精密注塑機(jī)關(guān)鍵參數(shù)有哪些
精密注塑機(jī)在現(xiàn)代制造業(yè)占據(jù)關(guān)鍵地位,廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)療、航空航天等對(duì)塑料制品精度要求嚴(yán)苛的領(lǐng)域。其關(guān)鍵參數(shù)直接左右注塑產(chǎn)品質(zhì)量、精度與生產(chǎn)效率。深入掌握這些參數(shù),對(duì)優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提升產(chǎn)品品質(zhì)、合理選型使用精密注塑機(jī)意義重大。
一、注塑量相關(guān)參數(shù)
1. 理論注射容積與實(shí)際注射量:理論注射容積由螺桿直徑和注射行程共同決定 。不過在實(shí)際注射時(shí),因?yàn)槿哿蠒?huì)有回流情況,而且為了滿足塑化和保壓補(bǔ)縮的需求,實(shí)際注射量會(huì)比理論計(jì)算出來的數(shù)值小。這時(shí)候,會(huì)通過射出系數(shù) α 來對(duì)理論注射容積進(jìn)行修正,從而得到實(shí)際注射量。射出系數(shù) α 通常在 0.75 - 0.85 這個(gè)區(qū)間,它會(huì)受到螺桿結(jié)構(gòu)、注射壓力、背壓、模具結(jié)構(gòu)、制件形狀以及塑料特性等很多因素影響。要是實(shí)際注射量不穩(wěn)定,就會(huì)讓制品的重量偏差變大,進(jìn)而影響制品的性能和裝配精度。
2. 注射量的重復(fù)精度:該精度是衡量注塑機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo),它反映的是每次注射時(shí)實(shí)際注射量的一致程度。打個(gè)比方,某注塑機(jī)注射量重復(fù)精度是 ±0.5%,意思就是在多次注射過程里,每次注射量和設(shè)定的注射量之間的偏差,會(huì)控制在 ±0.5% 以內(nèi)。對(duì)于生產(chǎn)高精度塑料制品,像電子連接器、微型齒輪這類對(duì)尺寸精度和重量一致性要求特別高的產(chǎn)品,高重復(fù)精度至關(guān)重要。要是注射量重復(fù)精度差,制品的尺寸就會(huì)出現(xiàn)比較大的波動(dòng),沒辦法滿足精密裝配的需求,會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
二、注射壓力參數(shù)
1. 注射壓力的作用與影響因素:注射壓力的功能是克服熔料在流經(jīng)噴嘴、流道以及型腔時(shí)產(chǎn)生的流動(dòng)阻力,讓熔料可以快速、均勻地把型腔充滿,并且對(duì)熔體起到壓實(shí)作用 。它的大小會(huì)受到多種因素影響,像塑料的熔體指數(shù)(熔體指數(shù)越大,塑料流動(dòng)性就越好,所需注射壓力越低 )、塑料溫度(溫度升高,塑料黏度降低,注射壓力可適當(dāng)降低 )、模具溫度(模具溫度合適能改善熔料流動(dòng)性,降低對(duì)注射壓力的需求 )、注射速率(注射速率增加,熔料流動(dòng)阻力增大,可能得提高注射壓力 ),還有制品和澆口的形狀尺寸、模具流道等影響流動(dòng)阻力的因素,另外和對(duì)制品尺寸精度的要求也有關(guān)系。在生產(chǎn)薄壁、復(fù)雜形狀的精密制品時(shí),通常得用較高的注射壓力,才能確保熔料能填充到模具的各個(gè)角落。
2. 不同塑料與制品對(duì)注射壓力的要求:不同塑料的流動(dòng)性和成型特性差別很大,所以對(duì)注射壓力的要求也不一樣 。加工流動(dòng)性好的塑料,像低密度聚乙烯、聚酰胺這類,注射壓力一般在 35 - 55MPa;加工中等黏度的塑料,比如改性聚苯乙烯、聚碳酸酯等,對(duì)于形狀普通且有一定精度要求的制品,注射壓力可選 100 - 140MPa;要是加工聚砜、聚苯醚等高黏度工程塑料,而且制品是薄壁長(zhǎng)流程、厚度不均且精度要求嚴(yán)格的情況,注射壓力大概在 140 - 170MPa 范圍;而加工優(yōu)質(zhì)精密微型制件時(shí),注射壓力甚至能用到 230 - 250MPa 以上。要是注射壓力選得不合適,就會(huì)出現(xiàn)不少問題。注射壓力過高,制品可能產(chǎn)生飛邊,脫模困難,表面粗糙度變差,還會(huì)有較大內(nèi)應(yīng)力,嚴(yán)重時(shí)就成廢品了;注射壓力過低,又容易出現(xiàn)物料充不滿型腔的情況,沒法成型。
三、注射速度參數(shù)
1. 注射速度對(duì)制品質(zhì)量的影響:注射速度描述的是注射時(shí)螺桿的移動(dòng)快慢,用來體現(xiàn)熔體充模的速度。它對(duì)制品質(zhì)量影響顯著。注射速度慢的話,熔體充模時(shí)間就長(zhǎng),容易產(chǎn)生接縫線,使得制品密度不均勻,內(nèi)應(yīng)力變大。比如生產(chǎn)大型平板類塑料制品時(shí),注射速度過慢,熔體在型腔里前沿推進(jìn)不一致,制品表面就會(huì)出現(xiàn)明顯熔接痕,影響外觀和強(qiáng)度。而注射速度高,能減少充模時(shí)間,降低熔體溫差,改善力的傳導(dǎo)效果,做出的制品密度均勻、內(nèi)應(yīng)力小,還能縮短成型周期。但充模速度太高也有問題,熔體流經(jīng)噴嘴和模具澆口時(shí),因剪切速度過大,可能讓物料燒焦,還會(huì)吸入氣體,直接影響制品表面質(zhì)量。成型薄壁、長(zhǎng)流程制件及低發(fā)泡制件時(shí),通常得用較高注射速度保證制品質(zhì)量。
2. 多級(jí)注射速度控制:為克服單一注射速度的局限,滿足復(fù)雜制品成型需求,現(xiàn)代精密注塑機(jī)常用多級(jí)注射速度控制。注射過程不同階段,依據(jù)制品結(jié)構(gòu)形狀和塑料性能,設(shè)置不同注射速度。熔體剛開始填充模具型腔時(shí),用較低注射速度,平穩(wěn)引入熔體,避免沖壞模具內(nèi)精細(xì)結(jié)構(gòu);熔體填充到一定程度后,提高注射速度,快速填充型腔,減少熔接痕等缺陷;型腔快充滿時(shí),降低注射速度,防止熔體溢出產(chǎn)生飛邊,讓制品表面更光滑。合理設(shè)置多級(jí)注射速度,能有效提升制品質(zhì)量,降低廢品率。
四、保壓相關(guān)參數(shù)
1. 保壓壓力與保壓時(shí)間的作用:注射完成后進(jìn)入保壓階段,保壓壓力的作用是對(duì)型腔里的熔體進(jìn)行補(bǔ)充,補(bǔ)償塑料冷卻收縮產(chǎn)生的體積變化,保障制品尺寸精度和表面質(zhì)量。保壓時(shí)間則決定保壓壓力作用的時(shí)長(zhǎng)。保壓壓力不足或者保壓時(shí)間過短,制品會(huì)因收縮出現(xiàn)表面凹陷、尺寸變小等缺陷;保壓壓力過高或者保壓時(shí)間過長(zhǎng),制品會(huì)產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力,甚至可能脫模困難、制品變形。實(shí)際操作中,一般保壓壓力小于或等于注射壓力,具體數(shù)值要根據(jù)模溫、料溫、主流道及澆口大小等因素綜合確定。比如模溫較低、塑料收縮率較大時(shí),可能得適當(dāng)提高保壓壓力、延長(zhǎng)保壓時(shí)間。
2. 保壓對(duì)制品尺寸精度和密度的影響:保壓過程直接關(guān)系制品的尺寸精度和密度分布均勻性。合適的保壓能讓制品內(nèi)部塑料分子排列更緊密,提高制品密度,減少內(nèi)部空隙和缺陷,進(jìn)而提升尺寸精度。生產(chǎn)光學(xué)鏡片、精密儀器外殼等高精度塑料制品時(shí),精確控制保壓壓力和保壓時(shí)間是制品達(dá)設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。優(yōu)化保壓參數(shù),能把制品尺寸偏差控制在極小范圍,滿足精密制造嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),均勻的密度分布也有助于提高制品機(jī)械性能和穩(wěn)定性,讓制品使用時(shí)更可靠。
五、螺桿相關(guān)參數(shù)
1. 螺桿直徑與長(zhǎng)徑比:螺桿直徑會(huì)影響注塑機(jī)的注塑量和熔料輸送能力。較大直徑的螺桿,能提供更大注塑量,適合生產(chǎn)大型制品;較小直徑的螺桿,更適合生產(chǎn)小型精密制品,能實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的注射控制。螺桿長(zhǎng)徑比指的是螺桿有效長(zhǎng)度和直徑的比值,反映螺桿設(shè)計(jì)特點(diǎn)。長(zhǎng)徑比越高,螺桿對(duì)塑料的熔化、混合能力通常越強(qiáng)。加工聚碳酸酯、聚苯硫醚等對(duì)塑化質(zhì)量要求高的工程塑料時(shí),通常得用長(zhǎng)徑比較大的螺桿,確保塑料充分塑化,提升制品質(zhì)量和性能。但長(zhǎng)徑比過大,可能導(dǎo)致螺桿扭矩增大,能耗增加,對(duì)螺桿機(jī)械性能要求也更高。
2. 螺桿轉(zhuǎn)速與背壓:螺桿轉(zhuǎn)速會(huì)直接影響塑料在螺桿里的輸送、塑化能力,以及物料的受熱過程和剪切效果。提高螺桿轉(zhuǎn)速,塑化能力會(huì)提升,單位時(shí)間能塑化更多塑料,縮短成型周期。但同時(shí),塑化質(zhì)量可能下降,不過熔融溫度均勻性會(huì)改善,剪切作用加強(qiáng),剪切熱量增大,外部加熱能量可減少。對(duì)于聚氯乙烯、某些生物降解材料等熱敏感塑料,螺桿轉(zhuǎn)速過高可能導(dǎo)致塑料過熱分解,所以得正確選用螺桿轉(zhuǎn)速。背壓也叫塑化壓力,是螺桿頭部前端存料區(qū)內(nèi)熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)受到的壓力。背壓大小和螺桿、機(jī)筒中心阻力有關(guān),還能通過調(diào)節(jié)注射油缸的回油阻力(回油路上的溢流閥)控制。適當(dāng)提高背壓,能讓熔體溫度更均勻、混合效果更好,還利于熔體中氣體排出,改善塑化質(zhì)量。但背壓過高,會(huì)使螺桿計(jì)量段螺槽中熔體反流和漏流現(xiàn)象增加,降低塑料輸送能力,導(dǎo)致塑化量減少。一般在保證制品質(zhì)量前提下,背壓越低越好。
六、合模相關(guān)參數(shù)
1. 合模力的計(jì)算與作用:合模力是注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具能施加的最大夾緊力,作用是注射過程中防止模具被熔融塑料頂開。合模力大小和模腔壓力、制品在模具分型面上的投影面積,以及考慮壓力損失的折算系數(shù)、安全系數(shù)有關(guān)。足夠的合模力是保證制品成型質(zhì)量的重要前提。合模力不足,模具分型面會(huì)分開,發(fā)生溢料,產(chǎn)生飛邊,影響制品外觀和尺寸精度;合模力太大,會(huì)使模具變形,增加機(jī)器能耗,還可能縮短模具壽命。生產(chǎn)精密制品時(shí),通常得用更高合模力,確保模具緊密閉合,防止因微小縫隙導(dǎo)致塑料溢料,影響制品精度。
2. 開模行程與模板間距:開模行程指注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)能使模具打開的最大距離,決定能生產(chǎn)制品的最大高度。模板間距包含最小模厚、最大模厚以及模板間的最大間距,這些參數(shù)決定注塑機(jī)可安裝使用的模具尺寸范圍。選注塑機(jī)時(shí),得根據(jù)模具實(shí)際尺寸和制品脫模要求,確保開模行程和模板間距滿足生產(chǎn)需求。開模行程過小,沒法順利取出制品;模板間距不合適,可能沒法安裝所需模具,或者生產(chǎn)中因間距問題導(dǎo)致模具安裝不穩(wěn)定,影響制品質(zhì)量和生產(chǎn)安全。比如生產(chǎn)大型塑料制品,得有較大開模行程和模板間距適應(yīng)模具尺寸與制品脫模;生產(chǎn)小型精密制品,雖對(duì)開模行程和模板間距要求相對(duì)小,但也得精確匹配,保障生產(chǎn)順利。
七、溫度控制相關(guān)參數(shù)
1. 料筒溫度控制精度:料筒溫度會(huì)直接影響塑料的塑化質(zhì)量和流動(dòng)性。精密注塑機(jī)對(duì)料筒溫度控制精度要求很高,一般要求溫控精度在 ±0.5℃甚至更高。不同塑料加工溫度范圍不同,像聚乙烯加工溫度一般在 160 - 260℃,聚碳酸酯則在 280 - 320℃ 。料筒溫度波動(dòng)大,會(huì)讓塑料塑化不均勻,影響制品質(zhì)量。溫度過高,塑料可能分解、變色,降低制品機(jī)械性能;溫度過低,塑料塑化不良,流動(dòng)性差,難以充滿型腔,產(chǎn)生缺料、熔接痕等缺陷。為實(shí)現(xiàn)高精度溫度控制,精密注塑機(jī)常采用先進(jìn)溫控系統(tǒng),如 PID 控制算法,通過精確調(diào)節(jié)加熱元件和冷卻系統(tǒng),讓料筒溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。
2. 模具溫度控制精度:模具溫度對(duì)制品成型質(zhì)量影響重大,關(guān)乎塑料充模流動(dòng)、冷卻速度,以及制品收縮率和尺寸精度。精密注塑要求模腔表面溫度變化控制在 ±1℃之內(nèi) 。不同塑料和制品對(duì)模具溫度要求不同。結(jié)晶型塑料(如聚丙烯、聚乙烯等),較高模具溫度有助于結(jié)晶,能提高制品結(jié)晶度,改善性能,但可能增加成型周期;非結(jié)晶型塑料(如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等),模具溫度選擇主要考慮塑料流動(dòng)性和制品外觀質(zhì)量。通過精確控制模具溫度,可減少制品內(nèi)應(yīng)力,提高尺寸精度,改善表面質(zhì)量。模具溫度控制一般是在模具內(nèi)部設(shè)置冷卻水道或加熱管道,用循環(huán)水或熱油等介質(zhì)調(diào)節(jié),還配備高精度溫度傳感器和控制器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)整模具溫度。
八、其他關(guān)鍵參數(shù)
1. 頂出力與頂出行程:頂出力是注塑機(jī)頂出裝置能施加在制品上的最大推力,頂出行程是頂出裝置使頂桿移動(dòng)的最大距離。制品成型后,需通過頂出裝置從模具中推出制品。頂出力和頂出行程大小要根據(jù)制品形狀、尺寸、重量以及模具結(jié)構(gòu)確定。頂出力不足,沒法順利頂出制品,可能導(dǎo)致制品損壞或卡在模具中;頂出力過大,可能使制品變形。頂出行程不足,制品不能完全脫離模具;頂出行程過大,可能損壞模具或頂出裝置。生產(chǎn)大型、重量大或形狀復(fù)雜制品時(shí),通常需要較大頂出力和較長(zhǎng)頂出行程。比如生產(chǎn)汽車保險(xiǎn)杠等大型塑料制品,需強(qiáng)大頂出力克服制品與模具間的粘附力,確保順利脫模。
2. 設(shè)備的重復(fù)定位精度:設(shè)備的重復(fù)定位精度涵蓋注射位置精度、開 / 合模位置精度、預(yù)塑位置精度等,反映注塑機(jī)多次運(yùn)行時(shí),各個(gè)動(dòng)作部件回到相同位置的精確程度。例如,注射位置精度(保壓終止點(diǎn))要求小于 0.03mm,開模位置精度小于 0.03mm,合模位置精度小于 0.01mm,預(yù)塑位置精度小于 0.03mm 。高重復(fù)定位精度對(duì)保證制品一致性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。生產(chǎn)高精度塑料制品時(shí),每次注射、開模、合模和預(yù)塑等動(dòng)作的位置偏差都得控制在極小范圍,否則制品尺寸和質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng),無法滿足精密制造要求。為提高設(shè)備重復(fù)定位精度,精密注塑機(jī)通常采用高精度傳感器、伺服電機(jī)和先進(jìn)控制系統(tǒng),對(duì)各個(gè)動(dòng)作部件進(jìn)行精確位置控制和反饋調(diào)節(jié)。
結(jié)論
精密注塑機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)眾多,且相互關(guān)聯(lián)、相互影響。從注塑量、注射壓力、注射速度、保壓參數(shù),到螺桿、合模、溫度控制以及其他如頂出力、重復(fù)定位精度等參數(shù),每一個(gè)都對(duì)精密注塑成型過程和制品質(zhì)量起著不可或缺的作用。在實(shí)際生產(chǎn)中,只有深入理解這些參數(shù)的含義、作用和相互關(guān)系,并根據(jù)不同塑料的特性、制品的形狀和尺寸要求以及模具結(jié)構(gòu)等因素,合理調(diào)整和優(yōu)化這些參數(shù),才能充分發(fā)揮精密注塑機(jī)的性能,生產(chǎn)出高質(zhì)量、高精度的塑料制品,滿足各行業(yè)日益增長(zhǎng)的精密制造需求。同時(shí),隨著科技的不斷進(jìn)步,精密注塑機(jī)的參數(shù)控制精度和智能化水平也在不斷提高,為精密注塑技術(shù)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。