精密射出成型技术

精密射出成型技术精密射出成型技术精密射出成型技术xxx公司精密射出成型技术文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度精密射出成型技術射出成形近況塑膠射出成型製品因具有優異的特性﹐使用量正逐年增加﹒根據工業局的統計資料顯示﹐國內塑膠加工業廠家數目近一萬家﹐從業合占製造業總人數的11%﹐產值約占總產值的%﹒但員工人數在50人以下的廠家﹐竟占了85%﹐可見塑膠射出成型加工業﹐屬中小企業的占絕大多數﹒成形追求的精密射出技術如何提升技術﹑創造產品的附加價值﹐乃成為成形界首要努力的目標﹒精密射出成型技術也因此逐漸受到重視﹒何謂精密射出成型﹖顧名思義﹐就是以較高的射出成型技術﹐製造出精度高的塑膠製品﹒談到精密射出成型﹐應從二個層面來思考﹒一種是在設計開發階段﹐就先擬定一套完整的生產技術﹐掌握這些生產因素﹐使做出來的成品精度﹐控制在預測的精度範圍內﹒這種技術層次較高﹐似屬於研究開發的技術﹒另外一種是在生產前﹐尚無法確保掌握在生產過程中﹐製造出來的成品精度到底是多少﹖只知道它大概在某個程度範圍內﹒有時﹐甚至無法預知製品的精度到底是偏上限﹐還是下限﹖但是在試做過程中﹐可以根據投入的生產因素及得到的製品精度範圍﹐再來調整﹑修正投入的生產條件﹐使製品精度更能符合需求﹐並且更希望在往後的每一次量產中﹐都能得到品質穩定性﹑再現性很高的產品﹒以上兩種方式﹐應該都市目前成型界所追求的精密射出成型技術﹒何為“精密“射出成型目前所談到產品的精度﹐除了尺寸﹑公差精度外﹐應包括製品表面精度（縮水﹑凹痕﹑接合線﹑光澤度﹑平坦度……等）﹒就塑膠製品尺寸縮水來說﹐層次較高的精密射出成型技術﹐應該在模具設計之初﹐就能根據製品大小﹑形狀﹑塑膠原料﹑澆口大小﹑流動方向﹐決定一個很精確的縮水律﹐而模具尺寸即依此縮水律來設計﹑加工﹒在射出成型時﹐再依環境﹑原料的處理﹐決定最佳的成型條件﹐使做出來的製品尺寸經過縮水後﹐正好符合成品圖上所要求尺寸精度﹒層次較低的精密射出成型技術﹐就是在模具設計時無法精確的決定縮水率等﹐預知射出後的成品品質﹒只能在以後生產時﹐根據做出來的製品品質的變化定型的後收縮率情況﹐修正生產因素（包括料的乾燥﹑射出條件的調整……等）﹐使製品的最終品質接近成品圖的要求﹐並控制在以後每次生產都能達到這個精度﹒因此精密射出成型技術﹐就是（1）無人化全自動（2）成型週期一定的生產技術﹒本文僅就目前成型界較迫切需要改進的後半段加以探討﹐我想應有事半功倍之效﹒成形優先改善專案目前﹐許多成行廠認為要達到精密射出成型﹐最迫切需要優先改善的是﹕精密的模具與高精度自動化射出成型機﹒其實這二個因素﹐只是精密射出成型技術中很小的一環﹐還有許多很重要的部分被我們忽略了﹒過分的強調模具及成型機的重要性﹐反而使我們不去重視其它更重要﹑且更應該多注意的部分﹒精密成型技術是一種連續性﹑相互關聯的﹑許多技術的組合﹐它代表企業整體的技術能力與水準﹑不良率的高低﹐是整個企業能力的總表現﹐並非某個單位﹑某個人的能力表現﹒品質差﹑不良率的產生﹐也不是某個員工的不對﹐因為沒有員工願意作出不良品﹒精密射出宜考慮因素既然精密射出成型技術﹐是許多相互關聯技術的組合﹐所以我們應該從塑膠原料的品質﹑處理方法﹑加工環境﹑機台性能﹑模具品質﹑射出成型條件的設定等一連貫因素來考慮﹒而這些因素有﹕季節﹕春﹑夏﹑秋﹑冬氣候的變化﹐冷卻水溫度的差異﹒時間﹕白天﹑晚上﹑早上﹑週一﹑週六﹑周日的差異﹒人員﹕人員熟練度﹑情緒﹑疲勞﹑注意力﹑個性﹑習性……等﹒環境﹕天候（晴雨天﹑溫度﹑濕度的影響）﹐風的大小﹑方向﹐暖房﹑冷氣﹑塵埃﹑冷卻水量的變動﹐水溫的變化﹐水垢的影響﹒材料﹕材料品質的穩定性﹐廠牌的差異﹐乾燥的方法（時間﹑溫度的控制……）﹐染色及配色的方法等（抽粒.色粉.色母粒）﹒機械：結構.螺桿組及周邊裝置﹕機台的性能﹑廠牌的差異﹑機台的磨耗﹑劣化﹑使用方法﹑計測儀器﹑計器方法﹑溫度控制器的種類﹑性能﹑冷煤（油﹑水）﹑冷煤的流速﹑流量及電壓的穩定性……等﹒模具﹕模穴多寡﹑流道系統﹑尺寸精度﹑模具材質﹑磨耗﹑強度﹑冷卻回路的設計……等﹒成型條件﹕作動油的溫度﹑成型壓力﹑速度﹑週期﹑成型條件的穩定性……等﹒以上僅就其中較為成形界所疏忽的幾項﹐提出來供大家參考﹐並請指正﹒我們先從外在的因素（風﹑室溫環境﹑時間）來談﹕風如果從射出成型加工材料溫度的變化過程來看﹐模具可說是一部熱交換機﹐塑膠原料經過加熱﹑混烘﹐經過模具成型後﹐呈急速的冷卻﹐應該有一定的規則﹐否則結晶化的溫度﹑時間﹑速度﹐都會受到影響﹒塑膠料冷卻的變化﹐與製品的收縮率有密切的關係﹒大家都注意到機台的3段－6段的溫度控制﹐而沒有注意風向與速度對射嘴﹑模具的影響﹒因此嚴格說起來﹐工廠裡的電風扇應受到管制﹐不能任意使用﹒室溫塑膠原料加熱注入模具後﹐急速冷卻﹐一部分的熱量由冷媒帶走﹐一部分散入大氣中﹔同時加熱料管亦散播出大量的熱到大氣中﹒熱的空氣往上升﹐如何在廠房的上層適度的抽風﹐或籍大氣空氣流動帶走上面的熱空氣﹐並且在廠房的底層部注入冷空氣（同時將熱空氣往上擠）﹐有待改善﹒適當的空調﹐控制廠房溫度在27°C左右﹐乃為精度成型必要的條件之一﹒環境塵埃的去除﹐料筒的加蓋（及靜電除塵）﹐地面的清拭﹐循環水流壓力大小﹐電壓的穩定性……等﹐亦不可疏忽﹒時間如果白天﹑晚上產生品質有差異﹐或者週一﹑週六產生品質上有差異﹐這種情況幾乎可以判定﹐問題出在模具溫度的不穩定﹒在休假日後開機生產﹐模具溫度還沒有上升到固定範圍內﹐就開始生產﹐如此作出來的東西﹐很少會有合格品﹒以上四項為外在的間接因素﹒接著討論與射出成型有直接關係的其它因素﹕材料高精度製品的流痕﹑光澤度﹑透明度﹐有求比較嚴格﹐對於材料的乾燥技術也特別講究﹒大使一般都只注意到乾燥的溫度與時間﹐甚至為了達到乾燥的效果﹐不惜提高乾燥溫度﹑這事絕對錯誤的﹐溫度提高﹐易造成材料分解變質﹐尤其對熱較敏感的材料﹐如PA﹑PVC等﹐泵為嚴重﹒正確的方法﹐應該是稍微降低乾燥溫度﹐延長乾燥時間﹒但是有一點必須特別注意﹕在密閉的容器內乾燥﹐水氣沒有過濾去除﹐而進入的空氣並沒有除濕﹐經過加熱後﹐空氣的相對濕度降低﹐絕對濕度卻沒有改變﹒由於在空氣沒的水分並沒有減少﹐如何能叨叨乾燥的效果﹖因此﹐如何做到除濕乾燥﹐乃為精密成型技術不可或缺的一環﹒機台（製品重量）自動化的射出成型機﹐可彌補射出成型技術的不足﹒但如果具備熟練﹑高深的射出成型技術﹐並不一定需要自動化的射出成型機﹒目前成形界使用機台較常疏忽的有兩項﹕一是使用過大的機台來成型﹒因為機台過大﹐料筒的容積也隨著加大﹐使得料在料筒內停留的時間過長﹐因加熱時間過長而變質﹐直接影響製品的精度﹒另一項被成形界所疏忽的﹐就是未能注意機台規格中的最大射出量﹕xg﹒假設某機台的最大射出量是50g,今製品的重量是30g﹐認為這種搭配萬無一失﹐其實卻忽略了最大射出成型量的單位時間是g/分﹒因此﹐還須再計算製品每分鐘的生產重量﹐是否超過此界限﹖如果違反此規則﹐會造成材料在料筒內有混煉不均的現象﹒沒有充分混煉熔融﹐就被擠出成型﹐結果品質當然不好﹒（適當調整配合冷卻及加料時間跟背壓）料溫為使料在料筒內充分熔融﹐提高溫度有助於混煉的程度﹐但是卻因溫度的提高﹐造成材料的變質﹒最好是適度的降低料溫﹐比平常用的溫度再降5~10%﹐不足的部分﹐改由提高rpm的方式來補足﹒因為rpm的提高﹐可以增加料的剪斷摩擦熱﹐此熱適足以彌補溫度不足的部分﹒由於摩擦生熱只是瞬間﹐料無變質之虞﹐並且因料筒旋轉產生的摩擦熱比較均勻﹐不會有局部過熱的情形發生﹐值得成形界一試﹒流道系統這裡所稱的流道﹐包括澆口的設計﹒通常﹐材料由高溫進入溫度較低的模具中﹐為使受到相當程度冷卻的塑膠原料能順利的流進模穴內﹐並減少製品的充填不足﹑接合線﹑縮水﹑凹陷……等不良狀況﹐都想儘量加大流道的截面積﹐也相對加大﹒其實這正犯了下述二項的錯誤﹕一是流道截面積加大﹐而料的流速成平方關係﹐呈倍數的下降﹔流速下降﹐料在流道停留的時間成平方倍數的增加﹐是足以增加料的冷卻﹐如此反而阻礙料的流動﹒如果我們檢討一下澆口的截面積那麼小（比流道的截面積小了很多）﹐料照樣可以流進模穴內﹐為什麼流道需要那麼大的截面積﹗二是流道截面加大﹐流速減緩﹐較易冷卻﹐相反的﹐如果將傳統的流道截面積取小﹐會因料在流道中的流速成平方關係的增加﹐速度加快﹐摩擦所產生的熱﹐是足以改善料的流動性﹒因此流道截面積取小﹐反而有助於料在流道中的流動﹒因溫度的上升﹐在模穴充填過程中所生的品質不良點（如接合線……）﹐可減至最低的程度﹒至於澆口的設計﹐應少用側澆口﹐因料由較大的截面積﹐忽然進入較小的截面積時﹐會有短暫停留現象﹐且因截面積逐漸變小﹐而有加速流動（生熱）的現象﹐因無冷料發生﹐可以得到精度較高﹒透氣孔大家都很瞭解透氣孔的重要性﹐遇到充填不良的問題﹐很快就會聯想到透氣孔的問題﹒但是透氣孔的製作﹐應該注意下列必須考慮的事項﹕膠件前端為一種很稠的乳膠狀物質﹐極易堵塞設在分模線上的透氣孔﹐尤其是鎖模力過大時﹐這種現象更明顯因此理想的透氣孔﹐應設在與分模線垂直的位置上﹐如頂出銷﹑分割塊上﹒在成型品的末端﹑心型銷上﹑鑲入塊上做透氣孔比較簡單﹐如果空氣堆集的部位在成品的中心﹐中央部位時透氣孔便無法製作﹒此為澆口數目與位置的設置不當所致﹒如果包風不明顯﹐只在成型品孔圓周上呈現一條接合線﹐可在心型（不論是鑲入或鑲一體式）上﹐對準接合線位置上逃一個小孔﹐來容納成型中多餘的氣體﹒此種方法﹐對消除接合線有很好的效果﹐值得一試﹒成型週期為了節省成本﹐提高產能﹐很少有人會無緣無故的增加成型時間﹐但是在下述三種現象會採用不當﹑過長的成型週期﹒為了改善成型品變形及凹陷現象﹐常以增加冷卻時間（即延長成型週期）來克服﹒使用過大的機台﹐料在料筒內停留的時間過長﹐與成型週期過長﹐對料（因過熱）所生的破壞力相同﹒製品肉厚不均﹒為了使厚度大的部分達到充分的冷卻效果﹐常常以延長成型週期來克服﹒以上三種情況﹐都使原料在料筒內提留的時間過長﹐而破壞了原有的特性﹒模溫控制由於塑膠件原料由高溫進入模具內﹐經過冷卻硬化後﹐才由模具中取出﹐為使製品能充分硬化﹐應做好冷卻工作﹒但是﹐如果冷卻系統不佳﹐則只有延長冷卻時間（增加成形週期）﹐此實是本未倒置﹒膠料在模具內充分均勻並不容易﹐常因肉厚不均而有不均勻的冷卻﹒由於牽涉範圍太廣﹐不在這裡說明﹒僅就模溫控制中最重要的部分敘述如下﹕1﹑膠件經過模具冷卻硬化後取出﹐但是千萬不要把模具當作冷卻機具﹐其實在膠件充填尚未完成前﹐模具也有保溫的功能﹐因此﹐應該把模具視為一部熱交換機﹐而不能視為冷卻製品的冷卻機具﹒2﹑模具冷卻水路的設計﹐應該稱為模具溫度控制﹐而不能稱為模具冷卻系統﹐亦不能稱為模具冷卻回路﹒3﹑為使塑膠原料在充填﹑冷卻過程中﹐不因模溫的過高或過低﹐而失去應有的特性﹐應特別重視模具的溫度控制﹒目前因冷卻水的溫度普遍偏低﹐一般常用的話水溫為室溫及5°C左右冰冷的水﹐較應該使用的水溫低了很多﹐如此對結晶性塑膠原料﹐如尼龍﹑POM﹑PBT﹑PPS的影響很大﹒4﹑為了使冷卻水能充分的帶走模具中的熱量﹐正確的做法應是﹕以Re＝8000~10000（亂流的標準雷諾數）的標準﹐來計算水的流速﹑冷卻水管的表面積﹒以能產生亂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﹒因為溫差（模溫與水溫之差）過大﹐