精密注射成型

精密注射成型

（一）精密注射成型的概念

“精密注射成型”这一概念，主要是区别于“常规注射成型”，它是基于高分子材料的迅速发展，在仪表、电子领域里可取代高精度的金属零件。但由于材料本身的性质和加工手段不同，不能把塑料制件的精度与金属零件的精度等同起来。塑料制品最高的精度等级是二级（必须是采用超高压的精密注射机才能获得）。

1、精密注射的特点

①制件的尺寸精度高，公差小，即有高精度的尺寸界限；超高精密注射某些材料的制品能达到二级精度。例如：基本尺寸≤3mm的PPO材料加工成型的制品公差数值为0.06mm。

②制品重复精度高；尺寸重复精度能达到0.001mm，重量重复精度不超过3%。要求有日、月、年的尺寸稳定性；

③模具的材料好，刚性足，型腔的尺寸精度、光洁度以及模板间的定位精度高；

④采用精密注射机更换常规注射机；

⑤采用精密注射成型工艺；

⑥选择适应精密注射成型的材料。

评定制品最重要的技术指标，就是注塑制品的精度（尺寸公差、形位公差和制品表面的光洁度）。我国使用的标准是SJ1372—78。日本塑料制品的精度和模具精度等级很接近。

欲注塑出精密的塑料制品来；材料选择；模具设计；注射成型工艺；操作者的技术水平，四大因素缺一不可。

就概念而言：精密注塑是指加工成型的注塑制品的精度很高，以致使用通用注塑

机、常规的注塑成型工艺难以达到要求的一种注射成型方法。

2、影响制品尺寸精度的因素

①模具精度；

②成型收缩；

③制品使用环境的温度、湿度以及变动的幅度。

（二）注塑精密成型材料的选择

精密注塑材料的选择原则：

机械强度高；

尺寸稳定性好；

抗蠕变性能好；环境适应范围广。

常用的有四种材料：

①POM及碳纤维增强（CF）或玻璃纤维增强（GF）这种材料的特点是耐蠕变性能好，耐疲劳、耐候性、介电性能好，难燃，加入润滑剂易脱模具。

②PA及增强PA（FRPA66）特点：抗冲击能力及耐磨性能强，流动性能好，可成型0.4mm壁厚的制品。FRPA66具有耐热性能（熔点250℃）。其缺点是具有吸湿性。一般成型后都要通过调湿处理。

③PBT增强聚脂，固化速度快。PBT﹥POM≈PA66﹥PA6

④PC及GFPC 特点:良好的耐磨性,增强后刚性提高,尺寸稳定性好,并同时具有耐候性、难燃性及离型性。

(三)精密注塑成型中的收缩问题

影响收缩的因素有四种

1.热收缩

是成型材料与模具材料所固有的热物理特性.模具温度高,制品的温度也高,实际收缩率是要增加,因此精密注射的模具温度不宜过高。

2.相变收缩

由于结晶型树脂在定型过程中伴随高分子的结晶化,比容要减少而引起的收缩,即叫相变收缩。

当模具型腔中熔体的冷却温度接近至结晶化温度时，比容要发生很大变化。结晶型材料要比非结晶型材料的收缩率大的多，这是因为从模具取出时的制品温度正好是在结晶化温度附近，会引起比容急剧变化。模具温度高,结晶度高,收缩率大;但另一方面,结晶度提高会使制品密度增加,线膨胀系数减小,收缩率降低。因此实际收缩率由两者综合作用而定。

3.取向收缩

由于分子链在流动方向上的强行拉伸,使在冷却时的大分子有重新卷曲恢复的趋势,在取向方向将产生收缩。分子取向程度与注射压力,注射速度,树脂温度及模具温度等到有关.但主要的是注射速度。

4.压缩收缩与弹性复位

一般塑料都具有压缩性。即在高压下比容发生显著变化。在一定温度下,提高压力成型制品比容会减小,密度会增加,膨胀系数减小,收缩率会显著下降。对应于压缩性,成型材料具有弹性复位作用,当制品从模具型腔取出时，制品体积会产生弹性复位作用，使制品收缩减小。

影响制品成型收缩的因素与成型条件与操作条件有关

成型收缩与条件的相关性

⊙:相关性强 O:一般相关性

(四)精密注塑模具

1.模具精度

精密注塑制品的精度,主要取决于模具精度,。如果型腔尺寸精度低，型腔定位不准，分型面精度不够，都难满足要求。对于小型精密制品的模具精度限定值：当名义尺寸在50mm时，其尺寸公差为0.003-0.005mm;名义尺寸在100mm时，尺寸公差为0.005-0.01mm。模板分型面的平行度为0.005mm。一般精密注塑模具的尺寸公差,应控制在制品尺寸公差的1/3以下。

2.可加工性与刚性

在模具结构设计时,必须考虑型腔零件进行磨削研磨和抛光加工的可能性。所谓同位型性就需要有较多的镶嵌式结构，在各镶嵌块的定位面之间有较高的配合精度，与此同时还必须考虑，测温、冷却、压力传感器等安装位置，不可先分成块后来再勉强地处理这些位置。

动、定模型腔在分型面方向上的尺寸精度，除常规用的导向柱还需加装定位销或楔型块，以确保定位精度可靠。

模具结构设计不仅考虑强度同时还应考虑应有足够的刚性，为此在模具上顶出销孔等应较常规模具的尺寸小些，型腔数不宜过多，而底板、支承板、型腔壁都要厚一些，避免零件在高温、高压作用下发生剧烈弹性形变，影响到型腔尺寸精度或形位公差。

3．制品脱模性

制品容易从模具中顶出，这就是常说的离型性。一般精密塑件的形状较复杂，注射压力高，收缩率小，制品与浇注系统和模具型腔表面有很强的粘附力和静摩擦力。除有常规的拔模斜度外，必须有更高的光洁度。

模具要尽量采取较少的型腔数量、尽量少而短的流道系统，以及比普通模具有更高的光洁度，这样有利于脱模。

在分配型腔和设计流道系统时，应考虑熔体流动平衡和等压力梯度的原则。这样，不仅有利于充模流动，也有利于脱模。

4．精密模具的材料

选择机械强度高的优质合金钢。制作型腔、浇道的材料要经过严格的热处理。硬度高（成型零件要达到HRC52左右）、耐磨性好、抗腐蚀性强的材料。

（五）精密注射机的特点与选用

1．技术参数方面的特点

①注射压力：

普通机：147—177MPa（1500-1800kgf/cm2）精密机：216—243 MPa (2200-2500kgf/cm2 ) 超高压精密机：243—392 MPa(2500kgf/cm2)

精密注塑机必须高压的理由是：

A．提高精密制品的精度和质量，注射压力对制品成型收缩率有最明显的影响。当注射压力达到392 MPa时，制品成型收缩率几乎为零。而这时制品的精度只受模具控制或环境的影响。此外，增加注射压力可有效地提高精密注塑制品的机械性能；抗冲击性能、大弯曲应力和屈服强度。

实验证明：注射压力从98到392 MPa，制品的机械强度提高3—33%。