精密注射成型技术概述

刘奇 胡章咏

摘 要:介绍了精密注射成型的意义以及精密注射成型对塑件尺寸的要求,指出了影响塑件精度的四个方面:物料、工艺、设备和模具。分析了每个方面影响的原因,提出了改进的措施。

关键词:精密注射成型塑件

中图分类号:TQ32 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(b)-0069-01

1 精密注射成型技术产生的过程

精密注射成型主要是指成型塑件的尺寸公差和形状精度要求很高、表面粗糙度值要求很低的一种注射工艺方法。随着塑料工业在20世纪的迅猛发展,塑件在较多工业领域中的应用越来越多,而且有不断地替代传统的金属零部件的趋势。因此,对于塑料制件的精度要求也越来越高,而要达到这样的精度要求,若采用普通注射成型方法则难以达到,所以精密注射成型技术就从20世纪60年代开始萌芽,70年代到80年代得到大力发展的一种注射成型技术[1][2]。

2 精密塑料件的尺寸精度要求

由于塑料制品成型手段与金属制品的制造在本质上有十分明显的区别,所以塑料制品的精度不能简单地等同于所代替的金属零件的精度。精密注塑产品的尺寸精度公差范围必须合理,塑件精度范围规定太狭窄会导致模具及成型设备制造加工困难,增加制造和维护成本；精度范围规定太宽泛,则满足不了塑件的使用要求。关于精密塑件的尺寸精度范围,各国的规定都不一致,一般說来,在工程实际当中比较认可德国的DIN16901标准和日本塑料工业研究会的标准CESM7002。

3 影响精密塑件成型精度的因素

影响精密注射成型塑件质量与尺寸的因素有很多,最主要的有以下几种。

3.1 塑料种类的选用

由于塑料注射成型是由塑料熔融态注射进入模具型腔,然后冷却成为塑料制品,在冷却过程中,塑料存在收缩现象,而且不同品种的塑料收缩性有很大不同,所以关于塑料是否能成型精密塑件,其收缩性事一个很大的制约因素。因此,在塑件精密成型过程中必须对塑料原料的种类、原料的干燥程度、纯净程度和品级等方面进行严格地选择。目前常用的精密注塑材料主要有PC塑料、PA塑料、POM塑料、ABS塑料、PBT塑料等。

3.2 注射成型工艺的影响

精密注射成型主要的工艺特点是注射压力高、注射速度快和温度控制必须精确。

(1)注射压力高

采取高压注射来进行精密塑件成型的主要原因有以下几点:第一,提高注射压力可以使塑料在熔融状态下的压缩量提高,从而提高塑料熔体和塑件的致密性,降低塑件的收缩率和收缩率的波动数值；第二,提高注射成型压力可以使成型允许使用的流动距离比增大,有利于提高塑件的成型性能,并且能成型薄壁塑件；第三,提高注射压力,可以提高注射速度。

(2)注射速度快

注射成型时,采取较快的注射速度,能够成型形状比较复杂的塑件,减小塑件的尺寸公差,其解释是注射成型速度越快,其冷却的同步性越趋于一致,所以成型的塑件公差比较小,这一点目前在实践中已经被证实。

(3)温度控制必须精确

温度对塑件成型质量影响很大,因为不同的温度范围,塑件在冷却到室温时的收缩率不一样,而很多塑料原料的收缩率都是在特定的温度下测得的实验数据,所以在精密注射成型时要求时生产时的温度和测量收缩率时的温度尽量一致。因此在精密注射成型时对于料筒和喷嘴,或者对于注射模具,都必须严格控制它们的温度范围。除需要严格控制料筒、喷嘴和模具的温度之外,还要注意脱模后周围环境对塑件精度的影响。

3.3 精密注射成型对注射机的要求

由于精密注射成一般都需要在专门的精密注射机上进行,所以对这种注射机有一些特殊的要求,其主要体现在一下几个方面:

(1)注射功率大

精密注射机一般都采用比较大的注射功率,这样做可以满足注射压力和注射速度方面的要求,还会对塑料制件收缩起到较好的改善作用。

(2)精度控制高

精密注射机的控制系统一般都具有很高精度,对于注射机的控制精度方面主要有以下几个方面的要求。

第一,由于注射成型过程涉及多种工艺参数的控制问题,因此注射机控制系统必须对各种注射工艺参数要具有良好的可重复精度,避免精密注射成型精度因工艺参数波动而产生不良影响；第二,注射机合模力必须能够精确控制,否则太大或者太小的合模力都会对塑件精度产生不良影响；第三,注射机必须有很强的塑化能力,并且还要保证物料能够得到良好的塑化效果；第四,注射机控制系统必须对液压回路中的油温进行控制,以防工作油因为温度变化而引起粘度和流量的变化,并导致注射工艺参数变动,从而使塑件失去应有的精度。

(3)液压系统的反应速度快

由于精密注射成型工艺经常采用高速注射成型,所以要求注射机的液压系统也要相应地具有很快的反应速度,以满足高速成型对液压系统工艺要求。而且现在注射机的液压系统正在朝着机、电、液、仪一体化方向发展,这样可以促使注射机实现更稳定、更灵敏和更精确的按规定要求而工作。

(4)合模系统要有足够的刚性

精密注射需要的注射压力较高,注射机合模系统必须要求具有很高的刚度,不然注射成型精度会由于合模系统弹性变形导致注射成型精度下降。所以,在设计注射机合模系统的结构零部件时,都必须围绕着刚度这一课题而展开设计和选则合适的材料。

3.4 精密注射成型对注射模的要求

精密注射成型对注射模主要有以下几个方面的要求:

(1)模具必须有较高的设计精度

为了确保精密注射成型不因为模具设计问题影响而精度,在设计时应该注意以下几点要求:第一,塑料成型模具零部件的设计精度和技术要求应与精密注射成型时塑件的精度要求相适应；第二,确保动、定模的对合精度；第三,模具结构应有足够的刚度；第四,模具中活动零部件运动应当精确。

(2)浇注系统和温控系统

设计精密注射模时,如果模具结构或者温控系统设计不当,容易使塑件出现收缩不均匀或者表面缺陷的问题,为了避免这些不良现象的发生,需要注意:第一,浇注系统应尽量使料流保持平衡；第二,温控系统最好能够对每个型腔温度进行独立调节；

(3)脱模推出机构的设计

精密注射塑件在脱模时容易产生变形。因此,在设计脱模推出机构时应该注意:第一,精密注射塑件必须采用推件板推出塑件；第二,要对模具成型零件(如型腔内表面型、芯外表面等)进行镜面抛光处理,并且要求抛光方向与脱模方向一致。

4 结语

精密塑件的注射成型涉及到多个方面,主要的影响因素是是物料、工艺参数、设备的选用和模具设计与加工等四个方面。要成型精密塑件,必须同时考虑这些方面的,单独的提高某个方面而降低其他方面都是不可取的。

参考文献

[1] 张萌朗.精密注射成型技术与模具(一).模具工业,1988年第十期:54～57.

[2] 胡海青.精密注射成型技术探讨.工程塑料应用,2000年第28卷,第十期:18～21.