精密注塑機(jī)是如何定義的?
精密注塑機(jī)指的是適于成型生產(chǎn)精密塑膠制品的成型機(jī)械設(shè)備。對(duì)于一臺(tái)精密注塑機(jī),又該如何去衡量或判斷呢?
通常精密注塑機(jī)有兩個(gè)指標(biāo):一是制品尺寸的重復(fù)偏差;另一個(gè)是制品的重復(fù)重量偏差。前者由于尺寸大小和制品厚薄不同難以比較;而后者代表了注塑機(jī)的綜合水平。
一般普通注塑機(jī)的重量重復(fù)誤差在1%左右,較好的機(jī)器可達(dá)到0.8%,低于0.5%為精密機(jī),小于0.3%為超精密機(jī)。如前所述,精密注塑機(jī)要求制品尺寸精度一般在0.01~0.001mm以內(nèi)。
許多精密注塑還要求注塑機(jī)具有:
①高的注射壓力、高的注射速度;
②合模系統(tǒng)具有足夠大的剛性和鎖模精度。所謂鎖模精度是指合模力的均勻性、可調(diào)、穩(wěn)定和重復(fù)性高,開(kāi)合模位置精度高;
③對(duì)壓力、流量、溫度、計(jì)量等都能控制精確到相應(yīng)的精度,可采用多級(jí)注射,保證成型工藝的再現(xiàn)和制品的重復(fù)精度等。
精密注塑成型對(duì)注塑機(jī)有哪些要求?
1、技術(shù)參數(shù)方面的特點(diǎn):
①注射壓力:
普通注塑機(jī):147~177Mpa;精密注塑機(jī):216~243 Mpa;超高壓注塑機(jī):243MPa以上,通常在243~392 MPa之間。
精密注塑機(jī)可實(shí)現(xiàn)高壓成型的好處是:
A、提高精密制品的精度和質(zhì)量。
注射壓力對(duì)制品成型收縮率有精密明顯的影響,當(dāng)注射壓力達(dá)到392 MPa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98~392 MPa,制件的機(jī)械強(qiáng)度可提高3~33%。
B、可減小精密制品的壁厚和提高成型長(zhǎng)度。
以PC為例,普通機(jī)注射壓力177 Mpa,可成型0.8mm壁厚的制品,而精密機(jī)注射壓力在392 MPa時(shí)可成型厚度在0.45mm以上的制品。超高壓注射機(jī)可獲得流長(zhǎng)比更大的制品。
C、提高注射壓力可充分發(fā)渾注射速率的功效。
為達(dá)到額定注射速率,有兩種方式:一是提高系統(tǒng)精密注射壓力;二是改造注射裝置或注射系統(tǒng)參數(shù),包括螺桿參數(shù);
②射膠速度:
精密注射機(jī)的注射速度要求高。精密液壓式注塑機(jī)的注射速度要求到達(dá)200mm/s以上,全電動(dòng)式注塑機(jī)的注射速度可達(dá)到300mm/以上。
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。
1、多級(jí)位置控制;
2、多級(jí)速度控制;
3、多級(jí)保壓控制;
4、多級(jí)背壓控制;
5、多級(jí)螺桿轉(zhuǎn)速控制。
位移傳感器的精度至少要求達(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。
②料筒及噴嘴溫度控制要精確
溫控系統(tǒng)升溫加熱時(shí)超調(diào)量要小,溫度的波動(dòng)要小。精密注塑采用PID比例、積分、微分溫度控制,使溫度精確度±1℃之間,超精密注塑機(jī)的溫度控制精度達(dá)±0.1℃,溫度偏差可穩(wěn)定控制在±0.2℃之間。
③注塑機(jī)液壓油的溫度需要控制
注塑機(jī)油溫的變化導(dǎo)致注射壓力的波動(dòng),精密對(duì)液壓油采用冷卻裝置,把油溫穩(wěn)定在50~55℃為宜。
④對(duì)模具溫度要求控制
模具溫度對(duì)制件的后期熱收縮有相當(dāng)大的影響,也會(huì)影響制件的表觀質(zhì)量和結(jié)晶度,還會(huì)影響制件的力學(xué)性能。若冷卻時(shí)間相同,模具型腔溫度低的制品的厚度,要比溫度高的制品的厚度尺寸大。
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、比例流量閥或閉環(huán)變量泵系統(tǒng)。
注塑機(jī)液壓系統(tǒng)需要采用比例壓力閥、比例流量閥,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)不同的工作壓力和流量。無(wú)論是定量泵液壓系統(tǒng),還是變量泵液壓系統(tǒng),都存在比例閥,以控制油泵輸出的工作壓力和工作流量,并實(shí)現(xiàn)比例線性調(diào)整。
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(kāi)。
這種要求針對(duì)直壓式注塑機(jī)而言的,因?yàn)橹眽菏阶⑺軝C(jī)是在合模起高壓后的瞬間,開(kāi)始注射熔體,填充模具型腔。與此同時(shí),精密有油液充填合模油缸,形成合模高壓力。
否則中板會(huì)因受到充填壓力和脹模力的作用而后退,這是不允許發(fā)生的。這就要求合模油路和注射油路分離,否則會(huì)發(fā)生因油液同時(shí)充填合模油缸和注射油缸而發(fā)生油泵過(guò)載問(wèn)題,并且會(huì)影響注射速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
③由于精密注塑機(jī)具有高速性,為此精密強(qiáng)調(diào)液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
精密注塑多數(shù)是在高射壓和高射速的情況下完成的(連接器或手機(jī)按鍵),充填時(shí)間非常短,一般只有零點(diǎn)幾秒,這要求系統(tǒng)具備高應(yīng)答性能,否則出現(xiàn)響應(yīng)遲滯現(xiàn)象,精密終導(dǎo)致系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的要求偏差較大,成型工藝調(diào)試?yán)щy,生產(chǎn)中也會(huì)直接影響制件的尺寸或重量穩(wěn)定性。
注塑機(jī)的高應(yīng)答性取決于控制器的掃描時(shí)間、油泵的響應(yīng)時(shí)間、油閥的響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于加裝伺服閥的液壓系統(tǒng),在響應(yīng)方面和重復(fù)精度方面就有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。
對(duì)于變量泵注塑機(jī),因?yàn)橛捅玫膲毫土髁枯敵觯峭ㄟ^(guò)油泵斜盤(pán)擺角調(diào)整的,因此具備高響應(yīng)性與高應(yīng)答性,油泵的重復(fù)精度可達(dá)到0.2%以下。
④精密注塑機(jī)的液壓系統(tǒng),要充分體現(xiàn)機(jī)—電—液—儀一體化工程。
當(dāng)前注塑機(jī)普遍采用全電腦控制,功能逐漸完善,具備“人機(jī)對(duì)話”、故障自診斷、成型狀態(tài)監(jiān)控、SPC品質(zhì)監(jiān)測(cè)等智能化功能。注塑機(jī)液壓系統(tǒng)是注塑機(jī)各動(dòng)作發(fā)生的動(dòng)力部件,控制器是液壓系統(tǒng)管控中心,各類儀表是機(jī)臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)的輔助監(jiān)控部分。注塑機(jī)其實(shí)是機(jī)、電、液、儀有機(jī)結(jié)合的智能體。
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。這就要求合模系統(tǒng)的剛度高。動(dòng)、定模板的平行度控制在0.08~0.10mm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?,精密終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(wú)級(jí)變速。
注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)精密注塑的表現(xiàn)
如前已述,注塑制品已應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,廣泛地用來(lái)代替精密度高的金屬零件,由此對(duì)注塑件的尺寸精度、質(zhì)量精度、表觀質(zhì)量和力學(xué)性能等提出了嚴(yán)格的要求。與此同時(shí),對(duì)影響注塑制品質(zhì)量的工藝因素也提出了更高的要求。
注塑機(jī)對(duì)制品控制的理想狀態(tài)就是希望能直接控制制品尺寸、質(zhì)量、表觀質(zhì)量、力學(xué)性能的變量為反饋信號(hào)進(jìn)行反饋控制。但是就目前來(lái)說(shuō),將這些非電量直接測(cè)量并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)還沒(méi)解決,因此只能通過(guò)控制影響上述制品質(zhì)量的注塑機(jī)可控制變量來(lái)解決,主要有:
(1)螺桿熔料筒各段溫度,非周期性信號(hào),一般至少選用4段加熱;
(2)液壓油溫,非周期性信號(hào),用常規(guī)熱電偶檢測(cè);
(3)螺桿預(yù)塑位移,用位移電子尺檢測(cè)周期性信號(hào),由此引出速度信號(hào);
(4)注射系統(tǒng)壓力,用應(yīng)變傳感器安裝在注射油缸上,檢測(cè)周期性信號(hào),測(cè)定注射壓力、保壓壓力及背壓信號(hào);
(5)螺桿轉(zhuǎn)速,用轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)螺桿轉(zhuǎn)速,保持背壓恒定;
(6)螺桿后退停止位置,用于計(jì)量注射量,用電子尺檢測(cè);
(7)注射壓力至少4級(jí)設(shè)定曲線與反饋信號(hào)檢測(cè),進(jìn)行反饋控制;
(8)注射速度至少4級(jí)設(shè)定曲線與反饋信號(hào)檢測(cè),將位移變量轉(zhuǎn)換速度反饋,并進(jìn)行反饋控制。
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