精密注射成型技術概述

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塑件尺寸的要求,指出了影響塑件精度的四個方面:物料、工藝、設備和模具。分析了每個方面影響的原因,提出了改進的措施。

關鍵詞:精密注射成型塑件

中圖分類號:TQ32 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(b)-0069-01

1 精密注射成型技術產生的過程

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。隨著塑料工業在20世紀的迅猛發展,塑件在較多工業領域中的應用越來越多,而且有不斷地替代傳統的金屬零部件的趨勢。因此,對于塑料制件的精度要求也越來越高,而要達到這樣的精度要求,若采用普通注射成型方法則難以達到,所以精密注射成型技術就從20世紀60年代開始萌芽,70年代到80年代得到大力發展的一種注射成型技術[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上有十分明顯的區別,所以塑料制品的精度不能簡單地等同于所代替的金屬零件的精度。精密注塑產品的尺寸精度公差范圍必須合理,塑件精度范圍規定太狹窄會導致模具及成型設備制造加工困難,增加制造和維護成本；精度范圍規定太寬泛,則滿足不了塑件的使用要求。關于精密塑件的尺寸精度范圍,各國的規定都不一致,一般說來,在工程實際當中比較認可德國的DIN16901標準和日本塑料工業研究會的標準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注射進入模具型腔,然后冷卻成為塑料制品,在冷卻過程中,塑料存在收縮現象,而且不同品種的塑料收縮性有很大不同,所以關于塑料是否能成型精密塑件,其收縮性事一個很大的制約因素。因此,在塑件精密成型過程中必須對塑料原料的種類、原料的干燥程度、純凈程度和品級等方面進行嚴格地選擇。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

采取高壓注射來進行精密塑件成型的主要原因有以下幾點:第一,提高注射壓力可以使塑料在熔融狀態下的壓縮量提高,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數值；第二,提高注射成型壓力可以使成型允許使用的流動距離比增大,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,采取較快的注射速度,能夠成型形狀比較復雜的塑件,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,這一點目前在實踐中已經被證實。

(3)溫度控制必須精確

溫度對塑件成型質量影響很大,因為不同的溫度范圍,塑件在冷卻到室溫時的收縮率不一樣,而很多塑料原料的收縮率都是在特定的溫度下測得的實驗數據,所以在精密注射成型時要求時生產時的溫度和測量收縮率時的溫度盡量一致。因此在精密注射成型時對于料筒和噴嘴,或者對于注射模具,都必須嚴格控制它們的溫度范圍。除需要嚴格控制料筒、噴嘴和模具的溫度之外,還要注意脫模后周圍環境對塑件精度的影響。

3.3 精密注射成型對注射機的要求

由于精密注射成一般都需要在專門的精密注射機上進行,所以對這種注射機有一些特殊的要求,其主要體現在一下幾個方面:

(1)注射功率大

精密注射機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,還會對塑料制件收縮起到較好的改善作用。

(2)精度控制高

精密注射機的控制系統一般都具有很高精度,對于注射機的控制精度方面主要有以下幾個方面的要求。

第一,由于注射成型過程涉及多種工藝參數的控制問題,因此注射機控制系統必須對各種注射工藝參數要具有良好的可重復精度,避免精密注射成型精度因工藝參數波動而產生不良影響；第二,注射機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對塑件精度產生不良影響；第三,注射機必須有很強的塑化能力,并且還要保證物料能夠得到良好的塑化效果；第四,注射機控制系統必須對液壓回路中的油溫進行控制,以防工作油因為溫度變化而引起粘度和流量的變化,并導致注射工藝參數變動,從而使塑件失去應有的精度。

(3)液壓系統的反應速度快

由于精密注射成型工藝經常采用高速注射成型,所以要求注射機的液壓系統也要相應地具有很快的反應速度,以滿足高速成型對液壓系統工藝要求。而且現在注射機的液壓系統正在朝著機、電、液、儀一體化方向發展,這樣可以促使注射機實現更穩定、更靈敏和更精確的按規定要求而工作。

(4)合模系統要有足夠的剛性

精密注射需要的注射壓力較高,注射機合模系統必須要求具有很高的剛度,不然注射成型精度會由于合模系統彈性變形導致注射成型精度下降。所以,在設計注射機合模系統的結構零部件時,都必須圍繞著剛度這一課題而展開設計和選則合適的材料。

3.4 精密注射成型對注射模的要求

精密注射成型對注射模主要有以下幾個方面的要求:

(1)模具必須有較高的設計精度

為了確保精密注射成型不因為模具設計問題影響而精度,在設計時應該注意以下幾點要求:第一,塑料成型模具零部件的設計精度和技術要求應與精密注射成型時塑件的精度要求相適應；第二,確保動、定模的對合精度；第三,模具結構應有足夠的剛度；第四,模具中活動零部件運動應當精確。

(2)澆注系統和溫控系統

設計精密注射模時,如果模具結構或者溫控系統設計不當,容易使塑件出現收縮不均勻或者表面缺陷的問題,為了避免這些不良現象的發生,需要注意:第一,澆注系統應盡量使料流保持平衡；第二,溫控系統最好能夠對每個型腔溫度進行獨立調節；

(3)脫模推出機構的設計

精密注射塑件在脫模時容易產生變形。因此,在設計脫模推出機構時應該注意:第一,精密注射塑件必須采用推件板推出塑件；第二,要對模具成型零件(如型腔內表面型、芯外表面等)進行鏡面拋光處理,并且要求拋光方向與脫模方向一致。

4 結語

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

參考文獻

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

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