文章詳情
精密注塑工藝簡(jiǎn)介
日期：2024-12-31 04:35
瀏覽次數(shù)：2810
摘要：
塑料電子零部件大都采用注射成型，由於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(duì)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)要求的塑料製品，必須對(duì)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(chǎng)管理進(jìn)行完善。
我們通常說的精密注塑成型是指注塑製品的外型精度應(yīng)滿足嚴(yán)格的尺寸公差、形位公差和表麵粗糙度。要進(jìn)行精密注塑必須有許多相關(guān)的條件，而*本質(zhì)的是塑料材料、注塑模具、注塑工藝和注塑設(shè)備這四項(xiàng)基本因素。設(shè)計(jì)塑料製品時(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，影響精密注塑製品的因素主要來自模具的溫度、注塑工藝控製，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度和濕度變化幅度及後天產(chǎn)品退火處理等方麵。
就精密注塑而言，模具是用以取得符合質(zhì)量要求的精密塑料製品的關(guān)鍵之一，精密注塑用的模具應(yīng)切實(shí)符合製品尺寸、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，其模塑的塑料製品之實(shí)際尺寸也會(huì)因收縮量差異而不一致。因此，有效地控製塑料製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(huì)直接影響塑料製品的收縮率，由於模具型腔尺寸是由塑料製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(cè)推薦的一個(gè)範(fàn)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)、塑料製品的形狀、尺寸、到澆口的距離及位置有關(guān)，同時(shí)和模具冷卻分布係統(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、壓縮收縮與彈性回複等因素，而這些影響因素與精密注塑製品的成型條件或操作條件有關(guān)。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)係及其表觀因素，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，以及澆口截麵積、製品壁厚、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、成型後的內(nèi)應(yīng)力、注塑機(jī)的變化而不同。
由於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)(製品)轉(zhuǎn)變的過程。從粒料到熔體，再由熔體到製品，中間要經(jīng)過溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、流場(chǎng)以及密度場(chǎng)等的作用，在這些場(chǎng)的共同作用下，不同的塑料(熱固性或熱塑性、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(chǎng)"的因素必將會(huì)影響到塑料製品的物理力學(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)和塑料製品之間的內(nèi)在聯(lián)係會(huì)通過塑料製品表現(xiàn)出來。分析清楚這些內(nèi)在的聯(lián)係，對(duì)合理地?cái)M定注塑加工工藝、合理地設(shè)計(jì)並按圖紙製造模具、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)彆，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)：①采用適當(dāng)?shù)哪＞叱叽绻?；②防止產(chǎn)生成型收縮率誤差；③防止發(fā)生注塑變形；④防止發(fā)生脫模變形；⑤使模具製造誤差降至*??；⑥防止模具精度的誤差；⑦保持模具精度。
收縮率會(huì)因注塑壓力而發(fā)生變化，因此，對(duì)於單型腔模具，型腔內(nèi)的模腔壓力應(yīng)儘量一致；至於多型腔模具，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)部谖恢镁狻榱耸剐颓粌?nèi)的模腔壓力一致，*好使?jié)部谌肟谔幍膲毫Ρ３忠恢?。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。
由於熔體溫度和模具溫度對(duì)實(shí)際收縮率產(chǎn)生影響，因此在設(shè)計(jì)精密注塑模具型腔時(shí)，為了便於確定成型條件，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(duì)減小各型腔之間的收縮率誤差、擴(kuò)大成型條件的允許範(fàn)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麵的要求，且必須采用以主流道為對(duì)稱線的型腔排列方式，否則會(huì)造成各型腔的收縮率差異。
由於模具溫度對(duì)成型收縮率的影響很大，同時(shí)也直接影響注塑製品的力學(xué)性能，還會(huì)引起製品表麵發(fā)花等各種成型缺陷，因此必須使摸具保持在規(guī)定的溫度範(fàn)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(duì)模具加熱或冷卻的溫度控製措施，且為了使模具各型腔間的溫差儘量縮小，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)冷卻與並聯(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。但是在並聯(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(huì)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。由於進(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，*前麵的型腔入口處的冷卻水溫度同*後型腔入口處的冷卻水溫度有明顯的差彆。冷卻水出入口的溫差因流量的大小而變化。對(duì)於加工.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)控製儀(機(jī))的性能能在2℃內(nèi)控製冷卻水的流量，則各型腔的溫差*大也可保持在2℃範(fàn)圍內(nèi)。
模具型腔和型芯應(yīng)有各自的冷卻水回路係統(tǒng)。在冷卻回路的設(shè)計(jì)上，由於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，型腔與型芯入口處的水溫會(huì)產(chǎn)生很大的溫差。若采用同一係統(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，采用冷卻水係統(tǒng)有很大的困難。如有可能，可以采用被青銅材料製造型芯，對(duì)實(shí)心鈹青銅型芯則可采用插入式冷卻的方法。另外，在對(duì)注塑製品采取防止翹曲的對(duì)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)能分彆進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)和控製。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(duì)型腔零件進(jìn)行磨削、研磨和拋光等加工的可行性。儘管型腔、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，但由於成型時(shí)的中心偏移，其所成型的製品內(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)、定模型腔在分型麵上的尺寸精度，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)，而精密注塑模具的設(shè)計(jì)是這項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)的主要部分，合理地設(shè)計(jì)精密注塑模具是獲得精密製品的基礎(chǔ)和必要前提。通過合理地確定模具的尺寸與公差、采取防止注塑製品產(chǎn)生收縮率誤差、注塑變形、脫模變形、溢邊等，以及確保模具精度等技術(shù)措施，並采用正確的精密注塑工藝、適用的工程塑料材料和精密的注塑設(shè)備，使之達(dá)到*佳的匹配！
