精密注射成型技術(shù)概述

劉奇 胡章詠

摘 要:介紹了精密注射成型的意義以及精密注射成型對(duì)塑件尺寸的要求,指出了影響塑件精度的四個(gè)方面:物料、工藝、設(shè)備和模具。分析了每個(gè)方面影響的原因,提出了改進(jìn)的措施。

關(guān)鍵詞:精密注射成型塑件

中圖分類號(hào):TQ32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(b)-0069-01

1 精密注射成型技術(shù)產(chǎn)生的過程

精密注射成型主要是指成型塑件的尺寸公差和形狀精度要求很高、表面粗糙度值要求很低的一種注射工藝方法。隨著塑料工業(yè)在20世紀(jì)的迅猛發(fā)展,塑件在較多工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越多,而且有不斷地替代傳統(tǒng)的金屬零部件的趨勢(shì)。因此,對(duì)于塑料制件的精度要求也越來越高,而要達(dá)到這樣的精度要求,若采用普通注射成型方法則難以達(dá)到,所以精密注射成型技術(shù)就從20世紀(jì)60年代開始萌芽,70年代到80年代得到大力發(fā)展的一種注射成型技術(shù)[1][2]。

2 精密塑料件的尺寸精度要求

由于塑料制品成型手段與金屬制品的制造在本質(zhì)上有十分明顯的區(qū)別,所以塑料制品的精度不能簡(jiǎn)單地等同于所代替的金屬零件的精度。精密注塑產(chǎn)品的尺寸精度公差范圍必須合理,塑件精度范圍規(guī)定太狹窄會(huì)導(dǎo)致模具及成型設(shè)備制造加工困難,增加制造和維護(hù)成本；精度范圍規(guī)定太寬泛,則滿足不了塑件的使用要求。關(guān)于精密塑件的尺寸精度范圍,各國的規(guī)定都不一致,一般說來,在工程實(shí)際當(dāng)中比較認(rèn)可德國的DIN16901標(biāo)準(zhǔn)和日本塑料工業(yè)研究會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)CESM7002。

3 影響精密塑件成型精度的因素

影響精密注射成型塑件質(zhì)量與尺寸的因素有很多,最主要的有以下幾種。

3.1 塑料種類的選用

由于塑料注射成型是由塑料熔融態(tài)注射進(jìn)入模具型腔,然后冷卻成為塑料制品,在冷卻過程中,塑料存在收縮現(xiàn)象,而且不同品種的塑料收縮性有很大不同,所以關(guān)于塑料是否能成型精密塑件,其收縮性事一個(gè)很大的制約因素。因此,在塑件精密成型過程中必須對(duì)塑料原料的種類、原料的干燥程度、純凈程度和品級(jí)等方面進(jìn)行嚴(yán)格地選擇。目前常用的精密注塑材料主要有PC塑料、PA塑料、POM塑料、ABS塑料、PBT塑料等。

3.2 注射成型工藝的影響

精密注射成型主要的工藝特點(diǎn)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

采取高壓注射來進(jìn)行精密塑件成型的主要原因有以下幾點(diǎn):第一,提高注射壓力可以使塑料在熔融狀態(tài)下的壓縮量提高,從而提高塑料熔體和塑件的致密性,降低塑件的收縮率和收縮率的波動(dòng)數(shù)值；第二,提高注射成型壓力可以使成型允許使用的流動(dòng)距離比增大,有利于提高塑件的成型性能,并且能成型薄壁塑件；第三,提高注射壓力,可以提高注射速度。

(2)注射速度快

注射成型時(shí),采取較快的注射速度,能夠成型形狀比較復(fù)雜的塑件,減小塑件的尺寸公差,其解釋是注射成型速度越快,其冷卻的同步性越趨于一致,所以成型的塑件公差比較小,這一點(diǎn)目前在實(shí)踐中已經(jīng)被證實(shí)。

(3)溫度控制必須精確

溫度對(duì)塑件成型質(zhì)量影響很大,因?yàn)椴煌臏囟确秶?塑件在冷卻到室溫時(shí)的收縮率不一樣,而很多塑料原料的收縮率都是在特定的溫度下測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),所以在精密注射成型時(shí)要求時(shí)生產(chǎn)時(shí)的溫度和測(cè)量收縮率時(shí)的溫度盡量一致。因此在精密注射成型時(shí)對(duì)于料筒和噴嘴,或者對(duì)于注射模具,都必須嚴(yán)格控制它們的溫度范圍。除需要嚴(yán)格控制料筒、噴嘴和模具的溫度之外,還要注意脫模后周圍環(huán)境對(duì)塑件精度的影響。

3.3 精密注射成型對(duì)注射機(jī)的要求

由于精密注射成一般都需要在專門的精密注射機(jī)上進(jìn)行,所以對(duì)這種注射機(jī)有一些特殊的要求,其主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面:

(1)注射功率大

精密注射機(jī)一般都采用比較大的注射功率,這樣做可以滿足注射壓力和注射速度方面的要求,還會(huì)對(duì)塑料制件收縮起到較好的改善作用。

(2)精度控制高

精密注射機(jī)的控制系統(tǒng)一般都具有很高精度,對(duì)于注射機(jī)的控制精度方面主要有以下幾個(gè)方面的要求。

第一,由于注射成型過程涉及多種工藝參數(shù)的控制問題,因此注射機(jī)控制系統(tǒng)必須對(duì)各種注射工藝參數(shù)要具有良好的可重復(fù)精度,避免精密注射成型精度因工藝參數(shù)波動(dòng)而產(chǎn)生不良影響；第二,注射機(jī)合模力必須能夠精確控制,否則太大或者太小的合模力都會(huì)對(duì)塑件精度產(chǎn)生不良影響；第三,注射機(jī)必須有很強(qiáng)的塑化能力,并且還要保證物料能夠得到良好的塑化效果；第四,注射機(jī)控制系統(tǒng)必須對(duì)液壓回路中的油溫進(jìn)行控制,以防工作油因?yàn)闇囟茸兓鹫扯群土髁康淖兓?并導(dǎo)致注射工藝參數(shù)變動(dòng),從而使塑件失去應(yīng)有的精度。

(3)液壓系統(tǒng)的反應(yīng)速度快

由于精密注射成型工藝經(jīng)常采用高速注射成型,所以要求注射機(jī)的液壓系統(tǒng)也要相應(yīng)地具有很快的反應(yīng)速度,以滿足高速成型對(duì)液壓系統(tǒng)工藝要求。而且現(xiàn)在注射機(jī)的液壓系統(tǒng)正在朝著機(jī)、電、液、儀一體化方向發(fā)展,這樣可以促使注射機(jī)實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更靈敏和更精確的按規(guī)定要求而工作。

(4)合模系統(tǒng)要有足夠的剛性

精密注射需要的注射壓力較高,注射機(jī)合模系統(tǒng)必須要求具有很高的剛度,不然注射成型精度會(huì)由于合模系統(tǒng)彈性變形導(dǎo)致注射成型精度下降。所以,在設(shè)計(jì)注射機(jī)合模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)零部件時(shí),都必須圍繞著剛度這一課題而展開設(shè)計(jì)和選則合適的材料。

3.4 精密注射成型對(duì)注射模的要求

精密注射成型對(duì)注射模主要有以下幾個(gè)方面的要求:

(1)模具必須有較高的設(shè)計(jì)精度

為了確保精密注射成型不因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)問題影響而精度,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)要求:第一,塑料成型模具零部件的設(shè)計(jì)精度和技術(shù)要求應(yīng)與精密注射成型時(shí)塑件的精度要求相適應(yīng)；第二,確保動(dòng)、定模的對(duì)合精度；第三,模具結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度；第四,模具中活動(dòng)零部件運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)精確。

(2)澆注系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)

設(shè)計(jì)精密注射模時(shí),如果模具結(jié)構(gòu)或者溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng),容易使塑件出現(xiàn)收縮不均勻或者表面缺陷的問題,為了避免這些不良現(xiàn)象的發(fā)生,需要注意:第一,澆注系統(tǒng)應(yīng)盡量使料流保持平衡；第二,溫控系統(tǒng)最好能夠?qū)γ總€(gè)型腔溫度進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)；

(3)脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

精密注射塑件在脫模時(shí)容易產(chǎn)生變形。因此,在設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)該注意:第一,精密注射塑件必須采用推件板推出塑件；第二,要對(duì)模具成型零件(如型腔內(nèi)表面型、芯外表面等)進(jìn)行鏡面拋光處理,并且要求拋光方向與脫模方向一致。

4 結(jié)語

精密塑件的注射成型涉及到多個(gè)方面,主要的影響因素是是物料、工藝參數(shù)、設(shè)備的選用和模具設(shè)計(jì)與加工等四個(gè)方面。要成型精密塑件,必須同時(shí)考慮這些方面的,單獨(dú)的提高某個(gè)方面而降低其他方面都是不可取的。

參考文獻(xiàn)

[1] 張萌朗.精密注射成型技術(shù)與模具(一).模具工業(yè),1988年第十期:54～57.

[2] 胡海青.精密注射成型技術(shù)探討.工程塑料應(yīng)用,2000年第28卷,第十期:18～21.