深圳市(shì)科(kē)翔模具有限公司
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(1)從模具加工精(jīng)度方麵考慮:由於注射塑件必須在型腔內成型,因此,它們的精度無論如何也不會超過型腔的精度。就目前精密模具製造技術而言,型腔大部分采用銑(xǐ)削、磨(mó)削或電(diàn)加工(gōng)方法製(zhì)造,這些加工方法可以達(dá)到的高(gāo)精度和實用(yòng)的經濟精度列於表.從該表數值可知,欲使塑件能夠達到較高的精度,必須對型腔進行磨削。然而(ér),由於塑件形狀的原因,型腔形(xíng)狀一般都很複雜,若要對其整(zhěng)體磨削,往往是一(yī)項(xiàng)十分困難或難以做到的工作。經常(cháng)把型腔設計成鑲拚結構,以便對各個鑲件進行磨削。但也正(zhèng)是由於為了(le)解決這一問題,這一措施,導致精密模具精(jīng)度受到限製,即對型腔進行鑲拚(pīn)時,各鑲件必須采(cǎi)用配合(hé)尺寸,由於目前能夠使用的配(pèi)合公(gōng)差等(děng)級高為IT5,所以,確定(dìng)精密模具注射塑件的精度時,一般都不要使模具的公差等級因塑件精度過高(gāo)而超(chāo)過TT5~IT6級。如果需要根據模具公差確定(dìng)塑件精度。
(2)從精密模具結構(gòu)和品種兩方麵考慮:如果(guǒ)綜合模具結構和塑料品(pǐn)種兩方麵的因素確定精密模具注射塑件(jiàn)的公差,其中,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,注射塑件所能達到的公差數值,很顯(xiǎn)然,這些數值不適於多型腔模大批量生產。實用極限是指采用四腔以下的精密模具結構(gòu)時,注射塑件所(suǒ)能達到的公差數值。
(3)從塑(sù)料的工藝特性方麵考慮:如果需要根據收縮率確定精密注射塑件精度,這兩級公差組所規定(dìng)的公差數(shù)值,對於精(jīng)密注射要求來講(jiǎng),顯得偏低一些。有關精密注射塑(sù)件的精度要求,還有(yǒu)其他一些標準,特別是日本在這方麵(miàn)做了(le)較多工作。就目前情況來講,精密模具注射塑件的(de)公差等級(jí)可(kě)以按照我國(guó)已頒布的塑料模塑(sù)件尺寸公差的標準(zhǔn)中的MT2級。從精密模具注(zhù)射成型的概念(niàn)可知,判斷塑件是否需要精密(mì)注射的依據是其公差(chà)數值。但是,對於(yú)精密注射的公差(chà)數值,並不是所有的塑(sù)料品種(zhǒng)都能達到。由於采用的聚合物和填(tián)料的種類及其(qí)配比不同,在注射成型時流動性和成型性能將會具(jù)有很(hěn)大差異,即使對(duì)於組分和配比完全相同的塑料,由於生產廠家、出廠時間和(hé)環境條件等因素影響,用它們注射出(chū)來的塑件之間(jiān)也還會存在一個形狀及尺寸是否穩定的(de)問題。因此,欲要(yào)將某種塑料進行精密注射(shè),除了要求它(tā)們必須具有良好的流(liú)動性能和成型性能之外,還要求用它們成型出的塑件具有穩定性。否則,製件精度(dù)就很難(nán)保證。因此,必須對塑料品種及其成型物料的(de)狀態和品(pǐn)級進行嚴格選擇。就(jiù)目前情況而言,適合精密注射成型的塑料品(pǐn)種主要有(yǒu)聚碳(tàn)酸酯、聚酰胺及其增強型、聚甲醛以及ABS和PBT等。
一、精密注射成型的工藝特(tè)點
精密模(mó)具注射成型(xíng)的主要工藝特點是注射壓力高、注(zhù)射速度快(kuài)和溫度控製必須準確。
1.注射壓力高
精(jīng)密(mì)模具注射成型的工藝特點,普通注射所用的注射壓力一般為40~200MPa,而對(duì)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高一些,采取(qǔ)這種做(zuò)法的原因有以(yǐ)下(xià)幾個。
(1)提高(gāo)注射壓力可以增大(dà)塑料熔體(tǐ)的體積壓縮量,使其密度增大,線膨脹係數小,降低塑件的收(shōu)縮率(lǜ)以及收縮率的波動數(shù)值。例如,對於溫度(dù)為209℃的聚甲醛,采用60℃的溫模(mó)和98 MPa的注(zhù)射壓力成型壁厚為3mm的塑件時,塑件的收縮率接近2.5%;當濕度和塑件條件不變時,將注射壓力提高到392MPa時,塑件的收縮率(lǜ)可降到(dào)0.5%左右。
(2)提高注射(shè)壓力可以使成型允許使用的流動距離(lí)增大,有助於改變塑件的成型性能並能成型超薄壁厚塑件。例如,對(duì)聚碳酸酯,在77MPa的注射(shè)壓(yā)力時(shí),可成型的塑件壁厚為 0.2~0.8mm;當注射壓(yā)力提高到392MPa時(shí),塑件的壁厚可降到0.15~0.6mm.
(3)提高注射壓力(lì)有助於充分發揮注射速(sù)度的功效。這是因為形狀複(fù)雜的塑(sù)件一般都必須采(cǎi)用較快的注射速度(dù),而較快的注射速度又必須靠較高的注射壓力來保證。
2.注射速度快
注射(shè)成型時,如果采用較快的注射速度,不僅能夠成型形狀比較複雜的塑件,而(ér)且還能減小塑件的(de)尺寸公差(chà),這一結論目前(qián)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響很大,對於精密模具注射,不僅存(cún)在溫度的(de)高低問題,而且還存在溫度控製精度的問(wèn)題。很顯然,在精密模具注射成型過程中,如果溫(wēn)度控(kòng)製得不準(zhǔn)確,則(zé)塑料熔體的流動(dòng)性以及塑件(jiàn)的成型性能和收縮率就不會(huì)穩定,因此也就無法(fǎ)保證塑件的(de)精度。從這個(gè)角度來(lái)講(jiǎng),采用精密模具注射成型時,不論對於料筒(tǒng)和噴嘴,或是對於注射模具,都必須嚴加控製它們的溫度範圍。例如,在某些專用的精(jīng)密模(mó)具注射(shè)機上,對料筒和噴嘴處溫度采用PID控製(zhì)器,溫控(kòng)精度可達±0.5℃.而在(zài)某些普通(tōng)注射機(jī)上,料筒和噴嘴升溫時的(de)超調量可達25~30℃,螺杆(gǎn)計量時(shí)引起的溫度波動可達4℃以上。進行精密注(zhù)射成型生產時,為了保證塑件的精度,除了必須(xū)嚴格(gé)控製料筒、噴嘴和精密模具的溫度之外,還(hái)要(yào)注(zhù)意脫模後周圍環境溫度對塑件精(jīng)度的影響。
二(èr)、精(jīng)密注射成型工藝對注射機的要求
由於精密模具注射成型具有較高的(de)精度要(yào)求,所以,它們一般都需要在專門的精密注射機上進行。下麵簡單介(jiè)紹一些有關精密模具注射機的特征問題。
1.注射功率大(dà)精密注射機(jī)一般都采用比較大的注(zhù)射功率,這樣做除了(le)可以滿足注射壓力和注射速度方麵的要求之外,注射功率本身還會對塑料製件起到一定的(de)作用。
2.控製精度高(gāo)精密注射機的控(kòng)製(zhì)係統一般都具有很高的控製(zhì)精(jīng)度,這一點是精密模(mó)具注(zhù)射(shè)成(chéng)型精度本身所(suǒ)要(yào)求的。精密注射成(chéng)型對於注射機控製係(xì)統的要求如下:
(1)注射機控製係統必(bì)須保證各種注射工藝參數(shù)具有良好的重複精度,以避免精密模具注射成型精度因工藝參數波動而發生變化(huà)。為此,精密注射機一般(bān)都對注射量、注射壓力、注射速度、保壓壓力、螺杆背壓和螺杆轉速等工(gōng)藝參數采取多級反(fǎn)饋控製,而(ér)對料筒和噴嘴溫度則采用PID控(kòng)製器。
(2)注射機對其合模係統的合模力(lì)大小必須能(néng)夠準確控製(zhì),否(fǒu)則,過大或過小的合模力都會對塑件精度產生不(bú)良影響。例如,合模力(lì)過大時,精密注射成型精度將會因模具的彈(dàn)性變形過(guò)大而下降。
(3)精密注射機必須具有很強(qiáng)的塑化能(néng)力,並且還要保證物料能夠得到(dào)良好的塑化效果。因此,除了螺杆必須采用較大的驅動轉矩之外,控製係統還應能夠對螺杆進行無級調速。
(4)精密(mì)注射機控製係統還(hái)必須對液壓(yā)回路(lù)中的工作油溫進行準確控製,以防工作油因為溫度(dù)變化而引起黏(nián)度和流量變化(huà),並進一步導致注射工藝參數變動,從而使塑件失去應有的精度(dù)。實驗已證(zhèng)明,小型注射機中的(de)液(yè)壓(yā)油(yóu)在沒有溫度調節的情況下,連續工作5h以後,油溫就升高28℃,油壓升高0.19MPa,保壓(yā)壓力升高1.9~2.9MPa。很(hěn)顯然,這種壓力變化必(bì)然導致(zhì)精密模具注射成型尺寸偏差增大。為此,精密模具注射機一般都對(duì)其液壓油進行加熱和冷卻閉環控製,油溫經常穩定在50~55℃。
3.液壓係(xì)統的反應速(sù)度要快(kuài)
精(jīng)密模具注射成型的工藝特(tè)點,由於精密注射經常采用高速成型,所以也要求(qiú)為工作服務的(de)液壓係統必須具有很快的反應速度,以滿足高速成(chéng)型對液壓係統的工藝要求(qiú)。為此,液(yè)壓係統除了必須(xū)選用靈敏度高、響應快的液壓(yā)元件外(wài),還可以采(cǎi)用插裝比例技術,或在設計時縮短控製元件(jiàn)到(dào)執行元件之間的油路(lù),必(bì)要(yào)時也可加裝蓄能器。液壓係統加裝蓄能器後,不僅可以提高係統的壓力(lì)反應速(sù)度,而且也能起到吸振和穩定壓力以及節(jiē)能等(děng)作用。隨著計算機應用技術不斷(duàn)發(fā)展,精密注射機的液壓(yā)控製係統目前正朝(cháo)著機、電(diàn)、液、儀方向發展,這將(jiāng)能進一步促使(shǐ)注(zhù)射機實現(xiàn)穩定(dìng)、靈敏和 準確(què)的工作(zuò)。
4.合模係(xì)統要有足夠的(de)剛性
精密模具注射成(chéng)型的工藝特點,精密模具注射需要的注射壓力較高,因此,注射機合模係統(tǒng)必(bì)須具有足夠的(de)剛性,否則,精密模具注射成型精度將會因為合模係統(tǒng)的彈性變形而下降。為此,在設(shè)計注射機移動模板、固定(dìng)模板和拉杆等合模係(xì)統的結構零部件時,都必須(xū)圍繞著剛性這一問題進行設計和選材。
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