精密注射成型的概念及對(duì)注塑機(jī)的要求

一般精密注塑機(jī)有兩個(gè)指標(biāo)：一是制品尺寸的重復(fù)誤差，另一個(gè)是制品的重復(fù)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(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)。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，國(guó)際最高水平為小于0.15%。2004年德國(guó)科德塑機(jī)博覽會(huì)上，德國(guó)雅寶公司宣布其最新式注塑機(jī)重量重復(fù)精度可達(dá)到0.07%。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)具有高的注射壓力、高的注射速度；要求合模系統(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，開合模位置精度高；要求對(duì)壓力、流量、溫度、計(jì)量等都能控制精確到相應(yīng)的精度，采用多級(jí)或無(wú)級(jí)注射，保證成型工藝的再現(xiàn)條件和制品的重復(fù)精度等。

對(duì)于精密注塑機(jī)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)（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(diǎn)）≤0.03mm；
7. 拉桿受力均衡度≤1%；
8. 預(yù)塑位置精度≤0.03mm；
9. 定、動(dòng)模板平衡度 A：鎖模力為零時(shí)≤0.03mm B：鎖模力為最大時(shí)≤0.005 mm；
10. 機(jī)筒、螺桿溫控精度≤±0.5℃。

精密注射成型技術(shù)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)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(duì)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(wěn)定都會(huì)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(zhì)量。精密注塑制品成型工藝要求合理、方便、準(zhǔn)確地調(diào)整鎖模力，克服肘桿式、電動(dòng)式注塑機(jī)鎖模部件由于制造精度而影響連桿受力及受力元件長(zhǎng)時(shí)間受力變形等原因引起長(zhǎng)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(wěn)定的先天性問題，所以，如何發(fā)揮全液壓式鎖模結(jié)構(gòu)精密度高的優(yōu)點(diǎn)是精密注塑機(jī)今后一段時(shí)間內(nèi)研究的一個(gè)重要課題。

　　塑化質(zhì)量

　　塑料塑化的均勻性不僅影響到塑件的成型質(zhì)量，還會(huì)影響到熔融塑料通過澆口時(shí)所受阻力的大小。為了得到均勻的塑化設(shè)計(jì)專用的螺桿和使用專用的增塑技術(shù)必不可少。另外，機(jī)筒的溫度也應(yīng)精確控制，現(xiàn)在螺桿、機(jī)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(jì)量精度

　　要使塑料制品保持較高的穩(wěn)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(shí)螺桿的復(fù)位精度要求一致。但事實(shí)上螺桿復(fù)位時(shí)的位置是不可能完全一致的，螺桿的直徑越大，系統(tǒng)慣性就會(huì)越大，位置精度越難控制。一般應(yīng)把螺桿的復(fù)位精度控制在0.3mm以內(nèi)，最好能控制在0.2mm以內(nèi)。

　　注射速度

　　注射速度是精度注塑機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，因?yàn)闊崛廴谒芰蠌拈_始注入模腔到完成填充之間有一段時(shí)差。在這段時(shí)間中，熱熔融塑料即開始冷卻，為了使?jié)部谔幣c模具型腔內(nèi)的材料均勻冷卻，就應(yīng)采取高速注射。要提高注射速度，必須配置一個(gè)或幾個(gè)能快速釋放能量的蓄能器以縮短時(shí)差。將原注射速度提高3倍以上，達(dá)到300~800mm/s，這對(duì)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(shí)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(huì)產(chǎn)生飛邊。在最佳的注射壓力下，注射周期時(shí)間變化應(yīng)不超過0.05秒。

　　保壓

　　保壓對(duì)精密塑件的影響極大，準(zhǔn)確地說，保壓能較好地補(bǔ)縮，減小塑件變形，控制塑件精度。保壓壓力的穩(wěn)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(duì)精密注塑來(lái)說，模腔表面的溫度變化應(yīng)控制在±1℃之內(nèi)，這就必須采用PID控制。但對(duì)超精密注塑而言，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更先進(jìn)的方法是采用FUZZF控制，即模糊控制。

　　國(guó)內(nèi)精密注塑機(jī)的市場(chǎng)需求

　　目前，中國(guó)年產(chǎn)注塑機(jī)4萬(wàn)多臺(tái)，產(chǎn)值60多億元，進(jìn)口注塑機(jī)1.5萬(wàn)多臺(tái)，金額超過10億美元。其中進(jìn)口注塑機(jī)60%為精密注塑機(jī)，占中國(guó)精密注塑機(jī)市場(chǎng)98.5%，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的僅占1.5%，其中廣東泓利機(jī)器有限公司占1%，浙江海天德馬格及國(guó)內(nèi)其它企業(yè)占0.5%。

　　泓利“G”系列精密成型機(jī)，專業(yè)用于光盤、鐘表齒輪等精密產(chǎn)品的成型。
中國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)以引進(jìn)生產(chǎn)機(jī)鉸式（肘桿式）注塑機(jī)為主；而全電動(dòng)式也僅處于仿制階段，所以全國(guó)幾百家注塑機(jī)幾乎生產(chǎn)清一色的肘桿式注塑機(jī)；全液壓式幾乎為空白，僅有幾家大公司開發(fā)精密注塑機(jī)，但仍處于仿造測(cè)繪階段，而其它中小型企業(yè)幾乎處于空白狀態(tài)。廣東泓利機(jī)器有限公司于1994年獲歐、美、日多國(guó)發(fā)明專利技術(shù)，經(jīng)十多年產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，已成為全世界生產(chǎn)四缸二板全液壓式注塑機(jī)規(guī)模最大、系列最全的廠家。泓利于2003年成功研制了數(shù)碼光盤注塑機(jī)，是全球少數(shù)幾家能夠生產(chǎn)同類產(chǎn)品的公司之一。

　　廣東泓利機(jī)器有限公司在中國(guó)最早研發(fā)精密注塑機(jī)，它于1988年開始發(fā)明了雙動(dòng)模注射成型機(jī)，獲得了中、德、意、美、日等七國(guó)發(fā)明專利，于2003年研制成功了D-50數(shù)碼光盤注射成型機(jī)。眾所周知，光盤生產(chǎn)線是許多尖端高科技的集成，廣東泓利公司聯(lián)合國(guó)內(nèi)企業(yè)依靠自身力量，通過對(duì)注塑機(jī)、模具、濺鍍機(jī)、機(jī)械手、涂膠機(jī)等進(jìn)行攻關(guān)，并全部研制成功。這在國(guó)際上也是罕有的，其中光盤注塑機(jī)是精密或超精密的代表性產(chǎn)品，它有三個(gè)特點(diǎn)：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(zhì)量要求極高以利于激光穿過；其三，極快的生產(chǎn)節(jié)奏，每模3.8S以內(nèi)，要完成包括冷卻（2S）及機(jī)械手和許多氣動(dòng)動(dòng)作。現(xiàn)在，在全球范圍內(nèi)能生產(chǎn)光盤注塑機(jī)的僅有德國(guó)、奧地利、日本、瑞士等國(guó)家和地區(qū)近10個(gè)廠家，在亞洲則除了日本，只有泓利公司能夠生產(chǎn)。泓利注塑機(jī)生產(chǎn)的光盤經(jīng)過檢測(cè)，已經(jīng)達(dá)到了飛利浦白皮書要求和德國(guó)K.M公司水平，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)注塑機(jī)從普通型向超精密型的歷史性跨越。