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(1)從模具加工精度方麵考(kǎo)慮:由於注射塑件必須在(zài)型腔內成型(xíng),因(yīn)此(cǐ),它們的精度無論如何也不會超過型腔的精(jīng)度。就目前精密模具製造(zào)技術而言,型腔大部分采用銑削、磨削或電加工方法製造,這些加工方法可以達到的高精度和實用的(de)經濟(jì)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,由於塑件形狀的原因,型腔形狀(zhuàng)一般都很複(fù)雜,若要對其整體磨削,往往(wǎng)是一(yī)項十分(fèn)困難或難以做到的工作。經常把型(xíng)腔設計成鑲拚結構,以(yǐ)便對各(gè)個鑲件進行磨削。但也正是由於為了解決這一問題,這一措施(shī),導致精密模具精度(dù)受到限製(zhì),即對型腔進行鑲拚時,各鑲件必須采用配(pèi)合尺(chǐ)寸,由於目前能夠使用的配合公差等級高(gāo)為IT5,所以(yǐ),確定精密模具注射塑(sù)件的(de)精度時,一般都不要使模具的公差等級因塑件精度過高而超過TT5~IT6級。如果需要根據模具公差確(què)定(dìng)塑件(jiàn)精度(dù)。
(2)從精(jīng)密(mì)模具結構和品種兩(liǎng)方麵考慮:如果綜合模具結構和塑(sù)料品種兩方麵(miàn)的因素確定精密模具注射塑件的(de)公差,其中,後者是由日本塑料工業技術研究會(huì)提出的。極限是指采用單(dān)型腔模具結構時,注射塑件所能達到的公差數值,很顯然,這些數值不適(shì)於多型(xíng)腔模大批量生產。實用極限是(shì)指采用四腔以下的精密模具結構時,注射塑件所(suǒ)能達到的公差數值。
(3)從塑料的(de)工藝特性方麵考慮:如果需要根(gēn)據收縮率確定(dìng)精密注射塑件精度,這兩級公差組所規定的公差(chà)數值,對於精密注射要(yào)求來講,顯得(dé)偏低一些。有關精密注射塑件的(de)精度要求,還有其他一些標準,特別是日本在這方麵做(zuò)了較多工作。就目前情況來講(jiǎng),精(jīng)密模具注射塑(sù)件的公差等級可以按(àn)照我國已頒布的塑料模塑件尺寸公差的標準中的MT2級。從精密模具注射成型的概念可知,判斷塑件(jiàn)是(shì)否需要精密注射的依據是其(qí)公差(chà)數值。但是,對於精(jīng)密注射的公(gōng)差數值,並不是所(suǒ)有的塑(sù)料品種都能達(dá)到。由(yóu)於采用的聚合物(wù)和填料(liào)的種類(lèi)及(jí)其配比不同,在注射成型時流動(dòng)性和成型性能將會具有很大(dà)差異,即(jí)使對於組分和配比完全相同的塑料,由於生產廠家、出廠時間和環境條件等因素影響,用它們注射出來的塑件之間也還會存在一個形狀及尺寸是否穩(wěn)定的問題。因此,欲要將某(mǒu)種塑料進行精密注射,除了要求它們(men)必須具有良好的流動性能和(hé)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,製件精度就很難保證。因此,必須對塑料品種及其成型(xíng)物料的(de)狀態和品級進行嚴格選擇。就目(mù)前情況而言,適合精密注射成型的(de)塑料(liào)品種(zhǒng)主要有聚碳酸酯、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
精密模具注射(shè)成型的主要工藝特點是注射壓(yā)力高、注射速度快和溫度控製必須準確。
1.注(zhù)射壓力高
精密模具注射成型的工藝特點,普通注射所用的注射壓(yā)力一般為40~200MPa,而對於(yú)精(jīng)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,采取這種做法的(de)原因有以下幾個。
(1)提高注射壓力可以增大塑料熔體的體積壓縮量,使其密度增大,線膨脹係數小,降低塑件的收縮率以及(jí)收(shōu)縮率的波動數(shù)值。例如(rú),對於溫度為209℃的聚甲醛,采用60℃的溫模和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(dù)和(hé)塑件條件不變(biàn)時,將注射壓力提高到392MPa時,塑件的收縮率可降到0.5%左右。
(2)提(tí)高注射壓力可以使成型允許使用的流動距(jù)離增大,有(yǒu)助於改變塑件的成型性能並能成型超薄壁厚塑件(jiàn)。例如,對聚(jù)碳酸酯,在77MPa的注射壓力時,可(kě)成型的塑件壁厚為 0.2~0.8mm;當注射壓力提高到392MPa時,塑(sù)件的壁厚可降到0.15~0.6mm.
(3)提高注射壓力有助於充分發揮注射速度的功效。這是因為形狀複雜的塑件一般都必須采用較快的注射速(sù)度,而較快的注射速度又必須靠較高的注射(shè)壓力來保證。
2.注射速度快
注射成型時,如(rú)果采用較快的注射速度,不僅能夠成型形狀(zhuàng)比較複(fù)雜的塑件,而且還能減(jiǎn)小塑件的尺寸公差,這一結(jié)論(lùn)目(mù)前已經得到(dào)證實(shí)。
3.溫度控製必須準確(què)
精密模具注射成型的工藝(yì)特點,溫度對塑件成型質量影響很大,對於精密模具注射,不僅存在溫(wēn)度的高(gāo)低問題,而且還存在溫度控製精度的問題。很顯然,在精密(mì)模具注(zhù)射成型過(guò)程中,如果溫度控製得不準(zhǔn)確(què),則塑料熔體的流動(dòng)性以及塑(sù)件的成型性能(néng)和收縮率就不會穩定,因(yīn)此也就(jiù)無法保證塑件的(de)精度。從這個角度來講,采用精密模具注射成型時,不論(lùn)對於料筒和噴嘴,或是對於(yú)注射模具,都必須嚴加控製它(tā)們的(de)溫度範圍。例如(rú),在某些專用的精密模具注射機上,對料筒和噴嘴處溫度采用PID控製器,溫控精度可達(dá)±0.5℃.而在某些普(pǔ)通注射機上,料筒和噴嘴升溫時的超調(diào)量可達25~30℃,螺杆計量時引起的溫度波動可(kě)達4℃以上。進行精密注射成型生(shēng)產時,為了保證塑件(jiàn)的精度(dù),除了必(bì)須(xū)嚴格控製料筒、噴嘴和精密模具的溫度之外,還要注意脫模後周圍環境溫度對塑件精(jīng)度的(de)影響。
二、精密注射成型工藝(yì)對(duì)注射機(jī)的要求
由於精密(mì)模具注射成型具有較高的精度要求,所以,它們一般都需要在專門的精密注射機上進行。下麵簡單介紹一些有關(guān)精密模具注射機的(de)特征(zhēng)問題。
1.注射功率大精(jīng)密注射機一(yī)般都采用比較大(dà)的注射功率,這樣做除了(le)可以滿足注射壓(yā)力和注射速度方麵的要求之(zhī)外,注射功率(lǜ)本身還會對塑料製(zhì)件起到一定的作用。
2.控製(zhì)精度(dù)高精密注射機的控(kòng)製係統一般都具有很高的控製精度,這一點(diǎn)是精密模具注射成型精度本身所要求的。精密注(zhù)射成型對於注射機控製係統的要求如下:
(1)注射機控製係統必須保證各種注射工藝參數具有良好(hǎo)的重複精度,以避免(miǎn)精密模具注射成型精度因(yīn)工藝參數波動而發(fā)生變化。為此,精密注射機一般都對注射量、注射壓力、注射速度、保壓壓力(lì)、螺杆(gǎn)背壓和螺杆轉速等(děng)工藝參數采取多級反(fǎn)饋控製,而對料筒和噴嘴溫度則采用PID控製器。
(2)注射機對其合模係(xì)統的合模力大小必須能夠準確控製,否則,過大或過小的合模力都(dōu)會對塑件精度產生不(bú)良影響。例如,合模力過大時,精密注射成型精度將會因模具的彈性(xìng)變形過(guò)大而下降。
(3)精密注射(shè)機必須具有(yǒu)很(hěn)強的塑化能力,並且還要保證物料能夠得到良好的塑化效果。因此,除了螺杆必須采用較大(dà)的驅動轉矩之外,控製係(xì)統還應(yīng)能夠對(duì)螺杆進行(háng)無級調速(sù)。
(4)精密注射機控製係統還必須對(duì)液壓回(huí)路中的工作油溫進行準確控製(zhì),以防工作油因為溫度變化而(ér)引起黏度和流量變化,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)。實驗已證明,小型注射機中的液壓油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,保壓壓力(lì)升高1.9~2.9MPa。很顯然,這種壓力變化必然導致(zhì)精密(mì)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其液壓油(yóu)進行加熱和冷卻閉環控製,油溫經常穩定在50~55℃。
3.液壓係統(tǒng)的反應速度要快(kuài)
精(jīng)密模具注射成(chéng)型的(de)工(gōng)藝特點,由於精密注射經常(cháng)采用高速成(chéng)型,所以也要求(qiú)為工作(zuò)服務的液壓係統必須具有很快的反(fǎn)應速度,以滿足高速成型對(duì)液壓係統的工藝要求。為此,液壓係統除了必(bì)須選用靈敏度高、響應快的液(yè)壓元件外,還可以采用插裝比例技(jì)術,或在設計時縮短控製元件到執行元件之間的油路(lù),必要時也可加裝蓄能器。液壓係統加裝(zhuāng)蓄能器後(hòu),不僅(jǐn)可以提高係(xì)統的壓力反應速度(dù),而且也能起(qǐ)到吸振和穩定壓(yā)力以(yǐ)及節能等作用。隨著計算機應用技術不斷發展,精密注射機的液壓控製係統(tǒng)目前正朝(cháo)著機、電、液、儀方向(xiàng)發展,這將能進一(yī)步促使注射機實(shí)現穩定、靈敏和 準(zhǔn)確的工作。
4.合模係統要有足夠的剛性
精密模具注射成型的工藝特點,精密模具注射需要的注射壓(yā)力較高,因此,注射機合模係統必須(xū)具有足夠的剛性,否(fǒu)則,精密模具注射(shè)成型精度將會因(yīn)為合模係統的彈性變(biàn)形而下降。為此(cǐ),在設計注射機移動模板、固定模板和拉杆等合模係統的結構零部(bù)件時,都必須圍繞著剛性這一問題進行設(shè)計和選(xuǎn)材(cái)。
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