精密注射成型的概念及对注塑机的要求

一般精密注塑机有两个指标：一是制品尺寸的重复误差，另一个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，小于0.3%为超精密机。据相关资料报道，国际最高水平为小于0.15%。2004年德国科德塑机博览会上，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、计量等都能控制精确到相应的精度，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。

对于精密注塑机的具体要求包括：
1. 注射压力≥25MPa；
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≤0.01；
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≤0.005 mm；
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

　　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。但是，需要注意的是，一般情况下精密注塑制品的外形尺寸、厚度都比较小，所以并非所有的制品对于锁模力都要求很高。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，最终影响到制品的成型质量。精密注塑制品成型工艺要求合理、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。

　　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℃~±1℃，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。

　　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。

　　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。

　　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。但是，并非注射压力越大越好，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。

　　保压

　　保压对精密塑件的影响极大，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。

　　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，这是远远不够的，更先进的方法是采用FUZZF控制，即模糊控制。

　　国内精密注塑机的市场需求

　　目前，中国年产注塑机4万多台，产值60多亿元，进口注塑机1.5万多台，金额超过10亿美元。其中进口注塑机60%为精密注塑机，占中国精密注塑机市场98.5%，国内企业生产的仅占1.5%，其中广东泓利机器有限公司占1%，浙江海天德马格及国内其它企业占0.5%。

　　泓利“G”系列精密成型机，专业用于光盘、钟表齿轮等精密产品的成型。
中国长期以来以引进生产机铰式（肘杆式）注塑机为主；而全电动式也仅处于仿制阶段，所以全国几百家注塑机几乎生产清一色的肘杆式注塑机；全液压式几乎为空白，仅有几家大公司开发精密注塑机，但仍处于仿造测绘阶段，而其它中小型企业几乎处于空白状态。广东泓利机器有限公司于1994年获欧、美、日多国发明专利技术，经十多年产业化实践，已成为全世界生产四缸二板全液压式注塑机规模最大、系列最全的厂家。泓利于2003年成功研制了数码光盘注塑机，是全球少数几家能够生产同类产品的公司之一。

　　广东泓利机器有限公司在中国最早研发精密注塑机，它于1988年开始发明了双动模注射成型机，获得了中、德、意、美、日等七国发明专利，于2003年研制成功了D-50数码光盘注射成型机。众所周知，光盘生产线是许多尖端高科技的集成，广东泓利公司联合国内企业依靠自身力量，通过对注塑机、模具、溅镀机、机械手、涂胶机等进行攻关，并全部研制成功。这在国际上也是罕有的，其中光盘注塑机是精密或超精密的代表性产品，它有三个特点：其一，表面微小信息沟槽需要超精密注射成型；其二，透明制品质量要求极高以利于激光穿过；其三，极快的生产节奏，每模3.8S以内，要完成包括冷却（2S）及机械手和许多气动动作。现在，在全球范围内能生产光盘注塑机的仅有德国、奥地利、日本、瑞士等国家和地区近10个厂家，在亚洲则除了日本，只有泓利公司能够生产。泓利注塑机生产的光盘经过检测，已经达到了飞利浦白皮书要求和德国K.M公司水平，实现了中国注塑机从普通型向超精密型的历史性跨越。