精密注塑成型,从严格意义上来说,指的是通过注塑机设备生产出来的塑胶制品的尺寸精度,可以达到0.01mm以下,通常在0.01~0.001mm之间的一种注射成型生产方式。“精密注射成型”这一概念,主要是区别于“常规注射成型”,随着高分子材料和微电子技术的高速发展,电子电路高度集成化,使得工业设备零件逐渐发展为高性能化、高精度化、轻量化、小型化和微型化。这样,精密塑胶制件因为符合高精度要求,同时具备良好的机械、力学性能以及尺寸稳定性等优点,在机械、电子、仪器、通讯、汽车和航空仪表等行业领域里,取代了部分高精度的金属零件而得到了广泛应用。
由精密注塑成型的定义可知,精密塑胶件的尺寸公差范围是非常窄的。而实际上,塑胶成型行业内公认,当塑胶制件的尺寸公差在0.1mm以下,或者说制件尺寸正负公差在0.1mm以下,都可称之为精密成型,制件的尺寸公差达到微米级的,可以称之为超精密级注塑成型。
相对精密注塑成型而言,普通注塑成型的制件的尺寸公差通常在0.1mm以上,制件的尺寸公差范围相对较宽,并且随着制件体积或重量的增加,制件的尺寸公差也会有所增加。
值得一提的是,由于材料本身的性质和加工手段不同,不能把
注塑加工件的精度与金属零件的精度等同起来。塑料制品最高的精度等级是三级精度,即尺寸公差可达0.001mm以下,而金属零件尺寸可分为十四级,加工精度分有九级。
判定精密注塑的依据是注塑制品的精度,即制品的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。要进行精密注塑必须有许多相关的条件,而最本质的是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设备这四项基本因素。设计塑料制品时,应首先选定工程塑料材料,而能进行精密
注塑加工的工程塑料又必须选用那些力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好、耐环境应力开裂的材料。其次应根据所选择的塑料材料、成品尺寸精度、件重、质量要求以及预想的模具结构选用适用的注塑机。在加工过程中,影响精密注塑制品的因素主要来自模具的精度、注塑收缩,以及制品的环境温度和湿度变化幅度等方面。
在精密注塑中,模具是用以取得符合质量要求的精密塑料制品的关键之一,精密注塑用的模具应切实符合制品尺寸、精度及形状的要求。但即使模具的精度、尺寸一致,其模塑的塑料制品之实际尺寸也会因收缩量差异而不一致。因此,有效地控制塑料制品的收缩率在精密注塑技术中就显得十分重要。
模具设计得合理与否会直接影响塑料制品的收缩率,由于模具型腔尺寸是由塑料制品尺寸加上所估算的收缩率求得的,而收缩率则是由塑料生产厂家或工程塑料手册推荐的一个范围内的数值,它不仅与模具的浇口形式、浇口位置与分布有关,而且与工程塑料的结晶取向性(各向异性)、塑料制品的形状、尺寸、到浇口的距离及位置有关。影响塑料收缩率的主要有热收缩、相变收缩、取向收缩、压缩收缩与弹性回复等因素,而这些影响因素与精密注塑制品的成型条件或操作条件有关。因此,在设计模具时必须考虑这些影响因素与注塑条件的关系及其表观因素,如注塑压力与模腔压力及充模速度、注射熔体温度与模具温度、模具结构及浇口形式与分布,以及浇口截面积、制品壁厚、塑料材料中增强填料的含量、塑料材料的结晶度与取向性等因素的影响。上述因素的影响也因塑料材料不同、其它成型条件如温度、湿度、继续结晶化、成型后的内应力、注塑机的变化而不同。
由于注塑过程是把塑料从固态(粉料或粒料)向液态(熔体)又向固态(制品)转变的过程。从粒料到熔体,再由熔体到制品,中间要经过温度场、应力场、流场以及密度场等的作用,在这些场的共同作用下,不同的塑料(热固性或热塑性、结晶性或非结晶性、增强型或非增强型等)具有不同的聚合物结构形态和流变性能。凡是影响到上述"场"的因素必将会影响到塑料制品的物理力学性能、尺寸、形状、精度与外观质量。
这样,工艺因素与聚合物的性能、结构形态和塑料制品之间的内在联系会通过塑料制品表现出来。分析清楚这些内在的联系,对合理地拟定注塑加工工艺、合理地设计并按图纸制造模具、乃至合理选择注塑加工设备都有重要意义。精密注塑与普通
注塑加工在注塑压力和注射速率上也有区别,精密注塑常采用高压或超高压注射、高速注射以获得较小的成型收缩率。综合上述各种原因,设计精密注塑模具时除考虑一般模具的设计要素外,还须考虑以下几点:①采用适当的模具尺寸公差;②防止产生成型收缩率误差;③防止发生注塑变形;④防止发生脱模变形;⑤使模具制造误差降至最小;⑥防止模具精度的误差;⑦保持模具精度。
精密注塑机是如何定义的?
精密注塑机指的是适于成型生产精密塑胶制品的成型机械设备。对于一台精密注塑机,又该如何去衡量或判断呢?
通常精密注塑机有两个指标:一是制品尺寸的重复偏差,另一个是制品的重复重量偏差。前者由于尺寸大小和制品厚薄不同难以比较。而后者代表了注塑机的综合水平,一般普通注塑机的重量重复误差在1%左右,较好的机器可达到0.8%,低于0.5%为精密机,小于0.3%
为超精密机。如前所述,精密注塑机要求制品尺寸精度一般在0.01
~0.001mm以内,许多精密注塑还要求注塑机具有高的注射压力、高的注射速度;要求合模系统具有足够大的刚性和锁模精度,所谓锁模精度是指合模力的均匀性、可调、稳定和重复性高,开合模位置精度高;要求对压力、流量、温度、计量等都能控制精确到相应的精度,采用多级注射,保证成型工艺的再现和制品的重复精度等。
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