塑料注射模精密成型技術(shù)與蒸汽輔助技術(shù)

        蒸汽輔助技術(shù)，蒸汽輔助技術(shù)是一套針對(duì)注射生產(chǎn)中的諸多復(fù)雜因素而開發(fā)出來(lái)的。它從模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工工藝著手，利用蒸汽，冷卻水，壓縮空氣、抽真空等手段的科學(xué)協(xié)調(diào)控制從而可以迅速提高模具溫度、快速散熱。

如何提高注射成型技術(shù)水平，生產(chǎn)出高精度的塑料制品，創(chuàng)造附加值高的產(chǎn)品，是所有公司努力奮斗的目標(biāo)。精密注射成型技術(shù)，是許多相互關(guān)聯(lián)技術(shù)的組合，應(yīng)該從制品結(jié)構(gòu)的合理性、塑料原料的質(zhì)量、處理方法、加工環(huán)境、注射機(jī)性能、模具質(zhì)量、注射成型工藝條件的設(shè)定等一系列因素來(lái)綜合考慮。才能取得*佳的效果。精密成型技術(shù)是通過(guò)注射成型得到高精度的塑料制品。本文所談到的精度，除了尺寸精度外，還包括制品表面質(zhì)量，如收縮、凹痕、熔接痕、粗糙度、平面度等。      
      如何做到精密成形如何提高注射成型技術(shù)水平、生產(chǎn)出高精度的塑料制品，創(chuàng)造附加值高的產(chǎn)品，是所有公司努力奮斗的目標(biāo)。精密注射成型技術(shù)因此受到廣泛重視。為了得到高精度的塑料制品，需要從四方面去努力，一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要合理，二是制造精密的模具，三是采用上等的塑料，四是采用精密的注射成形工藝。     

        下面主要就精密模具的設(shè)計(jì)與制造及精密注射成型工藝談?wù)勛约旱慕?jīng)驗(yàn)，供同行參考。

                        精密模具的設(shè)計(jì)與制造

       精密模具應(yīng)該具備下列條件：優(yōu)良的模具結(jié)構(gòu),對(duì)于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的模具，其成功與否，80％取決于模具結(jié)構(gòu)是否合理先進(jìn)。因此，要設(shè)計(jì)及制造精密模具，首先要有一支高素質(zhì)的模具設(shè)計(jì)工程師隊(duì)伍。

       零件及模具的*終精度，還取決于模具零件的加工精度及模具裝配的高精度。要做到這一點(diǎn)，應(yīng)該有先進(jìn)的加工設(shè)備和加工工藝。模具要有足夠的剛性模具在注射過(guò)程中承受強(qiáng)大的鎖模壓力及脹型力，模具必須有足夠的剛性才不會(huì)變形。為此具必須有良好的導(dǎo)向定位系統(tǒng)，模具尺寸；材質(zhì)；熱處理方法；熱處理硬度等諸多方面都必須做到*好。

        成形制品快速且均勻的冷卻,塑料注射模具可說(shuō)是一部熱交換器，塑料原料經(jīng)過(guò)加熱、塑化，再經(jīng)模具成形后，呈急速的冷卻，應(yīng)該有一定的規(guī)則，否則結(jié)晶化的溫度、時(shí)間、速度、都會(huì)受到影響。均勻的冷卻，可防止塑件各部位因收縮率不一致而導(dǎo)致制品的變形?？焖倮鋮s可以降低注射周期，提高模具的勞動(dòng)生產(chǎn)率。要做到這一點(diǎn)，模具必須有良好的冷卻系統(tǒng)，將模溫控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，使塑料原料在填充、冷卻過(guò)程中，不因模溫的過(guò)高或過(guò)低，而失去應(yīng)有的特性。在精密注射成型中，應(yīng)特別重視模具的溫度控制。

     膠料在模具內(nèi)充分均勻的冷卻并不容易，常因壁厚不均而有不均勻的冷卻。模具設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意這一點(diǎn)，在厚壁部分一定要有冷卻水通過(guò)。*新的精密注射技術(shù)“蒸汽輔助技術(shù)"是*有代表性的模具設(shè)計(jì)控制理念。通過(guò)對(duì)模具型腔的有限分析，設(shè)計(jì)出沿著型腔面分布的冷熱交換系統(tǒng)，可以*大限度的提高模具成型周期中各階段的熱交換率，從而*大限度的提高產(chǎn)品的質(zhì)量同時(shí)縮短成型周期，

    合理的澆注系統(tǒng)，通常塑料由高溫進(jìn)入溫度較低的模具中，為使受到相當(dāng)程度冷卻的塑料原料能順利的進(jìn)入型腔內(nèi)，并減少制品的充填不足、接合線、收縮凹陷等**狀況，都想盡量加大流道的面積，流道面積加大，中心部熔膠能流通的面積也相對(duì)加大。但卻忽視了如下兩點(diǎn)：

 一、是流道面積加大后，塑料的流速成平方關(guān)系下降。流速下降，料在流道停留的時(shí)間成平方倍數(shù)的增加，反而增加塑料的冷卻，從而阻礙熔膠的流動(dòng)。如果我們想一下澆口的面積那么?。ū攘鞯赖拿娣e小了很多），塑料照樣可以流進(jìn)型腔內(nèi)，為甚么流道需要那么大的面積?

 二、是流道截面加大，流速減緩，較易冷卻，相反的，如果將傳統(tǒng)的流道面積取小，會(huì)因熔膠在流道中的流速成平方關(guān)系的增加，可將冷卻減至*低的程度。    

      因此流道面積取小，反而有助于熔膠在流道中的流動(dòng)。因溫度的上升，在型腔填充過(guò)程中所生的質(zhì)量缺陷（如接合線達(dá)等），可減至*低的程度。至于澆口的設(shè)計(jì)，對(duì)于中、大型制品，應(yīng)少用側(cè)澆口，因熔膠由較大的面積，忽然進(jìn)入較小的面積時(shí)，會(huì)有短暫停留的現(xiàn)象，因而產(chǎn)生冷凝作用，對(duì)走膠不利。  

     正確協(xié)調(diào)的模具動(dòng)作，可以減少或杜絕故障的發(fā)生。不協(xié)調(diào)的模具動(dòng)作可能會(huì)給模具帶來(lái)災(zāi)難性的后果。模具在生產(chǎn)的每一個(gè)循環(huán)中，均須有穩(wěn)定且可靠的機(jī)構(gòu)來(lái)保證其動(dòng)作的協(xié)調(diào)，如定距分型和先復(fù)位機(jī)構(gòu)等。  

     上等的模具鋼材，內(nèi)模成型零件在長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)受到高溫、高壓、高速熔膠的磨損，成型零件必須耐磨、耐壓和耐沖擊，型腔表面必須有足夠的硬度，使模具具有足夠的壽命。對(duì)于注射模具，質(zhì)量永遠(yuǎn)要擺在**位，成本是次要的。    

      排氣良好，高速成形過(guò)程中，為得到良好的制品表面，必須有良好的排氣結(jié)構(gòu)。大家都很了解排氣槽的重要性，遇到填充**的問(wèn)題，很快的就會(huì)想到排氣的問(wèn)題。但是排氣槽的設(shè)計(jì)，應(yīng)該注意下列事項(xiàng)：

（1）熔膠前端為一種很稠的乳膠狀物質(zhì)，極易堵塞設(shè)在分模面的排氣槽，尤其是鎖模力大時(shí)，這種現(xiàn)象更明顯，因此理想的排氣槽，應(yīng)該在與分模線垂直的位置上，如頂桿、鑲塊上。

（2）在料流的末端、鑲件上和分模面上做排氣槽比較簡(jiǎn)單，但如果空氣積聚在成品的中心，排氣槽便難以制作。此為澆口數(shù)目及位置的設(shè)計(jì)不當(dāng)所致。

（3）如果困氣不明顯，只在成形制品表面呈現(xiàn)一條熔接痕，可在芯型或是鑲拼零件上，對(duì)準(zhǔn)熔接痕位置上開一排氣槽。  

精密注射成形工藝

     許多人認(rèn)為要得到精密膠件，只要設(shè)計(jì)和制造精密的模具就可以，其實(shí)這是一種偏見(jiàn)。精密的模具只是精密注射成型技術(shù)中其中的一環(huán)，還有許多很重要的因素需要引起我們的重視。有時(shí)精密成型并不一定需要高精密度的模具，一般品質(zhì)的模具，如果配合正確穩(wěn)定的注射成型條件，一樣可以得到尺寸穩(wěn)定性高，性能良好的塑料制品。

下面詳細(xì)談?wù)勥@些因素對(duì)制品尺寸精度的影響：
    風(fēng)的影響
   塑料冷卻的變化，直接影響制品的收縮率。我們只注意注塑機(jī)的料筒溫度控制，而沒(méi)有注意到風(fēng)的方向速度對(duì)料筒、噴嘴及模具溫度的影響。嚴(yán)格地說(shuō)，生產(chǎn)精密塑料制品的工廠里，電風(fēng)扇應(yīng)受到管制，不能任意使用，否則會(huì)導(dǎo)致料筒及模具溫度的不平衡，從而影響塑料的塑化和制品的收縮率。 

溫度
塑料原料加熱注入模具后，急速冷卻，一部分的熱量由冷卻介質(zhì)帶走，一部通過(guò)輻射和對(duì)流進(jìn)人大氣中；同時(shí)料筒也散發(fā)出大量的熱到大氣中。如何控制機(jī)房的溫度，如何在廠房的上層適度的抽風(fēng)，或藉大氣空氣流動(dòng)帶走上面的熱空氣，并且在廠房的底層注入冷空氣，是非常重要的。如果能在機(jī)房加裝適當(dāng)?shù)目照{(diào)，將廠房溫度控制在27℃左右，則為精密成形創(chuàng)造了非常必要的條件。
環(huán)境、氣候（晴雨天、溫度、濕度的影響），風(fēng)的大小、方向，暖房、冷氣、塵埃，冷卻水量的變動(dòng)，水溫的變化，水垢的影響，都會(huì)對(duì)制品精度產(chǎn)生影響。因此塵埃的去除，料筒的加蓋（及靜電除塵），地面的清掃，循環(huán)水流壓力大小，電壓的穩(wěn)定性等，都是不可疏忽的因素。
時(shí)間
  春、夏、秋、冬氣候的變化，冷卻水溫度的差異都會(huì)影響模具溫度，進(jìn)而影響制品精度。如果白天、晚上生產(chǎn)制品的質(zhì)量有差異，或者周一、周六生產(chǎn)的制品質(zhì)量上有差異，也可以判定，問(wèn)題出在模具溫度和環(huán)境溫度的不穩(wěn)定。在休假日后開機(jī)生產(chǎn)，模具溫度還沒(méi)有升到固定的范圍內(nèi)，就開始生產(chǎn)，如此做出來(lái)的東西，很少會(huì)有合格品。
材料
   材料質(zhì)量的穩(wěn)定性，品牌的差異，回用料的使用、干燥的方法（時(shí)間、溫度的控制等），染色配色的方法等，對(duì)制品質(zhì)量會(huì)有很大影響。高精度制品對(duì)表面質(zhì)量（如流痕、粗糙度、透明度等）要求比較嚴(yán)格，對(duì)于材料的干燥技術(shù)也特別講究。但是一般都只注意到干燥的溫度與時(shí)間，甚至為了達(dá)到干燥的效果，不惜提高干燥溫度，這是**錯(cuò)誤的。溫度提高，易造成材料降解變質(zhì)，尤其對(duì)熱敏性塑料，如PA、PVC、POM和EVA 等，更為嚴(yán)重。正確的方法，應(yīng)該是稍微降低干燥溫度，延長(zhǎng)干燥的時(shí)間。
   還有一點(diǎn)必須特別注意：在密閉的容器內(nèi)干燥，水氣沒(méi)有過(guò)濾去除，而進(jìn)入的空氣并沒(méi)有除濕，經(jīng)過(guò)加熱后，空氣的相對(duì)濕度降低，**濕度卻沒(méi)有改變。由于在空氣內(nèi)的水分并沒(méi)有減少，怎么能達(dá)到干燥的效果呢?因此，如何做到除濕干燥，乃為精密成形技術(shù)不可或缺的一環(huán)。
注射機(jī)
   注塑機(jī)的性能、廠牌的差異、注塑機(jī)的磨損、老化、使用方法、計(jì)測(cè)儀器、計(jì)器方法、溫度控制器的種類、性能、冷卻介質(zhì)（油、水）、冷卻介質(zhì)的流速、流量及電壓的穩(wěn)定性等，也會(huì)影響到制品質(zhì)量。自動(dòng)化的注射機(jī)，可彌補(bǔ)成形技術(shù)的不足。但如果具備熟練、高超的注射成型技術(shù)，并不一定需要自動(dòng)化的注射機(jī)。目前工廠使用注射機(jī)易疏忽的有二項(xiàng)：
   
 一是使用過(guò)大的注射機(jī)來(lái)成形。注射機(jī)過(guò)大，料簡(jiǎn)的容積也隨著加大，使得塑料在料筒內(nèi)停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而變質(zhì)，直接影響制品的精度。
    “額定注射量：x克"。假設(shè)某注射機(jī)的額定注射量是300 克，而制品的重量是200克，表面看來(lái)無(wú)任何問(wèn)題，其實(shí)卻忽視了額定注射量的單位是克／分。因此，還須再計(jì)算制品每分鐘的生產(chǎn)重量，是否超過(guò)額定注射量?如果超過(guò)，會(huì)造成材料在料筒內(nèi)有塑化不均的現(xiàn)象。沒(méi)有充分熔融，就被射出成形，結(jié)果一定影響制品質(zhì)量。
 另一項(xiàng)被疏忽的，就是未能注意注射機(jī)規(guī)格中的
    模溫控制對(duì)制品質(zhì)量的提高至關(guān)重要，除了模具設(shè)計(jì)時(shí)必須重視外，模具生產(chǎn)時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)：模具溫度控制
（1）冷卻水的溫度不應(yīng)太低。如果冷卻水的溫度過(guò)低，將導(dǎo)致模具的溫度相對(duì)偏低，如此對(duì)熔膠的填充、流動(dòng)很不利，*終對(duì)制品質(zhì)量會(huì)造成很大的影響。一般常用的水溫為室溫及5℃左右的冷水，比應(yīng)該使用的水溫低了很多，如此對(duì)結(jié)晶性塑料（如尼龍、POM、PBT、PPS 等）影響很大。
（2）為了使冷卻水能充分的帶走模具中的熱量，正確的做法就是：
       A．按R e=8 000～10000（亂流的標(biāo)準(zhǔn)雷諾數(shù)）的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)計(jì)算水的流速及冷卻水管的表面積。
     B
 ．以能產(chǎn)生湍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?yàn)闇夭睿嘏c水溫之差）過(guò)大，極易造成模溫的不均，導(dǎo)致成形品的變形。
C，當(dāng)模溫很高，接近100"C 時(shí)，可以使用加壓的水來(lái)做熱交換工作，而不能用油來(lái)冷卻。因?yàn)橛偷恼扯鹊暮芨?，比重輕，雷諾數(shù)（Re=dvp／ n）很難達(dá)到湍流的標(biāo)準(zhǔn)，而在層流的
情況下，便很難充分帶走模具的熱量。    
射出成形條件   溫度、成形壓力、速度、周期、成形條件的穩(wěn)定性等直接影響制品的質(zhì)量。
（1 ）成形壓力
   因填充不易，一般都可以提高射出壓力來(lái)克服，不過(guò)壓力一大，就容易產(chǎn)生飛邊，即使再好的模具也無(wú)法避免飛邊的產(chǎn)生。壓力太大，除了易生飛邊外，還因內(nèi)應(yīng)力的增加，極易造成制品的變形。
   另外，適當(dāng)降低料溫（防止料過(guò)熱變質(zhì)），同時(shí)提高螺桿的旋轉(zhuǎn)速度，利用剪切及摩擦產(chǎn)生的熱量，亦有助于成品填充，改善制品的成型質(zhì)量。
（2 ）成形周期
   成形周期過(guò)長(zhǎng)，熔膠在料筒內(nèi)停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，塑料易發(fā)生降解，從而破壞了塑料原有的特性。成形周期過(guò)長(zhǎng)，也降低了模具的生產(chǎn)率。
   因此為了節(jié)省成本；提高產(chǎn)量，很少有人會(huì)無(wú)緣無(wú)故地增加成形周期，但是下述情況是另外：   1）為了改善成形品變形及收縮凹陷現(xiàn)象，常以增加冷卻和保壓時(shí)間（即延長(zhǎng)成形周期） 來(lái)克服。   
 2）制品壁厚不均。為了使厚度大的部分達(dá)到充分的冷卻效果，常常以延長(zhǎng)成形周期來(lái)克服。
    （3）成形溫度,為使塑料在料簡(jiǎn)內(nèi)充分熔融，提高溫度有助于塑化的程度，但是溫度的提高，很容易造成材料的降解。*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，改由提高螺桿的旋轉(zhuǎn)速度（進(jìn)而提高注射速度）的方式來(lái)補(bǔ)足。因?yàn)槁輻U的旋轉(zhuǎn)速度的提高，可以增加塑料分子之間因剪切和摩擦而產(chǎn)生的熱量，此熱量足以彌補(bǔ)料溫的不足。由于摩擦生熱只是瞬間，塑料不會(huì)發(fā)生降解，并且因料筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦熱比較均勻，不會(huì)有局部過(guò)熱的情形發(fā)生，值得同行一試。