精密注塑--成型工艺解决方案【下篇】

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5、精密注射机的特点与选用

5.1 技术参数方面的特点

从注射压力方面划分，普通机：147 ～177MPa；精密机：216 ～243MPa；超高压机：243～392 MPa。精密注塑机必须高压的理由是：

(1) 提高精密制品的精度和质量，注射压力对制品成型收缩率有最明显的影响。当注射压力达到392MPa时，制品成型收缩率几乎为零。而这时制品的精度只受模具控制或环境的影响。实验证明：注射压力从98MPa提高到392MPa后，机械强度提高3%～33%。

(2) 可减小精密制品的壁厚、提高成型长度。以PC为例，普通机注射压力177MPa，可成型0.2～0.8mm壁厚的制品，而精密机注射压力在392MPa时可成型厚度在0.15～0.6mm 之间的制品。超高压注射机可获得流长比更大的制品。

(3) 提高注射压力可充分发浑注射速率的功效。欲达到额定注射速率，只有两个办法：一是提高系统最高注射压力；二是改造螺杆参数，提高长径比。精密注射机的注射速率要求高。以德国制造的DEMAG精密注塑机(60～420吨)为例，它的注射速度能达到1000mm/s，螺杆能获得12m/s2的加速度。

5.2 精密注射机在控制方面的特点

(1) 对注塑成型参数的重复精度(再现性)要求高，宜采用多级注射反馈控制：

a.多级位置控制；

b.多级速度控制；

c.多级保压控制；

d.多级背压控制；

e.多级螺杆转速控制。

位移传感器的精度要求达到0.1mm，这样可以严格控制计量行程、注射行程以及余料垫的厚度(射出监控点)，保证每次注射量准确，提高制品成型精度。料筒及喷嘴温度控制要精确，升温时超调量要小，温度的波动要小。精密注塑应采用PID控制，使温度精确度在±0.5℃之间为宜。

(2) 塑化质量要求，塑料塑化的均匀性不仅影响到注塑件的成型质量，还会影响到熔融塑料通过浇口时所受阻力的大小，为了得到均匀的塑化，设计专用的螺杆和使用专用的增塑技术必不可少。另外，机筒的温度也应精确控制，现在螺杆、机筒温度多采用PID控制(比例、微分、积分)，精度可控制在±l℃内，基本可满足精密注塑的要求，如果采用FUZZY控制方法，就更适合于精密注塑了。

(3) 工作油的温度控制要高油温的变化导致注射压力的波动，必须对工作油采用加热、冷却的闭环装置，把油温稳定在50～55℃为宜。

(4) 保压压力的影响，保压对精度塑件的影响极大，准确地说，保压能较好地补缩，减小塑件变形，控制塑件精度，保压压力的稳定决定了塑件的成型精度，螺杆的终止位置不变是决定保压效果的决定因素。

(5) 对模具温度控制要求若冷却时间相同，模具型腔温度低的制品厚度要比温度高的制品厚度尺寸大。如POM、PA类材料，模温50℃时厚度为50～100μm的制品，在80℃时厚度减小到20～40μm，100℃时减小到只有10μm。室温也对精密制品尺寸公差有影响。

5.3 精密注塑机的液压系统

(1) 油路系统需要采用比例压力阀、比例流量阀或伺服变量泵的比例系统。

(2) 在直压式合模机构中，把合模部分油路和注射部分油路分开。

(3) 由于精密注塑机具有高速性，为此必须强调液压系统的反应速度。

(4) 精密注塑机的液压系统，更要充分体现机― 电― 液― 仪一体化工程。

5.4 精密注塑机的结构特点

(1) 由于精密注射机注射压力高，这就要强调合模系统的刚度。动、定模板的平行度控制在0.05～0.08mm 的范围内。

(2) 要求对低压模具的保护及合模力大小精度的控制。因为合模力的大小要影响模具变形的程度，最终要影响到制件的尺寸公差。

(3) 启、闭模速度要快，一般在60mm/s左右。

(4) 塑化部件: 螺杆、螺杆头、止逆环、料筒等, 要设计成塑化能力强、均化程度好、注射效率高的结构形式；螺杆驱动扭矩要大，并能无级变速。

结论：无论何种精密注塑机, 最终都必须能够稳定地控制制品尺寸重复精度和质量重复精度。

6、精密注射机的主要代表型号

精密注射成型机的研制方面代表当今世界先进水平的生产厂商主要有德国的克劳斯玛菲、德玛格、雅宝、阿博格以及日本的日精、日钢、东芝机械和住友重机等企业。德国阿博格公司推出的精密注射机合模机构采取了箱式设计，以此来提高锁模精度。

由于三板式注射机前板与后板均固定于机架上，当锁模力施加时，四拉杆的伸长受到机架的约束，从而使拉杆趋向“拱桥形”而影响锁模精度，箱式样设计的结果从限制不良变形的角度提高锁模精度。注射油缸采用双向压力伺服控制，精确定位螺杆位置，使注射量控制精度提高一倍；采用变频器优化控制主泵马达，不仅使液压系统控制精度提高，而且节能效果显著；

此外，采用模块化设计，注射成型机各运动系统可根据用户实际需要，采取液压与电动两者的组合，锁模系统和注射系统空间相对位置也可以有多种配置。

日精公司采用了新的控制系统TACT，提高响应速度、操作稳定性、液晶屏显示的多语言控制界面；新的注射机构：螺杆长径比加大增强塑化效果，五段温区优化塑化温度控制，并对油压回路进行了优化；

油路压力损失降低、锁模效率提高、低速运动平稳性提高，开发出新的油压式FN系列精密注射成型机，还开发成功了油压式小型精密注射成型机NP7RealMini、AU3E、AS15 等机型。该精密注射成型机主要的加工材料为液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)等工程塑料。

日精NEX150 精密注射机综合了Ultimate微型注塑技术，可用于大批量注塑成型加工微小的精密塑料部件，配置有优化设计的精确计量和快速回应注射系统, 高精密和高刚性的合模机构, 可加工0.1～0.3g重的精密微型塑料部件，用途包括数码相机、手机、硬盘、精细针孔连接器等等。

日本制钢所也开发出J-ELII-UPS超高速精密注塑成型机。在标准保压条件下, 制品重量的变动幅度为0.022 克, 采用新的保压控制方式后，制品重量变动幅度可减小到0.006克。







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