精密注塑技術的"精密"之處

時間：2020-01-05

精密注塑技術的“精密”之處
隨著“3C”產品的發(fā)展，精密注塑機作為精密注塑成型的一個關鍵基本設備，在成型制品的尺寸重復精度、內在質量及重復精度與成型效率等三個方面都得到了較大的改進。相比傳統(tǒng)的注塑成型設備，精密注塑機真正實行了對于制品的精確控制和精密生產。那么，精密注塑技術的“精密”之處體現在哪里?
精密注塑的塑化裝置
精密注塑的塑化裝置是提高塑化質量、注塑重復精度和制品內在質量等三方面的關鍵部件。目前，該裝置主要向實現高速、高壓和快速應答的目標發(fā)展。
1、高速的注塑塑化裝置
實現高速的注塑塑化是精密注塑機的一個重要特征。一般，高速注塑的速度可以達到300～1000mm/s，有些注塑設備甚至達到2000mm/s。對于注塑速度不**過500mm/s的注塑加工過程，可選用*式同軸裝置同時完成注塑和塑化，而當注塑速度**過500mm/s時，采用*式同軸裝置很難達到所要求的注塑精度及塑化質量，主要是由于該種裝置容易在高速注塑時使已塑化的熔融料倒流，從而導致計量不準和熔融料的質量劣化。
為解決這一難題，根據精密高速注塑的特征，可采用“IMC”式的注塑塑化裝置，即把傳統(tǒng)的*式同軸裝置分拆為注塑和塑化兩個互相聯系且功能各自獨立的裝置，塑化部分由擠出螺桿完成，而注塑部分則由注塑柱塞完成，這樣由于注塑柱塞與注塑機筒內壁之間的配合間隙遠小于注塑螺桿與注塑機筒內壁/止回環(huán)之間的間隙，有效避免了注塑柱塞在高速注塑時可能引發(fā)的熔融料倒流的現象，而且獨立塑化完全不受成型周期的限制，較大地提高了塑化質量和塑化能力。
2、精密全電動注塑塑化裝置
全電動注塑塑化裝置應用于精密注塑塑化裝置后，可顯著提高注塑設備的塑化位移、塑化轉速、塑化背壓、注塑行程和保壓等注塑塑化參數的控制精度，因此，在精密注塑機上得到了廣泛的應用。
3、精密注塑螺桿
與傳統(tǒng)的注塑螺桿相比，精密注塑螺桿具有壓縮比較小、長徑比大和高耐磨等特點，以長徑比為例,普通的注塑螺桿為20～23，而精密注塑螺桿則為24～30。
一般，用作精密注塑螺桿的材料都具有很高的剛度和強度，制得的精密注塑螺桿也會根據加工材料的不同而不同。為提高注塑的流長比，并較大限度地降低制品成型的收縮率，精密注塑機的注塑壓力可達到216～243MPa，而**高壓機的注塑壓力可達到243～392MPa。在這種情況下，螺桿必須具備足夠的剛度和強度，才能在高壓注塑時不會出現彎曲和扭斷等失效現象。
精密合模裝置
合模裝置是保護精密模具及保證制品質量的重要部件。與普通的合模裝置相比，精密合模裝置的剛度要大10%～15%，而且動、定模板之間的平行度標準也要高30%～40%，一般控制在0.05～0.08mm，從而實現對于模具的低壓保護及對合模力的精確控制。
1、精密肘桿裝置的合模裝置
對于傳統(tǒng)的肘桿裝置的合模裝置，其動、定模板之間無法獲得長期穩(wěn)定的平行度，同時很難實現對精密模具的低壓保護。為克服這一缺陷，精密肘桿裝置做了以下改進：采用高精度的滾珠導軌副來導向動模板的運行，保證了動模板運行精度的穩(wěn)定性；應用了具備控制速度和閉環(huán)壓力的雙重功能的伺服閥，實現了對于精密模具的低壓保護；銷軸和鋼套采用了具有高耐磨性的摩擦副，進一步穩(wěn)定了動、定模板之間的平行度；精密調模機構的應用實現了高精度地調模，從而保證了動模板在任一位置都能達到穩(wěn)定的平行度。
2、精密全液壓合模裝置
精密注塑的合模裝置是以全液壓合模裝置為主。傳統(tǒng)的合模裝置其肘桿裝置的合模力通常作用在上、下(或左、右)兩側，會導致動模板中部發(fā)生受力變形，從而影響模板的平行度，而這種全液壓合模裝置的合模油缸活塞作用于動模板的*位置，保證了動、定模板之間長期穩(wěn)定的平行度。
隨著應用要求的提高，精密全液壓合模裝置也不斷進行著改造，動模板運行的導向采用高精度的滾珠導軌副就是一個較明顯的進步，使其達到了進一步提高動、定模板之間的平行度穩(wěn)定性的要求。
3、無拉桿合模裝置
無拉桿合模裝置由于不采用拉桿，消除了拉桿撓度對模板平行度的影響。近年來，通過對易受力變形的“C”形架進行改進，提高了動、定模板之間平行度的精度及精度穩(wěn)定性。比如，米拉克龍的Freedom系列無拉桿注塑機其合模裝置呈U型結構，且僅有底下兩根拉桿，具有較高的剛性。通過配置**的平衡油缸結構，使得定模板之間的平行度較穩(wěn)定。
4、分塊連體頭板
一般，有拉桿的合模裝置注塑機其頭板都是采用整塊式結構，而這樣的結構設計往往會由于頭板受力過大而導致整體變形。精密注塑機通過采用分塊連體頭板，有效提高了頭板的剛度，從而達到減小模板因受力而對模具產生的變形撓度。這種分塊連體頭板將頭板的受力功能和安裝模具功能分開，分別由各自的塊體承擔，并用中心圓環(huán)體連接受力塊與安裝模具塊。在承受合模力的過程中，由于中心圓環(huán)體的受力面積小于受力塊面積，頭板受力產生的撓度,僅將*中心圓環(huán)體處所產生的變形撓度傳遞給安裝模具塊，由此可以看出,安裝模具塊因受力而產生的變形撓度區(qū)僅在*中心圓環(huán)體，不會對安裝模具塊整體產生撓度，從而達到提高鎖模精度的目的。
精密液壓控制技術
開發(fā)高速應答的集成元件及系統(tǒng)是精密液壓控制技術的發(fā)展方向，而要實現高速應答能力，不僅要提高閥件自身的響應速度，還需要在提高控制性能的前提下精簡閥的數量，以達到響應回路的速度要求。
為達到這一要求，精密注塑機液壓控制技術正在加速自身的技術發(fā)展，較明顯的特點就是將數字電子液壓技術和電子運算技術進行整合，形成“智能”控制系統(tǒng)，這樣*借助外部控制器即可獨立完成各種運行功能，實現對各主要參數，如流量、速度、位置和壓力等的精確閉環(huán)控制，使系統(tǒng)能夠達到較好的高速應答控制效果。
多功能的高度集成化的比例液壓元件是精密注塑機液壓元件發(fā)展的一個重要特征。不同于以前需要應用多個不同功能閥控制的回路，目前的精密注塑設備將這些多功能控制閥集成到一個回路中，較大地提高了設備的動態(tài)性能。
比如，Atos公司開發(fā)出了用于注塑塑化回路的數字伺服比例插裝復合閥。該元件集成了P/Q數字放大器，通過配合外部壓力傳感器，在注塑時只需一個閥即可完成原來需要3～5個閥才能完成控制任務。該元件還能同時執(zhí)行速度控制和壓力控制，可在保壓和塑化背壓階段中實現高動態(tài)、精確的轉換。
精密控制系統(tǒng)
為了進一步提高快速應答的精確度，應用**的精密控制系統(tǒng)是進一步提升精密注塑成型機水平的關鍵，也是對整機精密注塑性能的補充和提高。目前，日精公司通過采用新的TACT控制系統(tǒng)，有效提高了設備的響應速度及穩(wěn)定性，而且采用新的保壓控制系統(tǒng)后，其制品重量的變動幅度由原來的0.022g減小到0.006g，顯著提高了產品質量的穩(wěn)定性。
弘訊科技股份有限公司在國內率先開發(fā)出了全電動精密控制系統(tǒng),其*處理器的速度可由普通的40MHz提升到400MHz,而且溫控精度達到±10，有效提升了全電動精密注塑機的位置和運轉精度。
日本JSW公司的J-EⅡ-P系列液壓注塑機擁有六擋注射速度閉環(huán)控制、六擋保壓閉環(huán)控制、三擋螺桿轉速控制和三擋背壓閉環(huán)控制，并裝備了帶有柔性高速低壓伺服回路的高靈敏度控制器，通過與液壓蓄能器回路和高性能的伺服閥組成的閉環(huán)控制相結合，準確保證了油溫、樹脂溫度和模具溫度等的設定值和隨機變化的實測值的有效一致，從而實現了精密注塑過程的高速性、高響應性、高穩(wěn)定性。另外，該系統(tǒng)還可設定高速高壓成型和高速低壓成型，在大范圍內實現了穩(wěn)定的較佳壓力注塑成型，顯著提高了產品質量的穩(wěn)定性。
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