從注射壓力方面劃分,普通機(jī):147 ~177MPa;精密機(jī):216 ~243MPa;超高壓機(jī):243~392 MPa。精密注塑機(jī)必須高壓的理由是: (1) 提高精密制品的精度和質(zhì)量,注射壓力對(duì)制品成型收縮率有最明顯的影響。當(dāng)注射壓力達(dá)到392MPa時(shí),制品成型收縮率幾乎為零。而這時(shí)制品的精度只受模具控制或環(huán)境的影響。實(shí)驗(yàn)證明:注射壓力從98MPa提高到392MPa后,機(jī)械強(qiáng)度提高3%~33%。 (2) 可減小精密制品的壁厚、提高成型長(zhǎng)度。以PC為例,普通機(jī)注射壓力177MPa,可成型0.2~0.8mm壁厚的制品,而精密機(jī)注射壓力在392MPa時(shí)可成型厚度在0.15~0.6mm 之間的制品。超高壓注射機(jī)可獲得流長(zhǎng)比更大的制品。 (3) 提高注射壓力可充分發(fā)渾注射速率的功效。欲達(dá)到額定注射速率,只有兩個(gè)辦法:一是提高系統(tǒng)最高注射壓力;二是改造螺桿參數(shù),提高長(zhǎng)徑比。精密注射機(jī)的注射速率要求高。以德國(guó)制造的DEMAG精密注塑機(jī)(60~420噸)為例,它的注射速度能達(dá)到1000mm/s,螺桿能獲得12m/s2的加速度。 5.2 精密注射機(jī)在控制方面的特點(diǎn) (1) 對(duì)注塑成型參數(shù)的重復(fù)精度(再現(xiàn)性)要求高,宜采用多級(jí)注射反饋控制:
a.多級(jí)位置控制; b.多級(jí)速度控制; c.多級(jí)保壓控制; d.多級(jí)背壓控制; e.多級(jí)螺桿轉(zhuǎn)速控制。 位移傳感器的精度要求達(dá)到0.1mm,這樣可以嚴(yán)格控制計(jì)量行程、注射行程以及余料墊的厚度(射出監(jiān)控點(diǎn)),保證每次注射量準(zhǔn)確,提高制品成型精度。料筒及噴嘴溫度控制要精確,升溫時(shí)超調(diào)量要小,溫度的波動(dòng)要小。精密注塑應(yīng)采用PID控制,使溫度精確度在±0.5℃之間為宜。 (2) 塑化質(zhì)量要求,塑料塑化的均勻性不僅影響到注塑件的成型質(zhì)量,還會(huì)影響到熔融塑料通過澆口時(shí)所受阻力的大小,為了得到均勻的塑化,設(shè)計(jì)專用的螺桿和使用專用的增塑技術(shù)必不可少。另外,機(jī)筒的溫度也應(yīng)精確控制,現(xiàn)在螺桿、機(jī)筒溫度多采用PID控制(比例、微分、積分),精度可控制在±l℃內(nèi),基本可滿足精密注塑的要求,如果采用FUZZY控制方法,就更適合于精密注塑了。 (3) 工作油的溫度控制要高油溫的變化導(dǎo)致注射壓力的波動(dòng),必須對(duì)工作油采用加熱、冷卻的閉環(huán)裝置,把油溫穩(wěn)定在50~55℃為宜。 (4) 保壓壓力的影響,保壓對(duì)精度塑件的影響極大,準(zhǔn)確地說,保壓能較好地補(bǔ)縮,減小塑件變形,控制塑件精度,保壓壓力的穩(wěn)定決定了塑件的成型精度,螺桿的終止位置不變是決定保壓效果的決定因素。 (5) 對(duì)模具溫度控制要求若冷卻時(shí)間相同,模具型腔溫度低的制品厚度要比溫度高的制品厚度尺寸大。如POM、PA類材料,模溫50℃時(shí)厚度為50~100μm的制品,在80℃時(shí)厚度減小到20~40μm,100℃時(shí)減小到只有10μm。室溫也對(duì)精密制品尺寸公差有影響。 5.3 精密注塑機(jī)的液壓系統(tǒng) (1) 油路系統(tǒng)需要采用比例壓力閥、比例流量閥或伺服變量泵的比例系統(tǒng)。
(2) 在直壓式合模機(jī)構(gòu)中,把合模部分油路和注射部分油路分開。 (3) 由于精密注塑機(jī)具有高速性,為此必須強(qiáng)調(diào)液壓系統(tǒng)的反應(yīng)速度。 (4) 精密注塑機(jī)的液壓系統(tǒng),更要充分體現(xiàn)機(jī)― 電― 液― 儀一體化工程。 5.4 精密注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1) 由于精密注射機(jī)注射壓力高,這就要強(qiáng)調(diào)合模系統(tǒng)的剛度。動(dòng)、定模板的平行度控制在0.05~0.08mm 的范圍內(nèi)。 (2) 要求對(duì)低壓模具的保護(hù)及合模力大小精度的控制。因?yàn)楹夏AΦ拇笮∫绊懩>咦冃蔚某潭龋罱K要影響到制件的尺寸公差。 (3) 啟、閉模速度要快,一般在60mm/s左右。 (4) 塑化部件: 螺桿、螺桿頭、止逆環(huán)、料筒等, 要設(shè)計(jì)成塑化能力強(qiáng)、均化程度好、注射效率高的結(jié)構(gòu)形式;螺桿驅(qū)動(dòng)扭矩要大,并能無級(jí)變速。 結(jié)論:無論何種精密注塑機(jī), 最終都必須能夠穩(wěn)定地控制制品尺寸重復(fù)精度和質(zhì)量重復(fù)精度。 6、精密注射機(jī)的主要代表型號(hào)
精密注射成型機(jī)的研制方面代表當(dāng)今世界先進(jìn)水平的生產(chǎn)廠商主要有德國(guó)的克勞斯瑪菲、德瑪格、雅寶、阿博格以及日本的日精、日鋼、東芝機(jī)械和住友重機(jī)等企業(yè)。德國(guó)阿博格公司推出的精密注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)采取了箱式設(shè)計(jì),以此來提高鎖模精度。
由于三板式注射機(jī)前板與后板均固定于機(jī)架上,當(dāng)鎖模力施加時(shí),四拉桿的伸長(zhǎng)受到機(jī)架的約束,從而使拉桿趨向“拱橋形”而影響鎖模精度,箱式樣設(shè)計(jì)的結(jié)果從限制不良變形的角度提高鎖模精度。注射油缸采用雙向壓力伺服控制,精確定位螺桿位置,使注射量控制精度提高一倍;采用變頻器優(yōu)化控制主泵馬達(dá),不僅使液壓系統(tǒng)控制精度提高,而且節(jié)能效果顯著; 此外,采用模塊化設(shè)計(jì),注射成型機(jī)各運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可根據(jù)用戶實(shí)際需要,采取液壓與電動(dòng)兩者的組合,鎖模系統(tǒng)和注射系統(tǒng)空間相對(duì)位置也可以有多種配置。 日精公司采用了新的控制系統(tǒng)TACT,提高響應(yīng)速度、操作穩(wěn)定性、液晶屏顯示的多語言控制界面;新的注射機(jī)構(gòu):螺桿長(zhǎng)徑比加大增強(qiáng)塑化效果,五段溫區(qū)優(yōu)化塑化溫度控制,并對(duì)油壓回路進(jìn)行了優(yōu)化; 油路壓力損失降低、鎖模效率提高、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性提高,開發(fā)出新的油壓式FN系列精密注射成型機(jī),還開發(fā)成功了油壓式小型精密注射成型機(jī)NP7RealMini、AU3E、AS15 等機(jī)型。該精密注射成型機(jī)主要的加工材料為液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)等工程塑料。 日精NEX150 精密注射機(jī)綜合了Ultimate微型注塑技術(shù),可用于大批量注塑成型加工微小的精密塑料部件,配置有優(yōu)化設(shè)計(jì)的精確計(jì)量和快速回應(yīng)注射系統(tǒng), 高精密和高剛性的合模機(jī)構(gòu), 可加工0.1~0.3g重的精密微型塑料部件,用途包括數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、硬盤、精細(xì)針孔連接器等等。 日本制鋼所也開發(fā)出J-ELII-UPS超高速精密注塑成型機(jī)。在標(biāo)準(zhǔn)保壓條件下, 制品重量的變動(dòng)幅度為0.022 克, 采用新的保壓控制方式后,制品重量變動(dòng)幅度可減小到0.006克。
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