全液压二板式注塑机(如图2所示)与以上结构有根本性的区别,其锁模力仅作用在动、定模板之间,支架是不承受力的,对模具是一种“夹”的作用力方式,二板式由于作用在模板四个角上的油缸是连通的,所以作用在模具四个角上的力几乎是相等的,定、动模板四个相对应的角的受力是作用力和反作用力的关系,所以其力完全相等,即使模具不平行,也能够自动置位使模具在分型面上完全贴合,模具四个角八个点上受力几乎完全相等,这一优势是其他结构的注塑机所不具有的。对于成型精密制品来说,直锁二板式锁模结构的合模精度最高,主要是因为模具受力均匀,锁模力重复精度高。 在注射成型过程中,两者的区别如下:
以上的这些优点使全液压四缸直锁二板式注塑机在精密注塑中有卓越的表现,该结构甚至可被应用于数码光盘注塑机当中,广东泓利机器有限公司即利用这种结构于2003 年研制成功我国首台数码光盘注射成型机,所产CD、VCD、DVD光盘全部符合国际标准。可见即使在精度要求最苛刻的光盘注塑成型技术中,全液压四缸直锁二板式仍能胜任,对于一般精密制品来说,其性能自然不言而喻。 精密注塑成型技术在我国塑机行业处于发展的初期阶段,相信在若干年内会有长足发展,因此,在当今中国塑机高端市场几乎为国外企业垄断的情况下,在精密塑机技术还没有形成统一标准的情况下,提出精密注塑成型技术的概念以及某些参考的标准,对以后我国精密注塑成型技术的发展将有重要的参考价值。在此,本人愿抛砖引玉,提出一些看法。
结合对精密注射成型技术长期的实践经验,本人认为,一般精密注塑机有两个指标:一是制品尺寸的重复误差,二是制品的重复重量误差。前者由于尺寸大小和制品厚薄不同难以比较,而后者代表了注塑机的综合水平,一般普通注塑机的重量重复误差在1%左右,较好的机器可达到0.8%,低于0.5%为精密机,低于0.3%为超精密机,据以前资料报道,国际最高水平为小于0.15%,2004年德国科隆塑机博览会上,德国雅宝公司宣布其最新式注塑机重量重复精度可达到0.07%。精密注塑机要求制品尺寸精度一般在0.01-0.001mm 以内,许多精密注塑还要求注塑机具有高的注射压力、高的注射速度;要求合模系统具有足够大的刚性和足够高的锁模精度,所谓锁模精度是指合模力的均匀性、可调、稳定和重复性高,开合模位置精度高;要求对压力、流量、温度、计量等都能精确控制到相应的精度,采用多级或无级注射,保证成型工艺的再现条件和制品的重复精度等。
对精密注塑机的具体要求有:
(1)注射压力≥250MPa;
(2)注射速度≥300mm/s;
(3)制品尺寸精度0.001mm;
(4)制品质量标准差系数(变化率)≤0.1%;
(5)开、合模位置精度:开≤0.03mm,合≤0.01mm;
(6)注射位置精度(保压终止点)≤0.03mm;
(7)拉杆受力均衡度≤1%;
(8)预塑位置精度≤0.03mm;
(9)定、动模板平衡度;A:锁模力为零时≤0.03mm,B:锁模力为最大时≤0.005mm;
(10)机筒、螺杆温控精度≤±0.5℃。
精密注射成型技术的重点研究内容:
(1)锁模力:在精密注射成型过程中,一般都需要很高的注射压力(>250MPa),否则很难成型,但我们就应该注意到,精密注塑制品的外形尺寸、厚度正常情况下都比较小,所以,对锁模力并不是所有制品都要求很高,反之,若锁模力过大,或四角受力不均,或锁模力不稳定都会使模具受压变形不一致和不均匀,最终会影响到制品的成型质量。根据注塑制品的工艺要求,合理、方便、准确地调整锁模力,克服肘杆式、电动式注塑机锁模部件由于制造精度而影响连杆受力及受力元件长时间受力变形等原因引起长度尺寸的差异(如肘杆、拉杆等)以及因室温、模具温度变化等引起锁模力不稳定的先天性问题,所以,如何发挥全液压式锁模结构精密度高的优点是精密注塑机今后一段时间内研究的一个重要课题。
(2)塑化质量:塑料塑化的均匀性不仅影响到塑件的成型质量,还会影响到熔融塑料通过浇口时所受阻力的大小,为了得到均匀的塑化,设计专用的螺杆和使用专用的增塑技术必不可少。另外,机筒的温度也应精确控制,现在螺杆、机筒温度多采用PID控制(比例、微分、积分),精度可控制在±0.5℃~±l℃,基本可满足精密注塑的要求,如果采用FUZZY控制方法,就更适合于精密注塑了。
(3)计量精度:要使塑料制品保持较高的稳定性,每次注入模腔的热熔塑料必须相等,也就是说每次加料时螺杆的复位精度要求一致,但事实上螺杆复位时的位置是不可能完全一致的,螺杆的直径越大,系统惯性就会越大,位置精度越难控制,一般应把螺杆的复位精度控制在0.3mm以内,最好能控制在0.2mm 以内。
(4)注射速度:注射速度是精度注塑机的一个重要指标,因为热熔融塑料从开始注入模腔到完成填充之间有一段时差,在这段时间中,热熔融塑料即开始冷却,为了使浇口处与模具型腔内的材料均匀冷却,就应采取高速注射,要提高注射速度,必须配置一个或几个能快速释放能量的蓄能器以缩短时差。将原注射速度提高3倍以上,达到300~800mm/s,这对精密注塑非常有利。
(5)注射压力:精密注塑需要较大的注射压力,以提高塑件的密实度,减小收缩变形,保证制件精度,但并不是注射压力越大越好,压力过大会产生飞边,在最佳的注射压力下,注射周期时间变化应不超过0.05 秒。
(6)保压:保压对精度塑件的影响极大,准确地说,保压能较好地补缩,减小塑件变形,控制塑件精度,保压压力的稳定决定了塑件的成型精度,螺杆的终止位置不变是决定保压效果的决定因素。
(7)模具温度:对精密注塑来说,模腔表面的温度变化应控制在±1℃之内,这就必须采用PID控制,但对超精密注塑而言,这远远是不够的,更先进的方法是采用FUZZF控制,即模糊控制。
随着科技的日益进步,塑料制品特别是精密塑料制品将会有更加广阔的发展空间,我国塑机工业起步较晚,基础薄弱,与德、日等发达国家有一定的差距,但依照当今的发展势头,估计赶超世界先进的时间不会太长,因此,对属于高端产品的精密塑机及早形成统一认识,及早制定国有标准,对以后行业的发展将产生重要的影响。