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精密注射成型知多少？不僅僅是塑件尺寸精度！
????????精密注射成型的概念
????????精密注塑是指加工成型的注塑制品的尺寸重復(fù)精度很高，以致使用通用注塑機、常規(guī)的注塑成型工藝難以達到要求的一種注射成型方法。
????????“精密注射成型”這一概念，主要是區(qū)別于“常規(guī)注射成型”，它是基于高分子材料的迅速發(fā)展，在儀表、電子領(lǐng)域里采用精密塑料部件取代高精度的金屬零件的技術(shù)。
????????目前針對精密注射制品的界定指標有兩個：
????????一是制品尺寸重復(fù)精度，二是制品質(zhì)量的重復(fù)精度。
????????本文主要從制品尺寸重復(fù)精度方面闡述精密注射成型。但由于各種材料本身的性質(zhì)和加工工藝不同，不能把塑料制件的精度與金屬零件的精度等同起來。
????????成型制品的模具是決定該制品能否達到設(shè)計要求的尺寸公差的重要條件，而精密注塑機是保證制品始終在所要求的尺寸公差范圍內(nèi)成型，及保證極高成品率的關(guān)鍵設(shè)備。
????????精密注射的特點：
????????
????????制件的尺寸精度高、公差小，即有高精度的尺寸界限;
????????制品重量重復(fù)精度高，要求有日、月、年的尺寸穩(wěn)定性;
????????模具的材料好、剛性足，型腔的尺寸精度、光潔度以及模板間的定位精度高;
????????采用精密注射機更換常規(guī)注射機;
????????采用精密注射成型工藝;
????????選擇適應(yīng)精密注射成型的材料。
????????評定制品最重要的技術(shù)指標，就是注塑制品的精度( 尺寸公差、形位公差和制品表面的光潔度) 。欲注塑出精密的塑料制品，需從材料選擇、模具設(shè)計、注射成型工藝、操作者的技術(shù)水平等4大因素進行嚴格控制。
????????精密注塑機要求制品尺寸精度一般在0.01～0.001mm以內(nèi)，許多精密注塑還要求注塑機具有高的注射壓力、高的注射速度;
????????要求合模系統(tǒng)具有足夠大的剛性和足夠高的鎖模精度，所謂鎖模精度是指合模力的均勻性、可調(diào)、穩(wěn)定和重復(fù)性高，開合模位置精度高;
????????要求對壓力、流量、溫度、計量等都能精確控制到相應(yīng)的精度，采用多級或無級注射，保證成型工藝再現(xiàn)條件和制品尺寸的重復(fù)精度等。
????????影響制品尺寸精度的因素：
????????
????????模具精度;
????????成型收縮率;
????????制品使用環(huán)境的溫度、濕度以及波動的幅度。
????????注塑精密成型材料的選擇原則
????????機械強度高、尺寸穩(wěn)定性好、抗蠕變性能好、環(huán)境適應(yīng)范圍廣。
????????常用的有四種材料：???
????????POM及碳纖維增強( CF) 或玻璃增強(GF)。這種材料的特點是耐蠕變性能好，耐疲勞、耐候性、介電性能好，難燃，加入潤滑劑易脫模。
????????PA及玻纖增強PA66，其特點：抗沖擊能力及耐磨性能強，流動性能好，可成型0.4mm壁厚的制品。玻纖增強PA66具有耐熱性(熔點250℃)，其缺點是具有吸濕性，一般成型后都要通過調(diào)濕處理。
????????PBT增強聚酯，成型時間短。成型時間比較如下：PBT≤POM≈PA66≤PA6。
????????PC及GFPC。特點：良好的耐磨性，增強后剛性提高，尺寸穩(wěn)定性好，耐候性、難燃及成型加工性好。
????????精密注塑成型中的收縮問題
????????影響收縮的因素有四種：熱收縮、相變收縮、取向收縮以及壓縮收縮。
????????熱收縮是成型材料與模具材料所固有的熱物理特性。模具溫度高，制品的溫度也高，實際收縮率會增加，因此精密注射的模具溫度不宜過高。
????????相變收縮由于結(jié)晶型樹脂在定向過程中，伴隨高分子的結(jié)晶化，由于比容減少而引起的收縮，即叫相變收縮。模具溫度高，結(jié)晶度高，收縮率大;但另一方面，結(jié)晶度提高會使制品密度增加，線膨脹系數(shù)減小，收縮率降低。因此實際收縮率由兩者綜合作用而定。
????????取向收縮，由于分子鏈在流動方向上的強行拉伸，使在冷卻時的大分子有重新卷曲恢復(fù)的趨勢，在取向方向?qū)a(chǎn)生收縮。分子取向程度與注射壓力、注射速度、樹脂溫度及模具溫度等有關(guān)。但主要的是注射速度。
????????壓縮收縮與彈性復(fù)位，一般塑料都具有壓縮性。即在高壓下比容發(fā)生顯著變化。在一般溫度下，提高壓力成型制品比容會減小，密度會增加，膨脹系數(shù)減小，收縮率會顯著下降。對應(yīng)于壓縮性，成型材料具有彈性復(fù)位作用，使制品收縮減小。影響制品成型收縮的因素與成型條件和操作條件有關(guān)。
????????精密注塑模具
????????模具精度，主要取決于模具型腔尺寸精度高，型腔定位準確或分型面精度是否滿足要求。一般精密注塑模具的尺寸公差，應(yīng)控制在制品尺寸公差的1/3以下。
????????可加工性與剛性，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中，型腔數(shù)不宜過多，而底板、支承板、型腔壁都要厚一些，以避免零件在高溫、高壓作用下發(fā)生劇烈彈性形變。
????????制品脫模性，模具要盡量采取少的型腔數(shù)、少而短的流道以及比普通模具有更高的光潔度，這樣有利于脫模。
????????精密模具的材料，選擇機械強度高的合金鋼。制作型腔、澆道的材料要經(jīng)過嚴格的熱處理，選用硬度高(成型零件要達到HRC52左右) 、耐磨性好、抗腐蝕性強的材料。
????????精密注射機的特點與選用
????????技術(shù)參數(shù)方面的特點：
????????從注射壓力方面劃分，普通機：147 ～177MPa;精密機：216 ～243MPa;超高壓機：243～392MPa。
????????精密注塑機必須高壓的理由是：?
????????(1)提高精密制品的精度和質(zhì)量，注射壓力對制品成型收縮率有最明顯的影響。當(dāng)注射壓力達到392MPa時，制品成型收縮率幾乎為零。而這時制品的精度只受模具控制或環(huán)境的影響。實驗證明：注射壓力從98MPa提高到392MPa后，機械強度提高3%～33%。
????????(2)可減小精密制品的壁厚、提高成型長度。以PC為例，普通機注射壓力177MPa，可成型0.2～0.8mm壁厚的制品，而精密機注射壓力在392MPa時可成型厚度在0.15～0.6mm之間的制品。超高壓注射機可獲得流長比更大的制品。
????????(3)提高注射壓力可充分發(fā)渾注射速率的功效。欲達到額定注射速率，只有兩個辦法：一是提高系統(tǒng)最高注射壓力;二是改造螺桿參數(shù)，提高長徑比。精密注射機的注射速率要求高。
????????精密注射機在控制方面的特點：?
????????(1) 對注塑成型參數(shù)的重復(fù)精度(再現(xiàn)性)要求高，宜采用多級注射反饋控制：
????????a.多級位置控制;
????????b.多級速度控制;
????????c.多級保壓控制;
????????d.多級背壓控制;
????????e.多級螺桿轉(zhuǎn)速控制。
????????位移傳感器的精度要求達到0.1mm，這樣可以嚴格控制計量行程、注射行程以及余料墊的厚度(射出監(jiān)控點)，保證每次注射量準確，提高制品成型精度。料筒及噴嘴溫度控制要精確，升溫時超調(diào)量要小，溫度的波動要小。精密注塑應(yīng)采用PID控制，使溫度精確度在±0.5℃之間為宜。
????????(2) 塑化質(zhì)量要求，塑料塑化的均勻性不僅影響到注塑件的成型質(zhì)量，還會影響到熔融塑料通過澆口時所受阻力的大小，為了得到均勻的塑化，設(shè)計專用的螺桿和使用專用的增塑技術(shù)必不可少。
????????另外，機筒的溫度也應(yīng)精確控制，現(xiàn)在螺桿、機筒溫度多采用PID控制(比例、微分、積分)，精度可控制在±l℃內(nèi)，基本可滿足精密注塑的要求，如果采用FUZZY控制方法，就更適合于精密注塑了。
????????(3)工作油的溫度控制要高油溫的變化導(dǎo)致注射壓力的波動，必須對工作油采用加熱、冷卻的閉環(huán)裝置，把油溫穩(wěn)定在50～55℃為宜。
????????(4)保壓壓力的影響，保壓對精度塑件的影響極大，準確地說，保壓能較好地補縮，減小塑件變形，控制塑件精度，保壓壓力的穩(wěn)定決定了塑件的成型精度，螺桿的終止位置不變是決定保壓效果的決定因素。
????????(5) 對模具溫度控制要求若冷卻時間相同，模具型腔溫度低的制品厚度要比溫度高的制品厚度尺寸大。如POM、PA類材料，模溫50℃時厚度為50～100μm的制品，在80℃時厚度減小到20～40μm，100℃時減小到只有10μm。室溫也對精密制品尺寸公差有影響。
????????精密注塑機的液壓系統(tǒng)：
????????油路系統(tǒng)需要采用比例壓力閥、比例流量閥或伺服變量泵的比例系統(tǒng)。
????????在直壓式合模機構(gòu)中，把合模部分油路和注射部分油路分開。
????????由于精密注塑機具有高速性，為此必須強調(diào)液壓系統(tǒng)的反應(yīng)速度。
????????精密注塑機的液壓系統(tǒng)，更要充分體現(xiàn)機電液儀一體化工程。
????????精密注塑機的結(jié)構(gòu)特點：
????????由于精密注射機注射壓力高，這就要強調(diào)合模系統(tǒng)的剛度。動、定模板的平行度控制在0.05～0.08mm 的范圍內(nèi)。
????????要求對低壓模具的保護及合模力大小精度的控制。因為合模力的大小要影響模具變形的程度，最終要影響到制件的尺寸公差。
????????啟、閉模速度要快，一般在60mm/s左右。
????????塑化部件：螺桿、螺桿頭、止逆環(huán)、料筒等，要設(shè)計成塑化能力強、均化程度好、注射效率高的結(jié)構(gòu)形式;螺桿驅(qū)動扭矩要大，并能無級變速。
????????無論何種精密注塑機，最終都必須能夠穩(wěn)定地控制制品尺寸重復(fù)精度和質(zhì)量重復(fù)精度。
