塑料加工工藝之精密注塑

1、來源于 :注塑 財(cái)富網(wǎng)塑料加工工藝之精密注塑塑料電子零部件大都采用注射成型, 由于這些塑料件本身具有較高的設(shè)計(jì)精度, 使用特 殊的工程塑料加工, 對這些塑料件不能采用常規(guī)的注射成型, 而必須采用精密注射成型工藝 技術(shù)。 為了保證這些精密塑料件的性能、 質(zhì)量與可靠性及長期使用的穩(wěn)定性, 注射成型出質(zhì) 量較高、 符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的塑料制品, 必須對塑料材料、 注塑設(shè)備與模具設(shè)計(jì)及注塑工藝 以及注塑現(xiàn)場管理進(jìn)行完善。我們通常說的精密注塑成型是指注塑制品的外型精度應(yīng)滿足嚴(yán)格的尺寸公差、 形位公差 和表面粗糙度。 要進(jìn)行精密注塑必須有許多相關(guān)的條件, 而最本質(zhì)的是塑料材料、 注塑模具、 注塑工藝和注塑設(shè)

2、備這四項(xiàng)基本因素。 設(shè)計(jì)塑料制品時(shí), 應(yīng)首先選定工程塑料材料, 而能進(jìn) 行精密注塑的工程塑料又必須選用那些力學(xué)性能高、 尺寸穩(wěn)定、 抗蠕變性能好、 耐環(huán)境應(yīng)力 開裂的材料。其次應(yīng)根據(jù)所選擇的塑料材料、 成品尺寸精度、 件重、質(zhì)量要求以及預(yù)想的模 具結(jié)構(gòu)選用適用的注塑機(jī)。在加工過程中,影響精密注塑制品的因素主要來自模具的溫度、 注塑工藝控制,以及生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境溫度和濕度變化幅度及后天產(chǎn)品退火處理等方面。 就精密注塑而言, 模具是用以取得符合質(zhì)量要求的精密塑料制品的關(guān)鍵之一, 精密注塑 用的模具應(yīng)切實(shí)符合制品尺寸、 精度及形狀的要求, 模具材料應(yīng)嚴(yán)格選取。 但即使模具的精 度、尺寸一致, 其模塑的

3、塑料制品之實(shí)際尺寸也會因收縮量差異而不一致。 因此, 有效地控 制塑料制品的收縮率在精密注塑技術(shù)中就顯得十分重要。注塑模具設(shè)計(jì)得合理與否會直接影響塑料制品的收縮率, 由于模具型腔尺寸是由塑料制 品尺寸加上所估算的收縮率求得的, 而收縮率則是由塑料生產(chǎn)廠家或工程塑料手冊推薦的一 個(gè)范圍內(nèi)的數(shù)值, 它不僅與模具的澆口形式、 澆口位置與分布有關(guān), 而且與工程塑料的結(jié)晶 取向性 (各向異性 、塑料制品的形狀、尺寸、到澆口的距離及位置有關(guān),同時(shí)和模具冷卻分 布系統(tǒng)緊密相關(guān)。影響塑料收縮率的主要有熱收縮、相變收縮、取向收縮、壓縮收縮與彈性 回復(fù)等因素, 而這些影響因素與精密注塑制品的成型條件或操作條件有關(guān)

4、。 因此, 在設(shè)計(jì)模 具時(shí)必須考慮這些影響因素與注塑條件的關(guān)系及其表觀因素, 如注塑壓力與模腔壓力及充模 速度、 注射熔體溫度與模具溫度、 模具結(jié)構(gòu)及澆口形式與分布, 以及澆口截面積、 制品壁厚、 塑料材料中增強(qiáng)填料的含量、 塑料材料的結(jié)晶度與取向性等因素的影響。 上述因素的影響也 因塑料材料不同、其它成型條件如溫度、濕度、繼續(xù)結(jié)晶化、成型后的內(nèi)應(yīng)力、注塑機(jī)的變 化而不同。由于注塑過程是把塑料從固態(tài) (粉料或粒料 向液態(tài) (熔體 又向固態(tài) (制品 轉(zhuǎn)變的過程。從 粒料到熔體,再由熔體到制品,中間要經(jīng)過溫度場、應(yīng)力場、流場以及密度場等的作用,在 這些場的共同作用下,不同的塑料 (熱固性或熱塑性、

5、結(jié)晶性或非結(jié)晶性、增強(qiáng)型或非增強(qiáng) 型等 具有不同的聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)和流變性能。凡是影響到上述 場 的因素必將會影響到塑 料制品的物理力學(xué)性能、尺寸、形狀、精度與外觀質(zhì)量。這樣,工藝因素與聚合物的性能、 結(jié)構(gòu)形態(tài)和塑料制品之間的內(nèi)在聯(lián)系會通過塑料制品表現(xiàn)出來。分析清楚這些內(nèi)在的聯(lián)系, 對合理地?cái)M定注塑加工工藝、 合理地設(shè)計(jì)并按圖紙制造模具、 乃至合理選擇注塑加工設(shè)備都 有重要意義。 精密注塑與普通注塑在注塑壓力和注射速率上也有區(qū)別, 精密注塑常采用高壓 或超高壓注射、 高速注射以獲得較小的成型收縮率。 綜合上述各種原因, 設(shè)計(jì)精密注塑模具 時(shí)除考慮一般模具的設(shè)計(jì)要素外,還須考慮以下幾點(diǎn): 采用適當(dāng)

6、的模具尺寸公差; 防止 產(chǎn)生成型收縮率誤差; 防止發(fā)生注塑變形; 防止發(fā)生脫模變形; 使模具制造誤差降至 最小; 防止模具精度的誤差; 保持模具精度。收縮率會因注塑壓力而發(fā)生變化, 因此, 對于單型腔模具, 型腔內(nèi)的模腔壓力應(yīng)盡量一致; 至于多型腔模具, 型腔之間的模腔壓力應(yīng)相差很小。 在單型腔多澆口或多型腔多澆口的 情況下,必須以相同的注塑壓力注射,使型腔壓力一致。為此,必須確保使?jié)部谖恢镁狻?為了使型腔內(nèi)的模腔壓力一致, 最好使?jié)部谌肟谔幍膲毫Ρ３忠恢隆?澆口處壓力的均衡與流 道中的流動(dòng)阻力有關(guān)。所以,在澆口壓力達(dá)到均衡之前,應(yīng)先使流通均衡。由于熔體溫度和模具溫度對實(shí)際收縮率產(chǎn)生影響,

7、因此在設(shè)計(jì)精密注塑模具型腔時(shí), 為 了便于確定成型條件, 必須注意型腔的排列。 因?yàn)槿廴谒芰习褵崃繋肽＞? 而模具的溫度 梯度分布一般是圍繞在型腔的周圍,呈以主流道為中心的同心圓形狀。因此, 流道均衡、 型腔排列和以主流道為中心的同心圓狀排列等設(shè)計(jì)措施, 對減小各型 腔之間的收縮率誤差、 擴(kuò)大成型條件的允許范圍以及降低成本都是必要的。 精密注塑模具的 型腔排列方式應(yīng)滿足流道均衡和以主流道為中心排列兩方面的要求, 且必須采用以主流道為 對稱線的型腔排列方式,否則會造成各型腔的收縮率差異。由于模具溫度對成型收縮率的影響很大, 同時(shí)也直接影響注塑制品的力學(xué)性能, 還會引 起制品表面發(fā)花等各種成型缺

8、陷, 因此必須使摸具保持在規(guī)定的溫度范圍內(nèi), 而且還要使模 具溫度不隨時(shí)間變化而變化。 多型腔模具的各型腔之間的溫差也不得發(fā)生變化。 為此, 在模 具設(shè)計(jì)中必須采取對模具加熱或冷卻的溫度控制措施, 且為了使模具各型腔間的溫差盡量縮 小,必須注意溫控 -冷卻回路的設(shè)計(jì)。在型腔、型芯溫控回路中,主要有串聯(lián)冷卻與并聯(lián)冷 卻兩種連接方式。從熱交換效率來看, 冷卻水的流動(dòng)應(yīng)呈紊流。 但是在并聯(lián)冷卻回路中, 成為分流的一條 回路中的流量比在串聯(lián)冷卻回路中的流量小, 這樣可能會形成層流, 而且實(shí)際進(jìn)入每條回路 中的流量也不一定相同。 由于進(jìn)入各回路的冷卻水溫度相同, 各型腔的溫度也應(yīng)相同, 但實(shí) 際上因各回

9、路中的流量不同, 且每條回路的冷卻能力也不相同, 致使各模腔的溫度也不可能 一致。 采用串聯(lián)冷卻回路的缺點(diǎn)是冷卻水的流動(dòng)阻力大, 最前面的型腔入口處的冷卻水溫度 同最后型腔入口處的冷卻水溫度有明顯的差別。冷卻水出入口的溫差因流量的大小而變化。 對于加工 . 塑料件的小型精密注塑模具而言,一般從降低模具成本考慮,采用串聯(lián)冷卻回路 較適宜。 如果所使用的模溫調(diào)節(jié)控制儀 (機(jī) 的性能能在 2 內(nèi)控制冷卻水的流量, 則各型腔的 溫差最大也可保持在 2 范圍內(nèi)。模具型腔和型芯應(yīng)有各自的冷卻水回路系統(tǒng)。 在冷卻回路的設(shè)計(jì)上, 由于從型腔和型芯 上所攝取的熱量不同, 回路結(jié)構(gòu)的熱阻力也不一樣, 型腔與型芯入

10、口處的水溫會產(chǎn)生很大的 溫差。若采用同一系統(tǒng),冷卻回路設(shè)計(jì)也較困難。一般 . 塑料件用的小型注塑模具型芯都很 小,采用冷卻水系統(tǒng)有很大的困難。 如有可能,可以采用被青銅材料制造型芯,對實(shí)心鈹青 銅型芯則可采用插入式冷卻的方法。 另外, 在對注塑制品采取防止翹曲的對策時(shí), 也希望型 腔與型芯之間保持一定的溫差。 因此設(shè)汁型腔與型芯的冷卻回路時(shí)應(yīng)能分別進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié) 和控制。 為了保持在注塑壓力、 鎖模力下的模具精度, 設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)必須考慮對型腔零件 進(jìn)行磨削、 研磨和拋光等加工的可行性。 盡管型腔、型芯的加工已經(jīng)達(dá)到高精度的要求,而 且收縮率也同所預(yù)計(jì)的一樣, 但由于成型時(shí)的中心偏移, 其所成型的制品內(nèi)側(cè)、 外側(cè)的相關(guān) 尺寸都很難達(dá)到塑料零部件的設(shè)計(jì)要求。 為了保持動(dòng)、 定模型腔在分型面上的尺寸精度, 除 了設(shè)置常規(guī)模具所常用的導(dǎo)柱、 導(dǎo)套定中心外, 還必須加裝錐形定位銷或楔形塊等定位以確 保定位精度準(zhǔn)確、可靠。精密注塑技術(shù)是塑料零部件的主要和關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù),