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(1)從模(mó)具加工精度(dù)方麵考慮:由於注射塑件必須在型腔內成型(xíng),因此,它們的精(jīng)度無(wú)論如何也不會超過(guò)型腔的精度。就(jiù)目前精密模具製造技術而言(yán),型腔大部分采用銑削、磨削或電加工(gōng)方(fāng)法製造(zào),這些加工(gōng)方法可以達到的高精度和實用的經濟精度列於表.從該表數值可知,欲使塑件能(néng)夠達到(dào)較高的精度,必須對型腔進行磨削。然而(ér),由於塑件形狀的原(yuán)因(yīn),型腔形狀一般都(dōu)很複雜,若要對其整體磨削,往往是一(yī)項十分困難或難(nán)以做(zuò)到的工作。經常把型(xíng)腔設計(jì)成鑲拚結(jié)構(gòu),以便對(duì)各個鑲件進(jìn)行磨削。但也(yě)正是由於為了解決這一問題,這一(yī)措施,導致精密(mì)模具精度受到限(xiàn)製,即對型腔進行鑲拚時,各(gè)鑲件必須采用配合尺寸,由於目前(qián)能夠(gòu)使用的配合公差等級高為IT5,所以,確定精密模具注射塑件的精度時(shí),一般都不(bú)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(gēn)據模具公差確定塑件(jiàn)精度。
(2)從(cóng)精密模(mó)具結構和品種兩方麵考慮:如果綜合(hé)模具結構和塑料品種兩方麵(miàn)的因素確定精密模具注射塑件的公差,其中,後者是由日本(běn)塑料工業技術研究會提出(chū)的。極限是指采用單型腔模具結構時(shí),注射塑件所能達到的公差(chà)數值,很顯然(rán),這些數值不適於多型腔模大批量(liàng)生產。實用極限是指采用四(sì)腔(qiāng)以下的精(jīng)密模具結構時(shí),注射塑件所能達到的公差數值。
(3)從塑料的工藝(yì)特性方麵考慮:如果需要根據收縮率確定精密(mì)注射塑(sù)件精度,這兩級公差組所規定的公差(chà)數值,對於精密注射要求來講,顯得偏低一些。有關精密注射塑件的(de)精度要求,還有其他(tā)一些(xiē)標準,特別是日本在這方麵做了較(jiào)多工作。就目前情(qíng)況來講,精密模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(zhōng)的MT2級。從精密模具注(zhù)射成型的概念可知,判斷(duàn)塑件是否需要(yào)精密注射的依據是其公(gōng)差數值。但是,對於精密注射的公差數值,並不是(shì)所有的塑料品種都能達到。由(yóu)於采用的聚合物和填料的種類及其配比不(bú)同,在注射成型時流動性(xìng)和成型性能將會具有很大差異,即使對於組分和配比完全(quán)相同的(de)塑料,由於生產廠(chǎng)家、出廠(chǎng)時間和環境條件等因素影響(xiǎng),用它(tā)們注射出來的塑件之間也還會存在一個形狀及尺寸(cùn)是否穩定的問題。因此,欲要將某種塑料進行精密注射(shè),除了要求它們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(dìng)性。否則,製件精度就(jiù)很難保證。因此,必須對塑料品種(zhǒng)及(jí)其成型物料的狀態(tài)和品級進行嚴(yán)格(gé)選擇。就目(mù)前情(qíng)況而言,適合精(jīng)密注射(shè)成(chéng)型(xíng)的塑料(liào)品種主要有聚碳酸酯、聚(jù)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點
精密模(mó)具注射成型的(de)主要工藝特點是注射壓力高、注射速度快和溫度控製必須準確。
1.注射壓力高
精密模(mó)具注射成型(xíng)的工藝特點,普通注射所用的注射壓(yā)力一般(bān)為40~200MPa,而對於精密模具注射則要提高到180~ 250MPa,在某些特殊情(qíng)況下甚至要求(qiú)更高一些,采取這種(zhǒng)做法的原因有以下(xià)幾個。
(1)提高(gāo)注射壓力可(kě)以(yǐ)增大塑料(liào)熔體的體積壓縮量,使其(qí)密度增大,線膨脹係數小,降(jiàng)低塑件的收縮率以及收縮率的波動數值。例如,對(duì)於溫度為209℃的聚甲醛,采(cǎi)用60℃的溫模和98 MPa的注射壓力成型壁厚為3mm的塑件(jiàn)時,塑件的收縮率接近2.5%;當濕度和塑件條件不變時,將注射壓力提高到392MPa時,塑件的收縮率可降到0.5%左右。
(2)提高注射壓力可以使成(chéng)型允許使用的流動距離增大,有助(zhù)於改變塑件的成型性(xìng)能並能成型超薄壁厚塑件。例如,對聚碳酸酯,在77MPa的注射壓力時,可成型的塑件壁厚為 0.2~0.8mm;當注射壓力提高到392MPa時(shí),塑件的壁厚可降到0.15~0.6mm.
(3)提高注射壓力有助於充分(fèn)發揮注(zhù)射(shè)速度的功效。這是因(yīn)為形狀複雜的塑件一般都必須采用較快的注射速度,而較快的(de)注射速度又必須靠較高的注射壓(yā)力來保證(zhèng)。
2.注射速度快
注射成型時,如果采(cǎi)用較快的注射速度,不僅能夠成型形狀比較複雜的塑件,而且還能減小塑件(jiàn)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(xū)準確
精密(mì)模具注射成型的工藝特點,溫度對塑件成型質量影響很大,對於精(jīng)密模具注射,不僅存(cún)在溫(wēn)度的高低問題,而且還(hái)存在溫度(dù)控製精度的問題。很顯然,在精密模具注射成型過程中,如果溫度控製得不準確,則(zé)塑料(liào)熔體的流動性以及塑件的成型性能和收縮率就不會穩定,因(yīn)此也(yě)就無(wú)法保證(zhèng)塑件的(de)精度。從這個(gè)角度來(lái)講,采用精密模具注射成型時,不論對(duì)於料筒和噴嘴,或是對於(yú)注射(shè)模具,都必須嚴加控製它們的溫度範圍。例如,在某些專用的精密模具注射機上,對料筒和噴嘴處溫度采(cǎi)用PID控製器,溫控精度可達±0.5℃.而在某些普通注射(shè)機上,料筒和噴嘴升溫(wēn)時的超(chāo)調量可(kě)達(dá)25~30℃,螺杆計量時(shí)引起的溫度波動可(kě)達4℃以上。進行精(jīng)密注射成(chéng)型生產時(shí),為了保證(zhèng)塑件的精度,除了必須嚴格(gé)控製料筒、噴嘴(zuǐ)和(hé)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(zhù)射機的要求(qiú)
由於精密模(mó)具注射成型具有(yǒu)較高的精度(dù)要求,所以,它們一般(bān)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精密模具注(zhù)射機的特征(zhēng)問(wèn)題(tí)。
1.注射功率大精密注射機一般都采用(yòng)比(bǐ)較大的注(zhù)射功(gōng)率,這樣做除了可以滿足注射壓(yā)力和注(zhù)射速度方(fāng)麵的要(yào)求之外,注射功率本身還會對塑料製件起到一定的作用。
2.控製(zhì)精度(dù)高精密注射機(jī)的控製係統一般都具有很高的控製精度,這一點是精密模具注射成型精度本身所要求的。精(jīng)密注射成型對於注射機控製係統的要求如下(xià):
(1)注射機控製係統必須保證各種注(zhù)射工(gōng)藝參數具(jù)有良好的重複精度(dù),以避免精密模具注射成型精(jīng)度因工藝參(cān)數波動而發生變化。為(wéi)此,精密注射機一般(bān)都對注射(shè)量、注射壓力、注射速度、保壓壓力、螺杆背(bèi)壓和螺杆轉速等工藝參數采取多級反饋控製,而對料筒(tǒng)和噴(pēn)嘴溫(wēn)度則采用PID控製器。
(2)注射機(jī)對其合模係統(tǒng)的合模力大小必須能夠準確控(kòng)製,否則,過大(dà)或(huò)過小的合(hé)模力都會對塑件精度產生不良影響。例如,合模(mó)力過大時,精密注射(shè)成型精度將(jiāng)會因模具的彈性(xìng)變形過大而下(xià)降。
(3)精密注射機必須具有(yǒu)很強的塑化(huà)能力,並且還要保證物料能夠得到良好的(de)塑化效果。因此,除了螺杆必須采用較大的驅動轉矩之(zhī)外,控製係統還應能夠對螺杆進行無級調速。
(4)精密注射(shè)機控製係統還必須(xū)對液壓回路中的工作油溫進行(háng)準確控製,以防(fáng)工作油因為溫度變化而引起黏度和流(liú)量變化,並進一(yī)步導致注射工藝參數變動,從而(ér)使塑件(jiàn)失去應有的精度。實驗已證明,小型注射機中的液(yè)壓油在沒有溫度調(diào)節的情況下,連(lián)續工作5h以後,油溫就升(shēng)高28℃,油壓升高0.19MPa,保壓壓力升高(gāo)1.9~2.9MPa。很(hěn)顯然,這種壓力變化(huà)必(bì)然導致(zhì)精(jīng)密模具注射成型尺寸(cùn)偏差增大。為此,精密模具注射機一般(bān)都對其液壓(yā)油進行加熱和冷卻閉環控製,油溫經常穩定(dìng)在50~55℃。
3.液壓係統(tǒng)的反應速度要(yào)快
精(jīng)密模具注射成型的工藝(yì)特點,由於精密注(zhù)射經常(cháng)采用高速(sù)成型,所以也要求為工(gōng)作服務的液壓係統必須具有很快的反應速度,以滿足高速成型(xíng)對液(yè)壓係統的工藝要求。為此,液壓係統除了(le)必須選用(yòng)靈敏度高、響應快的液壓元件外,還可以采用插(chā)裝比例(lì)技術,或在設計時縮短控製(zhì)元件到執行元件之間的油路,必要時也可加裝蓄能器。液壓係統加裝蓄能器後,不僅可以提高係統的壓力反應速度,而且也能起到吸振和穩定壓力以及節能等作(zuò)用。隨著計算機應用技術不斷發展,精(jīng)密注射機的液壓控製係統(tǒng)目前正朝著機、電、液、儀方向發(fā)展,這將能進一步促使注射機實現穩定、靈敏和 準確的工作。
4.合模係統要有足夠的剛性
精密模具注射成型的工藝特點,精密模具注射(shè)需要(yào)的注射壓力(lì)較高,因此,注射機合模係統必須具有足夠的剛性,否則(zé),精密模具注射成型精度(dù)將會因為合模係統的彈性變形(xíng)而下降。為此,在(zài)設計注(zhù)射機移動模板、固定模(mó)板和(hé)拉杆等合模係統(tǒng)的結構零部件(jiàn)時,都必須圍繞著剛性這一問題進行設計(jì)和選材。
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