精密注塑成型技术

关键词： 微结构 光学 专利 成型

精密注塑成型技术（精选七篇）

精密注塑成型技术 篇1

关键词：微结构,光学板/膜,精密成型

0 引言

随着微机电 (MEMS) 和微系统 (MST) 的发展, 微结构塑件在医疗、光学通信、生命科学等众多领域的应用得到了越来越多的关注, 因此, 精密成型光学板/膜的专利研究, 对推动精密成型研究成果的实用化与批量化生产, 扩大精密塑件科学技术的研究与应用领域具有十分重要的理论意义和实用价值。

1 全球专利分析

1.1 申请态势

截至2011年, 光学板/膜的专利申请总量是1100多项, 申请总体上呈现增长态势, 如图1所示。

从图1中示出光学板/膜精密成型技术历经了萌芽期、缓慢发展期、快速发展期和平稳发展期四个阶段:

1) 萌芽期 (1992年以前)

这一时期的专利申请非常少, 1968年BURROUGHS CORPORATION申请了一项涉及纤维光学平板的专利US3498864A, 随后一直很少有相关的申请, 1968年到1992年, 申请总量也只有8件, 处于技术萌芽阶段。

2) 缓慢发展期 (1993年~1999年)

从1993年开始, 申请量慢慢增多, 但增长的速度比较缓慢, 到1999年只有10件, 这一时期总量只有45件。

3) 快速发展期 (2000年~2008年)

这一时期, 光学板的专利申请迅速增加, 技术快速发展, 全球专利申请方面, 申请量增加非常快速, 从每年20多件逐步增加到每年100多件。

4) 平稳发展期 (2009年至今)

这一时期, 光学板的技术日渐成熟, 然而2008年世界金融危机对市场需求有一定的抑制, 得益于中国经济的迅猛发展, 使得光学板的申请量并没有随着国际经济的衰退而迅速降低, 每年均保持在100件以上。

1.2 来源国申请态势

图2示出了首次申请的来源国分布, 从图2中可以看出, 首次申请于日本、韩国和美国的申请量占该领域申请量的96%, 这三个国家在光学板方面的技术实力很强, 是该领域的主要技术发展力量。

日本在三者中又占据绝对的领导优势, 日本的相关产品在市场中占有很大份额, 申请量前10位的申请人中有9个来自日本:柯尼卡美能达株式会社、富士胶片控股株式会社、日东电工株式会社、积水化学工业株式会社、大日本印刷株式会社、住友化学株式会社、凸版印刷株式会社、日本瑞翁株式会社和JSR株式会社, 从这一方面说明, 日本的光学板企业投入研发比较大, 并且积极进行专利申请进行保护。

1.3 重要申请人分析

据统计, 日本柯尼卡美能达株式会社在光学板领域申请量排名第一;前10位申请人中, 日本占据了9家, 美国1家, 具体排名参见图3。

总体上看, 日本企业占据了榜单的绝大部分席位, 显示了日本企业在该领域的强大实力, 前两位的柯尼卡美能达株式会社、富士胶片控股株式会社是传统的相机、胶片跨国公司, 加强光学板领域的技术储备将进一步巩固它们在该领域中的地位;日东电工株式会社、JSR株式会社是照明、显示设备部件的重要供应商, 大日本印刷株式会社、凸版印刷株式会社是印刷制品行业的龙头企业, 光学板领域的专利在四家企业中均占有重要地位;积水化学工业株式会社、住友化学株式会社、日本瑞翁株式会社在光学膜、电子仪器方面的实力不俗, 积极加大该领域的研发很有必要;3M公司是光学板/膜领域的综合性企业, 也是前10名中唯一的非日本企业。

由图3可以看出, 前2位申请人的申请量占据了总申请量的58%, 技术集中度较高, 反应了柯尼卡美能达株式会社、富士胶片控股株式会社视光学板为自己在核心技术, 技术研发上当仁不让。

接下来就以这两家申请量较大的申请人做进一步的分析, 由图4可见:

1) 两家公司自上世纪末进入中国以来, 经历了近10年的试探性申请期后, 于本世纪初进入了快速发展的轨道, 在2000年~2008年短短的8年中, 申请量由不到5件飞速增长到40和22件, 显示了两家公司对华专利战略的重视, 之后的申请量虽有起伏, 但总体仍保持在高位, 布局中国市场已成跨国公司的共识;

2) 2008年以后, 两家公司的申请量都有了一定程度的下降, 这一方面是由于金融危机的影响, 另一方面也反映出当前该领域的创新并不轻松。

2 中国专利分析

2.1 申请态势

图5显示了涉及光学板/膜精密成型的中国专利申请的时间分布, 可看出, 1985年~1999年间涉足该领域的中国专利申请较少, 从2000年开始, 申请量开始逐年增加, 2002年以前该领域的专利申请每年均不超过10件, 2003年以后, 国内的光学板/膜精密成型领域的专利申请才开始大幅增长, 尤其近两年, 申请量增长快速, 其中2011年专利申请数量达到116件, 2012年该领域的中国专利申请量为100件。可以预见, 国内相关专利的申请数量将逐步增长, 这是因为自2003年以来, 我国精密成型技术发展迅速, 光学板/膜在越来越多的产品中得到了的应用, 这也促进了精密成型领域的研究人员针对光学板/膜精密成型技术改进, 并且积极申请专利, 随着知识产权意识的提高, 国内的研究人员也逐渐学会了用专利来保护自己的技术进步。

2.2 申请人分析

国内发明专利申请的申请人排名如表1所示:前10位申请人中, 日本占6位, 中国占3位, 可见日本对中国的市场非常重视, 专利布局非常积极, 国内企业申请活跃, 追赶势头明显。

日东电工株式会社、富士胶片株式会社、柯尼卡美能达精密光学株式会社三家日本企业占据了榜单前3名, 按国别划分, 日企占据了总申请量的62%, 显示出日企在该领域的强劲实力, 相机、显示器一直是日本的传统强势产业, 日企布局光学板意义深远, 相比之下, 中国企业尚处技术积累阶段, 缩小差距绝非一朝一夕。

3 结论

通过本文的专利分析, 我们发现从无论是从全球还是国内来看, 日本企业在该领域都占据着主导地位, 同时也应该看到, 国内企业也在积极发展当中, 国内企业可以考虑与高校或研究所联合, 在增大研发投入的同时, 推进专利的市场化。结合中国的国情, 发挥国内申请人在注射成型和压力成型领域的优势, 积极将一些专利在全球范围内选取合适的区域国家进行专利布局, 从而在国际市场上赢得更多的话语权。

参考文献

[1]王勇, 微型齿轮注塑成型工艺实验研究:硕士学位论文, 大连;大连理工大学, 2006.

[2]张维合, 注塑模具设计实用教程, 北京:化学工业出版社, 2008, 63-64.

精密射出成型技术 篇2

塑料射出成型制品因具有优异的特性o使用量正逐年增加q根据工业局的统计数据显示o国内塑料加工业厂家数目近一万家o从业合占制造业总人数的11%o产值约占总产值的9.5%q但员工人数在50人以下的厂家o竟占了85%o可见塑料射出成型加工业o属中小企业的占绝大多数q

业界追求的精密射出技术

如何提升技术p创造产品的附加价值o乃成为业界首要努力的目标q精密射出成型技术也因此逐渐受到重视q

何谓精密射出成型t顾名思义o就是以较高的射出成型技术o制造出精度高的塑料制品q

谈到精密射出成型o应从二个层面来思考q一种是在设计开发阶段o就先拟定一套完整的生产技术o掌握这些生产因素o使做出来的成品精度o控制在预测的精度范围内q这种技术层次较高o似属于研究开发的技术q

另外一种是在生产前o尚无法确保掌握在生产过程中o制造出来的成品精度到底是多少t只知道它大概在某个程度范围内q有时o甚至无法预知制品的精度到底是偏上限o还是下限t但是在试做过程中o可以根据投入的生产因素及得到的制品精度范围o再来调整p修正投入的生产条件o使制品精度更能符合需求o并且更希望在往后的每一次量产中o都能得到质量稳定性p再现性很高的产品q

以上两种方式o应该都市目前业界所追求的精密射出成型技术q

何为“精密“射出成型

本文所谈到的精度o除了尺寸p公差精度外o应包括制品表面精度(缩水p凹痕p接合线p光泽度p平坦度……等)q

就塑料制品尺寸缩水来说o层次较高的精密射出成型技术o应该在模具设计之初o就能根据制品大小p形状p塑料原料p浇口大小p流动方向o决定一个很精确的缩水律o而模具尺寸即依此缩水律来设计p加工q在射出成型时o再依环境p原料的处理o决定最佳的成型条件o使做出来的制品尺寸经过缩水后o正好符合成品图上所要求尺寸精度q

层次较低的精密射出成型技术o就是在模具设计时无法精确的决定缩水律等o预知射出后的成品质量q只能在以后生产时o根据做出来的制品质量的变化清醒o修正生产因素(包括料的干燥p射出条件的调整……等)o使制品的最终质量接近成品图的要求o并控制在以后每次生产都能达到这个精度q

因此精密射出成型技术o就是(1)无人化全自动(2)成型周期一定的生产技术q本文仅就目前业界较迫切需要改进的后半段加以探讨o我想应有事半功倍之效q

业界优先改善项目

目前o许多业者认为要达到精密射出成型o最迫切需要优先改善的是s精密的模具与高精度自动化射出成型机q其实这二个因素o只是精密射出成型技术中很小的一环o还有许多很重要的部分被我们忽略了q

过分的强调模具及成型机的重要性o反而使我们不去重视其它更重要p且更应该多注意的部分q

精密成型技术是一种连续性p相互关联的p许多技术的组合o它代表企业整体的技术能力与水准p不良率的高低o是整个企业能力的总表现o并非某个单位p某个人的能力表现q质量差p不良率的产生o也不是某个员工的不对o因为没有员工愿意作出不良品q

精密射出宜考虑因素

既然精密射出成型技术o是许多相互关联技术的组合o所以我们应该从塑料原料的质量p处理方法p加工环境p机台性能p模具质量p射出成型条件的设定等一连贯因素来考虑q而这些因素有s

(1)季节s春p夏p秋p冬气候的变化o冷却水温度的差异q

(2)时间s白天p晚上p早上p周一p周六p周日的差异q

(3)人员s人员熟练度p情绪p疲劳p注意力p个性p习性……等q

(4)环境s天候(晴雨天p温度p湿度的影响)o风的大小p方向o暖房p冷气p尘埃p冷却水量的变动o水温的变化o水垢的影响q

(5)材料s材料质量的稳定性o厂牌的差异o干燥

射出业近况

塑料射出成型制品因具有优异的特性o使用量正逐年增加q根据工业局的统计数据显示o国内塑料加工业厂家数目近一万家o从业合占制造业总人数的11%o产值约占总产值的9.5%q但员工人数在50人以下的厂家o竟占了85%o可见塑料射出成型加工业o属中小企业的占绝大多数q

业界追求的精密射出技术

如何提升技术p创造产品的附加价值o乃成为业界首要努力的目标q精密射出成型技术也因此逐渐受到重视q

何谓精密射出成型t顾名思义o就是以较高的射出成型技术o制造出精度高的塑料制品q

谈到精密射出成型o应从二个层面来思考q一种是在设计开发阶段o就先拟定一套完整的生产技术o掌握这些生产因素o使做出来的成品精度o控制在预测的精度范围内q这种技术层次较高o似属于研究开发的技术q

另外一种是在生产前o尚无法确保掌握在生产过程中o制造出来的成品精度到底是多少t只知道它大概在某个程度范围内q有时o甚至无法预知制品的精度到底是偏上限o还是下限t但是在试做过程中o可以根据投入的生产因素及得到的制品精度范围o再来调整p修正投入的生产条件o使制品精度更能符合需求o并且更希望在往后的每一次量产中o都能得到质量稳定性p再现性很高的产品q

以上两种方式o应该都市目前业界所追求的精密射出成型技术q

何为“精密“射出成型

本文所谈到的精度o除了尺寸p公差精度外o应包括制品表面精度(缩水p凹痕p接合线p光泽度p平坦度……等)q

就塑料制品尺寸缩水来说o层次较高的精密射出成型技术o应该在模具设计之初o就能根据制品大小p形状p塑料原料p浇口大小p流动方向o决定一个很精确的缩水律o而模具尺寸即依此缩水律来设计p加工q在射出成型时o再依环境p原料的处理o决定最佳的成型条件o使做出来的制品尺寸经过缩水后o正好符合成品图上所要求尺寸精度q

层次较低的精密射出成型技术o就是在模具设计时无法精确的决定缩水律等o预知射出后的成品质量q只能在以后生产时o根据做出来的制品质量的变化清醒o修正生产因素(包括料的干燥p射出条件的调整……等)o使制品的最终质量接近成品图的要求o并控制在以后每次生产都能达到这个精度q

因此精密射出成型技术o就是(1)无人化全自动(2)成型周期一定的生产技术q本文仅就目前业界较迫切需要改进的后半段加以探讨o我想应有事半功倍之效q

业界优先改善项目

目前o许多业者认为要达到精密射出成型o最迫切需要优先改善的是s精密的模具与高精度自动化射出成型机q其实这二个因素o只是精密射出成型技术中很小的一环o还有许多很重要的部分被我们忽略了q

过分的强调模具及成型机的重要性o反而使我们不去重视其它更重要p且更应该多注意的部分q

精密成型技术是一种连续性p相互关联的p许多技术的组合o它代表企业整体的技术能力与水准p不良率的高低o是整个企业能力的总表现o并非某个单位p某个人的能力表现q质量差p不良率的产生o也不是某个员工的不对o因为没有员工愿意作出不良品q

精密射出宜考虑因素

既然精密射出成型技术o是许多相互关联技术的组合o所以我们应该从塑料原料的质量p处理方法p加工环境p机台性能p模具质量p射出成型条件的设定等一连贯因素来考虑q而这些因素有s

(1)季节s春p夏p秋p冬气候的变化o冷却水温度的差异q

(2)时间s白天p晚上p早上p周一p周六p周日的差异q

(3)人员s人员熟练度p情绪p疲劳p注意力p个性p习性……等q

(4)环境s天候(晴雨天p温度p湿度的影响)o风的大小p方向o暖房p冷气p尘埃p冷却水量的变动o水温的变化o水垢的影响q

(5)材料s材料质量的稳定性o厂牌的差异o干燥

的方法(时间p温度的控制……)o染色配色的方法等q

(6)机械及周边装置s机台的性能p厂牌的差异p机台的磨耗p劣化p使用方法p计测仪器p计器方法p温度控制器的种类p性能p冷煤(油p水)p冷煤的流速p流量及电压的稳定性……等q

(7)模具s模穴多寡p流道系统p尺寸精度p模具材质p磨耗p强度p冷却回路的设计……等q

(8)成型条件s作动油的温度p成型压力p速度p周期p成型条件的稳定性……等q

以上仅就其中较为业界疏忽的几项o提出来供大家参考o并请指正q

先从外在的因素(风p室温环境p时间)来谈s

风

如果从射出成型加工材料温度的变化过程来看o模具可说是一部热交换机o塑料原料经过加热p混烘o经过模具成型后o呈急速的冷却o应该有一定的规则o否则结晶化的温度p时间p速度o都会受到影响q

塑料料冷却的变化o与制品的收缩率有密切的关系q大家都注意到机台的3段p4段的温度控制o而没有注意风向与速度对射嘴p模具的影响q因此严格说起来o工厂里的电风扇应受到管制o不能任意使用q

室温

塑料原料加热注入模具后o急速冷却o一部分的热量由冷媒带走o一部分散入大气中r同时加热料管亦散播出大量的热到大气中q热的空气往上升o如何在厂房的上层适度的抽风o或籍大气空气流动带走上面的热空气o并且在厂房的底层部注入冷空气(同时将热空气往上挤)o有待改善q

适当的空调o控制厂房温度在27°C左右o乃为精度成型必要的条件之一q

环境

尘埃的去除o料筒的加盖(及静电除尘)o地面的清拭o循环水流压力大小o电压的稳定性……等o亦不可疏忽q

时间

如果白天p晚上产生质量有差异o或者周一p周六产生质量上有差异o这种情况几乎可以判定o问题出在模具温度的不稳定q在休假日后开机生产o模具温度还没有上升到固定范围内o就开始生产o如此作出来的东西o很少会有合格品q

以上四项为外在的间接因素q接着讨论与射出成型有直接关系的其它因素s

材料

高精度制品的流痕p光泽度p透明度o有求比较严格o对于材料的干燥技术也特别讲究q大使一般都只注意到干燥的温度与时间o甚至为了达到干燥的效果o不惜提高干燥温度p这事绝对错误的o温度提高o易造成材料分解变质o尤其对热较敏感的材料o如PApPVC等o泵为严重q正确的方法o应该是稍微降低干燥温度o延长干燥时间q

但是有一点必须特别注意s在密闭的容器内干燥o水气没有过滤去除o而进入的空气并没有除湿o经过加热后o空气的相对湿度降低o绝对湿度却没有改变q由于在空气没的水分并没有减少o如何能叨叨干燥的效果t

因此o如何做到除湿干燥o乃为精密成型技术不可或缺的一环q

机台(制品重量)

自动化的射出成型机o可弥补射出成型技术的不足q但如果具备熟练p高深的射出成型技术o并不一定需要自动化的射出成型机q目前业界使用机台较常疏忽的有两项s

一是使用过大的机台来成型q因为机台过大o料筒的容积也随着加大o使得料在料筒内停留的时间过长o因加热时间过长而变质o直接影响制品的精度q

另一项被业界所疏忽的o就是未能注意机台规格中的最大射出量sx gq假设某机台的最大射出量是50g,今制品的重量是30go认为这种搭配万无一失o其实却忽略了最大射出成型量的单位时间是g/分q因此o还须再计算制品每分钟的生产重量o是否超过此界限t如果违反此规则o会造成材料在料筒内有混炼不均的现象q没有充分混炼熔融o就被挤出成型o结果质量当然不好q

料温

为使料在料筒内充分熔融o提高温度有助于混炼的程度o但是却因温度的提高o造成材料的变质q最好是适度的降低料温o比平常用的温度再降5~10%o不足的部分o改由提高

rpm的方式来补足q因为rpm的提高o可以增加料的剪断摩擦热o此热适足以弥补温度不足的部分q由于摩擦生热只是瞬间o料无变质之虞o并且因料筒旋转产生的摩擦热比较均匀o不会有局部过热的情形发生o值得业界一识q

流道系统

这里所称的流道o包括浇口的设计q通常o材料由高温进入温度较低的模具中o为使受到相当程度冷却的塑料原料能顺利的流进模穴内o并减少制品的充填不足p接合线p缩水p凹陷……等不良状况o都想尽量加大流道的截面积o也相对加大q其实这正犯了下述二项的错误s

一是流道截面积加大o而料的流速成平方关系o呈倍数的下降r流速下降o料在流道停留的时间成平方倍数的增加o适足以增加料的冷却o如此反而阻碍料的流动q

如果我们检讨一下浇口的截面积那么小(比流道的截面积小了很多)o料照样可以流进模穴内o为什么流道需要那么大的截面积u

二是流道截面加大o流速减缓o较易冷却o相反的o如果将传统的流道截面积取小o会因料在流道中的流速成平方关系的增加o速度加快o摩擦所产生的热o适足以改善料的流动性q

因此流道截面积取小o反而有助于料在流道中的流动q因温度的上升o在模穴充填过程中所生的质量不良点(如接合线……)o可减至最低的程度q

至于浇口的设计o应少用侧浇口o因料由较大的截面积o忽然进入较小的截面积时o会有短暂停留现象o且因截面积逐渐变小o而有加速流动(生热)的现象o因无冷料发生o可以得到精度较高q

透气孔

大家都很了解透气孔的重要性o遇到充填不良的问题o很快就会联想到透气孔的问题q但是透气孔的制作o应该注意下列必须考虑的事项s

(1)胶件前端为一种很稠的乳胶状物质o极易堵塞设在分模在线的透气孔o尤其是锁模力过大时o这种现象更明显因此理想的透气孔o应设在与分模线垂直的位置上o如顶出销p分割块上q

(2)在成型品的末端p心型销上p镶入块上做透气孔比较简单o如果空气堆集的部位在成品的中心o中央部位时透气孔便无法制作q此为浇口数目与位置的设置不当所致q

(3)如果包风不明显o只在成型品孔圆周上呈现一条接合线o可在心型(不论是镶入或镶1体式)上o对准接合线位置上逃一个小孔o来容纳成型中多余的气体q此种方法o对消除接合线有很好的效果o值得一识q

成型周期

为了节省成本o提高产能o很少有人会无缘无故的增加成型时间o但是在下述 三种现象会采用不当p过长的成型周期q

(1) 为了改善成型品变形及凹陷现象o常以增加冷却时间(即延长成型周期)来克服q

(2) 使用过大的机台o料在料筒内停留的时间过长o与成型周期过长o对料(因过热)所生的破坏力相同q

(3) 制品肉厚不均q为了使厚度大的部分达到充分的冷却效果o常常以延长成型周期来克服q

以上三种清醒o都使原料在料筒内提留的时间过长o而破坏了原有的特性q

模温控制

由于塑料件原料由高温进入模具内o经过冷却硬化后o 才由模具中取出o为使制品能充分硬化o应做好冷却工作q但是o如果冷却系统不佳o则只有延长冷却时间(增加成形周期)o此实是本未倒置q

胶料在模具内充分均匀并不容易o常因肉厚不均而有不均匀的冷却q由于牵涉范围太广o不在这里说明q仅就模温控制中最重要的部分叙述如下s

1p胶件经过模具冷却硬化后取出o但是千万不要把模具当作冷却机具o其实在胶件充填尚未完成前o模具也有保温的功能o因此o应该把模具视为一部热交换机o而不能视为冷却制品的冷却机具q

2p模具冷却水路的设计o应该称为模具温度控制o而不能称为模具冷却系统o亦不能称为模具冷却回路q

3p为使塑料原料在充填p冷却过程中o不因模温的过高或过低o而失去应有的特性o应特别重视模具的温度控制q

目前因冷

却水的温度普遍偏低o一般常用的话水温为室温及5°C左右冰冷的水o较应该使用的水温低了很多o如此对结晶性塑料原料o如尼龙pPOMpPBTpPPS的影响很大q

4p为了使冷却水能充分的带走模具中的热量o正确的做法应是s

1)以Re=8000~10000(乱流的标准雷诺数)的标准o来计算水的流速p冷却水管的表面积q

2)以能产生乱流的水速带走模具的热量o而不是降低水温p以大的温差带走热量q因为温差(模温与水温之差)过大o极易造成模温的不均o导致成型品的变形q

3)当模温很高o接近100°C时o亦应使用加压的水来做热交换工作o而不能用油来冷却q因为油的粘性很高o比重轻o雷诺数Re=dvρ/μ很难达到乱流的标准o而在层流的情况下o便很难充分带走模具的热量q

5p模温的量测o不必深入模穴内o只须测量进p出口的水温即可q

射出成型条件

目前因冷却水的温度过低o模具的温度相对偏低o如此对塑料原料的充填p流动很不利q因易生冷料o对制品的质量影响很大q

因充填不易o一般都以提高射出压力来克服o不过压力一大o就容易产生，

精密射出成型技术

浅说精密注射成型的影响因素 篇3

塑料注射成型产品因具有各种优异特性, 正越来越多的应用在各个行业。成型精密注射, 就是以高超的注射成型技术, 注射成型出尺寸精度高、表面粗糙度小的塑料制品。第一层次的成型精密注射, 就塑料制品尺寸收缩来说, 应该在模具设计之初, 就能根据制品大小、形状、塑料原料、浇口大小、流动方向, 决定确定一个很精确的收缩率, 从而借助软件分析、评估、设计模具尺寸、模具结构、镶拼形式, 通过现代化的制造技术实现精密加工, 最大程度地满足设计要求。 (即依此收缩率来设计、加工。) 在注射成型时, 再依环境、原料的处理, 决定最佳的成型条件, 使注射出来的制品经收缩后, 符合成品图上所有要求的精度。第二层次的成型精密注射, 就是在模具设计过程中尚不能完全满足上述设计条件的前提下, 但又追求高品质的产品质量时的一种方法, 在无条件精准确定收缩率等前提下, 预知注射后的成品品质后, 只能在以后生产中, 根据注射出的制品品质进行辨认, 修正生产要素 (包括料的干燥、注射条件调整等) , 使制品的最终品质接近成品图的要求, 并能控制在以后的每次生产中都能再现达到这个精度。这两种层次, 都是目前塑料业追求的成型精密注射技术。

就目前中小型企业迫切需要注意的问题, 浅谈我们在第二层次的认识。许多从业者普遍认为要达到成型精密注射, 迫切优先改善的一是精密模具, 二是高精度自动化注射成型机。除上述两个因素外, 我们还必须认识到精密成型是一项连续、互为关联、多种任务集合的技术, 还有许多易被忽略的因素。

2 与注射成型直接相关的因素

2.1 原材料因素的影响。

高精度制品的流外观上应无流痕、有光泽、有透明感。这对材料干燥特别严格。一般情景是提高干燥温度延长干燥时间, 其实这是非常错误的, 提高温度, 尤其是对热敏材料, 如PA、PVC等易分解变质, 使材料的大分子链断裂, 甚至于严重变色。好的方法, 是以较低的温度, 延长干燥时间。但在这过程中有一点须特别关注﹕材料在密闭容器内干燥, 料容器内水气没有过滤去湿, 而新进入的热空气也不除湿, 材料虽经加热后, 但仅是容器内相对湿度降低, 绝对湿度没有改变。自然所谓的干燥工艺并没有起真正的作用。

2.2 注射机能力 (视制品重量) 因素的影响。

对于注射能力有两项常疏忽:一是使用过大的注射来成型。因为注射过大, 料筒中可储料的容量也随之增大, 使得原料在料筒内停留的时间过长, 因料筒的加热而使料加热时间过长致使料变质, 深度影响制品的精度。二是疏忽注射机规格中的最大注射量:M g。设某注射的最大注射量是60g, 今制品的重量是40g, 一般都认为可以这样搭配, 事实上却忽略了最大注射成型量的单位时间 (g/s) , 还须再计算制品每分钟的生产重量, 是否超过此单位时间成型量?如超过此规则, 就会造成材料在料筒内混炼不均, 没有充分混炼熔融塑料, 就注射成型, 产品品质理当不良。

2.3 料筒中的料温因素的影响。

要使料在料筒内充分熔融, 提高料筒温度对混炼有好的作用, 但温度提高后, 会造成材料变质。一般建议适度的降低料温, 如比平常用的温度低5~11%, 降低部分温度, 改由提高螺杆转速的方式来补足。用提高螺杆转速, 增加料的瞬间剪切摩擦热弥补混炼温度, 使料变质可能减少, 并且螺杆旋转产生的摩擦热比较均匀, 不会有局部过热的情形发生。

2.4 浇道系统设计因素的影响。

浇道系统包括浇口流道面积形状以及长度的设计。通常, 由流道浇口将高温材料注入温度较低的模具中, 一般认为要使相当冷却程度的塑料原料能顺利的流进模穴内, 为使制品的充填充分、无接合线、收缩均衡缩、少凹陷等缺陷, 都想尽量加大流道的截面积, 这样就有个问题。流道截面积加大后, 根据面积与流速的关系式, 流速呈倍数的下降, 料在流道里停留的时间成也成平方倍数的增加, 增加了料在流道里的冷却, 阻碍料的流动速度。如果流道截面积减小, 会因料在流道中的流速成平方关系的增加, 速度加快, 摩擦所产生的热, 可以改善此时料的流动性和料温。有利于模腔充填, 降低产品不良性。

2.5 模具排气体系因素的影响。

当充填不良时, 我们很快就想到是不是排气有问题。但设置排气体系, 应注意下以事项:

2.5.1 注射前锋一般都是较稠的乳胶状物, 极易堵塞设在分模线上的排气槽, 因此理想的排气, 应尽量设在与分模线垂直的位置上, 如顶杆、拼合块上。

2.5.2 在成型品的末端、型芯上、镶入块上制作做排气槽较简单, 当气体堆集在制品中间部位时, 中间部位又无法制作排气槽。此应视浇口数目和位置的设置所致, 要重新审视浇道系统的布置。

2.5.3 当塑件料流汇合线不明显 (仅一条细线) , 可在型芯上, 对着准接合线位置上开一个小孔, 承纳成型中多余的气体。

2.6 成型周期因素的影响

为满足产品品质, 常有以下三种现象会采用不当的延长成型周期手段。使原料在料筒内停留的时间过长, 而破坏了原有的特性。

2.6.1 为控制制品变形和表面凹陷, 常以增加冷却时间 (即延长成型周期) 。

2.6.2 为满足充模效果, 采用过大的注射, 但塑化后的料在料筒内停留时间加长, 使料过热。破坏了料的性能。

2.6.3 为使制品厚簿不均的厚实部分达到充分的冷却效果, 也常以延长冷却时间来处理。

2.7 模温控制因素的影响。

由于制品是有原料经喷嘴高温进入模腔内, 经过冷却定型后, 才从模腔中取出, 为使制品定型, 模具冷却将是重要的工作。事实上常因制品的壁厚不均, 要使高温的塑胶在一定的时间内, 从模腔内充分均匀冷却实是不易。这在目前情况下可以通过软件进行分析, 评估冷却水道走向。但有几点要注意:

2.7.1 以能产生紊流的水流带走模具热量, 而不是降低水温以大的温差带走热量。温差 (模温与水温之差) 过大, 易造成模温的不均, 导致制品的变形。

2.7.2 以紊流雷诺数Re=8000~10000 (的标准雷诺数) 计算水的流速、冷却水管的表面积。

2.7.3 模温很高接近100°C时, 应使用增压的水来进行充分的热交换, 而不能用油来冷却。因为油的粘性很高, 比重轻, 雷诺数Re=dvρ/μ很难达到乱流的标准, 而在层流的情况下, 很难充分带走模具的热量。

模温控制中的几个概念要澄清:

a.塑胶件尚未充填完前, 模具也有保温的功能, 不要把模具当作冷却器具, 仅应该把模具视为一部热交换机。

b.模具冷却水道的设计, 应称为模具温度控制设计, 不能称为模具冷却系统。

c.原料在充填、冷却过程中, 不应使模温过高或过低而失去温度控制的特性。现许多小企业用的冷却水温度普遍偏低, 基本上是室温或5°C冷水, 同理想的水温低了很多, 这将对结晶型的原料, 如尼龙、POM、PBT、PPS产生很大影响。

测量一个冷却循环带走模具中的热量多少, 可测量进、出口水温之差。

2.8 注射成型条件因素的影响。

因冷却水的温度过低, 模具的温度偏低, 如此对塑料原料的充填、流动很不利。易生冷料, 充填不易, 一般以提高注射压力, 但压力大后, 容易使制件上应力过大, 产生开裂, 同时对有增强纤维的制件, 有明显的纤维定向趋势。这无论是收缩率还是机械强度都将产生方向性, 使产品不合格。

3 外在的间接因素

3.1 室内风力。

如果从注射成型加工材料的温度变化说, 模具是一部热交换机, 塑料原料经过加热、混炼经模具成型后, 呈急速的冷却, 是有一定规则的, 否则结晶化的温度、时间、速度, 都会受到影响。塑料冷却变化, 与制品的收缩率有密切的关系。一般人都注意注射机料筒的3段、4、5段的温度控制, 不注意室内风力对射嘴、模具的影响。严格地说起来, 室内电风扇应有严格的控制, 不能随意使用。

3.2 室内温度。

塑料原料加热注入模腔后, 急速冷却。大部分的热量由冷却媒体带走, 另一部分辐射进入大气中;同时加热料管的热亦大量散播到室内大气中。室内上空的大气带走上面的热空气, 冷空气从厂房的底层部注入室内, 使致室内温度不稳定。一般经验是室内严格控制温度在26~27°C, 这是精密注射成型的必备条件。

3.3 环境状况。

室内空中尘埃度, 地面清洁度, 储料区料筒是否加盖。尘埃对于材料结晶、成品外观的影响, 是不可忽视的。

3.4 工作时间。

周一与周六、白天与晚上生产的塑件, 在品质上存在差异, 基本上是模具温度的不稳定。一方面是电力的不稳定, 另一方面存在着休假后急忙开机, 模温尚未上升到规定的范围, 就开始生产, 这样生产的产品一定是不合格的。

4 结论

综上分析:在精密注射成型过程中, 只要我们对常见的问题进行精细化的控制, 就能成型出高精度、高性能的精密塑料制品, 更好地发挥精密注射成型技术在塑料制品成型生产中的作用。

摘要：从材料、注塑机、时间和成型条件等方面解析精密注射中易被疏忽的技术因素, 并在此基础上分析如何实现精密注射、提高产品质量, 从而创造更多的产品附加价值。

关键词：精密注射,成型,塑料制品,因素

参考文献

[1]张国强.注塑模设计与生产应用[M].北京:化学工业出版社, 2005, 3.

[2]翁其金.塑料模塑成型技术[M].北京:机械工业出版社, 2004, 6.

[3]洪慎章.精密注射成型与模具设计的因素[J].模具技术, 2005 (4) .

[4]陈占春.精密注射成型技术的研究进展[J].工程塑料应用, 2005 (70) .

快速成型和精密铸造的结合 篇4

快速成型有多种工艺, 其中有一种激光选区烧结法 (SLS) 日趋应用广泛, 本文将研究激光选区烧结法和精密铸造的联系, 从而改进目前的精密铸造工艺, 慢慢将当下飞速发展的快速成型的技术推广到传统精密铸造领域中。

2 快速成型中的激光选区烧结法, 可用与铸造蜡模的制作

激光选区烧结法用红外激光器为动力源, 使用的造型材料多种多样, 但多为粉末材料。该法材料的选择范围广, 材料的利用率高, 成型速度比其他的快速成型速度快等优点。SLS工艺又称为选择性激光烧结, 将材料粉末泼洒到产品的的表面上, 用工具将多余的粉末去除, 用高强度的激光烧结器在铺出的粉末上烧结出产品的截面, 并和下方已成形的部分粘结在一起。然后再铺上新的一层材料粉末继续烧结, 具体如图1所示。SLS工艺的最大优点就是选材较为广泛, 尼龙、ABS、金属和陶瓷粉末、蜡、聚碳酸脂都可以选做烧结材料。

如果成型材料选择为蜡, 可以打印出用传统模具无法制作出来的蜡模, 传统的铝制蜡模模具, 本身需要数控加工而出, 尤其在批量不大的时候, 制作成本偏高。而且模具脱模对产品有极大的限制, 必须要求产品结构容易脱模, 复杂的结构就无法完成。图2为扫雪机箱体, 以此为范例, 用传统模具就无法脱模。而3d打印则不受产品结构复杂的限制, 不用考虑模具的制作, 直接成型。

有了蜡模后, 可以利用传统的熔模铸造等方法来精密铸造出各种产品, 该技术可以大量用于复杂铸件比如发动机等机械铸造领域。以六缸发动机盖为范例, 该产品外形尺寸为1072 mm X397 mm X22mm尺寸精度要求为200偏差0.2mm, 该产品结构复杂, 精度要求高, 按照传统的研发周期大约在5个月左右, 经过快速成型的介入, 该产品制作周期缩短为一周。而且由于不用进行繁琐耗人工传统的木模加工, 成本还低于传统工艺。而制作的精度也满足产品要求。完全不用二次修改 (图3) 。

3 铸造领域中的快速成型技术有很大的发展前景

快速成型技术在传统的铸造行业目前使用极少, 作为一项快速成长的技术, 在铸造行业有着较高的推广价值。

摘要：本文将新兴的快速成型技术中的分支激光选区烧结法和传统的铸造工艺结合起来, 详细的解释了该结合工艺的优点, 并举出范例分析, 该工艺在今后的精密铸造业中有很高的推广价值。

关键词：快速成型,精密铸造,激光选区烧结法

参考文献

[1]罗晋, 叶春生, 黄树槐.FDM系统的重要工艺参数及其控制技术研究[J].锻压装备与制造技术, 2005 (06) .

[2]陈鹏, 陈敏.快速成型技术的研究现状及发展趋势[J].塑料制造, 2008 (06) .

[3]孟宝全, 赵淑玉.快速自动成型技术的原理及其发展趋势[J].装备制造技术, 2008 (04) .

精密注塑成型技术 篇5

模压成型又称压制成型,是将预成型料装入具有一定形状和尺寸的阴模腔内,再经摊料、刮平,扣上阳模,通过压力机提供的压力和热量,使成型料挤压、形变、咬合、软化、交织并充满型腔,形成与型腔相同形状和预设尺寸的工件。模压成型具有操作工艺简单、自动化程度高、生产成本低等特点,在粉体材料毛坯成型中被大量采用。砂轮毛坯的成型也普遍采用模压成型方法。

砂轮模压成型压机普遍吨位大、加热板外露、系统无调平机构、操作过程随意性大、模具受力易偏载等,成型工艺落后;并且硬质粉体材料压制过程中摩擦行为复杂[1等,致使粉体模压成型的砂轮毛坯厚度精度普遍较低、集中度差[2],砂轮几何精度完全依赖后序加工来完成,这样生产周期长、效率低、能耗大,不利于绿色生产。

随着信息技术、新材料技术、新能源技术、空间技术、光电子和微电子技术等现代科学技术的迅速发展,高速精密绿色磨削加工技术得到大力发展和推广应用[3～5],作为工业牙齿的砂轮也面临着新的挑战与机遇,迫切要求其几何精度更高、动态精度更优、磨削性能更好、使用寿命更长、制造应用更环保等,为此国内外学者开展了大量的基础理论、磨具配方和磨削性能方面的研究,但如何提高砂轮毛坯成型精度方面的研究还未引起人们关注。

1 传统模压成型

1.1 模压成型精度分析

模压成型是复合材料生产中最古老而又富有活力的一种成型方法。模压成型如图1所示,模具2(含预成型粉体料)位于压机上下压板间中心位置,理论上预压制成型的工件厚度精度主要受压机上下压板1的平面度、平行度,模具尺寸精度、形位精度,投摊料均匀性等因素影响。而在实际生产中发现,压机滑动梁与导向柱的形位精度及配合不理想,压板材料、厚度有限,压板受力、受热不均匀,模具受力易偏载,压机运行精度较低等,在小直径切割砂轮压制成型过程中压制出的工件厚度偏差较大、成品率低、生产成本高等。即使对压制工艺系统进行了定时维护,精化了上下压板的平面度、平行度以及投摊料均匀性,压制成型的砂轮厚度精度仍不理想。

1.2 模压成型受力分析

为了更深入地了解压制成型工艺状况,本文采用仿真软件ANSYS中的Structural模型对压机系统中最薄弱环节压板进行了应力、应变仿真计算。材料单元选取20节点的SOLID186单元,选用Structural>Elastic>Isotropic类型,压板弹性模量设置为210GPa,泊松比为0.26,压制压力为100k N。

根据上下压板尺寸(600mm×600mm×40mm)和模具尺寸(Ф140mm,Ф300mm两种)建模,将压板和模具接触的面定义为接触面,其中模具(不含预成型料)设置为不变形刚体,模具中预成型料具有可压缩性,压板设置为可变形体,并限制模具底部的所有位移。

在图1传统模压条件下,由图2压板应力与应变分布图可知:压板内应力分布极不均匀、有一定量的应变,压板成微凸状。使用直径Ф140mm模具压制时,单压板最大位移量可达0.128mm;如果考虑压制过程中压机上、下压板出现相同的变形,则压板平面度偏差可能会2倍地传递到预成型粉体料上。

进一步,使用直径Ф300mm模具进行有限元计算结果如图3所示,随模具外径尺寸变大,压机压板最大应力差变小,压板应变也减小,如单压板最大位移量仅0.072mm,减小了43.8%。因此,可以认为采用传统压制成型工艺时,不仅要考虑压力的大小,压机(压板)的选择也应与工件(模具)的外径相适应。使用大压机压制小尺寸工件,则难以取得理想的工件厚度精度,应严禁“大马拉小车”现象。

由此可见,采用传统压制工艺生产小直径工件时,工件厚度偏差主要是压制工艺系统刚性不足,特别是压机上下压板的刚性不足是主要瓶颈,致使压机压板在强大的压力作用下发生了弯曲变形,进而会直接传递到预成型料上,影响粉体料压制厚度精度。

为了提高压制工艺系统刚性,减小压机上、下压板变形,按传统压制成型工艺,通常是购置高精度新压机,拟增加压板厚度、提高压板材料硬度、减小压板长度和宽度等改进措施,但这样投资大、成本高,效果不理想。

2 过定位压制成型

2.1 机械过定位技术

在机械加工中,确定一个物体在空间位置所需要的独立坐标数目,叫做这个物体的自由度[6]。根据运动学原理,任何一个物体在空间直角坐标系中有六个自由度,过定位是指在物体定位时,物体的定位点超过了六个或同一个自由度被两个或两个以上约束点约束的现象。在机械设计和加工中,严格按照六点定位原则,力求避免过定位,否则会破坏定位、引起干涉、影响稳定、降低制造精度[7]。

但是,近年来随着科学技术的进步和加工精度的提高,过定位问题得到了新的认识,过定位技术在机械设计和高速精密加工中的应用已经得到普遍认可,合理的过定位有利于提高系统刚性、改善加工质量[8～10]。如数控机床中HSK刀柄替代BT刀柄就是典型的例子,利用机械过定位技术可数倍地提高刀柄的重复定位精度、动平衡精度和动静刚度,进而有利于提高机床系统加工精度。

2.2 过定位精密压制技术

对于粉体材料模压成型来说,模具型腔已限制了工件4个自由度向自由度主要靠模具对预成型料的摩擦力限制,且与工件厚度方向相垂直,不影响工件的厚度精度;向自由度即压机加压方向主要受压制成型工艺(定模或定压)、压机压板动态形位精度影响,如前分析如果在粉体料成型过程中压机压板变形较大,必然会影响到粉体压制工件的厚度精度。

为了减小压机上、下压板变形,提高粉体材料压制成型精度,本文借鉴机械过定位技术,提出了过定位精密模压压制方法。即在工件压制成型过程中有意在压机上、下压板间,围绕模具周围外侧对称均布若干个与模具压制高度(模具高度和工件预设高度之和,为预成型料压制后的工件模具总高度)等高的标准块,使压机上、下压板在向(上下移动方向)被多个约束点约束,使工件向处于过定位状态[1]。图4就是针对正方形压板设置了四个标准块的过定位压制示意图。

2.3 过定位压制仿真

为了全面验证过定位压制技术的可行性,在图2(模具Ф140mm)仿真计算的基础上,采用图4平面布局原理在模具中心Ф400mm圆周上对称均布设置了四个Ф100mm标准块,模型网格划分后如图5所示。然后针对压机压板又进行了有限元仿真计算。

由图6有限元应力与应变分布图可知,由于在压机向设置了四个标准块,压板应力差减小了68.7%,大幅度减少了应力集中,改善了应力分布;压板最大位移量0.031mm,较图2减小了75.6%。由此可见:在模具周围外侧对称均布设置若干个标准块,不仅提高了压制工艺系统刚性,而且明显改善了压机压板的变形,这有利于提高粉体材料压制成型工件的厚度精度。

进一步分析:上述仿真计算的最大位移量0.031mm是针对压机600mm×600mm压板面积,而模具直径Ф140mm,压制工件直径只有Ф100mm远小于压板尺寸,由此可见压制成型的工件厚度偏差值会更小。

3 过定位精密压制技术在砂轮成型中的应用

砂轮是用磨料、结合剂和填料等粉体材料经模压成型的中央有通孔的圆形固结磨具,砂轮的成型主要采用单向压制成型工艺,经过装模、投料、摊料、刮平、压制、脱模、固结或烧结等完成砂轮毛坯的成型过程。

本试验在四柱下压式油压机上进行,砂轮模具及标准块平面设置采用图4布局。现场设备照片如图7所示,标准块布局如图8所示,模具位于下压板正中位置、四个标准块位于砂轮模具周围最外侧对称均布,标准块的高度与模具压制高度相一致。

在砂轮压制过程中,压机滑动梁带动下压板、模具和标准块上移,当上压板与装有预成型料的模具接触后,首先预成型料被压缩,随着滑动梁继续上移,预成型料压缩量逐渐加大,压力进一步增加,上、下压板变形亦同步增大;其次,待上压板与四个标准块接触后,上、下压板的变形被限制并逐渐获得校正,直至压制系统达到设定的行程和设定的压力稳定状态;最后,待保温保压均达到设定要求后,压机滑动梁回退,转入卸模程序。

具体条件是: M Y S - 1 6 0 T热压机, 额定压力1600k N,压机上下压板尺寸长600mm、宽600mm;压制砂轮为1A8型D64mm×T0.15mm×H40.00mm、压力100k N;砂轮毛坯厚度采用数显千分尺(分辨率0.001mm)检测。

试验过程分别采用传统压制工艺和过定位压制工艺各进行50片小批量实验测试,每片砂轮沿周向均布4点检测砂轮厚度,进而取每片砂轮的最大最小数据差作为砂轮厚度差记录。两种成型工艺各统计50片的砂轮厚度差数据如图9所示,砂轮厚度差分布如图10所示。

从图9、图10试验统计数据可以看出:采用传统压制工艺成型的砂轮厚度差分布范围大,从5μm到17μm,集中度差;而采用过定位压制工艺成型的砂轮厚度差从4μm到13μm,分布范围明显缩小了,集中度提高了。

进一步计算两种成型工艺试验数据的均差、标准差和方差,从表1分析数据也可看出:采用过定位压制成型技术可分别使砂轮厚度差均值、标准差、方差减小22.3%、41.1%、65.3%。

可见,过定位压制技术不仅对砂轮毛坯厚度精度有较大改善,而且集中度也有明显提高,应用效果显著。

4 结论

1)分析了影响粉体材料模压成型工件厚度精度的因素,通过对压板应力应变有限元分析,采用传统压制工艺时压板应力分布极不均匀,应力差、变形量均较大;并且模具直径相对压机压板尺寸越小,压板应力差、变形量越大。

2)提出了粉体材料精密模压成型新技术。在粉体压制过程中,利用机械过定位原理,通过若干标准块的设置增加了压机上、下压板间的重复约束,均化了压板应力,限制了压板的变形,提高了压制系统刚性,有利于提高粉体压制成型厚度精度。

精密注塑成型技术 篇6

1 精密注塑模电火花成形加工技术要求

图1为我国某机械加工制造厂电子元件的塑封模具部分截面示意图。该加工工件是材料型号为SKD11型的电子元件材料,模具具体尺寸如图2结构所示。长、宽、高分别为116mm、50mm及15mm。在加工处理过程中,按照加工技术成形要求,该电子元件的尺寸加工精度需控制在±0.002mm范围内,四周各边垂直度要在0.005mm以下,且保证其尖角部位的允许倒角为0.5mm。除此之外,加工成形后的电子元件模具表面不能出现视觉色差及毛刺,其实际的表面粗糙度需控制在0.3μm以下[1]。

2 精密注塑模电火花成形加工材料及工具

为了使精密注塑模电火花成形加工技术质量达到上述要求标准,该电子元件在加工过程中,利用多极电火花成形加工技术进行操作。通过利用我国的数控加工技术及精密定位夹具进行科学处理,从而制造出粗加工、中加工和精加工过程中需要用到的电极[2]。因此,在实际的技术加工过程中,技术人员主要采用专用的石墨材料作为电极加工的技术材料;将型号为ISO-63的粗加工技术材料的单面尺寸缩小约0.1mm;在中加工技术处理过程中,技术人员需将材质型号为TTK-4的技术材料单面缩小约0.07mm;而在精加工技术环节,技术人员需将型号为TTK-5C的含铜石墨材料单面尺寸缩小约0.05mm。在此加工过程中,还应将电极坯料加工处理成便于标准夹具装夹的形状;至于加工过程中具体电极个数的确定,需要按照我国精密注塑模电火花成形加工的具体技术处理要求进行科学确定。

3 精密注塑模电火花成形加工技术分析

首先,需将磁性工作台定位于工作油槽箱中。为了确保其与加工过程中的相关要求一致,需对该磁性工作台面的水平度进行科学调整。

其次,待加工处理的工件需要去除其中的毛刺,并将其放置于磁性工作台中。与此同时,需在Z轴指定位置科学固定杠杆式千分表技术装置,利用其科学校正工作面中各加工工件的平行度;同时,科学检测角尺部位的垂直度。

再者,需将该磁性工作台的磁力开关及时闭合,然后科学校正与检测待加工工件的平行度。如果一旦检测到其存在误差,则技术人员可通过铜棒轻敲的方式进行科学校正处理。通常情况下,应将高精度工件校正的打表精度控制在0.2%以下[3]。

除此之外,为了降低技术处理过程中的能源损耗,提高加工精度,需利用石墨对钢放电回路进行粗、中加工技术处理。由于该工件的加工技术精度要求较高,因此本次加工试验采用铜对钢的放电回路,不断降低加工工件表面的粗糙度。

4 结束语

综上所述,电火花加工是我国精密模具制造加工过程中的一道非常重要的技术工艺流程。据相关数据资料统计显示,当前在我国塑封模制造加工周期中,电火花的制造加工量所占的实际比例已高达60%~70%。但是,在我国精密注塑模电火花技术加工成形过程中,重要的特点就是加工技术材料的蚀除量较小,而且技术加工的质量要求都很高。所以,在对精密注塑模具进行加工时,为了使加工技术标准能够达到上述要求,需采用优质模具材料及性能较好的电火花材料进行专业加工。在此过程中,还需利用高密度专业加工石墨材料及专用紫铜电极加工制造材料,借助多电极加工技术方式进行科学加工处理。为了保证一次加工成形,技术人员还需利用数控加工技术与精密定位夹具进行科学操作,从而不断提升我国精密注塑模电火花成形加工技术水平。

摘要：随着科学技术的不断发展,我国机械加工制造过程中出现了多种精密模具。因此,对精密模具进行科学加工,已成为我国机械产品加工制造领域的重点问题。通常情况下,精密模具加工制造精度要求控制在5μm以下,而精密模具表面加工粗糙度需控制在Ra≤0.3μm范围内,不但要求其在加工处理后表面均匀,且不能出现任何的视觉色差。因此,在此分析基础上,本文主要结合我国工业加工生产实践,通过对精密注塑模电火花加工方法及成形工艺进行分析论述,从而提高我国工业加工制造过程中的精密模具加工技术水平。

关键词：精密注塑模,电火花,成形加工

参考文献

[1]江育波,吴华.精密注塑模具电极拆分的要点与技巧分析[J].模具技术,2011,(5):50-54.

[2]郑继康,张玉峰.模具制造中电火花加工应用技术[J].金属加工:冷加工,2013,(2):22-24.

精密注塑成型技术 篇7

2007年, 我公司中标了先进钛合金精密成型件产业化项目, 建筑面积约29000m2, 这个项目在建筑使用功能、结构形式等方面分为3个不同的部分:多层厂房部分 (框架结构) 、单层厂房部分 (排架结构, 型钢屋架) 、辅助办公楼 (框架剪力墙结构) 。本文重点描述多层厂房部分。

一、建筑、结构概况

先进钛合金精密成型件产业化项目工程是工业厂房及办公为一体的综合性建筑, 建筑面积28937m2, 其中地下360m2, 地上28525m2。地下一层为消防水池, 地上生产用厂房为四层, 辅助办公楼为五层, 地下消防水池为现浇剪力墙结构, 独立柱基础;地上为全现浇砼框架结构。

地下一层为消防水池, 埋深为-6.00m。

地上部分:多层厂房为四层, 首层层高为6m, 二、三层层高为5.2m, 四层层高为4.8m;单层高大厂房钢结构下悬高度为13.41m;辅助楼为五层, 首、二层层高4.2m, 三至五层层高为3.8m。

多层厂房建筑高度为2 3.9 0 m, 辅助楼建筑高度21.40m, 单层厂房建筑高度为15.35m;室内外高差0.6m。

多层厂房部分特点:框架结构, 由于建筑功能主要为厂房, 因此设计时层高较高, 跨度较大, 主梁与次梁及次梁之间的间距较小 (净距不大于2m) , 结构施工时, 主要从节约成本的角度出发, 对顶板、梁模板的支模方法进行了适当的改进, 以达到保证质量的前提下提高周转材料的周转次数, 从而达到降低成本的目的。厂房密集梁及顶板的支模方法进行改进是十分必要, 也是很有实际意义的。

二、方案改进的目的

橡胶及密封材料研制厂房仅四层, 单层面积约3000m2, 首层层高6.5m, 二层层高5.1m, 结构施工时每层共分为三个流水段。按照正常的配模方案, 本工程需要满配模板。如果这样组织施工, 模板、木方、钢管等周转材料就不能周转, 工程成本相对很大。考虑到本工程结构所具有的一些特点, 将首层三个流水段框架梁的侧模、顶板的底模及其支撑提前拆除周转到二层使用, 以此类推, 这样就节省了除梁底模及其支撑之外整整二到三层的周转材料, 大大降低了成本。

三、施工的可行性

1. 此工程具备主梁与次梁及次梁之间的净距不大于2m这个特点, 按照混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002的有关规定:净跨度不大于2m的梁、板, 当混凝土强度大于设计值的50%时, 可以拆除底模。因此, 按照施工时制作的同条件混凝土试块, 当其强度达到设计值的50%时, 就可以拆除顶板的底模和梁的侧模及其支撑, 仅留梁底模及其支撑。

2. 按照经验数据, 日平均气温20℃的情况下, 正常养护的混凝土, 其强度3天就能达到设计值的50%, 从时间上来讲也能够满足周转的需要。

3. 本工程首层和二层、三层、四层对应流水段的梁、板截面尺寸和轴线尺寸基本相同, 这样首层拆下的周转材料就可以直接用到上一层对应的流水段。

四、施工方案

流水段划分

依据后浇带的位置及现场实际情况, 划分为3大部分共9个施工流水段进行施工, 其中消防水池为单独1段进行整体施工。主体结构施工时一层和四层厂房合并为1大段共划分4个小施工流水段, 五层和二层厂房合为1大段并共划分2个小施工流水段, 单层厂房位为2段进行整体施工。期中多层厂房密集梁部分划分为3个流水段施工 (具体划分如图2所示) 。

密集梁部分模板的施工工艺与常规工艺相似, 主要说明以下几点不同之处及施工时的注意事项:

1. 为了方便拆除梁侧模和板底模, 在模板支设时采用梁的侧模夹着梁底模, 板模板压着梁侧模的方法。拆除时先拆梁侧模的支撑和模板, 再拆板底支撑和模板。

2. 梁底单独增加竖向支撑, 间距小于两米。此竖向支撑和其他竖向支撑通过水平拉结连成一体, 在拆除梁侧模和板底模及其支撑时, 严禁拆除、松动单独支在梁底的竖向支撑及其拉结, 只有在梁混凝土的同条件试块达到设计值的100%时方可拆除。

3. 梁底单独增加的竖向支撑是和其他支撑一起搭设的, 即在混凝土浇注前已经支好, 而不是在混凝土已经浇注完毕后或在拆除梁底模后再搭设。

4. 梁底单独增加的竖向支撑一定要通过横向和纵向的水平杆连成整体, 必须保证其有足够的稳定性。在实际操作过程中, 发现有工人在拆梁侧模和板底模及其支撑时, 拆除了梁底单独增加的竖向支撑的水平拉结, 造成了竖向杆件长细比过大, 丧失了稳定性。

5. 模板支设图和拆除梁侧模和板底模后的图见图3、图4。

6. 此方案的关键是当混凝土的强度达到50%, 拆除了顶板的竖向支撑后, 梁底竖向支撑是否有足够的强度、刚度和稳定性, 是否能够满足上部荷载的要求, 保证结构安全。因此, 需要进行必要的力学计算。

7. 还有一种较为简单的方案, 即不在梁底单独增加竖向支撑, 当混凝土的强度达到50%, 仅拆除梁侧模和板底模及部分斜撑和可调“U”托 (见图5、图6) , 此方案从节约成本角度考虑不如以上叙述的方案, 但丛安全角度来讲更为稳妥。

五、经济效益分析

上述方案大大节约了成本, 取得了明显的经济效益, 经计算具体对比见表1。