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 TQ 320 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 1 1 当注射压力达到392 M Pa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 177M Pa注射压力 可成型壁厚0 2 0 8mm制品 而以392M Pa压力 注射时 成型制品的壁厚可达0 15 0 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 L m 1 K m 1 mH m 3 P m 2 m 3 m m 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 1 n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 KH 6 6480P 3 1 4 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 63 L ight Industry M achinery 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149 177M Pa 而精密注射压力一般达到 216 243M Pa 有的高达392 M Pa 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500 1000mm s 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 06 mm 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 19 M pa 换算成保压压力变化约 1 9 2 9 M pa 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50 55 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25 30 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P I D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 3 D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 Effect of Injection Technologic Parameters on Precision Injection M olding L IXue2m ei1 D I N G Feng2 LUO Xiao2ye3 1 ZhongkaiCollege of A griculture and Technology Guangzhou 510225 2 South China U niversity of Technology Guangzhou 510641 3 Hangzhou Vocational and Technical College Hangzhou 310018 China Abstract The effect of injection technologic parameters including injection pressure velocity and temperature on precision injection molding is probed into in this paper which provides reference to the design of precision injection production technology Key words technologic parameter precision injection molding 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 Erhardt Jessen 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 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