深圳市科翔模具有限公司
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(1)從模具加工(gōng)精度方麵考慮:由(yóu)於注射塑(sù)件必須在型腔內成型,因此,它(tā)們的精度無論如何也不會超過(guò)型腔的精度(dù)。就目前精密模具製造技術而言,型腔大部分采用銑削、磨削或電加工方法製造,這(zhè)些加工方法可以達到的高精度和實用的經(jīng)濟精度列於表.從該表數值可知,欲使塑件能夠達到(dào)較高的精度,必須對型(xíng)腔進行磨削。然而,由於塑件形狀的原因,型腔形狀一般都很複雜,若要對其整體磨(mó)削,往(wǎng)往是一項十分困難或難以做到的(de)工作。經常把型腔設計成鑲拚結構,以便對各個鑲件進行磨削。但也(yě)正是由於為了解決這一問題,這一措(cuò)施,導致精密模具精度受到限(xiàn)製,即對(duì)型腔進行鑲拚時,各鑲件必須采用(yòng)配合尺寸,由於(yú)目前能夠使用的配合公差(chà)等級高為(wéi)IT5,所以,確定精密模具(jù)注射塑件的精度(dù)時,一般都不要使模具的公差等級因塑件精度過高而超(chāo)過(guò)TT5~IT6級。如(rú)果需要根據模具(jù)公差確定(dìng)塑件精度。
(2)從精密模(mó)具(jù)結構和品種兩(liǎng)方麵考慮:如果綜合模具結構和(hé)塑料品種兩方麵的因素確定(dìng)精密模具注射塑件的公差,其(qí)中(zhōng),後者是由日本塑料工業技術研究會提出的。極限是指采用單型腔模具結構時,注射塑件所能(néng)達到的公差數值,很顯然,這些數值不適於多(duō)型腔模大批量生產。實用(yòng)極限是指采用四腔(qiāng)以下的(de)精密模具(jù)結構時,注(zhù)射塑件所能達(dá)到的公差數值。
(3)從塑料的(de)工藝特性方麵考(kǎo)慮:如果需要根據收縮率確定精密注射塑件精度,這兩級公差組所(suǒ)規定的(de)公差數(shù)值,對於精密注射要求來講,顯得偏低一些。有(yǒu)關精密注射塑件的精度要求,還有其他一些標準,特別是日本在這方麵做了較多(duō)工作。就目前情況來講,精(jīng)密模具注射(shè)塑件的公差等級可以按照我國已頒布的塑料(liào)模塑件尺寸公差的標準中的MT2級。從精密模具注射成型(xíng)的(de)概念可知,判斷塑件是否(fǒu)需要精密注射的依據是其公差數值。但是,對於精密注射的公差數值,並不是所有的塑料品種都能達到。由於(yú)采用的聚合物和填料的種類及其配比不同,在注射成型時流動(dòng)性和成型性能將會具有很大差異,即使對於組分和配比完全相同的塑料,由於生產廠家、出廠時間和環境條件等因素影響,用它們注射出來的塑件之間也還會(huì)存在一個形(xíng)狀及尺寸是否穩定(dìng)的問題。因(yīn)此,欲要(yào)將(jiāng)某種塑料(liào)進行精密注射,除了要求(qiú)它們必須具有良(liáng)好的流動性能和成型性(xìng)能(néng)之外,還要求(qiú)用它們(men)成型(xíng)出的塑件具有穩定性。否(fǒu)則,製件精度就很(hěn)難保證。因此,必須對塑料品種及其成型物料(liào)的狀(zhuàng)態和品級進行嚴格選擇。就目前情況而言,適合精密注射成型的塑料品種主要有(yǒu)聚(jù)碳(tàn)酸酯、聚酰胺及其(qí)增強型、聚甲醛以及ABS和(hé)PBT等。
一、精密注射成型的工藝特點
精密模具注射成型的主要工(gōng)藝特點(diǎn)是注射壓力高(gāo)、注射速度快和溫度控製必須準確。
1.注(zhù)射壓力高
精密模具注射成型的工藝特點,普通注射所用的注射壓力一般(bān)為40~200MPa,而對於精密模具注射則要提高到180~ 250MPa,在某些特殊情況下甚至要求更(gèng)高一些,采取這種做法的原(yuán)因有以下幾個。
(1)提(tí)高注射壓力可以增大塑料熔(róng)體的體積壓縮量,使其(qí)密度增大,線(xiàn)膨脹係數(shù)小,降低塑件的收縮率以及收縮率的波動數值。例如,對於溫度為209℃的(de)聚甲醛,采用60℃的溫模和98 MPa的(de)注射壓力成型壁(bì)厚為3mm的塑件時,塑件的收縮率接近2.5%;當(dāng)濕度和塑件條件不變時,將注射壓力提高到392MPa時,塑件的收(shōu)縮率可降到0.5%左右。
(2)提高(gāo)注射壓力可以使成型允許使用的流動距(jù)離增大,有助於改變塑件的成型性能(néng)並能成型超薄壁厚(hòu)塑件。例(lì)如,對聚碳酸酯,在77MPa的注射壓力時,可成型的塑件壁厚為 0.2~0.8mm;當注射壓力提高到392MPa時,塑件的壁厚可降到0.15~0.6mm.
(3)提高注射壓力有助於(yú)充(chōng)分發揮注射速度的功效。這是因為形(xíng)狀複雜的塑件一般都(dōu)必須采用較(jiào)快的注(zhù)射速度,而較快的注射速度又必須靠較高的(de)注射壓力來保證。
2.注射速度快
注(zhù)射(shè)成型時,如果采用較快的注射速度,不僅能夠成(chéng)型形狀比較複雜的塑件,而且還能減小塑件的尺寸公差,這一結論目前已經得到證實。
3.溫度控製必須準確
精密模具注射成型的工藝特點,溫度對塑件成型質量影(yǐng)響很(hěn)大,對於精密(mì)模具注射(shè),不僅存在溫度的高低問題,而且還存在(zài)溫度控製(zhì)精度的問題(tí)。很顯然,在精密模具注射成型過程(chéng)中,如果溫度控製得不準確,則(zé)塑料熔體的(de)流動性以(yǐ)及塑件的成型性能和收縮率就不(bú)會穩(wěn)定(dìng),因此也就無法保證塑件的精度。從(cóng)這個角(jiǎo)度(dù)來講,采用精密模具注射成型時,不論對於料筒和噴嘴,或是對於注射模具,都必須(xū)嚴(yán)加控製它們的溫度範圍。例如,在某些專(zhuān)用的精密模具注射(shè)機上,對料筒和噴嘴(zuǐ)處溫度采用PID控製(zhì)器,溫控精度可達±0.5℃.而在某些普通注射(shè)機上,料筒和噴嘴升溫時的超調量可達25~30℃,螺杆計量時引起的溫度(dù)波動可達4℃以上。進行精密注射成型生產時,為了保證(zhèng)塑(sù)件(jiàn)的精度,除了必須嚴格控製料筒、噴嘴和精密模具的溫度之外,還要注意(yì)脫模後周圍環境溫度對塑(sù)件精(jīng)度的影響。
二、精密注射(shè)成型工藝對注射機的要求
由於精密模具注射成型具有(yǒu)較高的精度要求,所(suǒ)以,它們一般都需要在(zài)專門的(de)精密注射機上進行。下麵簡單介紹一些有關精密模具注射機的特征問(wèn)題。
1.注射功率大精密注射機一般都采用比較大的注射功率,這樣做除了可以滿足注射壓力和注射速度方麵的要求之外,注射功(gōng)率本身還會對塑料製件起到一定的作用。
2.控製精度高精密注射(shè)機的控製係統一(yī)般(bān)都具有很高的控製精度,這一點是(shì)精密模具注射成型精度本身所要求的。精密注射(shè)成型對(duì)於注射機(jī)控製係統的要求如下:
(1)注射機控製係統必須保證各(gè)種注(zhù)射工藝參數具有良好的重(chóng)複(fù)精度,以避免精密模具注射成型精(jīng)度因工藝參數波動而發生變化。為此,精密注射機一般都(dōu)對注射量、注射壓(yā)力、注射速(sù)度(dù)、保壓壓力、螺杆背壓和螺杆轉速等工藝(yì)參數(shù)采取多級反饋(kuì)控製,而對料筒(tǒng)和噴嘴溫度則(zé)采用PID控製器(qì)。
(2)注射機對其合模係統的合模力大(dà)小必須能夠準確(què)控製,否則,過大或過小的合模力都會對塑件精度(dù)產生不良影響。例如,合模力過大時,精密注射成型精(jīng)度將會因模具的彈性(xìng)變(biàn)形過大而下降。
(3)精密注射(shè)機必須具有很強的塑化能力,並且還要保證物料能(néng)夠得到良好的塑化(huà)效果。因此,除了螺杆必須采用較(jiào)大的驅動(dòng)轉矩之外(wài),控製係統(tǒng)還應能夠對螺杆進行無級調速。
(4)精密注射機控製係統還必須對液壓回路中的工作油溫進行準確控製,以防工作(zuò)油因為溫度變化(huà)而引(yǐn)起黏度和流(liú)量變化,並進一步導致注射工藝參數變動,從而使塑件失去應(yīng)有(yǒu)的精(jīng)度(dù)。實驗已證明(míng),小型注(zhù)射(shè)機中的液壓油在沒有溫度調節的(de)情況下,連續工作(zuò)5h以後,油溫就升(shēng)高28℃,油壓升高0.19MPa,保壓壓力(lì)升(shēng)高1.9~2.9MPa。很顯然,這種壓力變化必然導致精密模具注射成型(xíng)尺寸偏差(chà)增大。為此,精密模具注射機一般都對其液壓油(yóu)進行加熱和冷卻閉環控製,油溫經常穩(wěn)定在50~55℃。
3.液壓係統(tǒng)的反應(yīng)速度要快
精密模具注射成型的(de)工藝特(tè)點(diǎn),由於精密注射經常采用高速成型(xíng),所以也要求為工(gōng)作服務的液壓係統必須具有很快的反應速度,以滿足高(gāo)速成型對液壓係統的工藝(yì)要(yào)求(qiú)。為此(cǐ),液壓係統除了必須選用靈敏(mǐn)度高、響應快的液壓元件外,還可以采用插(chā)裝比例技術,或在設計時縮短(duǎn)控製元件到執(zhí)行(háng)元件之(zhī)間的油(yóu)路,必要時也可加裝(zhuāng)蓄能(néng)器。液壓係統加裝蓄能器後,不僅可以提高係統(tǒng)的壓力(lì)反應速度,而且(qiě)也能起到吸振和穩定壓(yā)力以及節能(néng)等作用。隨著(zhe)計算機應用技術不斷發展,精密注射機的液壓控製係統目前正朝著機、電、液、儀方向發展,這將能進一步促使(shǐ)注射(shè)機實現穩(wěn)定、靈敏和 準確的工(gōng)作。
4.合模(mó)係統要有足夠的剛性
精密模具注射成型的工藝(yì)特(tè)點(diǎn),精密模具注射(shè)需要的注射壓力較高,因此,注射機合模係統必須具有足夠的剛性,否則,精密模(mó)具注射成型精度將會因為合模係統的彈性變形而下降(jiàng)。為(wéi)此,在設計注射機移動模板、固定模板和拉杆等合模係統(tǒng)的結構零部件時,都必須圍(wéi)繞著剛性這一問題進行設計和選材。
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