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精密注塑件的生產穩定性探討

放大字體  縮小字體 發布日期:2016-07-02  來源:中國塑料模具網  瀏覽次數:540
核心提示: 隨著我國人民生活水平的不斷提高,小家電和個人護理電子產品將在未來二三年內成為消費熱點。功能完善、經久耐用、造型美觀、使
      隨著我國人民生活水平的不斷提高,小家電和個人護理電子產品將在未來二三年內成為消費熱點。功能完善、經久耐用、造型美觀、使用方便舒適的高質量小家電產品呈現出廣闊的發展前景。精密注塑件作為小家電產品的重要組成部分,其質量已引起相關生產廠家的高度重視,以合理的成本生產外觀優良、尺寸精確的精密注塑件是迫在眉睫的課題。然而注塑過程中許多因素都可能引起制品外觀不良、變形、尺寸偏離等缺陷,如何才能保證在大批量生產中穩定地制得精密注塑件就是筆者所要探討的問題。

 

     1、精密注塑件的設計要求首先,生產精密注塑件的模具必須能適合成型高精密制品的要求。通常,精密注塑件尺寸的精度定為SJ1372-78標準的3、4級(精密級),特別精密的為1、2級(特殊技術級);而模具制造的允許公差應相應地達到該標準的3、4級或1、2級精度1,型芯、型腔和滑塊等應采用高硬度、高強度的特種鋼材制造。模具內還應布置足夠的冷卻或加熱流道,確保模具及時散發或吸收所需熱量,在整個生產過程中應保持模具溫度均勻、恒定。
      其次,成型精密注塑件應盡可能選擇收縮率小、長期穩定性好的材料。通常,PS、ABS、AS、PMMA、PC、PPO(聚苯醚)、PSU(聚砜)可成型3、4級精度的制品;PA系列可成型4級精度的制品;而POM、PP、PE、TPE(熱塑性彈性體)等不適宜成型4級以上精度的制品。由于無機物填充或玻纖增強的塑料收縮率低、尺寸穩定性高,故常被用來成型高精度的制品。例如,BAYER公司的PA6DurHhanRM2521/45因含有45%的玻纖,其收縮率由PA6的0.6%1.4%降為0.3%-0.7%,使用該材料成型的零件能達到3、4級精度成型精密注塑件需要配備精密注塑機和適當的輔助設備:建議使用電腦控制液壓式或全電動精密注塑機。這類注塑機的注射行程靈敏度為0.1nnn,注射速率及保壓壓力可精確到。1%%,時間控制精度可達0.1s,料筒溫度控制精度可達0.2~0.5.這樣,就能精確設定注射段和保壓段的多級注塑壓力、注射速率、注射行程及保壓時間,確保熔體充模歷程與設定的工藝參數充分吻合。在注射-保壓轉換方式上,選擇“行程轉換方式”比選擇“時間轉換方式”能更精確地控制注射量。為保證模具溫度恒定,應選用精密模溫調節機。
       2、生產精密注塑件時,單模制品周期時間的重復穩定性也十分重要。如果周期時間波動大(如10%),就會導致熔體在料筒內停留時間發生差異,模具冷卻或加熱狀態不穩定,從而引起制品尺寸變化。因此,精密注塑模具應設計得適于全肖動生產(制品和澆道料把可自動脫落或用機械手取出),以保持周期時間的穩定。
       2.1精密的模具、合適的原材料、理想的設備構成了精密注塑件成型的堅實基礎。模具制造完成后,通過多次試模,修正模具缺陷,確定工藝參數,即可準備投人生產:
      2.2精密注塑件生產的非隨機影響因素分析通過試模,雖制得了合格制品,也確定了初步的工藝參數,但這并不意味該工藝參數就一定適用于大批量生產,因為尺寸偏離、外觀惡化或批次間差異等問題會經常出現在生產中。試模是在特定的機器設備和環境條件下、使用特定批次的原材料在較短時間內進行的,工藝運行時間短,狀態相對穩定;而大批量生產時,客觀條件的變化可能導致成型狀態的波動并影響產品質量,這就需要通過研究相關的非隨機影響因素、工藝敏感性和工序能力來找出原因,并制定解決方案。
       非隨機影響因素有以下幾個方面:材料差異因為塑料原材料大多由樹脂、填料、增強材料和(或)其它助劑構成,即使同一廠家、同一牌號樹脂的分子量分布或填料添加比例也存在批次間差異。適當調整工藝參數(料溫、注射速率等)可消除材料差異的影響。
       注塑機差異如果條件允許,生產中最好始終使用與試模時相同的注塑機。然而大多數情況下,正常生產和試模在不同的注塑機上進行。不同注塑機可能會對相同的注射速率、型腔壓力等設定值表現出響應差異。因此應認真分析和評估這些差異,提出指導性意見,確定合適的注塑機。
       電壓波動電源電壓波動會直接引起設定參數的響應值變化。通常用電高峰期(白天)比低谷期(午夜點至早7點)電壓低1030V.因此,應根據電壓變化趨勢對工藝進行微調整。對于特別精密注塑件的成型,建議配備大功率穩壓電源。
       環境溫濕度影響原材料使用之前,要充分烘干,避免水分以氣態形式進入而降低制品性能,建議高濕環境中使用除濕千燥機。'模具積垢的影響在注塑生產中,某些樹脂如POM、PA會粘附于模具型腔表面,并逐漸積累形成沉積物,即模具積垢,從而影響制品外觀和尺寸。降低產品質量。因此應加強對原材料烘干,改善模具排氣。定期使用除垢劑或超聲波設備清洗模具,減少模具積垢現象。
       其它要定時監測注塑機的工作油溫度,防止油溫異常導致液壓系統壓力輸出不穩定。
       3、工藝敏感性研究工藝敏感與否直接影啊大批量生產的穩定性。
      工藝越敏感,生產越不易穩定。筆者針對注塑過程中4個主要因素――料溫(A)、注射速率(B)、模具溫度(C)和保壓壓力(D)來討論它們對生產穩定性的影響。值得注意的是,調整注射速率時應相應地調整注塑壓力,確保注射速率能達到設定值。
       首先,以試模確定的工藝參數為基準,按照表1方案,調整A、B、C、D的高、低水平,然后保持其它參數不變,按照表2的組合方式進行試驗。
       試驗完成后,將結果分類評分:在T.藝贅數設定為“高水平”時,質量變好為+1分,變化甚微或無變表1工芝參數調整方案參數水平料溫(A)注射速率(B)模具溫度(c)保壓壓力(D)低水平(L)篼水平(H)表2工藝敏感性研究試驗方案參水平注:表中的數字表示試驗的先后順序(1-8),試驗順序的安排主要考慮到升高料溫比降低更快化為分,質量變壞為-1分;在工藝參數設定為2相應的格子中,用£(;值評價A、B、C、D各因素的敏感程度(尤為A、B、C、D中任一個):£(X)=J(H)-X(L)。顯然,在評價某個因素的變動時,其它因素的影響均被排除在外。例如,料溫敏感度£(A)=(3+4+5+6)-(l+2+7+8)。若£(X)值為+8,說明此工藝非常穩定;若£(X)值為-8,說明此T藝十分敏感;若£(X)值為+7~-7,則需要具體分析該I藝參數在高或低水平的敏感度。
       確定了各丁藝參數的敏感度后(很少同時出現三個工藝參數都敏感的情況,否則試模制定的工藝有問題),就可根據試驗結果向該工藝參數的“高水平”或“低水平”方向調整。修正的I藝參數應運行24h以上,并每隔46h收集制品的關鍵尺寸或件重數據,使用統計過程控制(SPC)方法來預測生產過程的穩定性。
       4、精密注塑件大批量生產的SPC方法及應用SPC理論基礎實際上,生產中還存在隨機因素的波動。它們對產品質量的影響可用統計學方法來預測。SPC就是用來評價大批量生產工序穩定性的。可利用統計技術對生產過程的各階段進行監控,從而達到以合理成本生產優質產品的目的。
       通常使用可量化監測對象如關鍵尺寸、件重的控制圖或Cp、CPK來評價注塑工序穩定性,SPC控制圖假定按規定的取樣方法收集到一組數據X,……共/V個數據,那么:以平均值作為控制圖中心值,正負3倍標準偏差(±3S,)作為控制圖的上、下限(該上、下限應落在規格值上下允許偏差內),繪出控制圖U由可見,綠區工序很穩定,黃區工序穩定,紅區工序不穩定;如果某次測量值超出紅區控制線,工序可初步判為不穩定,應采取措施調整到綠、黃區。
       L―平!值土――綠區丨型腔2型腔1切腔2塑件s,s2某次生產的“和CPk(件重)t表5表明,用尺寸控制時,P,P2和匕的:均大于1.33,對照表3可知工序足夠穩定,過程波動導致的廢品率小于。
       00633%,而P4的CP和(:均小于1.,顯示工序不穩定,主要原因是該零件精度要求過高。表6表明,用件重控制時S:和S:的C,均大于2.0,顯示工序潛能非常大,但兩個型腔的CPK差別較大,原因是熔體在兩個型腔的充模速率不同,保壓階段的壓力傳遞差異使注人兩型腔的料量存在細微差別。采用拋光流道、改善模具排氣等措施使MFR均衡后,可保證兩型腔的CPK值均能達到1.33以上:5結論精密的模具、優良的設備、理想的原材料和穩定的T藝參數是精密注塑件穩定生產的必要條件,SPC作為精密注塑件生產過程中一種有效的過程控制手段,能利用控制圖和工序能力指數CP、CPK評估、預測r序能力。以預防問題,減少浪費,確保生產出優良的產品。
 
 
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