精密注塑件的生产稳定性探讨

精密注塑件的生产稳定性探讨

 

 

    1、精密注塑件的设计要求首先，生产精密注塑件的模具必须能适合成型高精密制品的要求。通常，精密注塑件尺寸的精度定为SJ1372-78标准的3、4级(精密级)，特别精密的为1、2级(特殊技术级);而模具制造的允许公差应相应地达到该标准的3、4级或1、2级精度1，型芯、型腔和滑块等应采用高硬度、高强度的特种钢材制造。模具内还应布置足够的冷却或加热流道，确保模具及时散发或吸收所需热量，在整个生产过程中应保持模具温度均匀、恒定。

 

    其次，成型精密注塑件应尽可能选择收缩率小、长期稳定性好的材料。通常，PS、ABS、AS、PMMA、PC、PPO(聚苯醚)、PSU(聚砜)可成型3、4级精度的制品;PA系列可成型4级精度的制品;而POM、PP、PE、TPE(热塑性弹性体)等不适宜成型4级以上精度的制品。由于无机物填充或玻纤增强的塑料收缩率低、尺寸稳定性高，故常被用来成型高精度的制品。例如，BAYER公司的PA6DurHhanRM2521/45因含有45%的玻纤，其收缩率由PA6的0.6%1.4%降为0.3%-0.7%，使用该材料成型的零件能达到3、4级精度成型精密注塑件需要配备精密注塑机和适当的辅助设备：建议使用电脑控制液压式或全电动精密注塑机。这类注塑机的注射行程灵敏度为0.1nnn，注射速率及保压压力可精确到。1%%，时间控制精度可达0.1s，料筒温度控制精度可达0.2~0.5.这样，就能精确设定注射段和保压段的多级注塑压力、注射速率、注射行程及保压时间，确保熔体充模历程与设定的工艺参数充分吻合。在注射-保压转换方式上，选择“行程转换方式”比选择“时间转换方式”能更精确地控制注射量。为保证模具温度恒定，应选用精密模温调节机。

 

    2、生产精密注塑件时，单模制品周期时间的重复稳定性也十分重要。如果周期时间波动大(如10%)，就会导致熔体在料筒内停留时间发生差异，模具冷却或加热状态不稳定，从而引起制品尺寸变化。因此，精密注塑模具应设计得适于全肖动生产(制品和浇道料把可自动脱落或用机械手取出)，以保持周期时间的稳定。

 

    2.1精密的模具、合适的原材料、理想的设备构成了精密注塑件成型的坚实基础。模具制造完成后，通过多次试模，修正模具缺陷，确定工艺参数，即可准备投人生产：

 

    2.2精密注塑件生产的非随机影响因素分析通过试模，虽制得了合格制品，也确定了初步的工艺参数，但这并不意味该工艺参数就一定适用于大批量生产，因为尺寸偏离、外观恶化或批次间差异等问题会经常出现在生产中。试模是在特定的机器设备和环境条件下、使用特定批次的原材料在较短时间内进行的，工艺运行时间短，状态相对稳定;而大批量生产时，客观条件的变化可能导致成型状态的波动并影响产品质量，这就需要通过研究相关的非随机影响因素、工艺敏感性和工序能力来找出原因，并制定解决方案。

 

    非随机影响因素有以下几个方面：材料差异因为塑料原材料大多由树脂、填料、增强材料和(或)其它助剂构成，即使同一厂家、同一牌号树脂的分子量分布或填料添加比例也存在批次间差异。适当调整工艺参数(料温、注射速率等)可消除材料差异的影响。

 

    注塑机差异如果条件允许，生产中最好始终使用与试模时相同的注塑机。然而大多数情况下，正常生产和试模在不同的注塑机上进行。不同注塑机可能会对相同的注射速率、型腔压力等设定值表现出响应差异。因此应认真分析和评估这些差异，提出指导性意见，确定合适的注塑机。

 

    电压波动电源电压波动会直接引起设定参数的响应值变化。通常用电高峰期(白天)比低谷期(午夜点至早7点)电压低1030V.因此，应根据电压变化趋势对工艺进行微调整。对于特别精密注塑件的成型，建议配备大功率稳压电源。

 

    环境温湿度影响原材料使用之前，要充分烘干，避免水分以气态形式进入而降低制品性能，建议高湿环境中使用除湿千燥机。'模具积垢的影响在注塑生产中，某些树脂如POM、PA会粘附于模具型腔表面，并逐渐积累形成沉积物，即模具积垢，从而影响制品外观和尺寸。降低产品质量。因此应加强对原材料烘干，改善模具排气。定期使用除垢剂或超声波设备清洗模具，减少模具积垢现象。

 

    其它要定时监测注塑机的工作油温度，防止油温异常导致液压系统压力输出不稳定。

 

    3、工艺敏感性研究工艺敏感与否直接影啊大批量生产的稳定性。

 

    工艺越敏感，生产越不易稳定。笔者针对注塑过程中4个主要因素――料温(A)、注射速率(B)、模具温度(C)和保压压力(D)来讨论它们对生产稳定性的影响。值得注意的是，调整注射速率时应相应地调整注塑压力，确保注射速率能达到设定值。

 

    首先，以试模确定的工艺参数为基准，按照表1方案，调整A、B、C、D的高、低水平，然后保持其它参数不变，按照表2的组合方式进行试验。

 

    试验完成后，将结果分类评分：在T.艺赘数设定为“高水平”时，质量变好为+1分，变化甚微或无变表1工芝参数调整方案参数水平料温(A)注射速率(B)模具温度(c)保压压力(D)低水平(L)篼水平(H)表2工艺敏感性研究试验方案参水平注：表中的数字表示试验的先后顺序(1-8)，试验顺序的安排主要考虑到升高料温比降低更快化为分，质量变坏为-1分;在工艺参数设定为2相应的格子中，用￡(;值评价A、B、C、D各因素的敏感程度(尤为A、B、C、D中任一个)：￡(X)=J(H)-X(L)。显然，在评价某个因素的变动时，其它因素的影响均被排除在外。例如，料温敏感度￡(A)=(3+4+5+6)-(l+2+7+8)。若￡(X)值为+8，说明此工艺非常稳定;若￡(X)值为-8，说明此T艺十分敏感;若￡(X)值为+7~-7，则需要具体分析该I艺参数在高或低水平的敏感度。

 

    确定了各丁艺参数的敏感度后(很少同时出现三个工艺参数都敏感的情况，否则试模制定的工艺有问题)，就可根据试验结果向该工艺参数的“高水平”或“低水平”方向调整。修正的I艺参数应运行24h以上，并每隔46h收集制品的关键尺寸或件重数据，使用统计过程控制(SPC)方法来预测生产过程的稳定性。

 

    4、精密注塑件大批量生产的SPC方法及应用SPC理论基础实际上，生产中还存在随机因素的波动。它们对产品质量的影响可用统计学方法来预测。SPC就是用来评价大批量生产工序稳定性的。可利用统计技术对生产过程的各阶段进行监控，从而达到以合理成本生产优质产品的目的。

 

    通常使用可量化监测对象如关键尺寸、件重的控制图或Cp、CPK来评价注塑工序稳定性，SPC控制图假定按规定的取样方法收集到一组数据X，……共/V个数据，那么：以平均值作为控制图中心值，正负3倍标准偏差(±3S，)作为控制图的上、下限(该上、下限应落在规格值上下允许偏差内)，绘出控制图U由可见，绿区工序很稳定，黄区工序稳定，红区工序不稳定;如果某次测量值超出红区控制线，工序可初步判为不稳定，应采取措施调整到绿、黄区。

 

    L―平!值土――绿区丨型腔2型腔1切腔2塑件s，s2某次生产的“和CPk(件重)t表5表明，用尺寸控制时，P，P2和匕的：均大于1.33，对照表3可知工序足够稳定，过程波动导致的废品率小于。

 

    00633%，而P4的CP和(：均小于1.，显示工序不稳定，主要原因是该零件精度要求过高。表6表明，用件重控制时S：和S：的C，均大于2.0，显示工序潜能非常大，但两个型腔的CPK差别较大，原因是熔体在两个型腔的充模速率不同，保压阶段的压力传递差异使注人两型腔的料量存在细微差别。采用抛光流道、改善模具排气等措施使MFR均衡后，可保证两型腔的CPK值均能达到1.33以上：5结论精密的模具、优良的设备、理想的原材料和稳定的T艺参数是精密注塑件稳定生产的必要条件，SPC作为精密注塑件生产过程中一种有效的过程控制手段，能利用控制图和工序能力指数CP、CPK评估、预测r序能力。以预防问题，减少浪费，确保生产出优良的产品。