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[产品介绍] 【图片】全球最小碟式螺杆微成型射出机

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发表于 2012-6-25 12:05:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 iCAx开思网 于 2012-6-25 12:09 编辑

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全球最小碟式螺杆微成型射出机

 近几年许多以高分子为基材的微成型技术受到了重视并积极发展,如微射出成型,微铸造成型,微热压成型等技术已被应用于生医、电子、微机电等精密微细产品上。高分子材料提供宽广的物理与化学性质,并且具有成本低与容易成型量产的优点,使微射出成型成为微成型术中最受重视的技术。

在微成型技术中,近几年使用微射出成型技术成型具微特征或微尺寸的产品,已显现出其具有商业潜能。而微射出成型技术,因具有成型周期短而被认为具有量产的高优势,许多的微尺寸或具微特征的产品,如:微光学组件、微帮浦、微热交换器、生物芯片等已成功使用微射出成型技术来成型。在微射出成型的研究上,Zhao针对微齿轮之成型提出融胶计量精度与保压时间对成型质量有最大之影响。而最近由Chen提出之研究指出模温与保压压力明显影响成型之正确性。

而在微射出成型的制程中,高分子融胶在精密计量之后是以高速、高压从射嘴射出,这样也就代表着融胶是在高剪应变率、高剪应力充填进入微特征、微尺寸模穴里,可以发现在微射出的成型技术上,硬设备的性能要求上是非常严格的,尤其是微射出成型所生产的零件都相当细小与精密,所以机器除了高性能之外,稳定性也是格外的重要。

然而,由于未有专用的微射出成型机,仅使用传统的小吨数射出成型机来进行成型,不仅无法满足成型微小产品时,所需精确计量、射出与保压控制等精密成型之需求,而经常导致融胶在微结构中无法有效成型,或是无法准确控制量料而常有毛边产生,并且因为模具无法合适的小型化,也迫使模具成本提高。此外,当具有微特征的产品变大或是微结构的几何变复杂时,微射出成型的产品成型精度可能会降低。

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传统射出成型机

传统射出成型机的系统可分为四大部份:

1. 油压/马达系统 射出机的油压/马达系统提供驱动射出机相关机构的动力,包含开关模具、高压锁模、旋转与推进螺杆、驱动顶出销以及移动公范本等。

2. 射出系统 包括了料斗、螺杆与料筒组合与喷嘴等组件。主要的功能是塑化及输送融胶,使融胶完成进料、压缩、排气、融化、射出及保压等过程。

3. 模具系统 包括了固定模板、移动模板、流道系统、顶出销和冷却管路的范本。主要的功能是使融胶在模穴内成型为需要的形状及尺寸。

4. 锁模系统 主要用来开启和关闭模具,并可移动可动侧之范本,可产生足够的推力来防止模具被射出压力推开。 而由于传统的射出成型机,其设计是以大型工件的制造为目的,要求:如重量误差量,体积误差量,射出参数等并不需要过于严谨。反之,微量射出成型因为其射出量仅在数毫克到几百毫克之下,所以在微量射出成型机的功能要求上较传统射出成型机特殊许多。

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碟式螺杆微成型射出机

在碟式螺杆微成型射出机中,最为特殊的地方,就是以创新式的碟式螺杆来进行塑料塑化的塑化单元,并以完全不同于传统射出成型机的观念进行设计,其功能要求为高射出速度、精密计量、高稳定性及快速反应能力。所设计出来的全新机器架构,包含:

1. 碟式螺杆 一般成型机的螺杆是长棒形,而扁平的碟式螺杆是圆盘状,是利用 Weissenberg Effect所设计而成。在扁平面上设计有螺旋沟,具有一种由外向内送料的机构,并且螺旋沟的内外周会因速度不同而获有优异的混炼效果。

2. 内建热浇道系统 在模具上装设热浇道是最常被使用的节料方式,然此条件下的热浇道价格是会很昂贵的,但在碟式螺杆微成型射出机中,则是将热浇道搭配装在射出成型机上,除了可控制成本降低模具价格,并可因无料头而达到零废料的成果。

3. 高效率减速机 一般为了达到有效率且能产生足够动力,而使用减速机,但因为采取高减速比率,结果造成传动效率低落,且损耗伺服马达动力,但在碟式螺杆微成型射出机中,配有全新研发的小型高效率减速机,可以兼具高效率减速与低动能损耗。

4. 套装模具 为了使模具小型化而开发出系统化的套装模具。而由于将模具变小,因此具有缩短模具制作时间、降低制作成本与减少保存模具所占用的空间等三大优点。并且配有新研发的架模机构,可轻易的将模具架到射出机上或从射出机上卸下。

除了上述四项特殊设计外,在所有可动机构的动力方面,则是交由三具高精度的伺服马达进行驱动,提供了微射出成型机对于高精度、高扭力(高反应速度)与高稳定性的性能要求。也因此将射出机的体积控制在相当小的尺寸,其相关机器规格如下:

1. 1吨机:尺寸120x120x300 mm、重量约17kg、最大注射计量:1.0g。
2. 3吨机:尺寸160x160x390 mm、重量约37kg、最大注射计量:3.14g。
3. 10吨机:尺寸230x230x530 mm、重量约95kg、最大注射计量:10.02g。

并且其性能规格如下:
●最大射压:3274(kg)
●最大射速:60(mm/sec)
●计量精度:0.001(mm)
●极限射胶时间精度0.01(sec)
●保压时间精度0.1(sec)
●射速从零到最大值应答性0.05(sec)
●射速从最大值到零应答性0.05(sec)
●保压切换误差值0.1(sec)

驱动电力仅需110V/220V,且体积非常精巧,除方便使用操作外,更由于结构简单且配有热浇道系统,而可节省能源消耗与零废料产生。

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结论

近年来,随着科技的进步与生活质量的提升,在3C产业上产品的轻、薄、小,只能算是基本要求,除了产品的质量与精密度要求外,更要求产品的节能与环保。随着成型的产品朝向超薄、超小、超精密的趋势发展,对于成型机的性能要求也逐渐提高,尤其是微射出成型机,为了对应精密的成型品,射出机要具备有高响应、高射速的性能以增加融胶在充填过程中的流动性,对于超小、超精密的零件成型机还要具有高精准的融胶计量以确保成型品的产品稳定性,然而高稳定高精确度的锁模机构也是必备的。而透过本论文详细的说明碟式螺杆微成型射出机的原理与及利用模内压力监控之实验比较,再加上多种应用案例之验证,可以清楚知道利用碟式螺杆的微成型射出机,不仅可满足成型精密与微小产品之机器性能需求,更可具有高效率与节省能源及材料之高效特性,是未来微成型技术中不可或缺之之重要成型设备。


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