大多数塑料电子零件采用
注塑成型,因为这些材料具有较高的设计精度,并采用特定的工程材料进行加工。对于那些不能用普通注塑成型,而是精密注塑成型的产品。为确保性能、质量、可靠性和长期稳定性,必须改进注塑件的材料、设备、模具设计、注塑工艺和注塑现场管理,以生产出符合产品设计要求的高质量塑料制品。
所谓精密注塑成型是指注塑产品的外观精度满足严格的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度要求。精密注塑必须有很多相关条件,其中最本质的因素是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设备。在设计塑料制品时,最好从工程塑料材料入手。同时,材料的选择必须是机械性能高、尺寸稳定、抗蠕变性好、耐环境应力开裂的材料。此外,根据材料、尺寸精度、重量、质量要求和预期的模具结构来选择注塑机。
在此过程中,影响产品的因素包括模具温度、注塑件的工艺控制、现场的环境温度和湿度变化,以及后期的退火处理等。在精密注塑件方面,模具是获得高质量精密注塑件的关键。精密注塑件使用的模具应符合产品的尺寸、精度、形状、选材要求。尽管精度和尺寸一致,但由于收缩率的不同,产品的实际尺寸不可能相同。因此,有效控制产品的收缩率对精密注塑技术至关重要。
注塑件的设计是否合理将直接影响塑料制品的收缩率。由于模腔尺寸是塑料制品尺寸加上估计的收缩率得到的,而收缩率是塑料厂家或工程塑料手册推荐的一个数字,它不仅与浇口类型、浇口位置和分布有关,而且还有工程塑料的晶体取向(各向异性)、塑料制品的形状和尺寸、到浇口的距离和位置。
同时,它也与模具冷却系统的冷却分布密切相关。热收缩率、相变收缩率、取向收缩率、压缩收缩率和弹性回复率等因素主要影响塑料的收缩率。同时,这些因素也与精密注塑件的成型条件或操作条件有关。
因此,在设计模具时,必须考虑这些影响因素与注塑件条件的关系及其表观因素,如注塑件的压力和型腔压力和充模速度、模具温度等。注塑熔体和模具温度、模具结构和浇口形状和分布,以及浇口截面积、制品壁厚、塑料材料中增强填料含量、结晶度和取向度的影响塑料材料等。上述因素因材料而异。其他成型条件,如温度、湿度、连续结晶、成型后的内应力和注塑机的变化。
在注塑成型过程中,塑料从固态(粉末或颗粒)转变为液态(熔体),然后再回到固态(制品)。从颗粒到熔体,再从熔体到产品,都需要温度场、应力场、流场和密度场。在这些领域的共同作用下,不同的塑料(热固性或热塑性、结晶或非结晶、增强或非增强)具有不同的聚合物结构形态和流变性能。影响上述领域的因素也会影响物理性能、尺寸、形状、精度和外观质量。
因此,工艺因素与聚合物性能、结构形态和塑料制品的内在关系将通过塑料制品表现出来。弄清楚其中的相互联系后,对于合理制定注塑件加工工艺,根据图纸合理设计制造模具,甚至合理选择注塑件加工设备都有很大的帮助。
精密注塑件和普通注塑件的注塑速度是不同的。前者通常采用高压或超高压注射,高速注射以获得较小的成型收缩率。综上所述,在设计精密注塑件时,除了模具的正常设计因素外,还应考虑以下几点。
采用适当的模具尺寸公差。
避免产生成型收缩率公差。
防止注塑件变形。
防止变形变形。
尽量减少制造错误。
防止模具精度误差。
保持模具精度。
收缩率随着注塑件压力的变化而变化。因此,对于单型腔模具,模具型腔压力应尽可能一致。对于多腔模具,每个腔的压力差应该很小。在单型腔多浇口或多型腔多浇口的情况下,相同的注塑压力必须相同,以保证型腔压力相同。对此,浇口的位置必须平衡,以保证模腔压力一致。最好保持浇口压力的一致性。浇口周围压力的平衡与流道的流动阻力有关。
因此,在闸门压力达到平衡之前,首先要做的是使其流动顺畅。由于熔体温度和模具温度对实际收缩率的影响,在设计精密注塑模具型腔时,必须注意模具型腔的布置,以确定成型条件。由于熔融塑料将热量带入模具,而模具的温度范围排列通常是在型腔周围,以主流道为中心的同心圆形状。因此,为了减少各型腔之间的收缩误差,扩大成型条件的允许范围,降低成本,需要采用流道平衡、型腔排列、以主流道为中心的同心圆排列等手段。
精密注塑件的排列方式应满足流道平衡要求,并围绕主流道排列。而且必须采用以主通道为对称线的型腔排列方式,否则会造成各型腔之间的收缩差异。由于模具温度对收缩率的影响很大,同时也影响机械性能,产品表面出现模糊等缺陷。因此,模具应在标准化温度范围内使用,并应使模具温度随时间变化。模具各型腔之间的温差也应相同。所以,在设计模具时,模具加热或冷却的温度控制措施,
型腔和型芯温度控制回路中的两种连接方式:串联冷却和并联冷却。从热交换效率的角度来看,冷却水的流动应该是湍流的。但是,在并联冷却回路中,成为分流的一个回路中的流量小于串联冷却回路中的流量,因此可能形成层流,并且进入每个回路的实际流量可能不一样。由于进入各个回路的冷却水温度和各个腔的温度相同,但各个回路的流量不同,各个回路的冷却能力不同,导致各个腔的温度不一致。
串联冷却回路的缺点是冷却水的流动阻力大。前腔入口处的冷却水温度与终腔入口处的冷却水温度存在较大差异。冷却水进出口的温差随流量而变化。对于加工精密的小型注塑模具,由于成本低,串联冷却回路被认为是一个不错的选择。如果所使用的温度控制系统的性能能够将冷却水的流量控制在2℃以内,那么每个模腔内的最大温差可以保持在2℃以内。
模腔和模芯应有独立的冷却系统。在冷却回路的设计中,由于腔体和芯体所吸收的热量不同,回路的热阻也不同。型腔和型芯入口处的水温差会很大。如果采用相同的系统,则很难设计冷却回路。一般塑件使用的小型注塑模具的模芯较小,水冷系统难以实施。如果可能,铁心可以用青铜材料制成,实心铍青铜铁心可以采用插件冷却的方式进行冷却。
此外,为了防止注塑产品的翘曲,型腔和模芯之间有一定的温差是有帮助的。因此,建议在设计型腔和型芯冷却回路时分别进行温度控制和调节。为保证合模力下注塑件压力的模具精度,在决定模具结构时应考虑型腔零件的磨、铣、抛等加工能力。
此外,收缩率与预期相同。但是,由于成型时的中心偏移,成型制品的内外尺寸难以满足塑件的设计要求。为保证定、动模型腔在分型面上的尺寸精度,应设置普通模具使用的导销和导套,还需安装锥形定位销或楔块,以保证定位精度准确可靠。
注塑技术是生产塑料零件的关键,而精密注塑模具的设计是该技术的关键部分。正确设计模具是获得精密注塑件的基础和前提。通过适当设置模具的尺寸和公差,进行测量以阻止产品的收缩率、零件变形和脱模、飞边等,采用正确的精密注塑工艺,适用的工程塑料材料和精密注塑设备,以达到最佳效果。