精密注（zhù）塑件成型的概念 精密注塑件是指加工成型的（de）注塑件製品（pǐn）的尺寸重複（fù）精度很高，以致使用通用注塑件機、常（cháng）規的注塑件成型工藝難以達到要求的一種注塑件成型方法。“精密（mì）注（zhù）塑件成型”這（zhè）一概念，主要是區別於“常規注塑件成型”，它是基於（yú）高（gāo）分子材料的迅（xùn）速發（fā）展, 在儀表、電子領域裏采用精密塑料部件取代高精度的（de）金屬零件的技術。目前針對精密注塑產品的界（jiè）定指標有2 個，一是製品尺寸重複精度, 二是製品質量的重複精度。本文主要從製品尺寸（cùn）重複精度方麵闡述精密注塑件成型。但由於各種材料本身的性質（zhì）和加工工藝不同，不能把塑料製件（jiàn）的精度與金屬零件的（de）精度（dù）等同（tóng）起來。 精密注塑件成型是一門（mén）涉及原材料性能（néng）、配方、成型工藝及設備等多方麵的綜合技術，精密塑料製品（pǐn）包括DVD數（shù）碼光盤、DVD激光頭、數碼相機（jī）零（líng）件、電腦接插件、導光板、非球麵透鏡等精密產品，這類產品（pǐn）的顯著特點是不但尺寸精度要（yào）求高，而且對製（zhì）品（pǐn）的內在質量（liàng）和成品率要求也（yě）極高。成型製（zhì）品的（de）注塑件模具（jù）是決定（dìng）該製品能 否（fǒu）達到設計要求的尺寸公差的重要條件，而精密注（zhù）塑件機是保證製品始終在所要求的尺寸公差（chà）範圍內成型（xíng），及（jí）保證極高成品率的關鍵設備。塑料製品最高的精度等級是三級。 1.1 精密（mì）注射的特點 (1)製件的尺寸精度高（gāo）、公（gōng）差（chà）小，即有高精度的尺寸界限;(2)製品重量重複精度高，要（yào）求有日、月、年的尺寸（cùn）穩定性（xìng）;(3)注塑件模具的材料好（hǎo）、剛性足，型腔的尺寸精度、光潔度以及模板間的定位精度高;(4)采用（yòng）精密注射機更換常規（guī）注射機;(5)采用精密注塑件成型（xíng）工藝;(6)選擇適應精（jīng）密注塑件成型的（de）材料。 評（píng）定製品最重（chóng）要的技術指標，就是注塑件製品（pǐn）的精度( 尺寸（cùn）公（gōng）差、形（xíng）位公差（chà）和製品表麵的光潔度) 。我國使用的（de）標準是SJ1372―78，與日本塑料製品的精度和注塑（sù）件模（mó）具精度等（děng）級很接近。欲注塑（sù）件出精密的塑料製品，需從（cóng）材（cái）料選擇、注（zhù）塑件模具設計、注塑（sù）件成型工藝、操作者（zhě）的技術水平等4大因素進行（háng）嚴格控製。 精密注塑件機要求製品尺寸（cùn）精度一般在0.01～0.001mm以內，許多精密注塑件還要求注塑件機具有高的注射壓（yā）力（lì）、高的注射速度;要（yào）求合模係（xì）統具有足夠大的剛性和足（zú）夠高的鎖模精度（dù），所謂鎖（suǒ）模精度是指合模力的均勻性、可調（diào）、穩定和（hé）重複性高，開合模位置精度高;要求對壓力、流量、溫度、計量等都能精確控製到相應的精度，采用多級或無級注射，保證成型工藝再現條件和製品尺寸（cùn）的重複精度等。 1.2 影響（xiǎng）製品尺寸精度的因素 (1)注塑件模具精度;(2)成（chéng）型（xíng）收（shōu）縮率;(3)製品使用環境的溫（wēn）度、濕度（dù）以及波動的幅度。 2 注塑件精密成型材料的（de）選擇原則 機械強度高、尺寸穩定性好、抗蠕變性能好、環境適應範圍廣。常用的有四種材料： (1)POM及（jí）碳纖維增強( CF) 或玻璃增強(GF);這種材料的特點是耐蠕變（biàn）性能好，耐疲勞、耐候性、介電性能好，難燃，加入潤滑劑易脫模。 (2)PA及玻纖增（zēng）強PA66，其特點：抗（kàng）衝擊能力及耐（nài）磨（mó）性能（néng）強，流動性能好，可成型0.4mm壁厚的製品。玻（bō）纖增（zēng）強PA66具有耐熱（rè）性(熔點250℃)，其缺點是具有吸濕性，一般成型後都要通過調濕處理。 (3)PBT增強聚酯，成型時（shí）間短。成型時間比較如下：PBT≤POM≈PA66≤PA6。 (4)PC及GFPC特點：良好的耐磨性，增強後剛性提高，尺寸穩定性好，耐候性、難燃（rán）及成型加工性好。 3 精密注塑（sù）件成型中的收縮問題 影響收縮的因素（sù）有四種：熱收縮、相變收縮、取向收縮以及壓縮（suō）收縮。 3.1 熱收縮是成型材料與注（zhù）塑件模具材料所固有（yǒu）的熱物理特（tè）性。注塑件模具溫度高，製品的溫度也高，實際收縮率會增加，因此精密注射的（de）注塑件模（mó）具溫度（dù）不宜過高。 3.2 相變收縮由（yóu）於結晶型樹脂在定向過程中（zhōng），伴（bàn）隨高分子的結（jié）晶化，由於比容減少（shǎo）而引起的收縮，即（jí）叫相變（biàn）收縮。注（zhù）塑件（jiàn）模具溫度（dù）高（gāo），結晶度高，收縮率大;但另一方麵，結晶度提高會使製（zhì）品密度增加，線膨脹係數減小，收縮率降（jiàng）低。因此實（shí）際收縮率由兩者綜合作用而定（dìng）。 3.3 取向收縮，由於（yú）分子鏈在流動方向上的強行拉伸，使在冷卻時的大分子（zǐ）有重新卷曲恢複（fù）的趨勢，在取向方向將產生收縮。分子取向程度與注射（shè）壓力、注射速度、樹脂溫（wēn）度及注（zhù）塑件模具溫度等有關。但主要的是（shì）注射速度。 3.4 壓縮收縮與彈性複位（wèi），一般塑料都具有壓縮（suō）性（xìng）。即在高壓下比容發生顯（xiǎn）著變化。在一般溫度下，提高壓力（lì）成（chéng）型（xíng）製品比容會減（jiǎn）小，密度會增加，膨脹係數減小，收（shōu）縮率會顯著下降。對應於壓縮性，成型材料具有彈（dàn）性（xìng）複位作用，使製品（pǐn）收縮減小。影響製品（pǐn）成型收縮的（de）因素與成型條件和操作（zuò）條（tiáo）件（jiàn）有關。 4 精密注塑（sù）件注塑件模具 4.1 注塑件模具精度，主要（yào）取決於注塑件模具型腔尺寸（cùn）精度高，型腔定位準確（què）或分型麵（miàn）精度是否（fǒu）滿足要求。一般精密注塑（sù）件注塑（sù）件模具的尺寸公差，應（yīng）控（kòng）製在製品尺寸公差（chà）的（de）1/3以下。 4.2 可加工性與剛性，在（zài）注塑件模（mó）具結構設計中，型腔數不宜過多，而底板、支承板、型腔壁都（dōu）要厚一些，以避免零件在高溫、高壓作用下發生劇烈（liè）彈性形變。 4.3 製品脫模性，注塑件模具要盡（jìn）量采取少的型腔數、少而短的流道以及比普通注塑件模具有更（gèng）高的光（guāng）潔度，這樣有利於脫模。 4.4 精密（mì）注塑件模具的材料，選擇機械強度高的合金鋼。製作型腔、澆（jiāo）道的材料要經過嚴格的熱處理，選（xuǎn）用硬度高(成型零件要達到HRC52左右) 、耐磨性好、抗腐蝕性強的材料。 5 精密注射機的特點與選用 5.1 技術參數方（fāng）麵的特點 從注射（shè）壓力方（fāng）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（jiàn）機必須高壓的理由是： (1) 提高精密製品的精度和質量，注（zhù）射壓力對製品成型收縮率有最明（míng）顯的影響。當（dāng）注射（shè）壓（yā）力達到（dào）392MPa時，製品成型收縮率（lǜ）幾乎為零。而這時製品的精度隻受注塑件模具控製或（huò）環境的影響。實驗證明（míng）：注射壓力從98MPa提高（gāo）到392MPa後，機械強度提高3%～33%。 (2) 可減小精密（mì）製品的壁（bì）厚、提高成型長度。以PC為例，普通機注（zhù）射（shè）壓力177MPa，可成型0.2～0.8mm壁厚的製品，而（ér）精（jīng）密機注射壓（yā）力在392MPa時可成型厚度在0.15～0.6mm 之間的製品。超高壓注射（shè）機可獲得流長比更大的製品。 (3) 提高注射壓力可充分發渾（hún）注射速（sù）率的功效（xiào）。欲達到額定注射速率，隻有兩個辦法：一是提（tí）高係統最高注射壓力;二是改造螺杆參數，提高長徑比。精密注射機的注射（shè）速率要求高。以德國製造的DEMAG精密注塑件機(60～420噸)為例，它（tā）的注射速度能達到1000mm/s，螺（luó）杆能獲得12m/s2的加速度。 5.2 精密注射機在控製方麵（miàn）的特點 (1) 對注（zhù）塑件成型參數的重複（fù）精度(再現性)要求高，宜采用多級注射反饋控製：a.多級位置控製;b.多級速度控製;c.多級保壓控製;d.多級背壓控製;e.多級螺杆轉速控製。位移傳（chuán）感器的（de）精度要求達到0.1mm，這樣可以嚴格控製計量行（háng）程、注射行程以及餘料墊的厚度(射出監控點（diǎn）)，保證每次注射量準確，提（tí）高（gāo）製品成型精度。料筒及（jí）噴嘴溫度控製要精確，升溫時超（chāo）調量要小（xiǎo），溫度的波動要小（xiǎo）。精密注塑件應采用PID控製，使溫度精確度在±0.5℃之間為宜。 (2) 塑化質量（liàng）要（yào）求，塑料塑化的（de）均勻性（xìng）不僅影響到注塑件件的成（chéng）型質量，還會影響到熔融（róng）塑料通過澆口時所受阻力的大小，為了得到均勻的塑化，設計專用的螺杆（gǎn）和使用專（zhuān）用的增塑技術必不可少。另外，機筒的溫（wēn）度也應精確控製，現在螺杆、機筒溫度多（duō）采用PID控製（zhì）(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（yòng）FUZZY控製方法，就更適合於精密注（zhù）塑件了。 (3) 工作油的溫度控製要高油溫的（de）變化導致注（zhù）射壓力的波動，必須對（duì）工作油采用加熱、冷卻的閉環（huán）裝置（zhì），把油溫穩定（dìng）在50～55℃為宜。 (4) 保壓壓力的影響，保壓對精（jīng）度塑件的影響極大，準確地（dì）說，保壓能較好地補縮（suō），減小塑件變形，控製塑件精度，保壓壓力的穩定決定了（le）塑件的成型精度，螺杆的終止位置不變是決定保壓效果的決定因素。 (5) 對（duì）注塑（sù）件模具溫度控製要求若冷卻時間相同，注塑（sù）件模具（jù）型腔溫度低的（de）製品厚度要比溫度高的製品厚度尺寸大。如POM、PA類（lèi）材料，模溫50℃時厚度為（wéi）50～100μm的製品，在（zài）80℃時厚度減小到20～40μm，100℃時減小到隻有10μm。室溫也對精密製品尺寸（cùn）公差有影響。 5.3 精密注塑件機的液壓係統 (1) 油路係（xì）統需要采用比例壓力閥、比例流量閥或伺服變量泵的比例係統。(2) 在直壓（yā）式合模機構中，把合模部分油路和注射部分油路分開。(3) 由（yóu）於精密注（zhù）塑件機具有高速性，為此必（bì）須（xū）強調液壓（yā）係統的反應速度（dù）。(4) 精密注塑件機的液壓係統，更要（yào）充分體現機― 電― 液― 儀一體化工程。 5.4 精密（mì）注（zhù）塑件機的結（jié）構特點（diǎn） (1) 由於精密注射機注射壓力（lì）高，這就要強調合模係統（tǒng）的剛度。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（mó）具的保護及合模力大小精度的（de）控製。因為合模（mó）力的大（dà）小要影響注塑件模（mó）具變形（xíng）的程度，最終要影（yǐng）響到製件的尺寸公（gōng）差。 (3) 啟、閉模速度要快，一般在60mm/s左右。 (4) 塑化部（bù）件: 螺杆、螺杆頭、止逆環、料筒（tǒng）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;螺杆驅動扭矩要大，並能無級（jí）變速。 結論：無論何種精（jīng）密注塑件機, 最終都必須（xū）能夠（gòu）穩定地控製製品尺寸重（chóng）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製方麵代表當今世界先進（jìn）水平的生產注塑件加工商主要有德國的克勞斯瑪菲、德瑪格、雅寶、阿博格以及日本的日精、日鋼、東芝機械和（hé）住友重機等注（zhù）塑（sù）件加工廠。德國阿博格公司推出的精（jīng）密注射機合（hé）模機構采取了箱式設（shè）計，以（yǐ）此來提高鎖模精度。由（yóu）於三板式注射機前 板與（yǔ）後板均固定於機架上，當鎖模力施加時，四拉（lā）杆的伸長受到機架的約（yuē）束，從而使拉杆趨向“拱橋形”而影響鎖模精度，箱式樣設（shè）計（jì）的結果從限製不良變形的角度提高鎖模精度。注射油缸采用（yòng）雙向壓力伺服（fú）控製，精確（què）定位螺杆位置，使注射量控製精度提高一倍;采用變頻器優化控製主泵馬達，不僅使液壓係統控製精度提高，而且節能效（xiào）果顯著;此外，采用模塊（kuài）化設計，注塑件（jiàn）成型機各運動係統可根據用戶實際需要，采取液壓與電動兩者的組合，鎖模係統和注射係統空間相對位（wèi）置也可以有多種配置。 日精公司采用了新的控（kòng）製係統TACT，提高響應速（sù）度、操作穩定性、液晶屏顯示的多語言控（kòng）製界麵;新的注射機構：螺杆長徑比加大增強 塑化（huà）效果，五段溫區優（yōu）化塑化（huà）溫度控製，並（bìng）對油壓回路（lù）進行了優（yōu）化;油路壓力損失降低、鎖模效率提高（gāo）、低速運動平穩性提高，開發出新的（de）油壓式FN係列精密注塑件成型機，還開（kāi）發成功了油壓式小型精（jīng）密注塑件成型（xíng）機NP7RealMini、AU3E、AS15 等（děng）機型。該精密注塑件成（chéng）型機主要的（de）加工材料為液晶聚（jù）合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚（jù）苯硫醚(PPS)等工（gōng）程塑料。 日精NEX150 精密注射機綜合了Ultimate微型注塑件技術（shù），可（kě）用於大批（pī）量注塑件（jiàn）成型加工（gōng）微小的精密塑料部件（jiàn），配置有（yǒu）優化設（shè）計（jì）的（de）精確計量和快速回應注射係統, 高精（jīng）密和高剛性的（de）合（hé）模機構, 可加工0.1～0.3g重的精密（mì）微型塑料（liào）部件，用途包括數碼相機（jī）、手機、硬盤、精細針孔連接器等等。日本製鋼所也（yě）開發出（chū）J-ELII-UPS超高速精密注塑件成型（xíng）機。在標準保壓條件下, 製品重量（liàng）的變動幅度為0.022 克, 采用新的（de）保壓（yā）控製（zhì）方式後，製品重量變動幅度可減小到0.006 克。