精密注射成型的概念及對注塑機的要求

一般精密注塑機有兩個指標：一是制品尺寸的重復誤差，另一個是制品的重復重量誤差，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的綜合水平，一般普通注塑機的重量重復誤差在1%左右，較好的機器可達到0.8%，低于0.5%為精密機，小于0.3%為超精密機。據相關資料報道，國際最高水平為小于0.15%。2004年德國科德塑機博覽會上，德國雅寶公司宣布其最新式注塑機重量重復精度可達到0.07%。精密注塑機要求制品尺寸精度一般在0.01~0.001mm以內，許多精密注塑還要求注塑機具有高的注射壓力、高的注射速度；要求合模系統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、穩定和重復性高，開合模位置精度高；要求對壓力、流量、溫度、計量等都能控制精確到相應的精度，采用多級或無級注射，保證成型工藝的再現條件和制品的重復精度等。

對于精密注塑機的具體要求包括：
1. 注射壓力≥25MPa；
2. 注射速度≥300mm/s；
3. 制品尺寸精度0.001mm；
4. 制品質量標準差系數（變化率）≤0.1%；
5. 開、合模位置精度：開≤0.03mm合≤0.01；
6. 注射位置精度（保壓終止點）≤0.03mm；
7. 拉桿受力均衡度≤1%；
8. 預塑位置精度≤0.03mm；
9. 定、動模板平衡度 A：鎖模力為零時≤0.03mm B：鎖模力為最大時≤0.005 mm；
10. 機筒、螺桿溫控精度≤±0.5℃。

精密注射成型技術的重點研究內容

　　鎖模力

　　在精密注射成型過程中，一般都需要很高的注射壓力（＞250MPa），否則很難成型。但是，需要注意的是，一般情況下精密注塑制品的外形尺寸、厚度都比較小，所以并非所有的制品對于鎖模力都要求很高。反之，若鎖模力過大，或四角受力不均，或鎖模力不穩定都會使模具受壓變形不一致和不均勻，最終影響到制品的成型質量。精密注塑制品成型工藝要求合理、方便、準確地調整鎖模力，克服肘桿式、電動式注塑機鎖模部件由于制造精度而影響連桿受力及受力元件長時間受力變形等原因引起長度尺寸的差異以及因室溫、模具溫度變化等引起鎖模力不穩定的先天性問題，所以，如何發揮全液壓式鎖模結構精密度高的優點是精密注塑機今后一段時間內研究的一個重要課題。

　　塑化質量

　　塑料塑化的均勻性不僅影響到塑件的成型質量，還會影響到熔融塑料通過澆口時所受阻力的大小。為了得到均勻的塑化設計專用的螺桿和使用專用的增塑技術必不可少。另外，機筒的溫度也應精確控制，現在螺桿、機筒溫度多采用PID控制（比例、微分、積分），精度可控制在±0.5℃~±1℃，基本可滿足精密注塑的要求。如果采用FUZZY控制方法，就更適合于精密注塑了。

　　計量精度

　　要使塑料制品保持較高的穩定性，每次注入模腔的熱熔塑料必須相等，也就是說每次加料時螺桿的復位精度要求一致。但事實上螺桿復位時的位置是不可能完全一致的，螺桿的直徑越大，系統慣性就會越大，位置精度越難控制。一般應把螺桿的復位精度控制在0.3mm以內，最好能控制在0.2mm以內。

　　注射速度

　　注射速度是精度注塑機的一個重要指標，因為熱熔融塑料從開始注入模腔到完成填充之間有一段時差。在這段時間中，熱熔融塑料即開始冷卻，為了使澆口處與模具型腔內的材料均勻冷卻，就應采取高速注射。要提高注射速度，必須配置一個或幾個能快速釋放能量的蓄能器以縮短時差。將原注射速度提高3倍以上，達到300~800mm/s，這對精密注塑非常有利。

　　注射壓力

　　精密注塑需要較大的注射壓力，以提高塑件的密實度，減小收縮變形，保證制件精度。但是，并非注射壓力越大越好，壓力過大會產生飛邊。在最佳的注射壓力下，注射周期時間變化應不超過0.05秒。

　　保壓

　　保壓對精密塑件的影響極大，準確地說，保壓能較好地補縮，減小塑件變形，控制塑件精度。保壓壓力的穩定決定了塑件的成型精度，螺桿的終止位置不變是決定保壓效果的決定因素。

　　模具溫度

　　對精密注塑來說，模腔表面的溫度變化應控制在±1℃之內，這就必須采用PID控制。但對超精密注塑而言，這是遠遠不夠的，更先進的方法是采用FUZZF控制，即模糊控制。

　　國內精密注塑機的市場需求

　　目前，中國年產注塑機4萬多臺，產值60多億元，進口注塑機1.5萬多臺，金額超過10億美元。其中進口注塑機60%為精密注塑機，占中國精密注塑機市場98.5%，國內企業生產的僅占1.5%，其中廣東泓利機器有限公司占1%，浙江海天德馬格及國內其它企業占0.5%。

　　泓利“G”系列精密成型機，專業用于光盤、鐘表齒輪等精密產品的成型。
中國長期以來以引進生產機鉸式（肘桿式）注塑機為主；而全電動式也僅處于仿制階段，所以全國幾百家注塑機幾乎生產清一色的肘桿式注塑機；全液壓式幾乎為空白，僅有幾家大公司開發精密注塑機，但仍處于仿造測繪階段，而其它中小型企業幾乎處于空白狀態。廣東泓利機器有限公司于1994年獲歐、美、日多國發明專利技術，經十多年產業化實踐，已成為全世界生產四缸二板全液壓式注塑機規模最大、系列最全的廠家。泓利于2003年成功研制了數碼光盤注塑機，是全球少數幾家能夠生產同類產品的公司之一。

　　廣東泓利機器有限公司在中國最早研發精密注塑機，它于1988年開始發明了雙動模注射成型機，獲得了中、德、意、美、日等七國發明專利，于2003年研制成功了D-50數碼光盤注射成型機。眾所周知，光盤生產線是許多尖端高科技的集成，廣東泓利公司聯合國內企業依靠自身力量，通過對注塑機、模具、濺鍍機、機械手、涂膠機等進行攻關，并全部研制成功。這在國際上也是罕有的，其中光盤注塑機是精密或超精密的代表性產品，它有三個特點：其一，表面微小信息溝槽需要超精密注射成型；其二，透明制品質量要求極高以利于激光穿過；其三，極快的生產節奏，每模3.8S以內，要完成包括冷卻（2S）及機械手和許多氣動動作。現在，在全球范圍內能生產光盤注塑機的僅有德國、奧地利、日本、瑞士等國家和地區近10個廠家，在亞洲則除了日本，只有泓利公司能夠生產。泓利注塑機生產的光盤經過檢測，已經達到了飛利浦白皮書要求和德國K.M公司水平，實現了中國注塑機從普通型向超精密型的歷史性跨越。