微注塑模具加工工艺

微注塑模具加工工艺

发布时间：2004-3-20 14:51:39 浏览数：2

除了注塑机本身，造模技术对微注塑生产的成败举足轻重，且与生产周期及用料的优化程度息息相关。

本文原载自Kunststoffe plast europe杂志，作者为奧地利的H.Ebede，Dornbirn

直至现在，微注塑机造模技术之发展仍主要依据采用极小螺径(例如14mm)和极轻钳压(例如15吨)的传统注塑机。然而，相对於微小的注塑件来说，机械恶劣的计量准确性和颇大的最小喷注量，经常引来巨大的流道分支问题。而直至最近，塑料制品加工商才真正可以在微型工件注塑时，毋须采用不合比例的出孔口。

奥地利的Zumtobel Staff GmbH为微型模具机械(Micro-Molding-Machinery，MMM)计划的参与者之一，该公司主要负责为微注塑机开发新的模具工艺，并将之揉合到商业机种中。在微注塑生产里，除了机器本身外，模具技术亦担当了一个非常重要的角色。

变热加工控制的好与坏

变热加工控制(variotherm process control)的原理是：在注塑过程中，把模具加热至仅达到足以令物料流人非常微细的模腔之熔融状态之温度。而当脱模时，模具温度必须下降至所需的脱模温度。

因此，模具范围内之温度变化必需迅速，以免对循环时间造成延误。

模具结构为时间常数之决定因素。据不同的资料显示，在变热加工控制中，1．5分钟(相对来说)已是颇短的循环时间。

Zumtobel公司在维也纳工业大学的精密工程学院的支持下，建造了一个揉合了特别模具结构的模具加热及冷却系统，使变热加工循环时间能够大幅度地降低至极短的15秒。

这成果是透过系统地减低影响温度至钜的模具质量，并以快速的电热器和有效的冷却器，单只对微模腔进行监控所获得的(图1)。

这令得变热加工技术特别适用於在传统注塑机上进行微注塑之工序。然而，缺点却是必须采用较大的注道，以补偿计量失准之问题。

循环时间的重要性

这个计划的第二个技术目标，乃是优化注塑机和模具间之关系。这除了需要改善两者本身的素质外，亦要求创建更有效的接口。

Battenfeld和Zumtobel公司希望开发快速喷注的热熔融系统；即是当模腔充填时，物料仍在液体状态。Zumtobel的作法乃是将喷咀尽量靠近模腔，然而，集料管(manifold)亦必需越小越好。

在传统的模具及机械工艺中，微注塑件与集料管之最佳比例为1比l0，而在新开发的系统中，则可以达到l比l。

不过，新系统仍有预留空间予喷注系统，和注意模具温度控制、滑动装置，和加入适用於这些小型系统的机械手等考虑。这些都不是易於解答的设计问题。

现在较流行的技术是，将模具温度控制在脱模温度下(已正式用於Microsystem 50中)，而注塑机则确保以14mm螺杆为每次喷注所作的预热塑化物料容量，均能全数透过较小直径的喷注挤料杆射出。

这样便可防止物料残留在热塑化和喷注单元中，以致影响了聚合物的加热效能。

圆型台式工艺

圆型台式工艺可透过将注塑件的顶出、移除和光学检测步骤，移到下一个的合模、喷注和冷却过程里，从而可以进一步降低循环时间。

这主要是将合模(mold clamping)和注射侧(ejector side)串连地固定於一个可转动的装模板上(图2)。当模具打开后，刚注料的一半模具将以l 80度转动到机器轴芯外，而另一半则停在正确位置上以便重身合上。这过程只需数秒而已。

模腔考虑

微结构模具必须利用极高精密度的传统加工方式，例如火花侵蚀，或诸如光刻／电成型等最新技术，才能造出精确地符合微注塑件要求的尺寸和准绳度。许多时，这类模具都得用上多种制造技术，而其最困难的地方是，在较长的流动通路上造出只以微米计算的切面。

另外，在设计和制造模辦(mold half)的定中心(centering)机构时，精密度的要求将会更高，因为模辦在闭合一起和当物料注入模腔时，必须准确无误地吻合。

Zumtobel公司表示已成功地解决了这些问题。它是以八

个圆锥表面进行中心定位，并在实际到达闭合位置前，变成圆柱形式(图2及3)。该公司正计划试验其他诸如釆用激光加工的微注塑模腔制作方法。

图2和图3显示的模具乃是专为Microsystem 50而定制的；它主要用来生产重量只有0.022克、用於电脑中的微感应器外壳。