精密模具注射成型的工藝特點

(1)從模具加工精度方面考慮：由于注射塑件必須在型腔內成型，因此，它們的精度無論如何也不會超過型腔的精度。就目前精密模具制造技術而言，型腔大部分采用銑削、磨削或電加工方法制造，這些加工方法可以達到的高精度和實用的經濟精度列于表.從該表數值可知，欲使塑件能夠達到較高的精度，必須對型腔進行磨削。然而，由于塑件形狀的原因，型腔形狀一般都很復雜，若要對其整體磨削，往往是一項十分困難或難以做到的工作。經常把型腔設計成鑲拼結構，以便對各個鑲件進行磨削。但也正是由于為了解決這一問題，這一措施，導致精密模具精度受到限制，即對型腔進行鑲拼時，各鑲件必須采用配合尺寸，由于目前能夠使用的配合公差等級高為IT5,所以，確定精密模具注射塑件的精度時，一般都不要使模具的公差等級因塑件精度過高而超過TT5~IT6級。如果需要根據模具公差確定塑件精度。

(2)從精密模具結構和品種兩方面考慮：如果綜合模具結構和塑料品種兩方面的因素確定精密模具注射塑件的公差，其中，后者是由日本塑料工業技術研究會提出的。極限是指采用單型腔模具結構時，注射塑件所能達到的公差數值，很顯然，這些數值不適于多型腔模大批量生產。實用極限是指采用四腔以下的精密模具結構時，注射塑件所能達到的公差數值。

(3)從塑料的工藝特性方面考慮：如果需要根據收縮率確定精密注射塑件精度，這兩級公差組所規定的公差數值，對于精密注射要求來講，顯得偏低一些。有關精密注射塑件的精度要求，還有其他一些標準，特別是日本在這方面做了較多工作。就目前情況來講，精密模具注射塑件的公差等級可以按照我國已頒布的塑料模塑件尺寸公差的標準中的MT2級。從精密模具注射成型的概念可知，判斷塑件是否需要精密注射的依據是其公差數值。但是，對于精密注射的公差數值，并不是所有的塑料品種都能達到。由于采用的聚合物和填料的種類及其配比不同，在注射成型時流動性和成型性能將會具有很大差異，即使對于組分和配比完全相同的塑料，由于生產廠家、出廠時間和環境條件等因素影響，用它們注射出來的塑件之間也還會存在一個形狀及尺寸是否穩定的問題。因此，欲要將某種塑料進行精密注射，除了要求它們必須具有良好的流動性能和成型性能之外，還要求用它們成型出的塑件具有穩定性。否則，制件精度就很難保證。因此，必須對塑料品種及其成型物料的狀態和品級進行嚴格選擇。就目前情況而言，適合精密注射成型的塑料品種主要有聚碳酸酯、聚酰胺及其增強型、聚甲醛以及ABS和PBT等。

一、精密注射成型的工藝特點

精密模具注射成型的主要工藝特點是注射壓力高、注射速度快和溫度控制必須準確。

1.注射壓力高

精密模具注射成型的工藝特點，普通注射所用的注射壓力一般為40~200MPa,而對于精密模具注射則要提高到180~ 250MPa,在某些特殊情況下甚至要求更高一些,采取這種做法的原因有以下幾個。

(1)提高注射壓力可以增大塑料熔體的體積壓縮量，使其密度增大，線膨脹系數小，降低塑件的收縮率以及收縮率的波動數值。例如，對于溫度為209℃的聚甲醛，采用60℃的溫模和98 MPa的注射壓力成型壁厚為3mm的塑件時，塑件的收縮率接近2.5%;當濕度和塑件條件不變時，將注射壓力提高到392MPa時，塑件的收縮率可降到0.5%左右。

(2)提高注射壓力可以使成型允許使用的流動距離增大，有助于改變塑件的成型性能并能成型超薄壁厚塑件。例如，對聚碳酸酯，在77MPa的注射壓力時，可成型的塑件壁厚為 0.2~0.8mm;當注射壓力提高到392MPa時，塑件的壁厚可降到0.15~0.6mm.

(3)提高注射壓力有助于充分發揮注射速度的功效。這是因為形狀復雜的塑件一般都必須采用較快的注射速度，而較快的注射速度又必須靠較高的注射壓力來保證。

2.注射速度快

注射成型時，如果采用較快的注射速度，不僅能夠成型形狀比較復雜的塑件，而且還能減小塑件的尺寸公差，這一結論目前已經得到證實。

3.溫度控制必須準確

精密模具注射成型的工藝特點，溫度對塑件成型質量影響很大，對于精密模具注射，不僅存在溫度的高低問題，而且還存在溫度控制精度的問題。很顯然，在精密模具注射成型過程中，如果溫度控制得不準確，則塑料熔體的流動性以及塑件的成型性能和收縮率就不會穩定，因此也就無法保證塑件的精度。從這個角度來講，采用精密模具注射成型時，不論對于料筒和噴嘴，或是對于注射模具，都必須嚴加控制它們的溫度范圍。例如，在某些專用的精密模具注射機上，對料筒和噴嘴處溫度采用PID控制器，溫控精度可達±0.5℃.而在某些普通注射機上，料筒和噴嘴升溫時的超調量可達25~30℃,螺桿計量時引起的溫度波動可達4℃以上。進行精密注射成型生產時，為了保證塑件的精度，除了必須嚴格控制料筒、噴嘴和精密模具的溫度之外，還要注意脫模后周圍環境溫度對塑件精度的影響。

二、精密注射成型工藝對注射機的要求

由于精密模具注射成型具有較高的精度要求，所以，它們一般都需要在專門的精密注射機上進行。下面東莞市馬馳科精密模具制造廠簡單介紹一些有關精密模具注射機的特征問題。

1.注射功率大精密注射機一般都采用比較大的注射功率，這樣做除了可以滿足注射壓力和注射速度方面的要求之外，注射功率本身還會對塑料制件起到一定的作用。

2.控制精度高精密注射機的控制系統一般都具有很高的控制精度，這一點是精密模具注射成型精度本身所要求的。精密注射成型對于注射機控制系統的要求如下：

(1)注射機控制系統必須保證各種注射工藝參數具有良好的重復精度，以避免精密模具注射成型精度因工藝參數波動而發生變化。為此，精密注射機一般都對注射量、注射壓力、注射速度、保壓壓力、螺桿背壓和螺桿轉速等工藝參數采取多級反饋控制，而對料筒和噴嘴溫度則采用PID控制器。

(2)注射機對其合模系統的合模力大小必須能夠準確控制，否則，過大或過小的合模力都會對塑件精度產生不良影響。例如，合模力過大時，精密注射成型精度將會因模具的彈性變形過大而下降。

(3)精密注射機必須具有很強的塑化能力，并且還要保證物料能夠得到良好的塑化效果。因此，除了螺桿必須采用較大的驅動轉矩之外，控制系統還應能夠對螺桿進行無級調速。

(4)精密注射機控制系統還必須對液壓回路中的工作油溫進行準確控制，以防工作油因為溫度變化而引起黏度和流量變化，并進一步導致注射工藝參數變動，從而使塑件失去應有的精度。實驗已證明，小型注射機中的液壓油在沒有溫度調節的情況下，連續工作5h以后，油溫就升高28℃,油壓升高0.19MPa,保壓壓力升高1.9~2.9MPa。很顯然，這種壓力變化必然導致精密模具注射成型尺寸偏差增大。為此，精密模具注射機一般都對其液壓油進行加熱和冷卻閉環控制，油溫經常穩定在50~55℃。

3.液壓系統的反應速度要快

精密模具注射成型的工藝特點，由于精密注射經常采用高速成型，所以也要求為工作服務的液壓系統必須具有很快的反應速度，以滿足高速成型對液壓系統的工藝要求。為此，液壓系統除了必須選用靈敏度高、響應快的液壓元件外，還可以采用插裝比例技術，或在設計時縮短控制元件到執行元件之間的油路，必要時也可加裝蓄能器。液壓系統加裝蓄能器后，不僅可以提高系統的壓力反應速度，而且也能起到吸振和穩定壓力以及節能等作用。隨著計算機應用技術不斷發展，精密注射機的液壓控制系統目前正朝著機、電、液、儀方向發展，這將能進一步促使注射機實現穩定、靈敏和 準確的工作。

4.合模系統要有足夠的剛性

精密模具注射成型的工藝特點，由于精密模具注射需要的注射壓力較高，因此，注射機合模系統必須具有足夠的剛性，否則，精密模具注射成型精度將會因為合模系統的彈性變形而下降。為此，在設計注射機移動模板、固定模板和拉桿等合模系統的結構零部件時，都必須圍繞著剛性這一問題進行設計和選材。