精密注塑件的生產(chǎn)穩定性探討
/ 2021/6/5 10:37:54
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隨著(zhù)我國人民生活水平的不斷提高，小家電和個(gè)人護理電子產(chǎn)品將在未來(lái)二三年內成為消費熱點(diǎn)。功能完善、經(jīng)久耐用、造型美觀(guān)、使用方便舒適的高質(zhì)量小家電產(chǎn)品呈現出廣闊的發(fā)展前景。精密注塑件作為小家電產(chǎn)品的重要組成部分，其質(zhì)量已引起相關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家的高度重視，以合理的成本生產(chǎn)外觀(guān)優(yōu)良、尺寸精確的精密注塑件是迫在眉睫的課題。然而注塑過(guò)程中許多因素都可能引起制品外觀(guān)不良、變形、尺寸偏離等缺陷，如何才能保證在大批量生產(chǎn)中穩定地制得精密注塑件就是筆者所要探討的問(wèn)題。
精密注塑件的生產(chǎn)穩定性探討
1、精密注塑件的設計要求首先，生產(chǎn)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(shù)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(shí)散發(fā)或吸收所需熱量，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)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(cháng)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(wú)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(lái)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(dòng)精密注塑機。這類(lèi)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(shí)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(shí)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(shí)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(chǎn)精密注塑件時(shí)，單模制品周期時(shí)間的重復穩定性也十分重要。如果周期時(shí)間波動(dòng)大(如10%)，就會(huì )導致熔體在料筒內停留時(shí)間發(fā)生差異，模具冷卻或加熱狀態(tài)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(dòng)生產(chǎn)(制品和澆道料把可自動(dòng)脫落或用機械手取出)，以保持周期時(shí)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(shí)基礎。模具制造完成后，通過(guò)多次試模，修正模具缺陷，確定工藝參數，即可準備投人生產(chǎn)：
2.2精密注塑件生產(chǎn)的非隨機影響因素分析通過(guò)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(chǎn)，因為尺寸偏離、外觀(guān)惡化或批次間差異等問(wèn)題會(huì )經(jīng)常出現在生產(chǎn)中。試模是在特定的機器設備和環(huán)境條件下、使用特定批次的原材料在較短時(shí)間內進(jìn)行的，工藝運行時(shí)間短，狀態(tài)相對穩定;而大批量生產(chǎn)時(shí)，客觀(guān)條件的變化可能導致成型狀態(tài)的波動(dòng)并影響產(chǎn)品質(zhì)量，這就需要通過(guò)研究相關(guān)的非隨機影響因素、工藝敏感性和工序能力來(lái)找出原因，并制定解決方案。
非隨機影響因素有以下幾個(gè)方面：材料差異因為塑料原材料大多由樹(shù)脂、填料、增強材料和(或)其它助劑構成，即使同一廠(chǎng)家、同一牌號樹(shù)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(chǎn)中違禁詞始終使用與試模時(shí)相同的注塑機。然而大多數情況下，正常生產(chǎn)和試模在不同的注塑機上進(jìn)行。不同注塑機可能會(huì )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(jiàn)，確定合適的注塑機。
電壓波動(dòng)電源電壓波動(dòng)會(huì )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(diǎn)至早7點(diǎn))電壓低1030V.因此，應根據電壓變化趨勢對工藝進(jìn)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(huán)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(tài)形式進(jìn)入而降低制品性能，建議高濕環(huán)境中使用除濕千燥機。'模具積垢的影響在注塑生產(chǎn)中，某些樹(shù)脂如POM、PA會(huì )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(guān)和尺寸。降低產(chǎn)品質(zhì)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(shí)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(chǎn)的穩定性。
工藝越敏感，生產(chǎn)越不易穩定。筆者針對注塑過(guò)程中4個(gè)主要因素――料溫(A)、注射速率(B)、模具溫度(C)和保壓壓力(D)來(lái)討論它們對生產(chǎn)穩定性的影響。值得注意的是，調整注射速率時(shí)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(jìn)行試驗。
試驗完成后，將結果分類(lèi)評分：在T.藝贅數設定為“高水平”時(shí)，質(zhì)量變好為+1分，變化甚微或無(wú)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(zhì)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(jià)A、B、C、D各因素的敏感程度(尤為A、B、C、D中任一個(gè))：￡(X)=J(H)-X(L)。顯然，在評價(jià)某個(gè)因素的變動(dòng)時(shí)，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(shuō)明此工藝非常穩定;若￡(X)值為-8，說(shuō)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(shí)出現三個(gè)工藝參數都敏感的情況，否則試模制定的工藝有問(wèn)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(guān)鍵尺寸或件重數據，使用統計過(guò)程控制(SPC)方法來(lái)預測生產(chǎn)過(guò)程的穩定性。
4、精密注塑件大批量生產(chǎn)的SPC方法及應用SPC理論基礎實(shí)際上，生產(chǎn)中還存在隨機因素的波動(dòng)。它們對產(chǎn)品質(zhì)量的影響可用統計學(xué)方法來(lái)預測。SPC就是用來(lái)評價(jià)大批量生產(chǎn)工序穩定性的。可利用統計技術(shù)對生產(chǎn)過(guò)程的各階段進(jìn)行監控，從而達到以合理成本生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的目的。
通常使用可量化監測對象如關(guān)鍵尺寸、件重的控制圖或Cp、CPK來(lái)評價(jià)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(gè)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(jiàn)，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(xiàn)，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(chǎn)的“和CPk(件重)t表5表明，用尺寸控制時(shí)，P，P2和匕的：均大于1.33，對照表3可知工序足夠穩定，過(guò)程波動(dòng)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(guò)高。表6表明，用件重控制時(shí)S：和S：的C，均大于2.0，顯示工序潛能非常大，但兩個(gè)型腔的CPK差別較大，原因是熔體在兩個(gè)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(yōu)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(chǎn)的必要條件，SPC作為精密注塑件生產(chǎn)過(guò)程中一種有效的過(guò)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(wèn)題，減少浪費，確保生產(chǎn)出優(yōu)良的產(chǎn)品。
