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注塑件精密程度提高方法

來源:合肥精密模塑 時間:2022/07/25 瀏覽:0

具有高的尺寸精度的注塑件,也就是精密注塑件可以采用注射壓塑技術生產。注射機的控制和調節系統讓連續的加工步驟即塑化、計量、注射、保壓和冷卻可以反復進行。

注塑件的精度能否達到和保持更多地取決于注塑件的設計以及模具的設計和加工。判斷的標準是注射件的設計是否宜于加工塑料,而且模具澆口的充模性能要良好,模具的冷卻系統能夠均勻冷卻。

不帶殘余應力的注塑件可用注射壓塑技術生產。在注射壓塑技術中,成功地完成的各個步驟彼此重疊。注射機需要安裝一套快速反應的液壓系統,機器控制采用的測量裝置需要具有很高的精度。

注射壓塑降低殘余應力

注射件除了尺寸需要精準外,還要滿足其他的質量要求。因此,光學零件需要不產生殘余應力。例如,透鏡中的殘余應力會產生雙折射,因此降低了再現的真實性。對于光學載體來說,這限制了所儲存的信息密度。

注射壓塑生產的零件實際上是不產生殘余應力的,這主要在于將熔體注入到模具后,合模時一直保持一定間隙。間隙的大小視注射件而變化,從1mm-20mm不等,甚至還可以寬至50mm。只有在注射完成后,模具才關閉,建立起鎖模力。因此,注射壓塑需要全壓式模具。

根據注射件以及其要求的保壓條件,可能需要在注射周期的最后1/3時同時啟動壓縮過程。另一方面,還有一些情況如模內層壓裝飾材料,注射開始時剛好模具打開一定距離。直到注射的最后階段才啟動壓縮的合模運動。

由于在將物料注射到半開的模具這一過程中有大的流道出現,因此注射壓縮所需要的注射壓力比傳統的注射工藝下降5-10倍。即使在熔體結塊形成注射件這一成型過程中,模腔的壓力以及熔體所受的剪切應力也很低。因此,壓縮模塑件實際上不存在殘余應力。

注射模塑的光盤的存儲容量為650MB,而低應力數字光盤(DVD)可以采用注射壓縮成型,其存儲容量為17000MB。產生這一差別的原因是雙折射,注射件的雙折射遠遠大于注射壓縮件的雙折射。

除了應力誘導雙折射這一重要的質量標準外,光盤存儲載體表面上的針孔結構需要能夠真實再現。例如,只讀DVDROM要求的針孔深度僅為10nm,而相比之下,可寫DVDRAM就要求很高的保真度,所需的針孔深度增加到30nm,這是因為DVDRAM包含附加的信息。為了得到這樣的針孔結構,利用加工能力。這不僅需要很高的模具溫度,同時還需要高壓縮速度下的復雜壓縮過程。

此外,注射壓縮還可用于在汽車內飾件成型之前將織物裝飾材料或者軟質發泡薄膜壓縮到汽車內飾件上。在這種情況下,低的模腔壓力使裝飾材料不受剪切、應力和壓力的作用。

往復移動需要快速測量技術

注射壓縮使用功能與注射機相同的機器成型。在注射模塑中,成型過程順序完成。由于這種明確的分工,機器的控制系統可以順次控制每一個工序。

在注射壓縮過程中,由壓力和時間決定注射過程時間的超前與由動模板位置決定的間隙的超前過程匹配。這兩個過程重復再現的誤差很小。注射機的安裝工序如下∶

為了測量位置、速度和壓力,需要高精度和高液壓的測量系統;

為了控制系統在短的注射周期內有效工作,需要高速掃描速率,并且讀數要快速轉換為可處理的參數;

注射機需快速反應的液壓系統適應控制參數變化引起的處理參數變化。

與傳統注射機相比,前兩點不需增加額外的投資就能實現。螺桿前移和動模板移動采用超聲波定位測量裝置是有利的,因控制系統接收絕對值,定位測量裝置返回的讀數的精度在10μm。

液壓系統的壓力傳感器和模腔壓力傳感器應該精確到最終測量值的0.01%。至于溫度測量,標準傳感器的精度和動力就足夠了,因為溫度的變化比其測量的參數的變化慢得多。

如果定位測量裝置以相對高的頻率1kHz進行掃描(抽樣速率1ms),那么控制系統就能接收足夠的數據確定現有位置和導出的速度,精度足夠。

液壓系統采用伺服閥

對于液壓裝置來說,液壓儲油器讓機器的動作獨立而且同時執行。為了降低能耗而安裝了直接由電馬達驅動的螺桿的注射機也是如此。

不同液壓電路控制響應的另一個需要考慮的問題是油的壓縮性。當油的體積很大時,這種壓縮性可能引起時間滯后,比如引起注射曲線和合模速度的斜變,直至變為光滑過渡。

獲得的精度和重復性有兩個關鍵措施。油壓縮區域的正確設計以及制動器的正確定位會得到小的油體積,同時會降低壓縮性。伺服閥或者比例閥使液壓系統的響應時間加快。對于注射過程來說,在螺桿前移的過程中采取這些措施是非常重要的。在注射過程中,交換點即使有很小的定位誤差,注射速度也會產生很大的偏差,因為借助于螺桿前移的速度控制系統也會補償位置偏差。

電動機械直接驅動的控制系統的停機時間比液壓系統短。對比研究表明采用了液壓儲油器和伺服或者比例閥的注射機能夠達到與電驅動同樣低的過程偏差和同樣高的動力性能。位置控制系統以及注射速度指定曲線也同樣如此。如果要避免壓力峰值,需要螺桿和液壓缸的快速制動,尤其是注射量低時??焖僖簤合到y的這一概念同樣適用于大型機械,不同于機電驅動。

注射壓縮成型機在液壓方面的額外消耗可以從其低的鎖模力要求而節省的費用得到補償。模板的厚度以及其質量減小,而機器的剛性不會下降。因此小型液壓裝置就足夠了。

對于兩板鎖模裝置來說,注射壓縮的先決條件對其模具鎖模半模非常有利。開合模過程中的快速運動由兩個移動的油缸完成。鎖模力由四個壓力墊建立起來,這四個壓力墊的液壓裝置的油體積很小。因此,液壓系統的可變位移泵可以直接供應模具合模裝置。

在低載荷階段,可變位移泵給液壓儲油器加載,液壓儲油器為注射機的運動提供驅動力。這種設計將壓縮間隙同注射過程分開,而壓縮間隙是由合模裝置的位置決定的。比例控制閥安裝在注射機的機筒上,所以要調節的油量非常少。閥門開關的頻率為200Hz,即響應時間為5ms。比例閥對污染物的敏感度比具有類似性能的伺服閥低。

展望即使是自稱為注射壓縮成型,相比而言液壓注射機也不貴。因為如此,再加上工藝本身的優點,注射壓縮成型在未來數年內將越來越重要,尤其是其能夠生產沒有殘余應力的注射件,而且不增加成本。


 
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