微注塑模具加工工艺

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1、微注塑模具加工工艺微注塑模具加工工艺发布时间：2004-3-20 14:51:39 浏览数：2 除了注塑机本身，造模技术对微注塑生产的成败举足轻重，且与生产周期及用料的优化程除了注塑机本身，造模技术对微注塑生产的成败举足轻重，且与生产周期及用料的优化程 度息息相关。度息息相关。 本文原载自 Kunststoffe plast europe 杂志，作者为奧地利的 H.Ebede，Dornbirn 直至现在，微注塑机造模技术之发展仍主要依据采用极小螺径(例如 14mm)和极轻钳压 (例如 15 吨)的传统注塑机。然而，相对於微小的注塑件来说，机械恶劣的计量准确性和颇 大的最小喷注量，经常引来巨大的

2、流道分支问题。而直至最近，塑料制品加工商才真正可 以在微型工件注塑时，毋须采用不合比例的出孔口。 奥地利的 Zumtobel Staff GmbH 为微型模具机械(Micro-Molding-Machinery，MMM)计 划的参与者之一，该公司主要负责为微注塑机开发新的模具工艺，并将之揉合到商业机种 中。在微注塑生产里，除了机器本身外，模具技术亦担当了一个非常重要的角色。 变热加工控制的好与坏变热加工控制的好与坏 变热加工控制(variotherm process control)的原理是：在注塑过程中，把模具加热至仅 达到足以令物料流人非常微细的模腔之熔融状态之温度。而当脱模时，模具温度必

3、须下降 至所需的脱模温度。 因此，模具范围内之温度变化必需迅速，以免对循环时间造成延误。 模具结构为时间常数之决定因素。据不同的资料显示，在变热加工控制中，15 分钟 (相对来说)已是颇短的循环时间。 Zumtobel 公司在维也纳工业大学的精密工程学院的支持下，建造了一个揉合了特别模 具结构的模具加热及冷却系统，使变热加工循环时间能够大幅度地降低至极短的 15 秒。 这成果是透过系统地减低影响温度至钜的模具质量，并以快速的电热器和有效的冷 却器，单只对微模腔进行监控所获得的(图 1)。 这令得变热加工技术特别适用於在传统注塑机上进行微注塑之工序。然而，缺点却是必须采用较大的注道， 以补偿计量

4、失准之问题。循环时间的重要性循环时间的重要性 这个计划的第二个技术目标，乃是优化注塑机和模具间之关系。这除了需要改善两者 本身的素质外，亦要求创建更有效的接口。 Battenfeld 和 Zumtobel 公司希望开发快速喷注的热熔融系统；即是当模腔充填时，物 料仍在液体状态。Zumtobel 的作法乃是将喷咀尽量靠近模腔，然而，集料管(manifold)亦必 需越小越好。 在传统的模具及机械工艺中，微注塑件与集料管之最佳比例为 1 比 l0，而在新开发的 系统中，则可以达到 l 比 l。 不过，新系统仍有预留空间予喷注系统，和注意模具温度控制、滑动装置，和加入适 用於这些小型系统的机械手等考

5、虑。这些都不是易於解答的设计问题。 现在较流行的技术是，将模具温度控制在脱模温度下(已正式用於 Microsystem 50 中)， 而注塑机则确保以 14mm 螺杆为每次喷注所作的预热塑化物料容量，均能全数透过较小直 径的喷注挤料杆射出。 这样便可防止物料残留在热塑化和喷注单元中，以致影响了聚合物的加热效能。 圆型台式工艺圆型台式工艺 圆型台式工艺可透过将注塑件的顶出、移除和光学检测步骤，移到下一个的合模、喷 注和冷却过程里，从而可以进一步降低循环时间。 这主要是将合模(mold clamping)和注射侧(ejector side)串连地固定於一个可转动的装模 板上(图 2)。当模具打开后

6、，刚注料的一半模具将以 l 80 度转动到机器轴芯外，而另一半则 停在正确位置上以便重身合上。这过程只需数秒而已。 模腔考虑模腔考虑 微结构模具必须利用极高精密度的传统加工方式，例如火花侵蚀，或诸如光刻电成 型等最新技术，才能造出精确地符合微注塑件要求的尺寸和准绳度。许多时，这类模具都 得用上多种制造技术，而其最困难的地方是，在较长的流动通路上造出只以微米计算的切 面。 另外，在设计和制造模辦(mold half)的定中心(centering)机构时，精密度的要求将会更 高，因为模辦在闭合一起和当物料注入模腔时，必须准确无误地吻合。 Zumtobel 公司表示已成功地解决了这些问题。它是以 八个圆锥表面进行中心定位，并在实际到达闭合位置前，变成圆柱形式(图 2 及 3)。该公司 正计划试验其他诸如釆用激光加工的微注塑模腔制作方法。 图 2 和图 3 显示的模具乃是专为 Microsystem 50 而定制的；它主要用来生产重量只有 0.022 克、用於电脑中的微感应器外壳。