精密注塑成型,從嚴格意義上來說,指的是通過注塑機設備生產(chǎn)出來的塑膠制品的尺寸精度,可以達到0.01mm以下,通常在0.01~0.001mm之間的一種注射成型生產(chǎn)方式。“精密注射成型”這一概念,主要是區(qū)別于“常規(guī)注射成型”,隨著高分子材料和微電子技術的高速發(fā)展,電子電路高度集成化,使得工業(yè)設備零件逐漸發(fā)展為高性能化、高精度化、輕量化、小型化和微型化。這樣,精密塑膠制件因為符合高精度要求,同時具備良好的機械、力學性能以及尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點,在機械、電子、儀器、通訊、汽車和航空儀表等行業(yè)領域里,取代了部分高精度的金屬零件而得到了廣泛應用。
由精密注塑成型的定義可知,精密塑膠件的尺寸公差范圍是非常窄的。而實際上,塑膠成型行業(yè)內(nèi)公認,當塑膠制件的尺寸公差在0.1mm以下,或者說制件尺寸正負公差在0.1mm以下,都可稱之為精密成型,制件的尺寸公差達到微米級的,可以稱之為超精密級注塑成型。
相對精密注塑成型而言,普通注塑成型的制件的尺寸公差通常在0.1mm以上,制件的尺寸公差范圍相對較寬,并且隨著制件體積或重量的增加,制件的尺寸公差也會有所增加。
值得一提的是,由于材料本身的性質(zhì)和加工手段不同,不能把
注塑加工件的精度與金屬零件的精度等同起來。塑料制品最高的精度等級是三級精度,即尺寸公差可達0.001mm以下,而金屬零件尺寸可分為十四級,加工精度分有九級。
判定精密注塑的依據(jù)是注塑制品的精度,即制品的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。要進行精密注塑必須有許多相關的條件,而最本質(zhì)的是塑料材料、注塑模具、注塑工藝和注塑設備這四項基本因素。設計塑料制品時,應首先選定工程塑料材料,而能進行精密
注塑加工的工程塑料又必須選用那些力學性能高、尺寸穩(wěn)定、抗蠕變性能好、耐環(huán)境應力開裂的材料。其次應根據(jù)所選擇的塑料材料、成品尺寸精度、件重、質(zhì)量要求以及預想的模具結構選用適用的注塑機。在加工過程中,影響精密注塑制品的因素主要來自模具的精度、注塑收縮,以及制品的環(huán)境溫度和濕度變化幅度等方面。
在精密注塑中,模具是用以取得符合質(zhì)量要求的精密塑料制品的關鍵之一,精密注塑用的模具應切實符合制品尺寸、精度及形狀的要求。但即使模具的精度、尺寸一致,其模塑的塑料制品之實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中就顯得十分重要。
模具設計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,而且與工程塑料的結晶取向性(各向異性)、塑料制品的形狀、尺寸、到澆口的距離及位置有關。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。因此,在設計模具時必須考慮這些影響因素與注塑條件的關系及其表觀因素,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、模具結構及澆口形式與分布,以及澆口截面積、制品壁厚、塑料材料中增強填料的含量、塑料材料的結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)結晶化、成型后的內(nèi)應力、注塑機的變化而不同。
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、結晶性或非結晶性、增強型或非增強型等)具有不同的聚合物結構形態(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、結構形態(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,對合理地擬定注塑加工工藝、合理地設計并按圖紙制造模具、乃至合理選擇注塑加工設備都有重要意義。精密注塑與普通
注塑加工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,設計精密注塑模具時除考慮一般模具的設計要素外,還須考慮以下幾點:①采用適當?shù)哪>叱叽绻睿虎诜乐巩a(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使模具制造誤差降至最小;⑥防止模具精度的誤差;⑦保持模具精度。
精密注塑機是如何定義的?
精密注塑機指的是適于成型生產(chǎn)精密塑膠制品的成型機械設備。對于一臺精密注塑機,又該如何去衡量或判斷呢?
通常精密注塑機有兩個指標:一是制品尺寸的重復偏差,另一個是制品的重復重量偏差。前者由于尺寸大小和制品厚薄不同難以比較。而后者代表了注塑機的綜合水平,一般普通注塑機的重量重復誤差在1%左右,較好的機器可達到0.8%,低于0.5%為精密機,小于0.3%
為超精密機。如前所述,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)定和重復性高,開合模位置精度高;要求對壓力、流量、溫度、計量等都能控制精確到相應的精度,采用多級注射,保證成型工藝的再現(xiàn)和制品的重復精度等。
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