些事項:

模具應有較高的設計精度模具精度雖然與加工和裝配技術密切相關,但若在設計時沒有提出恰當的技術要求,或者模具結構設計不合理,那么無論加工和裝配技術多么高,模具精度仍然不能得到保證。

為了保證精密注塑模不因設計問題而影響精度,必需注意如下4點: ①零部件的設計精度和技術要求應與制品精度相適應要使模具保證制品精度,首先要求模腔精度和分型面精度必須與制品精度相適應。

一般來講,精密注塑模腔的尺寸公差應小于制品公差的三分之一,并需要根據制品的實際情況具體確定。分型面精度(分型面平行度)主要用來保證模腔精度。對于小型精密注塑模,分型面平行度的技術要求約為0.005mm。模具中的結構零部件雖然不會直接參與注塑成型,但是影響模腔精度,并進而影響制品精度,所以均應對它們的結構零部件提出恰當合理的精度。

②確定動、定模的配合精度一般情況下,普通注塑模主要依靠導柱導向機構保證其對合精度。但是,由于導柱與導向孔的間隙配合性質,兩者之間或大或小總有一定間隙,該間隙經常影響模具在注塑機上的安裝精度,一導致動模和定模兩部分發生錯移,因此很難用來注塑精密制品。

除此之外,在高溫注塑條件下,動、定模板的熱膨脹有時也會使兩者之間發生錯移,最后導致制品精度發生變化。在精密注塑模中,應當盡量減小動、定模之間的錯移,設法確保動模和定模的對合精度,可以設計錐面定位機構或圓柱導正銷定位機構與導柱導向機構配用。

③模具結構應有足夠的剛度精密注塑模必須具有足夠的結構剛度,否則,它們在注塑壓力或合模力作用下將會發生較大的彈性變形,從而引起模具精度發生變化,并因此影響制品精度。對于整體式凸、凹模,其結構剛度需要由自身的形狀尺寸及模具材料來保證,而對于鑲拼式凸、、凹模,其結構剛度往往還與緊固鑲件所用的模框有關。模框材料應采用合金結構鋼40Cr,熱處理硬度要求HRC30左右。

④模具中活動零部件的運動應當準確精度注塑模中,往往也會帶有一些能夠活動的成型鑲塊或者活動型芯。如果這些活動零部件運動不準確,即每次運動之后不能準確地返回到原來的位置,那么無論模具零件的加工精度有多高、模具本身的結構精度以及制品的精度都會因此而出現很大波動。為了解決這一問題,需要采用一些比較特殊的運動定位結構。

避免因模具設計不良而使制品出現不均勻收縮設計精密注塑時,如果模具結構或溫度控制系統設計不當,便容易使制品出現收縮率不均勻的現象,這種現象對制品的精度以及制品精度的穩定性均會產生不良影響。

為了避免出現這類問題,需要注意下面積點:

①澆注系統應盡量使料流保持平衡。

小火星视频 ②模腔的布排應盡量使模具溫度保持熱平衡。

③溫控系統最好能對各個模腔的溫度進行單獨調節。

④凸模和凹模兩部分最好分設冷卻水路。

避免因模具問題使制品出現脫模變形目前的精密注塑制品尺寸一般都不太大,壁厚也比較薄,有的還帶有許多薄肋,因此很容易在脫模時產生變形,這種變形必然會造成制品精度下降。為了避免制品出現脫模變形,應注意下面三點。

①模具除應具有足夠的剛度之外,其結構還要適合制品脫模;

小火星视频 ②一般來講,精密注塑制品最好用脫模板(推板)脫模,這樣有利于防止制品發生脫模變形;

小火星视频 ③精密注塑制品的脫模斜度一般都比較小,但不大容易脫模。

對于形狀復雜的制品應采用鑲拼模具結構欲使制品能夠達到較高的精度,必須對模腔進行磨削,但對模腔能否磨削加工,將受制品形狀的復雜程度限制。為了解決這一問題,對于形狀復雜的精密注塑制品,最好將其模腔設計成鑲拼結構。

在模具中應用注射壓縮成型( ICM)技術 ICM技術是指模具開啟一定距離的條件下開始注射,注射到一定量后,模具開始閉合對型腔內的熔體實施壓縮,模具完全閉合時注射終止,然后保壓、冷卻直到取出制品。注射壓縮成型是通過壓縮行為來壓實制品,使得制品的表面具有均勻的壓力分布,這樣壓實的制品尺寸精度高且穩定,變形小。

它是在模具開啟的情況下將熔體注入型腔的,因而流動通道大,所需的注塑壓力很低,并且減小或消除了由保壓引起的樹脂分子取向和制品的內應力,從而提高制品的尺寸穩定性。ICM技術的柔性與控制能力都較一般的注射模有較大的提高。因此利用這項技術可以生產更高精度的制件,尤其是高精度的圓柱狀制件。

高速注射成型高速注射成型方法的熔體填充速度較傳統的快10 ~ 100倍,使熔體在模腔內產生高剪切的流動,粘度下降,充模速度快,塑料表面硬化減慢,因而可提高薄壁制品的成型厚度極限,抑制過度的成型壓力,同時由于模內低壓流動,制品的內應力降低。對于薄壁精密制品,可以利用注塑時螺桿前移引起熔體吸收能量,在螺桿移動停止后通過熔體膨脹高速充滿型腔來實現。

無保壓的注射成型無保壓注射成型技術是指將塑料熔體以高速、高壓充填入模具,然后關閉設于噴嘴的針閥,以模腔內的塑料熔體自動彌補制品各部分的收縮,這樣可以大大降低制品的翹曲變形。但是這種方法需要事先估計保壓的收縮補充部分,因此在注射中需要有較高的型腔壓力值,需要的鎖模力也高。

其它的智能控制技術精密注射成型過程中對加工條件實行持續性監測和精確控制非常重要。隨著計算機技術的發展,計算機化的注射成型已得到廣泛的應用。其中有統計過程控制( SPC)技術、P ID技術、模糊邏輯控制( FCC)方法、中樞網絡控制(NNC)方法和基于逆向加工模型的中樞網絡尺寸控制等。

 

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