淺析微型注塑技術(shù)及其加工工藝

李敬

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微型注塑技術(shù)也在不斷地更新，加工工藝也越來越先進(jìn)。論文以目前微型注塑技術(shù)的現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，從模具、設(shè)備、材料三個方面分析了微型注塑加工技術(shù)及其工藝要點，并對微型注塑技術(shù)今后的發(fā)展方向進(jìn)行了闡述。只有對模具、材料以及設(shè)備等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能夠不斷適應(yīng)當(dāng)前市場發(fā)展的需求。

【Abstract】With the continuous development of science and technology， micro injection molding technology is constantly updated and the processing technology is becoming more and more advanced. Based on the current status of micro injection technology， the technology and key points of micro injection molding are analyzed from the aspects of mold， equipment and materials， and the future development trend of micro injection technology is also discussed. Only the strict control of various links， such as mould， material and equipment， can meet the needs of the current market development.

【關(guān)鍵詞】微型注塑技術(shù)；加工工藝；發(fā)展方向

【Keywords】micro injection molding technology； processing technology； development direction

【中圖分類號】TQ330.4+1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）01-0178-02

1 引言

在當(dāng)今多樣化市場前提下，注塑工業(yè)也在不斷地發(fā)展，出現(xiàn)了多色注塑、氣體輔助以及膜內(nèi)貼膜等先進(jìn)的工藝。不僅如此，在注塑機(jī)的規(guī)格方面，大噸位的注塑機(jī)以及微型注塑機(jī)也在不斷更新?lián)Q代。最近幾年，微型制品需求不斷增多，不管是電子行業(yè)還是軍工行業(yè)，都需要大量的微小注塑件，這些注塑產(chǎn)品在尺寸以及精度上都要求較高。在這個前提下，微型注塑工藝也面臨更大的挑戰(zhàn)，并引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。

2 微型注塑技術(shù)研究概況

目前，在汽車、儀表以及機(jī)電等支柱產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，塑料制品都得到了廣泛應(yīng)用。塑料制品成形的方法有許多種，其主要方法為注塑成形。世界塑料成形的模具占了注塑模具的一半以上，當(dāng)前，我國注塑制品占了塑料制品總量的40%以上。注塑成形能夠制造出各種尺寸和形狀的制品，微型的注塑成形往往應(yīng)用在醫(yī)療衛(wèi)生、計算機(jī)、電信等領(lǐng)域內(nèi)。由于這些領(lǐng)域的電子器件越來越小型化，所以，人們希望制作的制品越小越好。微型注塑模具質(zhì)量往往輕于1g，但是產(chǎn)品部件的質(zhì)量僅僅為0.01g。這種微注塑件形態(tài)和大型的塑件形態(tài)一樣，種類都比較多。成型微型部件系統(tǒng)選擇方面存在兩種，第一種為和模裝置、注射裝置以及模具等組合而成的非標(biāo)準(zhǔn)注塑裝置部件。在這種系統(tǒng)中，由于模具有轉(zhuǎn)板，以致能夠通過模具得到較為完整的塑件。第二種系統(tǒng)熱變溫注塑。它的基本原理為：在每個循環(huán)內(nèi)，模具被加熱到被加工塑料的融化溫度，以此進(jìn)一步提高填充模腔。如果模腔填充滿，它就會再次冷卻。為了減少冷卻的時間，應(yīng)該避免陰模嵌件受到溫度的循環(huán)，其他模具就將保持在脫模溫度下。陰模嵌件靠著電進(jìn)行加熱，加熱的強(qiáng)度是由截面積決定的。

微型注塑成型存在許多優(yōu)點，例如模具的成本不高，大大減少了原料的成本。目前，對微型注塑模具、微型注塑機(jī)成型的理論以及制造技術(shù)的研究，找到適合微型塑料制件生產(chǎn)的原料，正在成為國內(nèi)外研究學(xué)家研究的熱點問題。

3 微型注塑加工技術(shù)及其要點

3.1 模具方面

在模具方面，對加工設(shè)備的要求比傳統(tǒng)的注塑要求要高。微型注塑加工方面有兩種趨勢。第一，利用鏡面火花機(jī)進(jìn)行加工。為了能夠保證較高精密度，由于石墨電極損耗要比銅電極低，使用了石墨電極進(jìn)行電火花的加工。第二，常用的加工方式是電鑄模，利用電鑄工藝能夠確保高精度，但是其缺點是加工的周期較長，并且當(dāng)有輕微損傷的時候不能夠進(jìn)行修復(fù)[1]。

在模具方面，模溫是注塑的重要參數(shù)。面對高端需求的用戶，常用的做法是導(dǎo)入快速加熱和冷卻系統(tǒng)。從理論上講，微型注塑的關(guān)鍵點就是高模溫。高模溫能夠預(yù)防薄壁填充困難以及缺料問題。但是，較高的模溫也會出現(xiàn)新的問題，例如周期增加并且開模之后變形等。因此，導(dǎo)入新的模具溫控系統(tǒng)變得非常重要。

3.2 材料方面

在材料選擇上，前期可以選用一些粘度比較低并且穩(wěn)定性較好的塑料。低粘度的材料在填充當(dāng)中會使熔體粘度變低，整個澆注系統(tǒng)阻力就會變小，填充速度快能夠確保溶體充分填充型腔，并且熔體溫度沒有明顯變化，否則制品會容易出現(xiàn)冷接縫問題。當(dāng)選用高粘度的塑料時，不但填充起來比較慢，而且補(bǔ)料時間長[2]。因為補(bǔ)料帶來剪切流動，比較容易使鏈狀分子沿著剪切流動的方向進(jìn)行取向。在這個狀態(tài)下，冷卻到軟化點以下時，就會凍結(jié)取向狀態(tài)。在一定程度上，凍結(jié)取向比較容易帶來制品的內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重的時候會造成制品應(yīng)力開裂和變形。

3.3 設(shè)備選用方面

在設(shè)備選用方面，因為微型注塑件的尺寸級別是微米，所以應(yīng)該選用的注射劑的注射量級別為毫克。這種注射機(jī)通常利用螺桿和柱塞組合方式的注射單元，通過螺桿部分完成對物料塑化。螺桿柱塞式的注塑機(jī)能夠根據(jù)高精度的螺桿以及高速度的柱塞設(shè)備，保證生產(chǎn)過程當(dāng)中較高的精度以及填充速度。除此之外，這類注塑機(jī)安裝了質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能夠確保微型注塑機(jī)制作的成品率，并且監(jiān)控過程當(dāng)中參數(shù)變化狀況。endprint

4 微型注塑加工成型技術(shù)的發(fā)展方向

微型注塑技術(shù)是可以在工作的表面制造出比較細(xì)膩的結(jié)構(gòu)的一類工藝。這種工藝能夠制造出功能不同的成品，比如吸水特性、導(dǎo)光性以及減少流動阻力等功能。目前，微型注塑技術(shù)能夠制造出小于20mm細(xì)微結(jié)構(gòu)的成品。微型注塑技術(shù)要以特殊的加工模具技術(shù)和設(shè)備為基礎(chǔ)，比如利用外部加熱系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對模腔表面溫度進(jìn)行局部控制，還可以大大減少加熱以及冷卻時間。隨著現(xiàn)代化技術(shù)水平的不斷提高，注塑加工工藝正在向高新技術(shù)方向不斷發(fā)展，其中包括微型注塑、高填充符合注塑、泡沫注塑、模具以及仿真技術(shù)等等。微型注塑成型產(chǎn)品主要應(yīng)用在微型計算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，此類產(chǎn)品尺寸較小，大多是微米以及納米級別的尺寸，并且產(chǎn)品的質(zhì)量多數(shù)是以毫克為單位進(jìn)行度量。

微型注塑機(jī)有著高效、精密以及節(jié)能等特點，其精確度達(dá)到了微毫，深受客戶的青睞。微型注塑機(jī)能夠使受熱均勻，重復(fù)性較高，并且能夠縮短注塑的周期時間；不僅如此，它還配有專門的納米和微零件設(shè)計的輔助設(shè)備。微型注塑機(jī)和一般的設(shè)備相比較，成本能夠降低三分之一。

當(dāng)前，多數(shù)微型注塑機(jī)利用了高頻、高扭矩的私伺服電機(jī)，并配以精度較高的機(jī)械傳動裝置，以此來實現(xiàn)高速、高壓、高精度的注射技術(shù)的微型注塑成型技術(shù)。這種方式因為采用了機(jī)械傳動裝置，以至于出現(xiàn)傳動間隙和機(jī)構(gòu)累積變形的誤差，直接影響了對設(shè)備精度以及快速反應(yīng)程度的控制。但是，利用直線電機(jī)驅(qū)動就會出現(xiàn)推力小、成本高的問題。基于上面這些問題，在今后對微型注塑機(jī)的研發(fā)過程中，可以進(jìn)一步對設(shè)備驅(qū)動方式進(jìn)行研究，開發(fā)出有著高精度、高靈敏度以及高推力的驅(qū)動設(shè)備[3]。微型注塑機(jī)中的塑化單元往往采用兩種方式，分別為螺桿式以及柱塞式。由于柱塞式的塑化效果不好，不能成為今后發(fā)展的方向，而螺桿式的注塑機(jī)雖然塑化效果要比柱塞式注塑機(jī)好，但還是存在小尺寸的螺桿加工起來比較困難，并且使用壽命和塑化時間比較長等問題。所以，研究學(xué)家今后還需要對新環(huán)保高效的塑化方式做進(jìn)一步研究，不斷探討出新材料的塑化方式，以此來解決當(dāng)前塑化方式引起的一系列問題。研發(fā)整潔、高效的塑化注射材料也將是微型注塑機(jī)今后發(fā)展的方向。

5 結(jié)語

注塑機(jī)是隨著塑料工業(yè)以及塑料加工工業(yè)的發(fā)展而來的。同時，新材料以及高性能的塑料制品進(jìn)一步推進(jìn)了注塑機(jī)的完善和突破，注塑機(jī)不斷向標(biāo)準(zhǔn)化、微型化以及智能化方面發(fā)展，除此之外，還滿足了當(dāng)前節(jié)能、高效的要求。微型注塑機(jī)是注塑領(lǐng)域內(nèi)的一個分支，正在不斷向高精度、高功能需求方面發(fā)展。只有對模具、材料以及設(shè)備等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能夠不斷適應(yīng)當(dāng)前市場發(fā)展的需求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李志平，嚴(yán)正，等.注塑成型的微型化——微注塑成型技術(shù)[J].塑料工業(yè)，2004，32（5）：23-25.

【2】吳波，王保山，等.微注塑成型技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2008，21（4）：17-21.

【3】蔣炳炎，謝磊，杜雪.微注塑成型機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].中國塑料，2004，18（9）：6-11.endprint