精密注塑加工之技术把控

发布时间: 2017-09-04 14:17 作者: 浏览次数: 290 views 字号:

针对精密注塑过程中出现尺寸偏差缺陷现象,从注塑设备,模具设计与制造, 注塑工艺条件及成型原料等方面, 分析了影响注塑制品尺寸精度的各种因素, 威尔卡特并给出了控制制品尺寸误差的相应措施, 以提高制品尺寸的准确性。

一、精密注塑加工的重要性

随着注塑成型技术的不断发展, 对制品的尺寸精度要求越来越高。但在生产实践中, 经常会因制品尺寸偏差给装配造成困难, 导致资源浪费。如何提高注塑制品的尺寸精度, 是成型加工领域中非常重要的课题之一。

针对塑料制品产生尺寸偏差这一缺陷,威尔卡特对其产生因素进行了分析和研究,导致其产生尺寸误差的因素很多, 也很复杂。既有外部的温度、湿度因素, 也有内部的分子结晶、取向和内应力变化等因素。经分析认为造成制品尺寸误差的主要因素, 可归结为模具设计与制造和注塑工艺条件的影响, 此二者引起的制品尺寸误差约占制品尺寸误差的2/3 ;其次是塑料材料性能,制品设计及注塑设备等其它因素的影响。

二、产生尺寸偏差的原因

尺寸偏差是由于收缩率、流动性及工艺参数等原因,造成加工好的塑件实际尺寸与规定尺寸间出现的误差。

1.注塑设备的影响

⑴注塑机塑化容量小
当制品质量超过注塑机实际最大注射质量时,显然地供料量是入不敷出的。若制品质量接近注塑机实际注射质量时,就有一个塑化不够充分的问题,料在机筒内受热时间不足,结果不能及时地向模具提供适当的熔料。

⑵液压系统不稳定
液压系统不稳定, 直接影响注射压力、保压压力和锁模压力的稳定, 造成制品尺寸稳定性下降。

⑶喷嘴的影响
注塑机通常都因顾及压力损失而只装直通式喷嘴。但是如果机筒前端和喷嘴
温度过高,或在高压状态下机筒前端储料过多,产生“流涎”,使塑料在未开始注射而模具敞开的情况下,意外地抢先进入主流道入口并在模板的冷却作用下变硬,而妨碍熔料顺畅地进入型腔。

此外,喷嘴太小,则由于流通直径小,料条的比容增大,容易致冷,堵塞进料通道或消耗注射压力;太大,则流通截面积大,塑料进模的单位面积压力低,形成射力小的状况。

⑷其他的影响
加料系统供料不稳定,螺杆的转速不稳定,停止作用失常,温度控制系统出现热电偶烧坏,加热器断路等,都会导致塑件的成型尺寸不稳定[1]。

2.模具设计与制造的影响

模具设计制造的水平高低,直接反映了塑件尺寸精度的高低。模具设计的结构选择,浇注系统形式,型腔结构,脱模顶出系统,冷却系统等设计,都会影响塑件成型后的尺寸精度高低。模具制造的工艺设备不同,手段不同,加工精度不同等也都在改变着塑件尺寸精度有的不同命运。模具设计不合理, 零件加工不精确, 装配误差较大, 将直接造成制品尺寸误差。

模具制造误差对制品尺寸精度的影响很大,尤其是成型零件的加工精度及装配尺寸误差等直接影响制品尺寸。型腔尺寸必须正确,保证在要求的公差范围之内, 任何方向的偏差都将影响制品尺寸的准确性。此外, 模具总体加工质量也应保证, 因模具是由多个零件组合而成, 尤其当型腔采用镶拼结构时, 相关零件的尺寸必须准确装配是保证模具最终质量的关键环节。

单个零件加工准确, 装配时调整不好, 也会导致制品误差大。装配过程中的零件碰伤, 型芯固定不牢, 零件相对位置偏移及配合间隙过大等, 都会造成制品尺寸偏差。因为注塑过程是多种因素综合作用的结果模具对制品尺寸精度的影响, 除上述一些因素外, 模具使用过程中造成的碰伤或型腔型芯表面被腐蚀等;也会影响制品尺寸。有些材料,在成型时还会产生析出物附着于成型部位表面形成模垢, 严重时也影响制品尺寸[2]。

3.注塑工艺条件的影响

想要实现精密注塑,塑件成形操作条件非常重要,如温度、压力、时间以及在成形期间塑件中产生的分子取向、纤维状填料取向以及分子结晶等,均会对塑件尺寸精度产生影响。成形条
件变化表现为塑件收缩波动,是产生塑件尺寸误差的直接原因,仅次于模具加工精度的重要因素。

通常塑料熔体温度高、模腔内压力传递快、塑件收缩小,其尺寸精度高。模内压力高、保压时间长,亦有塑件尺寸精度高的结果。但模温高、温差大、浇口冻结快,会得到塑件尺寸精度差的效果。

⑴模具温度的影响
注塑成型中的温度以模具温度对制品尺寸精度影响最大。模具温度是通过熔融态高分子的取向与结晶度高低, 直接影响制品收缩率变化,从而引起尺寸误差。对于非结晶性树脂,模温高, 熔体冷却慢, 分子有充分的松弛时间, 结晶趋于更完全, 结晶度高, 使收缩加大。

但对结晶性树脂, 高模温可减小后收缩, 使制品尺寸稳定。模温低,则冷却快,熔体分子被冻结取向来不及松弛,不易结晶, 体积变化小,制品收缩小。但低模温使制品后收缩加大,收缩时间加长,不易稳定尺寸。

温度是结晶过程中最敏感的因素,温差1℃ ,结晶速度可相差几倍。模具温度不均或不稳定,直接影响结晶度大小,从而使制品收缩产生尺寸误差。

⑵注射压力的影响
注射压力的变化导致制品尺寸的波动。其它工艺参数不变时, 提高注射压力, 可改善熔体充模流动性,增加流动长度,充模速度加快,制品密实,收缩减小,但易产生取向应力。压力低时,制品得不到充分压实,收缩加大。

⑶保压压力的影响
保压压力对稳定制品尺寸有重要作用,提高保压压力,可对模内制品的收缩进行补料压实,减小收缩。但保压压力太高,会造成制品脱模时的残余应力增大,引起变形或开裂,影响制品尺寸。

⑷注射时间的影响
在浇口封闭前,注射时间越短,收缩率越大,而且收缩率的变化幅度也越大;当注射时间达到或超过浇口的凝固时间时,即使再延长注射时间,制品质量和收缩率也不再发生变化,注射时间控制与所设计的浇口厚度关系密切,浇口厚度能够在很大程度上左右浇口封闭时间。

⑸保压时间的影响
保压时间越长有利于熔体补塑压实,塑件密度越大,收缩率越小。当浇口凝封后,保压对制品收缩的减小不再起作用,过长的保压时间会延长成型周期。

4.成型原料的影响

成型原料的收缩率对塑件尺寸精度影响很大。如果成型设备和模具的精度很高,但成型原料的收缩率很大,则很难保证塑件的尺寸精度。一般情况下,成型原料的收缩率越大,塑件的尺寸精度越难保证。

通常,结晶型和半结晶型树脂的收缩率比非结晶型树脂大,而且收缩率变化范围也比较大,与之对应的塑件成型后产生的收缩率波动也比较大;对于结晶型树脂,结晶度高,分子体积缩小,塑件的收缩大。此外,如果成型原料的颗粒大小不均,干燥不良,再生料与新料混合不均匀,每批原料的性能不同,也会引起塑件成型尺寸的波动。

四、结语

注射成型过程中尺寸偏差的存在是普遍的,想要实现精密注塑加工,需要通过优化模具结构及成型工艺参数,选择合适的原料,可以减少甚至避免尺寸偏差的产生,或减小尺寸偏差,改善塑件产品的性能,从而使制品尺寸及性能能够满足设计要求.