注射工艺参数对精密注塑精度的影响.pdf

收稿日期:2005201218作者简介:李雪梅(1973-),女,广东肇庆人,副教授,硕士,主要研究方向为轻工机械及机械设计,已发表论文十多篇。李雪梅等注射工艺参数对精密注塑精度的影响研究设计文章编号:100522895(2005)0420036203注射工艺参数对精密注塑精度的影响李雪梅1,丁峰2,罗晓晔3(1.仲恺农业技术学院,广东广州510225；2.华南理工大学,广东广州510640；3.杭州职业技术学院,浙江杭州310018)摘要:探讨了注射工艺参数包括注射压力、注射速率和温度对精密制品精度的影响,对精密注射成型生产工艺的制订具有指导作用。关键词:工艺参数；精密注塑；精度中图分类号:TQ320.5文献标识码:A图1注射压力与收缩率的关系图1引言精密注射成型这一概念主要区别于普通注射成型的传统概念。它的客观基础是高分子材料的迅速发展,使高精度塑料制品在电子、通讯、仪器仪表、医疗等行业得到了不断的开发和应用。注射工艺过程由于其非稳态性而比其它成型工艺要复杂,至今尚未找到一个能描述全过程的数学模型。压力、温度、速度、时间等主要工艺参数稍有变动,制品质量就随之变化。为能抵抗内外各种干扰因素影响,保持已设定的工艺参数,精密注塑要求注塑机具有良好的综合控制性能。通过严格控制压力、温度、速度及时间等参数,保证塑化时提供数量一定、温度均匀的熔料,充模时有适合模腔特点的稳定流动状态,保压冷却时有合适和稳定的状态条件,从而得到稳定和优质的精密制品。2注射压力注射压力对塑料制品的收缩率有最明显的影响。如实验得到的图11,当注射压力达到392MPa时,制品的成型收缩率接近零,这时,制品精度就只受模具及环境条件的控制。PC、ABS、POM、PE、PS制品的注射压力收缩率重量之间的实验关系曲线表明46:随着注射压力的上升,物料的压缩性增加,而比容下降。另一方面,由于密度增加,线膨胀系数下降,热收缩减少,从而使总收缩率减少。此外,提高注射压力还有助于增加制品的机械性能,使其抗冲击能力、最大弯曲应力和屈服强度均有显著提高。提高注射压力可增加流动长度,提高成型长度,有利于成型薄壁制品。以注塑PC为例,以常规177MPa注射压力,可成型壁厚0.20.8mm制品。而以392MPa压力注射时,成型制品的壁厚可达0.150.6mm。这样,可以节约材料,减少制品体积,缩短成型周期,提高生产率。注射压力与成型制品流动长度及厚度关系为Lm+1=K(m-1)mH(m+3)Pm2(m+3)mm(m+2)(m+3)式中:L为流动长度,H为制品厚度,K为材料的实际流动度,m=1n为流变指数,P为注射压力。对于一般高分子材料取m=3时,L=KH66480P314高压注射不仅可提高制品的几何精度,而且还能提高制品的性能。尤其对高粘度工程塑料,高压注射可提高充模流动距离和消除熔接线痕迹。提高注射压力还可提高实际注射速率。实际注射速率不等于理论注射速率,它受熔体系统的阻力63LightIndustryMachinery李雪梅等注射工艺参数对精密注塑精度的影响研究设计和液压系统压力2方面控制。当注射压力不能克服熔体阻力时,注塑机的实际注射速率就达不到理论注射速率。在实际生产中,往往由于熔体阻力和溢流阀的安全限压作用,不能充分发挥液压泵的全流率,而是使一部分从溢流阀溢流。但是,注射压力过高会导致制品产生很大的内应力。光弹性试验可以通过得到的应力条纹求出制品内部的应力分布。对PS制品的光弹性试验表明:不同注射压力下制品出现了不同的应力条纹,反映出注射压力越高,PS制品的内应力也越大。常规注射压力为149177MPa,而精密注射压力一般达到216243MPa,有的高达392MPa。3注射速率提高注射速率可成型形状复杂及薄壁制品,并有利于稳定和提高尺寸精度。尺寸精度与注射速率关系如图2。高速注射可以使塑料开始流入型腔时的温度和充模完了时的温度差减少,有利于薄壁成型,减少制品的内应力。超高速注射成型,注射速率达到5001000mms。这样,(1)成型物料在极高剪切速率下流动,受高剪切发热而使粘度降低；另一方面,物料与模腔中流道的低温壁面接触固化时形成一个皮层,在超高速注射充模时,这一皮层厚度也较薄,有利于实现超薄壁成型。(2)由于是在低粘度下流动,制品各部分承受成型压力较均匀,温度梯度较小,因此制品的翘曲、扭曲变形较少。(3)制品表面的流纹和熔合线没有普通成型那么明显。注射压力和注射速率对制品精度的影响还可从注射功率对制品精度的影响得到进一步证实。注射功率大的注塑机成型出制品的尺寸偏差范围较小,尺寸稳定性高。注射功率加大,还可以使流长比增大。注射速率很大程度上决定了充模的线速度。根据固化层增厚的道理,注射速率低时,熔料在模壁处的固化层增厚,可使收缩率下降。但从料温与传压的角度看,增大料流速率有利于压力传递,使收缩率下降。由图3可见,注射速率增大时,制品收缩率上升。但注射速率与收缩率之间的关系事实上十分复杂,收缩率还和注射压力、浇口位置与大小及模温、料温等密切相关。总体上看,在一定限度内注射速率对收缩率的影响并不很大。图2注射速率与尺寸精度的关系图3注射速率与收缩率的关系(ABS)4温度温度与精密注射成型有着十分密切的关系。在其他工艺条件不变的情况下,若采用主流道型浇口,对熔料剪切作用小,熔体温度近似等于料筒温度。由范德华方程可知,其它参数不变时,料温越高,冷却至室温后的收缩就越大。但另一方面,随着料温的增加,塑料熔体分子动能增加,熔体粘度下降。在不改变注射压力的情况下,模腔内的压力损失减少,即料压增加,使收缩率减小。ABS塑料料筒温度与收缩率的关系见图4。料筒温度由200上升到250时,制品收缩率由0.66%降至0.61%,制品尺寸变化幅度为0.06mm。图4料筒温度与收缩率的关系(ABS)模具温度在注射成型中所起的作用主要有2点:一是决定熔体在充模过程中的固化层厚度；二是决定制品脱模温度的高低。当模温较低时,一定温度的熔体充入模腔,碰到较低温度的模壁,使其固化层快速增长,熔料粘度增大,模内压力损失加大,不利于熔料压实。另一方面,模温较低时,其它工艺参数不变,可使浇口提前封冻,保压作用降低。此外,由于模温很低,制品脱模温度与环境温差引起的热胀冷缩作用相对较小。因此在低于50温度范围内,模温与收缩率关系主要是由固化层决定的。这时,随模温升高,固化层增长速度减缓,有利于熔料压实,反映出收缩率下降。在较高温度下,虽然随模温升高,固化层增长速度减慢,使制品收缩率降低,但此时制品脱模温度与塑料的线膨胀系数对收缩率的影响越来越显著。因此,此时模温与收缩率的关系为:随模温升高,收缩率增大。在精密注塑成型中,不仅模温对制品精度有影响,室温也对制品的尺寸公差有一定的影响。另外,工73轻工机械2005年第4期李雪梅等注射工艺参数对精密注塑精度的影响研究设计作油温的变化会引起粘度变化,使进入各执行机构的流量发生波动,引起启闭模速度、注射速度、螺杆转速的不稳定,而且也会导致压力波动。有人用一台小型注塑机做试验,在没有油温调节下,连续工作5h,油温会升高28,系统压力会升高0.19Mpa,换算成保压压力变化约1.92.9Mpa,这必将影响制品精度。精密注塑宜采且加热冷却闭环油温控制装置,将油温稳定在5055的范围内。精密注射成型不仅要对上述各部分的温度作出合理的选择,而且要对温度的变化进行严格的控制。特别是料筒及喷咀温度控制要精确,升温时超调量要小,温度波动要小。对于常规控制、双位控制升温时的超调量可达到2530,计量时温度波动达4以上,这是精密注塑成型不允许的。精密注塑温控宜采用PID控制,使温控精度达到015。除上述参数之外,精密注射工艺参数还有物料温度、冷却时间、保压压力和保压时间等,这里不作一一讨论。具体工艺参数一般要经过试验确定,并加以严格控制。参考文献:1冉茂杰.热塑性塑料件的精密注射成型J.工程塑料应用,1990,(1):17-24.2任鸿烈.国外注射成型技术发展新动向J.轻工机械,1999,(1):1-5.3D菲恩费特尔.注射模塑技术M.北京:中国轻工出版社,1990.14-95.4王兴天.注塑成型技术M.北京:化学工业出版社,1999.5李雪梅,谭震彪,许忠斌.光盘注塑加工技术及其成型设备的研究J.轻工机械,2004,(1):31-34.EffectofInjectionTechnologicParametersonPrecisionInjectionMoldingLIXue2mei1,DINGFeng2,LUOXiao2ye3(1.ZhongkaiCollegeofAgricultureandTechnology,Guangzhou510225；2.SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641；3.HangzhouVocationalandTechnicalCollege,Hangzhou310018,China)Abstract:Theeffectofinjectiontechnologicparameters,includinginjectionpressure,velocityandtemperature,onprecisioninjectionmoldingisprobedintointhispaper,whichprovidesreferencetothedesignofprecisioninjectionproductiontechnology.Keywords:technologicparameter；precisioninjectionmolding；precision信息简讯行业简讯丹佛斯并购中国变频器龙头企业成立“海利普”公司2005年11月1日,丹麦最大的工业公司丹佛斯并购了中国浙江海利电子科技有限公司(并购后新公司更名为浙江海利普电子科技有限公司)。原海利公司创建于2001年,位于浙江省海盐经济开发区,距离上海市100公里,拥有200名员工,从事开发、生产和销售各种变频器。海利普已经获得ISO9002质量认证,是中国变频器市场最大的生产厂商之一,在中国各地拥有成熟的销售网络。11月3日,来自丹佛斯和海利普的管理层、嘉兴市和海盐县领导以及海利普公司的全体员工出席了新公司开业庆典。丹佛斯集团总裁雍根柯劳森先生表示:“这次并购是我们在中国的首次并购,符合我们在华建立第二家乡市场的发展目标。此次并购必将加速丹佛斯变频器业务在中国市场的发展”。在新公司庆典上,嘉兴市长陈德荣表示:“这个跨国并购发生在我市令我们深受鼓舞。这充分显示中国在加入世贸组织后,我市的地方经济已经越来越与外部世界紧密结合。我们欢迎象丹佛斯这样的国际大公司为我市带来先进的管理理念和世界一流的技术,积极参与我市的社会和经济建设。”率领海利普成功发展至今的管理团队将继续领导新公司。丹佛斯传动部中国业务发展副总裁叶艾和(ErhardtJessen)将出任海利普董事会主席。前海利大股东兼董事会主席方光明将出任海利普董事会副主席。叶先生表示:“这次并购的成功使我们欢欣鼓舞。显然,在全球运营的世界领先的集团丹佛斯与快速增长和富有活力并深入中国市场的海利普间的联手,是一个双赢的佳例。”海利普将成为丹佛斯传动部的一部分。该部门生产和销售齿轮电机和电机速度控制装置变频器,拥有全球销售网络和生产工厂,能为食品、饮料、暖通空调、水处理和纺织等行业的客户提供高标准服务。丹佛斯传动部在丹麦、美国、中国、德国和斯洛伐克有生产基地。新公司生产的变频器还将以海利普品牌以及现有销售网络在国内销售。丹佛斯是丹麦最大的工业企业,年销售额达21.97亿欧元,在全球拥有17500万名员工。丹佛斯是一家全球运营的企业,在100多个国家设有子公司和销售代表处。丹佛斯在多个领域的机械和电子产品的研发和生产居于世界领先地位。集团业务领域划分为3大部分:制冷与空调,供热和水处理,以及传动控制。丹佛斯对中国有着长期承诺,以公司特有的节能环保产品和优质服务,为中国经济的持续发展贡献力量。丹佛斯先后在香港、天津、北京