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奧德塑料注射模精密成型技術(shù)與蒸汽輔助技術(shù)
閱讀：1398 發(fā)布時(shí)間：2008-12-13
奧德塑料注射模精密成型技術(shù)與蒸汽輔助技術(shù)
如何提高注射成型技術(shù)水平，生產(chǎn)出高精度的塑料制品，創(chuàng)造附加值高的產(chǎn)品，是所有公司努力奮斗的目標(biāo)。精密注射成型技術(shù)，是許多相互關(guān)聯(lián)技術(shù)的組合，應(yīng)該從制品結(jié)構(gòu)的合理性、塑料原料的質(zhì)量、處理方法、加工環(huán)境、注射機(jī)性能、模具質(zhì)量、注射成型工藝條件的設(shè)定等一系列因素來(lái)綜合考慮。才能取得*的效果。
精密成型技術(shù)是通過(guò)注射成型得到高精度的塑料制品。本文所談到的精度，除了尺寸精度外，還包括制品表面質(zhì)量，如收縮、凹痕、熔接痕、粗糙度、平面度等。
如何做到精密成形如何提高注射成型技術(shù)水平、生產(chǎn)出高精度的塑料制品，創(chuàng)造附加值高的產(chǎn)品，是所有公司努力奮斗的目標(biāo)。精密注射成型技術(shù)因此受到廣泛重視。為了得到高精度的塑料制品，需要從四方面去努力，一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要合理，二是制造精密的模具，三是采用的塑料，四是采用精密的注射成形工藝。
下面主要就精密模具的設(shè)計(jì)與制造及精密注射成型工藝談?wù)勛约旱慕?jīng)驗(yàn)，供同行參考。
精密模具的設(shè)計(jì)與制造
精密模具應(yīng)該具備下列條件：優(yōu)良的模具結(jié)構(gòu),對(duì)于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的模具，其成功與否，80％ 取決于模具結(jié)構(gòu)是否合理*。因此，要設(shè)計(jì)及制造精密模具，首先要有一支高素質(zhì)的模具設(shè)計(jì)工程師隊(duì)伍。
零件及模具的zui終精度，還取決于模具零件的加工精度及模具裝配的高精度。要做到這一點(diǎn)，應(yīng)該有*的加工設(shè)備和加工工藝。模具要有足夠的剛性模具在注射過(guò)程中承受強(qiáng)大的鎖模壓力及脹型力，模具必須有足夠的剛性才不會(huì)變形。為此具必須有良好的導(dǎo)向定位系統(tǒng)，模具尺寸；材質(zhì)；熱處理方法；熱處理硬度等諸多方面都必須做到。
成形制品快速且均勻的冷卻,塑料注射模具可說(shuō)是一部熱交換器，塑料原料經(jīng)過(guò)加熱、塑化，再經(jīng)模具成形后，呈急速的冷卻，應(yīng)該有一定的規(guī)則，否則結(jié)晶化的溫度、時(shí)間、速度、都會(huì)受到影響。均勻的冷卻，可防止塑件各部位因收縮率不一致而導(dǎo)致制品的變形。快速冷卻可以降低注射周期，提高模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率。要做到這一點(diǎn)，模具必須有良好的冷卻系統(tǒng)，將模溫控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，使塑料原料在填充、冷卻過(guò)程中，不因模溫的過(guò)高或過(guò)低，而失去應(yīng)有的特性。在精密注射成型中，應(yīng)特別重視模具的溫度控制。
膠料在模具內(nèi)充分均勻的冷卻并不容易，常因壁厚不均而有不均勻的冷卻。模具設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意這一點(diǎn)，在厚壁部分一定要有冷卻水通過(guò)。的精密注射技術(shù)“蒸汽輔助技術(shù)”是zui有代表性的模具設(shè)計(jì)控制理念。通過(guò)對(duì)模具型腔的有限分析，設(shè)計(jì)出沿著型腔面分布的冷熱交換系統(tǒng)，可以zui大限度的提高模具成型周期中各階段的熱交換率，從而zui大限度的提高產(chǎn)品的質(zhì)量同時(shí)縮短成型周期，
合理的澆注系統(tǒng)，通常塑料由高溫進(jìn)入溫度較低的模具中，為使受到相當(dāng)程度冷卻的塑料原料能順利的進(jìn)入型腔內(nèi)，并減少制品的充填不足、接合線、收縮凹陷等不良狀況，都想盡量加大流道的面積，流道面積加大，中心部熔膠能流通的面積也相對(duì)加大。但卻忽視了如下兩點(diǎn)：
一是流道面積加大后，塑料的流速成平方關(guān)系下降。流速下降，料在流道停留的時(shí)間成平方倍數(shù)的增加，反而增加塑料的冷卻，從而阻礙熔膠的流動(dòng)。如果我們想一下澆口的面積那么小(比流道的面積小了很多)，塑料照樣可以流進(jìn)型腔內(nèi)，為甚么流道需要那么大的面積?
二是流道截面加大，流速減緩，較易冷卻，相反的，如果將傳統(tǒng)的流道面積取小，會(huì)因熔膠在流道中的流速成平方關(guān)系的增加，可將冷卻減至zui低的程度。
因此流道面積取小，反而有助于熔膠在流道中的流動(dòng)。因溫度的上升，在型腔填充過(guò)程中所生的質(zhì)量缺陷(如接合線達(dá)等)，可減至zui低的程度。 至于澆口的設(shè)計(jì)，對(duì)于中、大型制品，應(yīng)少用側(cè)澆口，因熔膠由較大的面積，忽然進(jìn)入較小的面積時(shí)，會(huì)有短暫停留的現(xiàn)象，因而產(chǎn)生冷凝作用，對(duì)走膠不利。
正確協(xié)調(diào)的模具動(dòng)作，可以減少或杜絕故障的發(fā)生。不協(xié)調(diào)的模具動(dòng)作可能會(huì)給模具帶來(lái)災(zāi)難性的后果。模具在生產(chǎn)的每一個(gè)循環(huán)中，均須有穩(wěn)定且可靠的機(jī)構(gòu)來(lái)保證其動(dòng)作的協(xié)調(diào)，如定距分型和先復(fù)位機(jī)構(gòu)等。
的模具鋼材，內(nèi)模成型零件在長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)受到高溫、高壓、高速熔膠的磨損，成型零件必須耐磨、耐壓和耐沖擊，型腔表面必須有足夠的硬度，使模具具有足夠的壽命。對(duì)于注射模具，質(zhì)量永遠(yuǎn)要擺在*位，成本是次要的。
排氣良好，高速成形過(guò)程中，為得到良好的制品表面，必須有良好的排氣結(jié)構(gòu)。大家都很了解排氣槽的重要性，遇到填充不良的問(wèn)題，很快的就會(huì)想到排氣的問(wèn)題。但是排氣槽的設(shè)計(jì)，應(yīng)該注意下列事項(xiàng)：
(1)熔膠前端為一種很稠的乳膠狀物質(zhì)，極易堵塞設(shè)在分模面的排氣槽，尤其是鎖模力大時(shí)，這種現(xiàn)象更明顯，因此理想的排氣槽，應(yīng)該在與分模線垂直的位置上，如頂桿、鑲塊上。
(2)在料流的末端、鑲件上和分模面上做排氣槽比較簡(jiǎn)單，但如果空氣積聚在成品的中心，排氣槽便難以制作。此為澆口數(shù)目及位置的設(shè)計(jì)不當(dāng)所致。
(3)如果困氣不明顯，只在成形制品表面呈現(xiàn)一條熔接痕，可在芯型或是鑲拼零件上，對(duì)準(zhǔn)熔接痕位置上開(kāi)一排氣槽。
精密注射成形工藝
許多人認(rèn)為要得到精密膠件，只要設(shè)計(jì)和制造精密的模具就可以，其實(shí)這是一種偏見(jiàn)。精密的模具只是精密注射成型技術(shù)中其中的一環(huán)，還有許多很重要的因素需要引起我們的重視。有時(shí)精密成型并不一定需要高精密度的模具，一般品質(zhì)的模具，如果配合正確穩(wěn)定的注射成型條件，一樣可以得到尺寸穩(wěn)定性高，性能良好的塑料制品。
下面詳細(xì)談?wù)勥@些因素對(duì)制品尺寸精度的影響：
風(fēng)的影響
塑料冷卻的變化，直接影響制品的收縮率。我們只注意注塑機(jī)的料筒溫度控制，而沒(méi)有注意到風(fēng)的方向速度對(duì)料筒、噴嘴及模具溫度的影響。嚴(yán)格地說(shuō)，生產(chǎn)精密塑料制品的工廠里，電風(fēng)扇應(yīng)受到管制，不能任意使用，否則會(huì)導(dǎo)致料筒及模具溫度的不平衡，從而影響塑料的塑化和制品的收縮率。
風(fēng)的影響
塑料冷卻的變化，直接影響制品的收縮率。我們只注意注塑機(jī)的料筒溫度控制，而沒(méi)有注意到風(fēng)的方向速度對(duì)料筒、噴嘴及模具溫度的影響。嚴(yán)格地說(shuō)，生產(chǎn)精密塑料制品的工廠里，電風(fēng)扇應(yīng)受到管制，不能任意使用，否則會(huì)導(dǎo)致料筒及模具溫度的不平衡，從而影響塑料的塑化和制品的收縮率。
室溫
塑料原料加熱注入模具后，急速冷卻，一部分的熱量由冷卻介質(zhì)帶走，一部通過(guò)輻射和對(duì)流進(jìn)人大氣中；同時(shí)料筒也散發(fā)出大量的熱到大氣中。如何控制機(jī)房的溫度，如何在廠房的上層適度的抽風(fēng)，或藉大氣空氣流動(dòng)帶走上面的熱空氣，并且在廠房的底層注入冷空氣，是非常重要的。如果能在機(jī)房加裝適當(dāng)?shù)目照{(diào)，將廠房溫度控制在27℃左右，則為精密成形創(chuàng)造了非常必要的條件。
環(huán)境、氣候( 晴雨天、溫度、濕度的影響)，風(fēng)的大小、方向，暖房、冷氣、塵埃，冷卻水量的變動(dòng)，水溫的變化，水垢的影響，都會(huì)對(duì)制品精度產(chǎn)生影響。因此塵埃的去除，料筒的加蓋(及靜電除塵)，地面的清掃，循環(huán)水流壓力大小，電壓的穩(wěn)定性等，都是不可疏忽的因素。
時(shí)間
春、夏、秋、冬氣候的變化，冷卻水溫度的差異都會(huì)影響模具溫度，進(jìn)而影響制品精度。如果白天、晚上生產(chǎn)制品的質(zhì)量有差異，或者周一、周六生產(chǎn)的制品質(zhì)量上有差異，也可以判定，問(wèn)題出在模具溫度和環(huán)境溫度的不穩(wěn)定。在休假日后開(kāi)機(jī)生產(chǎn)，模具溫度還沒(méi)有升到固定的范圍內(nèi)，就開(kāi)始生產(chǎn)，如此做出來(lái)的東西，很少會(huì)有合格品。
材料
材料質(zhì)量的穩(wěn)定性，品牌的差異，回用料的使用、干燥的方法(時(shí)間、溫度的控制等)，染色配色的方法等，對(duì)制品質(zhì)量會(huì)有很大影響。高精度制品對(duì)表面質(zhì)量(如流痕、粗糙度、透明度等)要求比較嚴(yán)格，對(duì)于材料的干燥技術(shù)也特別講究。但是一般都只注意到干燥的溫度與時(shí)間，甚至為了達(dá)到干燥的效果，不惜提高干燥溫度，這是錯(cuò)誤的。溫度提高，易造成材料降解變質(zhì)，尤其對(duì)熱敏性塑料，如PA、PVC、POM 和EVA 等，更為嚴(yán)重。正確的方法，應(yīng)該是稍微降低干燥溫度，延長(zhǎng)干燥的時(shí)間。
還有一點(diǎn)必須特別注意：在密閉的容器內(nèi)干燥，水氣沒(méi)有過(guò)濾去除，而進(jìn)入的空氣并沒(méi)有除濕，經(jīng)過(guò)加熱后，空氣的相對(duì)濕度降低，濕度卻沒(méi)有改變。由于在空氣內(nèi)的水分并沒(méi)有減少，怎么能達(dá)到干燥的效果呢?因此，如何做到除濕干燥，乃為精密成形技術(shù)*的一環(huán)。
注射機(jī)
注塑機(jī)的性能、廠牌的差異、注塑機(jī)的磨損、老化、使用方法、計(jì)測(cè)儀器、計(jì)器方法、溫度控制器的種類、性能、冷卻介質(zhì)(油、水)、冷卻介質(zhì)的流速、流量及電壓的穩(wěn)定性等，也會(huì)影響到制品質(zhì)量。自動(dòng)化的注射機(jī)，可彌補(bǔ)成形技術(shù)的不足。但如果具備熟練、高超的注射成型技術(shù)，并不一定需要自動(dòng)化的注射機(jī)。目前工廠使用注射機(jī)易疏忽的有二項(xiàng)：
一是使用過(guò)大的注射機(jī)來(lái)成形。注射機(jī)過(guò)大，料簡(jiǎn)的容積也隨著加大，使得塑料在料筒內(nèi)停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而變質(zhì)，直接影響制品的精度。
另一項(xiàng)被疏忽的，就是未能注意注射機(jī)規(guī)格中的“額定注射量：x克”。假設(shè)某注射機(jī)的額定注射量是300 克，而制品的重量是200 克，表面看來(lái)無(wú)任何問(wèn)題，其 實(shí)卻忽視了額定注射量的單位是克／分。因此，還須再計(jì)算制品每分鐘的生產(chǎn)重量，是否超過(guò)額定注射量?如果超過(guò)，會(huì)造成材料在料筒內(nèi)有塑化不均的現(xiàn)象。沒(méi)有充分熔融，就被射出成形，結(jié)果一定影響制品質(zhì)量。
模具溫度控制
模溫控制對(duì)制品質(zhì)量的提高至關(guān)重要，除了模具設(shè)計(jì)時(shí)必須重視外，模具生產(chǎn)時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)：
(1)冷卻水的溫度不應(yīng)太低。如果冷卻水的溫度過(guò)低，將導(dǎo)致模具的溫度相對(duì)偏低，如此對(duì)熔膠的填充、流動(dòng)很不利，zui終對(duì)制品質(zhì)量會(huì)造成很大的影響。一般常用的水溫為室溫及5 ℃左右的冷水，比應(yīng)該使用的水溫低了很多，如此對(duì)結(jié)晶性塑料(如尼龍、POM、PBT、PPS 等)影響很大。
(2)為了使冷卻水能充分的帶走模具中的熱量，正確的做法就是：
A．按R e=8 0 00～10000(亂流的標(biāo)準(zhǔn)雷諾數(shù))的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)計(jì)算水的流速及冷卻水管的表面積。
B．以能產(chǎn)生湍流的水速帶走模具的熱量，而不是降低水溫、以大的溫差帶走熱量。因?yàn)闇夭?span>(模溫與水溫之差)過(guò)大，極易造成模溫的不均，導(dǎo)致成形品的變形。
C，當(dāng)模溫很高，接近100"C 時(shí)，可以使用加壓的水來(lái)做熱交換工作，而不能用油來(lái)冷卻。因?yàn)橛偷恼扯鹊暮芨?，比重輕，雷諾數(shù)(R e=dvp／ n)很難達(dá)到湍流的標(biāo)準(zhǔn)，而在層流的
情況下，便很難充分帶走模具的熱量。
射出成形條件 溫度、成形壓力、速度、周期、成形條件的穩(wěn)定性等直接影響制品的質(zhì)量。
(1 )成形壓力
因填充不易，一般都可以提高射出壓力來(lái)克服，不過(guò)壓力一大，就容易產(chǎn)生飛邊，即使再好的模具也無(wú)法避免飛邊的產(chǎn)生。壓力太大，除了易生飛邊外，還因內(nèi)應(yīng)力的增加，極易造成制品的變形。
另外，適當(dāng)降低料溫(防止料過(guò)熱變質(zhì))，同時(shí)提高螺桿的旋轉(zhuǎn)速度，利用剪切及摩擦產(chǎn)生的熱量，亦有助于成品填充，改善制品的成型質(zhì)量。
(2 )成形周期
成形周期過(guò)長(zhǎng)，熔膠在料筒內(nèi)停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，塑料易發(fā)生降解，從而破壞了塑料原有的特性。成形周期過(guò)長(zhǎng)，也降低了模具的生產(chǎn)率。
因此為了節(jié)省成本；提高產(chǎn)量，很少有人會(huì)無(wú)緣無(wú)故地增加成形周期，但是下述情況是另外：
（1) 為了改善成形品變形及收縮凹陷現(xiàn)象，常以增加冷卻和保壓時(shí)間(即延長(zhǎng)成形周期) 來(lái)克服。
（2)制品壁厚不均。為了使厚度大的部分達(dá)到充分的冷卻效果，常常以延長(zhǎng)成形周期來(lái)克服。
(3)成形溫度,為使塑料在料簡(jiǎn)內(nèi)充分熔融，提高溫度有助于塑化的程度，但是溫度的提高，很容易造成材料的降解。是適度的降低料溫，比平常用的溫度再降5～1 0％，不足的部分，改由提高螺桿的旋轉(zhuǎn)速度(進(jìn)而提高注射速度)的方式來(lái)補(bǔ)足。因?yàn)槁輻U的旋轉(zhuǎn)速度的提高，可以增加塑料分子之間因剪切和摩擦而產(chǎn)生的熱量，此熱量足以彌補(bǔ)料溫的不足。由于摩擦生熱只是瞬間，塑料不會(huì)發(fā)生降解，并且因料筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦熱比較均勻，不會(huì)有局部過(guò)熱的情形發(fā)生，值得同行一試。
一種的塑料精密注射成型技術(shù)正在被人們?nèi)找骈_(kāi)始關(guān)注：-----蒸汽輔助技術(shù)，蒸汽輔助技術(shù)是一套針對(duì)注射生產(chǎn)中的諸多復(fù)雜因素而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。它從模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工工藝著手，利用蒸汽，冷卻水，壓縮空氣、抽真空等手段的科學(xué)協(xié)調(diào)控制從而可以迅速提高模具溫度、快速散熱，
與普通模具生產(chǎn)技術(shù)相比，由于zui大限度的增加了其模具內(nèi)部的冷卻和加熱的管路，使得模具的溫度可以快速升溫到樹(shù)脂的熱成型溫度以上，這樣，樹(shù)脂在充填到型腔的過(guò)程中，就不會(huì)因?yàn)樵诹鞯阑蚰＞弑砻娴募彼俳禍囟纬筛街谀１谏系墓袒瘜樱瑥亩梢愿鼮榉奖氵M(jìn)行順序充填。在多股膠流的匯合處，由于樹(shù)脂的流動(dòng)性良好，也可保證零件表面匯線的產(chǎn)生。
采用蒸汽輔助技術(shù)所能獲得的優(yōu)點(diǎn)還有很多，比如可以避免流痕的產(chǎn)生，解決產(chǎn)品的變形和裂紋，以及對(duì)模具表面良好的復(fù)原等等。由于其工作原理是基于樹(shù)脂的物理性變化產(chǎn)生的，所以幾乎可以適用于所有的樹(shù)脂材料。使得在一個(gè)成型的生產(chǎn)周期內(nèi)，樹(shù)脂的充填、補(bǔ)縮、冷卻均是處于較理想的狀態(tài)下進(jìn)行，科學(xué)合理的控制注射生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)以便得到更為符合理想成型條件的產(chǎn)品。是一種劃時(shí)代的塑料精密注射成型的理想解決方案。
主要的應(yīng)用范圍有
o汽車等厚外殼及外觀零件
o 辦公自動(dòng)化設(shè)備、弱電、家電產(chǎn)品的外殼或機(jī)殼
o大型LCD用透光板、大口徑塑性鏡頭等光學(xué)儀器用的零件
o簿壁的外殼注塑品
o精密質(zhì)量要求的注塑品
在現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)蒸汽輔助技術(shù)的應(yīng)用基本還局限于液晶顯示器面框類產(chǎn)品上，原因之一是：PHLIPS公司帥先采用蒸汽輔助技術(shù)應(yīng)用于液晶顯示器面框類產(chǎn)品上，應(yīng)用ABS或ABS+PC等普通樹(shù)脂生產(chǎn)出超大面積的超薄面框類產(chǎn)品，其的高光效果以及毫無(wú)瑕疵的制品外觀，已漸漸成了液晶顯示器面框類產(chǎn)品的行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。使得國(guó)內(nèi)的相關(guān)配套廠不得不爭(zhēng)相采用。在國(guó)外，蒸汽輔助技術(shù)，還廣泛應(yīng)用在需要添加玻璃纖維，或其他填充材料的外觀類產(chǎn)品上，利用蒸汽輔助技術(shù)帶來(lái)的高溫，使得混合的樹(shù)脂材料在密度差的影響下，進(jìn)行自由擴(kuò)散。得到產(chǎn)品外觀細(xì)膩光亮，而其韌性、強(qiáng)度。都非常好的產(chǎn)品。
現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多類似的產(chǎn)品，比如采用電熱管進(jìn)行模溫控制的模溫機(jī)、采用高溫油進(jìn)行控制的油溫機(jī)，運(yùn)用高溫高壓水的水溫機(jī)，以及運(yùn)用熱空氣的熱空氣模溫機(jī)。但是從效果上評(píng)估無(wú)疑是蒸汽輔助技術(shù)zui為經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。無(wú)論從成型周期的縮短上、還是從產(chǎn)品的穩(wěn)定性上、或者從產(chǎn)品成品的變形量上等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行衡量，蒸汽輔助技術(shù)都有非常大的優(yōu)勢(shì)。
結(jié)論
精密成型技術(shù)是一種連續(xù)性、相互關(guān)聯(lián)的、許多技術(shù)的組合，它代表企業(yè)整體的技術(shù)能力與水平。蒸汽輔助等技術(shù)的應(yīng)用也需要諸多方面的協(xié)同和配合包括模具在新的理念下的設(shè)計(jì)，加工，材料的應(yīng)用，設(shè)備的配置，操作人員的技術(shù)水平等等。
科學(xué)的控制和協(xié)調(diào)以上諸多因素才可得到高質(zhì)量低成本的產(chǎn)品。精密注射成型技術(shù)，是許多相互關(guān)聯(lián)技術(shù)的組合，所以我們應(yīng)該從制品結(jié)構(gòu)的合理性、塑料原料的質(zhì)量、處理方法、加工環(huán)境、注射機(jī)性能、模具質(zhì)量、注射成型工藝條件的設(shè)定等一系列因素來(lái)綜合考慮。