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(1)從模具加工精度(dù)方麵考慮:由於注(zhù)射塑件必須在型腔內成型,因此,它(tā)們的精度無論如何也不會(huì)超(chāo)過型腔的精度。就目前精密模具製造技術而言,型腔大部(bù)分(fèn)采用銑削、磨削或電加工(gōng)方法(fǎ)製造,這些加工方法可以達到(dào)的高精度和實用的經濟精度列於表.從該表(biǎo)數值(zhí)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(xíng)腔形狀一般都很複雜,若要(yào)對其整體磨削,往往是一項十分困難或(huò)難以做到的工作。經常(cháng)把型腔設計成鑲拚結構,以便對各個鑲件進行(háng)磨削。但也正是由於為了解(jiě)決這一問題(tí),這一措施,導致(zhì)精(jīng)密模具精度受到限製,即對型(xíng)腔進行鑲拚時,各鑲件必須采用配合尺寸,由(yóu)於目前能夠使用的配合公差等級高為IT5,所以,確定精密模具(jù)注射塑件的精度時,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(jù)公差確定塑件精度。
(2)從精密模具結構和(hé)品種兩方麵考慮:如果綜合模具結構和塑料品種兩方麵的因素確定精密模具注射塑件的公差,其中,後者是由日(rì)本塑料工業技術研究會提出的。極限是指采用單型腔模具結構時,注射塑件(jiàn)所能達到的公差(chà)數值,很顯然,這(zhè)些數值不適(shì)於多型腔模大批量生產(chǎn)。實用極限是(shì)指采(cǎi)用(yòng)四腔以下的精密模具結構時(shí),注射塑件所能達(dá)到的公差數值(zhí)。
(3)從(cóng)塑料的工藝特(tè)性方麵考慮:如果需要根據收縮率確定精密注射塑件精度,這兩級公差組所規定的公差數值(zhí),對於精密注射要求來講,顯得偏低一些。有關精密注射(shè)塑件的精度要求,還有其他一些標準,特別是(shì)日本在這方(fāng)麵做了較多工作。就目前情況來講,精密模(mó)具注射塑件的公差等級可以按照我國已頒布的塑料模塑件尺寸公差的標準中的MT2級(jí)。從精密模具注射成型的概念可知(zhī),判斷(duàn)塑件(jiàn)是否需要精密注射(shè)的依據是其公差數值。但是,對於精密注射的公差數值,並(bìng)不是所有的塑(sù)料品種都能達到(dào)。由於采用的聚合物和填料的種類及其配(pèi)比不同,在注射成型時流動性和成型性能將會具(jù)有很大差異,即(jí)使對於組(zǔ)分和(hé)配比完全相同的塑料,由(yóu)於生產廠家、出(chū)廠時間和環境條件等因素影響,用(yòng)它們注射(shè)出來的塑件之間也還會存在一個形狀及尺寸是否穩定的問題(tí)。因此,欲要將某種(zhǒng)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(zhèng)。因此,必須對塑料品種及其成型物料的狀態和品級(jí)進(jìn)行嚴格選(xuǎn)擇。就目前情況而(ér)言,適合精密注射成型(xíng)的塑料品種主要有聚碳酸酯、聚酰胺及其(qí)增強型、聚甲醛(quán)以及ABS和PBT等。
一、精密注射成型的(de)工藝特點(diǎn)
精密模具注射成(chéng)型的(de)主要工藝特(tè)點(diǎn)是注射壓力高、注射(shè)速度快和溫度控製必須準確。
1.注射壓力(lì)高
精密模具注射成型的(de)工藝特點,普通注射所用的注(zhù)射壓力一般為40~200MPa,而對於精密模具注射則要提高到180~ 250MPa,在(zài)某些特殊情況下(xià)甚(shèn)至要(yào)求更高一些,采取這種做法的(de)原因有以(yǐ)下幾個。
(1)提高注射壓力可以(yǐ)增大塑料熔體的體積壓縮(suō)量,使(shǐ)其密度增大(dà),線膨脹係數小,降低塑件的收縮率以及收縮率的波(bō)動數值。例如,對於溫度為(wéi)209℃的聚(jù)甲醛,采用60℃的溫模(mó)和98 MPa的注(zhù)射(shè)壓力成型壁厚為(wéi)3mm的塑(sù)件時,塑件的收縮率接近2.5%;當濕度和塑件條件不(bú)變時,將注射(shè)壓力提高到392MPa時,塑件的(de)收(shōu)縮率可降到0.5%左右。
(2)提高注射壓力可以使成型允許使用(yòng)的流動距離增大,有助(zhù)於改變塑件的成型性能並能成型(xíng)超薄壁(bì)厚塑件。例如,對聚碳酸酯,在77MPa的(de)注射壓力(lì)時,可成型的塑件壁厚為 0.2~0.8mm;當注射壓力提高到392MPa時,塑(sù)件(jiàn)的壁厚可降到0.15~0.6mm.
(3)提高注射壓力有助於充分發(fā)揮注射速度的功效。這(zhè)是因為形狀複雜的塑件一般(bān)都必須采用較快(kuài)的注射速度,而較快的(de)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(sù)度,不僅能夠成(chéng)型形(xíng)狀比較複雜的塑件,而且還能減小塑件的尺寸公差,這一結論(lùn)目前已經得到證實。
3.溫度控製必須準確
精密(mì)模具注射成型的工藝特(tè)點,溫度對塑(sù)件成型質(zhì)量影響很大,對於(yú)精密模具注(zhù)射,不僅存在溫度的高低問題,而且(qiě)還存在溫度控製精度的問(wèn)題。很(hěn)顯然,在精密模具注射成(chéng)型過程中,如果溫度控製得不準確,則塑(sù)料熔體(tǐ)的流動(dòng)性以及塑件的成型性能(néng)和收縮率就不會穩(wěn)定,因此也就無法保(bǎo)證塑件的精度。從(cóng)這個角度來講,采用精密模具注射成型時,不(bú)論對於料筒和噴嘴,或是對於注射模具,都必須嚴加控製它們的溫度範圍。例(lì)如,在某些專用的精密模具注射機上,對料筒和(hé)噴嘴處溫度采用PID控製器,溫控精度可達±0.5℃.而在(zài)某些(xiē)普通注射機上,料筒和噴嘴升溫時的超調(diào)量可達(dá)25~30℃,螺杆計(jì)量(liàng)時引起的溫度波動可達4℃以上。進行精密注射成型生產時,為了保證塑(sù)件的精度,除了必(bì)須嚴格控製料筒、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度的影響。
二、精密注射成型工藝對注射機的要求
由於精密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(mì)注射(shè)機上進行(háng)。下麵簡單介紹一些有關精密模(mó)具注(zhù)射機的特征問題(tí)。
1.注射功率大精密注射機一般都采(cǎi)用比較大(dà)的注射功率,這樣做除了可以滿足注射壓力和注射速度方麵的要求之外,注射功率本身還會對塑(sù)料(liào)製件起到一(yī)定的作用(yòng)。
2.控製精度高精密注射(shè)機(jī)的控製係統一般都(dōu)具有很高的控製精度,這(zhè)一點是(shì)精密模具注射成型精度本身所要求的。精密注射成型對於注射機控製係統(tǒng)的要求如(rú)下:
(1)注射機(jī)控(kòng)製係統必須保證各種注射工藝參數具有良好的重(chóng)複(fù)精度,以避免精密模具注射成型精度因工藝(yì)參數波(bō)動而發生變化。為此,精密注射(shè)機一般都對注射量、注射壓力(lì)、注射速度、保壓壓力(lì)、螺杆背壓和螺杆(gǎn)轉速等工藝參數采取多級(jí)反饋控製(zhì),而對料筒和噴嘴溫度則采用PID控製器。
(2)注射機(jī)對其合模(mó)係統的合模(mó)力大小必須(xū)能夠準確控製,否則,過大(dà)或過小的合模力(lì)都會對塑件(jiàn)精度產生不良影響。例如,合(hé)模力過大時,精密注射成(chéng)型精度將會因模具的彈性(xìng)變形過大而下降。
(3)精密注射機(jī)必須具有很強的塑化能力(lì),並(bìng)且還要保證物料能夠得到良(liáng)好的塑化效果。因此,除了螺杆必須采用較大的驅動轉(zhuǎn)矩之(zhī)外,控(kòng)製係(xì)統還應能夠對螺(luó)杆進(jìn)行無級調速。
(4)精密注射機控製係統還必須對(duì)液壓回路中的工作油溫進行準確控製,以防(fáng)工作油因為溫度變化而引(yǐn)起黏度(dù)和流量變化,並進一步導致注射(shè)工藝參數變動,從而使(shǐ)塑件失去應有(yǒu)的精度。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(gōng)作5h以後,油溫就升(shēng)高28℃,油壓升高0.19MPa,保壓壓力升高1.9~2.9MPa。很顯然,這種壓力變化(huà)必然導致精密模具(jù)注射成型(xíng)尺寸偏差(chà)增大。為此,精密模(mó)具注射機一般都對其液壓油進行加熱和(hé)冷卻閉環(huán)控製,油溫(wēn)經常穩定在50~55℃。
3.液壓係統的反應速度要快(kuài)
精密模具注射成型的工藝特點,由於精密注射經常采用高速成型,所以也要求為工作(zuò)服務的液壓(yā)係統必須(xū)具有很快的反(fǎn)應速度,以滿足高速成(chéng)型對液壓係統(tǒng)的工藝要求。為此,液壓係統除(chú)了必須選用靈敏度高(gāo)、響應快的液壓元(yuán)件外,還可以采(cǎi)用插裝比例技術,或在設計時縮短控製元件到執行元件之間的油路,必要時也可加裝蓄能器。液壓係統(tǒng)加裝蓄能器後(hòu),不僅可以(yǐ)提高係統的壓力反應速度,而且也能起到吸振和穩定(dìng)壓力以及節能等作用。隨著計算機應用技(jì)術不斷發展,精密注射機的液壓控製係統目前正朝著機、電、液、儀方向發展,這將能進一步促使注射(shè)機實現(xiàn)穩定、靈敏和 準確的工作。
4.合模係統要有足夠的剛性
精密模具(jù)注射成型的工藝特點,精密模具(jù)注(zhù)射需要的注射壓力較高,因此,注射機合模(mó)係統必須具有足夠的剛(gāng)性,否則(zé),精密模具注射成型精(jīng)度將會因為合模係統的彈性變形而下降。為此,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件時,都必須(xū)圍繞著剛性這一問題進行設計和選材。
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