精密注塑件成型的概念 精密注塑件是指加工成（chéng）型的注塑件（jiàn）製品的尺寸重複精度很高，以致使用通用（yòng）注塑件機、常規的注塑件成型工藝（yì）難以達到要求的一種注塑件成型方法。“精密注塑件成型”這一概念，主要是區別於“常規注塑件成型”，它是基於高分子（zǐ）材料的迅（xùn）速發展, 在儀表、電子領域裏采用精密塑料（liào）部件取代高精度的金屬零件的（de）技術。目前針對精密（mì）注塑產品的界定指標有（yǒu）2 個，一（yī）是製品尺寸重複精度, 二是製品（pǐn）質量的重複精度。本文主要從製品尺寸重複精度方麵闡述（shù）精密注塑件成型。但（dàn）由於各種材料本身的性（xìng）質和加工工藝不同，不能把塑料製件的精度與金屬零件的精度等同起來。 精密注（zhù）塑件成型是一門涉及原材料（liào）性能、配方、成型工藝及設備等多方麵的綜合技術，精密塑料製品包括DVD數碼（mǎ）光盤、DVD激光（guāng）頭、數碼相機零件、電腦接插 件、導光板、非球（qiú）麵透（tòu）鏡等精密產（chǎn）品，這類（lèi）產品的顯著特點是不但尺寸精度要求高，而且對製品的內在質量和成品（pǐn）率要求也極高。成型製品的（de）注塑（sù）件模具是決定該製品能否達到設計要求的尺寸（cùn）公差的重要條件，而（ér）精（jīng）密注塑件機是保證製（zhì）品始終在所要求的尺（chǐ）寸公差（chà）範圍內成型，及保證（zhèng）極高成品（pǐn）率的關（guān）鍵（jiàn）設備。塑（sù）料製品最高的精度（dù）等級是三級。 1.1 精密注射的特點 (1)製（zhì）件的尺寸精度高（gāo）、公差小，即有（yǒu）高精度的（de）尺寸界限;(2)製品重量重複精度高，要求有日、月（yuè）、年的尺寸穩定性;(3)注塑件模具的材料（liào）好、剛性足，型腔的尺寸精度、光潔度以及（jí）模板間的定位精度高;(4)采用精密注射（shè）機更換常（cháng）規注射機;(5)采用精密注塑件成型工藝;(6)選擇適應精密（mì）注塑件成型的材料。 評定製品最重（chóng）要的技術指標，就是注塑件製品的精（jīng）度( 尺寸公差、形位公差和製品表麵的光潔度) 。我國使（shǐ）用的標準是SJ1372―78，與日本塑料製品的精度和注塑件模具精度等級很接近。欲注塑件出精密的塑料（liào）製品，需從材料選擇、注塑件（jiàn）模具設計、注塑件成（chéng）型（xíng）工藝、操作（zuò）者的（de）技術水平等4大因素進行嚴格控製。 精密注塑件機要求製品尺寸精度（dù）一般在0.01～0.001mm以內，許多精密注（zhù）塑件還要求注塑件機（jī）具有高的（de）注射壓力、高的注射（shè）速度;要求合（hé）模係統具有足夠大的剛（gāng）性和足夠高的鎖模（mó）精度，所謂鎖模精度（dù）是指合模力的均勻性、可調、穩定（dìng）和重複性高，開合（hé）模位置精度（dù）高;要求對壓（yā）力、流量、溫度、計量等都能精確控製到相應（yīng）的精度，采用多級（jí）或無級注射，保證成型工藝再現條件和製（zhì）品尺寸的重複精（jīng）度等。 1.2 影響製品尺寸精度的因素 (1)注塑件模具精度（dù）;(2)成（chéng）型收（shōu）縮率;(3)製品（pǐn）使用環（huán）境的溫度、濕度以及波動（dòng）的幅度。 2 注塑件精密成型材（cái）料的選擇原則 機械強度高、尺寸穩定性（xìng）好、抗蠕變性能好、環（huán）境適應範圍廣。常用的有四種材料（liào）： (1)POM及碳纖維增強( CF) 或玻璃增強(GF);這種材（cái）料的特點是耐蠕變（biàn）性能好，耐疲勞、耐候性、介電性能（néng）好，難燃，加入潤滑劑易脫模。 (2)PA及玻纖增強PA66，其特點：抗衝擊能力及耐磨性能（néng）強，流動性（xìng）能好，可成型0.4mm壁厚的製品。玻纖增強PA66具有耐熱性(熔點250℃)，其缺點是（shì）具有吸濕性，一般成（chéng）型後都要通過調濕處理。 (3)PBT增強（qiáng）聚酯，成型時間短。成型時間比較如下：PBT≤POM≈PA66≤PA6。 (4)PC及GFPC特點（diǎn）：良好的（de）耐（nài）磨性，增強後剛性提高，尺寸穩（wěn）定性好，耐候性、難燃及成型加工性好。 3 精密注塑件成（chéng）型中的收縮問題 影響收縮的因素有四（sì）種（zhǒng）：熱收縮、相變收縮、取向收縮以（yǐ）及壓縮收（shōu）縮。 3.1 熱收縮是成型材料（liào）與注塑件模具材料所（suǒ）固有（yǒu）的熱物理特性。注（zhù）塑件模具（jù）溫度高，製品的溫度也高（gāo），實際收縮率會增加，因此精密注射的注塑件模具溫度不宜過高。 3.2 相變收縮（suō）由於結晶型（xíng）樹脂在定向過程中，伴隨高分子的結晶化，由於比容減（jiǎn）少而（ér）引起的收縮，即叫相（xiàng）變（biàn）收縮。注塑件（jiàn）模具溫度高，結晶度高（gāo），收縮率大;但另一（yī）方（fāng）麵，結晶度提高會使（shǐ）製品密度增加，線膨脹係數（shù）減小，收（shōu）縮率降（jiàng）低。因此實際收縮率由兩者綜合作用而（ér）定（dìng）。 3.3 取向（xiàng）收縮（suō），由（yóu）於分子鏈在（zài）流動方向上的強行拉伸，使在冷卻時的大分子有重新卷曲恢複的趨勢，在取向方向將產生收縮。分子取向程度與注射壓力、注射速度、樹脂溫度及注塑（sù）件模具溫（wēn）度等有關。但主要的（de）是注射（shè）速度。 3.4 壓縮收縮與彈性複位，一般塑料都（dōu）具有壓縮性（xìng）。即在高（gāo）壓下比容發生顯著（zhe）變（biàn）化。在一般（bān）溫度下，提高壓力成型製品比容會減小，密度會增加，膨脹係數減小，收縮率會顯著下降。對應於壓縮性（xìng），成型材料具有彈性複位作用，使製品收縮減小。影響製品成型收縮的因素與成（chéng）型條件（jiàn）和操作條件有關。 4 精密注塑件注塑件模具 4.1 注塑件模具（jù）精度，主要取決於注（zhù）塑（sù）件模具型腔尺寸精度高（gāo），型腔（qiāng）定位準確或分型麵精度是否滿足要求。一般精密（mì）注塑件注塑件模具（jù）的尺寸公差，應控製在製品尺寸公差的1/3以下。 4.2 可加工性（xìng）與剛性，在注塑件模具（jù）結構設計中，型腔數不宜過多，而底板、支承板、型腔壁都要厚一些，以避免零件在（zài）高（gāo）溫（wēn）、高壓作（zuò）用下（xià）發生劇烈彈性形變。 4.3 製品脫模性，注塑件模具要（yào）盡量（liàng）采取少的型腔數、少而短的流道以及比普通注塑件模具有更高的光潔（jié）度，這樣有（yǒu）利於脫模。 4.4 精密注（zhù）塑件模具的材料，選擇機械（xiè）強度高的合（hé）金鋼。製作型腔、澆道的材（cái）料要（yào）經過嚴格（gé）的熱處理，選用硬度高(成型零件（jiàn）要達到HRC52左右) 、耐磨性好、抗腐蝕性強的材料。 5 精密注（zhù）射（shè）機的特點與選用 5.1 技術參數方麵的特點（diǎn） 從注射壓力方麵劃分，普通機：147 ～177MPa;精密機：216 ～243MPa;超高壓機：243～392 MPa。精密注塑件機必須高壓的理由是： (1) 提高精（jīng）密製品的精度和質量，注射壓力對製品成型收縮率有最明顯的影響。當注射壓力達到392MPa時，製品（pǐn）成型收縮率幾乎為零。而這時製品的精（jīng）度隻受注塑件模具控製或環境（jìng）的影響。實驗證明（míng）：注射壓力從98MPa提（tí）高（gāo）到392MPa後（hòu），機械強度提高（gāo）3%～33%。 (2) 可減小精密（mì）製品的壁厚、提高成型長度。以（yǐ）PC為例，普通機注射壓力177MPa，可成型0.2～0.8mm壁厚的製品，而精密機注射壓力在392MPa時可成型厚度在0.15～0.6mm 之間的製品。超（chāo）高壓注射機可獲得流長比更大的（de）製品。 (3) 提高注射壓力可充分發渾注射速率的功效。欲達（dá）到額定注射速率（lǜ），隻有兩（liǎng）個辦法：一是（shì）提高係統最高注射壓力;二是改造螺杆（gǎn）參數，提高長徑比。精密注射機的注射速率要求高。以德國製造的DEMAG精密注塑件機(60～420噸)為例（lì），它的注射速度能達到1000mm/s，螺杆能獲得12m/s2的加速度。 5.2 精密注射機在控製方麵的特點 (1) 對注塑件成型參數的重複精度(再現性)要求高，宜采用多級注射反饋（kuì）控製：a.多（duō）級位置控製;b.多級速度控製;c.多級保（bǎo）壓控製（zhì）;d.多級背壓控製;e.多級螺杆轉（zhuǎn）速控製。位移傳感器的精度要求達到0.1mm，這樣可以嚴格控製計量行程（chéng）、注射行程以及餘料（liào）墊的厚度(射出監（jiān）控點)，保（bǎo）證每（měi）次注射量準（zhǔn）確，提高製品成型精度。料筒及噴嘴溫度控製要精確，升溫時超調（diào）量要小，溫度的波動要（yào）小。精密（mì）注塑件應采（cǎi）用PID控製，使溫度精確度在±0.5℃之間為宜。 (2) 塑化質量要求，塑料塑化的（de）均勻性不僅影響到注塑件件的成型質量，還會影響到熔融塑料通過澆（jiāo）口時（shí）所受阻（zǔ）力的大小，為了得到均（jun1）勻的塑化，設計專用的螺杆和使用專用的增塑技術必（bì）不可少。另外，機筒的溫度也應精確控製，現在螺杆、機筒溫度多采用PID控製(比例、微分、積（jī）分)，精度可控製在±l℃內，基本可滿足精密注塑件的要求，如果采用FUZZY控製方法，就更適合於精密注（zhù）塑件了。 (3) 工作油（yóu）的溫（wēn）度控製要高油溫的變（biàn）化導致注射壓力的波動，必須對工作油采用加熱、冷卻的閉環裝置，把油溫穩（wěn）定在50～55℃為宜。 (4) 保壓壓力的（de）影響，保壓對精度塑件（jiàn）的影響（xiǎng）極大，準確地（dì）說，保（bǎo）壓能較好地補（bǔ）縮，減小塑件變形，控製塑（sù）件精度，保壓壓力的穩定決定了塑（sù）件的（de）成型精度，螺杆的終止位置不變是（shì）決定保壓效果的決（jué）定因素。 (5) 對注塑件模具溫度控製要求（qiú）若冷卻時間相（xiàng）同，注塑件（jiàn）模具型腔溫度低的製品厚度要比溫度高的製品厚度尺寸大。如POM、PA類材料，模溫50℃時厚度為50～100μm的製（zhì）品，在80℃時厚度減小到20～40μm，100℃時減小到隻有10μm。室（shì）溫也（yě）對精密製品尺寸公（gōng）差有影響。 5.3 精密注塑件機的液壓係統 (1) 油路係統需要采用（yòng）比（bǐ）例壓力閥、比例流量閥或伺服變量泵的比例係統。(2) 在直壓式合模機構中，把合模部分油路和注射部分油路分開（kāi）。(3) 由於精密注塑件機具有高速性，為此必須強調液壓係統的反應速度。(4) 精密注（zhù）塑件機的液壓（yā）係（xì）統，更要充分體現機― 電― 液― 儀一體化工（gōng）程。 5.4 精密注（zhù）塑件機（jī）的結構（gòu）特（tè）點 (1) 由於精密注射機注射（shè）壓力高，這就要強調合模係統的剛度（dù）。動、定模板的平行度控製在0.05～0.08mm 的範圍內。 (2) 要求對低壓注塑件模具的保護及合模（mó）力大小精度的控製。因為合模力的大小要影響注塑件模具變（biàn）形的程度，最終要影響到製件的尺寸公差（chà）。 (3) 啟、閉模速度要快，一般在60mm/s左右。 (4) 塑化部件: 螺杆、螺杆頭、止逆環、料筒等, 要設計成塑化能力強、均化程度好（hǎo）、注射效率高的結構形式;螺杆驅動扭矩要（yào）大，並能無級變（biàn）速。 結論（lùn）：無論何種精密注塑件機, 最（zuì）終都（dōu）必須能夠穩定地控製製品尺寸重複精度和質量重複（fù）精度。 6 精密注射機的主要代表（biǎo）型號 精密注塑件成型機的研（yán）製方麵代（dài）表當（dāng）今世界先進水平的生產（chǎn）注塑件加工商主要有（yǒu）德國的克（kè）勞斯瑪菲、德瑪格、雅寶、阿博格以及日本的（de）日精、日鋼、東（dōng）芝機械和住友重機等注塑件加工廠（chǎng）。德國阿博格公司推出的精密（mì）注射機（jī）合模機構采（cǎi）取了箱式設計，以此（cǐ）來提高鎖模（mó）精（jīng）度。由於三板式注射機前 板與（yǔ）後（hòu）板（bǎn）均固定於機架上，當鎖模力施加時，四拉杆的伸長受到機架的約束，從而使拉杆趨向“拱（gǒng）橋形”而影（yǐng）響鎖模精度（dù），箱式樣設計的結果（guǒ）從限（xiàn）製不（bú）良變形的角度提高鎖（suǒ）模精度。注射（shè）油缸采用雙向壓（yā）力伺服（fú）控製，精確定位螺杆位（wèi）置，使注射量控（kòng）製精（jīng）度提高一倍;采用變頻器優化（huà）控製主泵馬達，不僅使液壓係統控製精度提（tí）高，而且節能效果顯著;此（cǐ）外，采用模塊化設計，注塑件成型機各運動係統可根據用戶（hù）實際需要，采取液壓與電動兩（liǎng）者（zhě）的組合，鎖模係統和注射係統空間相對位置也可以（yǐ）有多種配（pèi）置（zhì）。 日精公司采用了新的控製係統TACT，提高響應速度、操作穩定性（xìng）、液晶屏顯示的多語言控製界（jiè）麵;新的（de）注射（shè）機構（gòu）：螺杆長徑比加大增（zēng）強 塑（sù）化效果，五段溫（wēn）區優（yōu）化塑化溫度控製，並對油（yóu）壓回路進行了優化;油路壓力損（sǔn）失降（jiàng）低、鎖模效率提高、低速運動平穩性提高（gāo），開發出新（xīn）的油（yóu）壓式FN係列精密注塑件（jiàn）成型機，還開發（fā）成功了油壓（yā）式小型精密注塑件成型（xíng）機NP7RealMini、AU3E、AS15 等（děng）機型。該精密注塑件（jiàn）成（chéng）型機主要的加工材料為液晶（jīng）聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚苯硫（liú）醚(PPS)等工程（chéng）塑料。 日精NEX150 精密注射機（jī）綜（zōng）合了（le）Ultimate微型（xíng）注塑件技術，可（kě）用於大批量注塑件成型加工微小的精密塑料部件，配（pèi）置有優化（huà）設（shè）計（jì）的精確計量和快速回應（yīng）注射係統, 高精密和高剛性的（de）合模機構, 可加工0.1～0.3g重的精密微型塑料部（bù）件，用（yòng）途包括數（shù）碼相（xiàng）機、手機、硬盤、精細（xì）針孔連接器等等。日本製鋼所也開（kāi）發出J-ELII-UPS超（chāo）高速精密注塑（sù）件成型機。在標準保壓條件下, 製品重量的變動幅度（dù）為0.022 克, 采用新的（de）保壓控製方式後，製品重量變動幅度（dù）可減（jiǎn）小到0.006 克。