高精度微型元件的注塑.doc

高精度微型元件的注塑 隨著社會(huì)發(fā)展，重量只有幾毫克的高精度的微型注塑部件變得越來(lái)越重要。特別是在醫(yī)療技術(shù)、電子和汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域，采用塑料、陶瓷和金屬制造的微型注塑部件的需求將上升。為了滿足各種不同需求，特別是注塑成型的要求，人們對(duì)設(shè)備的靈活性呼聲極高。 微型化趨勢(shì)正驅(qū)使著設(shè)計(jì)人員們將更多功能融入混合式的微型注塑部件中。多組分技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：可消除襯墊以及硬質(zhì)物質(zhì)組合間需要的復(fù)雜裝配步驟，還可以使移動(dòng)的多組分部件達(dá)到更佳的結(jié)合度。因此，多組分注塑成型在微型部件在制造方面的重要性得以增加。雖然該領(lǐng)域的一些活動(dòng)早已廣為人知，但是，多組分微型注塑部件在復(fù)雜工業(yè)應(yīng)用中仍然較為稀少。其中一個(gè)原因是目前合適的機(jī)器技術(shù)有限。日前將推出一種集成式雙組分微型注塑成型機(jī)器formicaPlast-2K，它可提供量身定制的制造解決方案。 微型注塑部件的注塑單元 用于制造微型注塑部件的注塑設(shè)備因其目標(biāo)、技術(shù)條件及所需的質(zhì)量水平而異2。最普遍的解決方案是采用依據(jù)螺桿活塞原理工作并配有直徑為12至15毫米的螺桿的小型機(jī)器。這些機(jī)器的最小注塑量一般為1-2立方厘米。減少注塑量的唯一方式是接受該影響并仔細(xì)地優(yōu)化工藝。此類注塑量對(duì)于微型注塑部件而言太大，因?yàn)闈部诘谋壤?。這會(huì)帶來(lái)技術(shù)問(wèn)題，但代表了折衷的解決方案。 一種與眾不同的機(jī)器理念可以加速雙組分微成型部件的生產(chǎn)周期。 圖中手指上的注塑零件是一根光纖導(dǎo)槽，重量?jī)H19毫克（圖片提供：Klckner Desma）當(dāng)微型注塑部件需采用控制方式填充幾立方毫米的注塑量時(shí)，技術(shù)上也必須確保通過(guò)（螺桿）活塞控制方式填充部分注塑量。在一般行程精確度為0.1毫米的情況下，只有當(dāng)活塞直徑為3毫米時(shí)才能得到小于1立方毫米的精確度。由于使用此類小型螺桿活塞不實(shí)際，因此，一些微型注塑裝置配有一根預(yù)塑化螺桿和一個(gè)注塑活塞。然而，雖然已因此優(yōu)化了注塑的精確度，但是由于在相應(yīng)高容量塑化螺桿內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，熱塑性塑料仍有熱應(yīng)力。這些問(wèn)題表明，只有在不含螺桿的活塞注塑裝置時(shí)，優(yōu)化注塑量的生產(chǎn)在技術(shù)方面才可行。 這些發(fā)現(xiàn)激發(fā)了Klckner Desma和德國(guó)萊比錫注塑中心（萊比錫Kunststoff-Zentrum KuZ）共同開(kāi)發(fā)一種注塑成型機(jī)formicaPlast，其特點(diǎn)是優(yōu)化了注塑量。該機(jī)器配有一個(gè)適合于所有標(biāo)準(zhǔn)顆粒的雙級(jí)活塞注塑裝置3，4。其使用一個(gè)6毫米的活塞實(shí)現(xiàn)了預(yù)塑化，同時(shí)使用一個(gè)3毫米的活塞進(jìn)行高精度注塑。注塑量和熔渣的減少可以在以下幾個(gè)方面對(duì)模具和機(jī)器工程帶來(lái)裨益： 成型輪廓區(qū)域以及模具鑲嵌物可以制作得更小，這可以極其方便地將模具設(shè)計(jì)為一種標(biāo)準(zhǔn)模具。 驅(qū)動(dòng)元件小巧，具有動(dòng)態(tài)且精密。 用于注塑移動(dòng)的高精度伺服驅(qū)動(dòng)裝置可使用的注塑壓力超過(guò)3,000巴，注塑速度高達(dá)1,000毫米/秒。 在剛性平式機(jī)器底板之上機(jī)器元件采用模塊化方式布置，結(jié)構(gòu)極其緊湊，檢修十分方便。 雙組分注塑成型工藝的結(jié)構(gòu)變化 多組分注塑成型采用各種類型的機(jī)器。雙組分注塑成型不僅結(jié)合了獨(dú)立的單組分工藝，而且還集成了多組分機(jī)器。后者中最普遍的方式是采用背負(fù)式、平行、垂直和水平布置。除此之外，在實(shí)際鎖模裝置的側(cè)邊安裝注塑裝置以及操作側(cè)邊增添配備裝置的機(jī)器變得越來(lái)越普遍。這就意味著除了排放物側(cè)邊以外，它實(shí)際上利用了模具的所有側(cè)面。 在制造半成品部件時(shí)，必須變更模具輪廓，可以通過(guò)一根可移動(dòng)滑桿（模芯回退法）或者將半成品部件轉(zhuǎn)移到延伸模腔內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一操作。可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)模具內(nèi)的垂直軸或水平軸或者在第一個(gè)注塑工藝后脫模并將注塑部件重新插入第二模腔內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，第二模腔可以位于相同或者不同模具之內(nèi)（轉(zhuǎn)移法）。所有這些變化在原理上可使其進(jìn)行微型注塑成型。 雙組分formicaPlast設(shè)計(jì)作為一種通用機(jī)器開(kāi)發(fā)，適用于各種注塑部件。重點(diǎn)是熔渣和注塑部件量達(dá)到平衡比率。如果要達(dá)到這一目標(biāo)（因此形成較小注塑量），則澆口必須較短（通常是4-12毫米）。機(jī)器噴嘴必須非?？拷Ｇ唬?yàn)榇祟惓叽绮荒苁褂脽崃鞯阑蚣娱L(zhǎng)機(jī)器噴嘴。另外，浮力必須均勻分布在模具之內(nèi)，因此必須平衡模具中的模腔，即沿注塑裝置的豎軸對(duì)稱。這樣可以消除許多標(biāo)準(zhǔn)注塑成型解決方案：例如，相互垂直的注塑裝置會(huì)導(dǎo)致澆口較長(zhǎng)或者模具內(nèi)的注塑部件布置不佳。也可消除模芯回退技術(shù)，因?yàn)橐蟛捎幂^短澆口意味著沒(méi)有足夠空間使注塑?chē)娮煜嗷ゾo密地靠近（圖1）。例如，回顧微型注塑成型的創(chuàng)新或與眾不同布置的適用性表明，組合回轉(zhuǎn)壓板和鎖模裝置側(cè)邊的第二注塑裝置或者兩個(gè)裝置的布置垂直于鎖模方向會(huì)妨礙微型化以及適配現(xiàn)有的機(jī)器元件（圖2）。系統(tǒng)方法顯示，由靜態(tài)壓板方向平行注塑裝置構(gòu)成的結(jié)構(gòu)組合旋轉(zhuǎn)移動(dòng)或轉(zhuǎn)移法最符合要求（圖3）。轉(zhuǎn)移指數(shù)法的雙組分微型注塑成型 針對(duì)雙組分微型注塑成型設(shè)計(jì)的解決方案（圖4）最適合于用轉(zhuǎn)移指數(shù)法進(jìn)行描述，因?yàn)槠浣Y(jié)合了旋轉(zhuǎn)模具部件的普遍指數(shù)法和平行機(jī)器布置的轉(zhuǎn)移法。將機(jī)器緊密的排列放置，以便模具可以相互偶接在一起。打開(kāi)模具組后，模具鑲嵌物伸出模具壓板并旋轉(zhuǎn)1800進(jìn)入新的注塑位置。集成于模具內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臂進(jìn)行高精度轉(zhuǎn)移（圖5）。該方法與指數(shù)法相似，可以提供許多優(yōu)點(diǎn)制造多組分注塑部件： 可將注塑部件反向噴射到旋轉(zhuǎn)側(cè)邊 具有相關(guān)的各種變化和設(shè)計(jì)自由度 同時(shí)注塑半成品和成品注塑部件 因此周期較短 半成品部件和成品部件的模腔隔熱性能優(yōu)良。 在此描述的解決方案由兩臺(tái)平行機(jī)器裝置之間的指數(shù)法構(gòu)成，由于formicaPlastic的微型化模塊而成為可能。整個(gè)結(jié)構(gòu)及其平行布置的注塑裝置安裝在未經(jīng)修改的機(jī)器外殼之下。如果安裝兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模具而不是偶接的雙組分模具，則控制器還可在一個(gè)外罩下獨(dú)立操作兩臺(tái)機(jī)器。 Fakuma公司采用一根具有3路分配器的光纖導(dǎo)槽顯示了系統(tǒng)的功能（圖6）。在此情況下，雙組分的澆口仍然位于注塑部件之上。各個(gè)組分材料的注塑量（透明組分為PC，外罩為ABS）是9毫克和10毫克。對(duì)于雙組分的注塑部件，可能以前從來(lái)沒(méi)有達(dá)到過(guò)19毫克的組合注塑重量。結(jié)論 這種新型formicaPlast雙組分機(jī)器首次為微型注塑部件制造商提供了一種集成的靈活的雙組分微型注塑成型機(jī)器，可以精密和簡(jiǎn)便地處理單組分變型從而轉(zhuǎn)移為雙組分產(chǎn)品。機(jī)器平臺(tái)上的兩個(gè)注塑裝置采用平行布置，所以澆口體