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精密注塑成型技術(shù)
精密注塑件成型技術(shù)精密注塑件成型一般是指成型制件的精度和表面質(zhì)量都要求很高的工藝，也有人認(rèn)為，精密注塑件是指塑件的尺寸精度達(dá)到0.01～0.001 mm 的注塑件成型工藝。近年來,隨著電子、醫(yī)療、通訊、汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展,人們對(duì)塑料制品的高精度、高性能要求與日俱增,傳統(tǒng)的塑料成型工藝已經(jīng)很難滿足目前高標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)，注塑件成型是最重要的塑料成型方法之一，因此，精密注塑件成型技術(shù)愈來愈受到人們的重視，使得精密注塑件成型技術(shù)不斷地進(jìn)步,新的技術(shù)不斷地涌現(xiàn)。影響精密注塑件成型的因素精密注塑件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(yōu)良的轉(zhuǎn)寫特性,而且還應(yīng)有優(yōu)異的光學(xué)性能等，因此，它對(duì)注塑件機(jī)、注塑件注塑件模具、成型工藝、原材料性能和配方等均有特殊的要求，影響精密注塑件成型的因素很多。根據(jù)目前的實(shí)際生產(chǎn)來看，影響精密注塑件成型的因素主要有以下幾個(gè)方面: （1）塑料收縮率設(shè)計(jì)精密塑料制品時(shí)，應(yīng)需考慮塑料的收縮率。精密注塑件制品的公差等級(jí)可以按照SJB72-7.8中的第1和第2兩個(gè)公差等級(jí)確定。（2）制品形狀及尺寸塑件的形狀及尺寸對(duì)制件的精度有很大的影響，生產(chǎn)實(shí)踐表明，制品形狀越復(fù)雜和尺寸愈大時(shí)，其精度就越低。（3）注塑件模具結(jié)構(gòu)塑件的精度與注塑件模具型腔數(shù)目和生產(chǎn)批量密切有關(guān)。同樣表明，單型腔注塑件模具結(jié)構(gòu)的精度比多型腔注塑件模具結(jié)構(gòu)要高，小批量生產(chǎn)的精度比大批量要高。（4）注塑件模具加工精度由于注塑件制品必須在模腔內(nèi)成型，因此，制品的精度無論如何也不會(huì)超過模腔的精度。通常情況下，注塑件制品精度要比注塑件模具精度低一到兩個(gè)公差等級(jí)。就目前注塑件模具制造技術(shù)而言，注塑件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(dá)到所需的最高精度。（5）注塑件機(jī)由于精密注塑件成型對(duì)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件機(jī)上進(jìn)行。精密注塑件機(jī)的注塑件功率要大，控制精度要高，液壓系統(tǒng)的反應(yīng)速度要快，合模系統(tǒng)要有足夠的剛性。精密注塑件成型塑料的選擇塑料制品成型時(shí)收縮率波動(dòng)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?cè)谧⑺芗尚蜁r(shí)所表現(xiàn)的流動(dòng)性能和成型性能將會(huì)具有很大的差異;即使對(duì)于組分和配比完全相同的塑料，由于生產(chǎn)注塑件加工家、出注塑件加工季節(jié)和環(huán)境條件等因素影響，用它們注塑件出來的制品之間也還存在形狀及尺寸是否穩(wěn)定的問題。因此，精密注塑件成型的塑料除了要求具有良好的流動(dòng)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(wěn)定性。否則，制品的精度就很難保證。因此，注塑件成型精密塑料制品時(shí)，必須對(duì)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(zhǎng)期穩(wěn)定性好的材料。通常，PS、ABS、AS、PMMA、PC、 PPO、PSU可成型3 、4級(jí)精度的制品；PA系列可成型4級(jí)精度的制品;而POM、 PP、PE、TPE等不適宜成型4級(jí)以上精度的制品。另外，由于無機(jī)物填充或玻纖增強(qiáng)的塑料收縮率低、尺寸穩(wěn)定性高，故常被用來成型高精度的制品。精密注塑件成型的工藝特點(diǎn)精密注塑件成型的工藝特點(diǎn)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(yàn)證明，對(duì)于不同塑料品種、形狀及尺寸，精密注塑件成型所需的壓力應(yīng)為180—250MPa(普通注塑件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(dá)450MPa左右。（2）注射速度快注射速度的大小，不僅明顯影響制品的生產(chǎn)率，更重要的是能減少制品的尺寸公差。為了提高注塑件件的精度，尤其對(duì)形狀復(fù)雜制品的成型，近年來發(fā)展了變速注射，即注射速度是變化的，其變化規(guī)律根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)形狀和塑料的性能決定。（3）溫度控制必須精確溫度對(duì)制品成型質(zhì)量影響很大，是注塑件成型的三大工藝條件之一。對(duì)于精密注塑件來講，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，在精密注塑件成型過程中，如果溫度控制得不精確，則塑料熔體的流動(dòng)性以及制品的成型性能和收縮率就不會(huì)穩(wěn)定，因此也就無法保證制品的精度。從這個(gè)角度來講，采用精密注塑件成型時(shí)，不論對(duì)于機(jī)筒和噴嘴，或是對(duì)于注塑件注塑件模具，都必須嚴(yán)加控制它們的溫度范圍。例如，精密注塑件時(shí)，對(duì)機(jī)筒和噴嘴處的溫度采用PID控制器，溫度的波動(dòng)范圍控制在1℃之內(nèi)，而對(duì)于普通注塑件機(jī)，該處的溫度可達(dá)20℃一300℃。進(jìn)行精密注塑件成型生產(chǎn)時(shí)，為了保證制品的精度，除了必須嚴(yán)格控制機(jī)筒、噴嘴和注塑件模具的溫度之外，還要注意脫模后周圍環(huán)境溫度對(duì)制品精度的影響。設(shè)計(jì)精密注塑件的注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)精密注塑件模時(shí)，除了普通注塑件模的設(shè)計(jì)方法及要求之外，因精度方面的嚴(yán)格要求，還要特別注意下面一些事項(xiàng)： 4.1 注塑件模具應(yīng)有較高的設(shè)計(jì)精度注塑件模具精度雖然與加工和裝配技術(shù)密切相關(guān)，但若在設(shè)計(jì)時(shí)沒有提出恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)要求，或者注塑件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，那么無論加工和裝配技術(shù)多么高，注塑件模具精度仍然不能得到保證。為了保證精密注塑件模不因設(shè)計(jì)問題而影響精度，必需注意如下4點(diǎn)： ①零部件的設(shè)計(jì)精度和技術(shù)要求應(yīng)與制品精度相適應(yīng)要使注塑件模具保證制品精度，首先要求模腔精度和分型面精度必須與制品精度相適應(yīng)。一般來講，精密注塑件模腔的尺寸公差應(yīng)小于制品公差的三分之一，并需要根據(jù)制品的實(shí)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(duì)于小型精密注塑件模，分型面平行度的技術(shù)要求約為0.005mm。注塑件模具中的結(jié)構(gòu)零部件雖然不會(huì)直接參與注塑件成型，但是影響模腔精度，并進(jìn)而影響制品精度，所以均應(yīng)對(duì)它們的結(jié)構(gòu)零部件提出恰當(dāng)合理的精度。 ②確定動(dòng)、定模的配合精度一般情況下，普通注塑件模主要依靠導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證其對(duì)合精度。但是，由于導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔的間隙配合性質(zhì)，兩者之間或大或小總有一定間隙，該間隙經(jīng)常影響注塑件模具在注塑件機(jī)上的安裝精度，一導(dǎo)致動(dòng)模和定模兩部分發(fā)生錯(cuò)移，因此很難用來注塑件精密制品。除此之外，在高溫注塑件條件下，動(dòng)、定模板的熱膨脹有時(shí)也會(huì)使兩者之間發(fā)生錯(cuò)移，最后導(dǎo)致制品精度發(fā)生變化。在精密注塑件模中，應(yīng)當(dāng)盡量減小動(dòng)、定模之間的錯(cuò)移，設(shè)法確保動(dòng)模和定模的對(duì)合精度，可以設(shè)計(jì)錐面定位機(jī)構(gòu)或圓柱導(dǎo)正銷定位機(jī)構(gòu)與導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)配用。 ③注塑件模具結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度精密注塑件模必須具有足夠的結(jié)構(gòu)剛度，否則，它們?cè)谧⑺芗毫蚝夏Ａψ饔孟聦?huì)發(fā)生較大的彈性變形，從而引起注塑件模具精度發(fā)生變化，并因此影響制品精度。對(duì)于整體式凸、凹模，其結(jié)構(gòu)剛度需要由自身的形狀尺寸及注塑件模具材料來保證，而對(duì)于鑲拼式凸、、凹模，其結(jié)構(gòu)剛度往往還與緊固鑲件所用的?？蛴嘘P(guān)。?？虿牧蠎?yīng)采用合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr,熱處理硬度要求HRC30左右。 ④注塑件模具中活動(dòng)零部件的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確精度注塑件模中，往往也會(huì)帶有一些能夠活動(dòng)的成型鑲塊或者活動(dòng)型芯。如果這些活動(dòng)零部件運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確，即每次運(yùn)動(dòng)之后不能準(zhǔn)確地返回到原來的位置，那么無論注塑件模具零件的加工精度有多高、注塑件模具本身的結(jié)構(gòu)精度以及制品的精度都會(huì)因此而出現(xiàn)很大波動(dòng)。為了解決這一問題，需要采用一些比較特殊的運(yùn)動(dòng)定位結(jié)構(gòu)。 4.2 避免因注塑件模具設(shè)計(jì)不良而使制品出現(xiàn)不均勻收縮設(shè)計(jì)精密注塑件時(shí)，如果注塑件模具結(jié)構(gòu)或溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，便容易使制品出現(xiàn)收縮率不均勻的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象對(duì)制品的精度以及制品精度的穩(wěn)定性均會(huì)產(chǎn)生不良影響。為了避免出現(xiàn)這類問題，需要注意下面積點(diǎn)： ①澆注系統(tǒng)應(yīng)盡量使料流保持平衡。 ②模腔的布排應(yīng)盡量使注塑件模具溫度保持熱平衡。 ③溫控系統(tǒng)最好能對(duì)各個(gè)模腔的溫度進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。 ④凸模和凹模兩部分最好分設(shè)冷卻水路。 4.3 避免因注塑件模具問題使制品出現(xiàn)脫模變形目前的精密注塑件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(shí)產(chǎn)生變形，這種變形必然會(huì)造成制品精度下降。為了避免制品出現(xiàn)脫模變形，應(yīng)注意下面三點(diǎn)。 ①注塑件模具除應(yīng)具有足夠的剛度之外，其結(jié)構(gòu)還要適合制品脫模； ②一般來講，精密注塑件制品最好用脫模板(推板)脫模，這樣有利于防止制品發(fā)生脫模變形； ③精密注塑件制品的脫模斜度一般都比較小，但不大容易脫模。 4.4 對(duì)于形狀復(fù)雜的制品應(yīng)采用鑲拼注塑件模具結(jié)構(gòu)欲使制品能夠達(dá)到較高的精度，必須對(duì)模腔進(jìn)行磨削，但對(duì)模腔能否磨削加工，將受制品形狀的復(fù)雜程度限制。為了解決這一問題，對(duì)于形狀復(fù)雜的精密注塑件制品，最好將其模腔設(shè)計(jì)成鑲拼結(jié)構(gòu)。精密成型新技術(shù) 5.1 在注塑件模具中應(yīng)用注射壓縮成型( ICM)技術(shù) ICM技術(shù)是指注塑件模具開啟一定距離的條件下開始注射,注射到一定量后,注塑件模具開始閉合對(duì)型腔內(nèi)的熔體實(shí)施壓縮，注塑件模具完全閉合時(shí)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(shí)制品,使得制品的表面具有均勻的壓力分布,這樣壓實(shí)的制品尺寸精度高且穩(wěn)定,變形小。它是在注塑件模具開啟的情況下將熔體注入型腔的,因而流動(dòng)通道大,所需的注塑件壓力很低,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(nèi)應(yīng)力,從而提高制品的尺寸穩(wěn)定性。ICM技術(shù)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(xiàng)技術(shù)可以生產(chǎn)更高精度的制件,尤其是高精度的圓柱狀制件。 5.2 高速注塑件成型高速注塑件成型方法的熔體填充速度較傳統(tǒng)的快10 ～ 100倍,使熔體在模腔內(nèi)產(chǎn)生高剪切的流動(dòng),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(shí)由于模內(nèi)低壓流動(dòng),制品的內(nèi)應(yīng)力降低。對(duì)于薄壁精密制品,可以利用注塑件時(shí)螺桿前移引起熔體吸收能量,在螺桿移動(dòng)停止后通過熔體膨脹高速充滿型腔來實(shí)現(xiàn)。 5.3 無保壓的注塑件成型無保壓注塑件成型技術(shù)是指將塑料熔體以高速、高壓充填入注塑件模具,然后關(guān)閉設(shè)于噴嘴的針閥,以模腔內(nèi)的塑料熔體自動(dòng)彌補(bǔ)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(jì)保壓的收縮補(bǔ)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。 5.4 其它的智能控制技術(shù)精密注塑件成型過程中對(duì)加工條件實(shí)行持續(xù)性監(jiān)測(cè)和精確控制非常重要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)化的注塑件成型已得到廣泛的應(yīng)用。其中有統(tǒng)計(jì)過程控制( SPC)技術(shù)、P ID技術(shù)、模糊邏輯控制( FCC)方法、中樞網(wǎng)絡(luò)控制(NNC)方法和基于逆向加工模型的中樞網(wǎng)絡(luò)尺寸控制等。結(jié)語(yǔ)隨著新技術(shù)、新材料、新工藝和新設(shè)備的相繼出現(xiàn),尤其是計(jì)算機(jī)在塑料加工中的廣泛應(yīng)用,為精密注射技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件，將繼續(xù)向著超高速、超精密、微型化及智能化方向發(fā)展和完善。
