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精密注塑件的生产稳定性探讨 |
| 时间：2019年04月26日 点击：次
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随着我国人民生活水平的不断提高，小家电和个人护理电子产品将在未来二三年内成为消费热点。功能完善、经久耐用、造型美观、使用方便舒适的高质量小家电产品呈现出广阔的发展前景。
精密注塑件作为小家电产品的重要组成部分，其质量已引起相关生产厂家的高度重视，以合理的成本生产外观优良、尺寸的精密注塑件是迫在眉睫的课题。然而注塑过程中许多因素都可能引起制品外观不良、变形、尺寸偏离等缺陷，如何才能保证在大批量生产中稳定地制得精密注塑件就是笔者所要探讨的问题。
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。
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