模具尺寸和塑料收縮率經(jīng)典介紹蜂绎！

設(shè)計(jì)塑料模時(shí)，確定了模具結(jié)構(gòu)之後即可對(duì)模具的各部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)笋鄙，即確定各模板和零件的尺寸师枣，型腔和型芯尺寸等。這時(shí)將涉及有關(guān)材料收縮率等主要的設(shè)計(jì)參數(shù)萧落。因而只有具體地掌握成形塑料的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸践美。即使所選模具結(jié)構(gòu)正確，但所用參數(shù)不當(dāng)找岖，就不可能生產(chǎn)出品質(zhì)合格的塑件陨倡。

一、塑料收縮率及其影響因素

熱塑性塑料的特性是在加熱後膨脹许布，冷卻後收縮兴革，當(dāng)然加壓以後體積也將縮小。在注塑成形過(guò)程中蜜唾，首先將熔融塑料注射入模具型腔內(nèi)帖旨，充填結(jié)束後熔料冷卻固化，從模具中取出塑件時(shí)即出現(xiàn)收縮灵妨，此收縮稱為成形收縮解阅。塑件從模具取出到穩(wěn)定這一段時(shí)間內(nèi)，尺寸仍會(huì)出現(xiàn)微小的變化泌霍，一種變化是繼續(xù)收縮货抄，此收縮稱為後收縮述召。另一種變化是某些吸濕性塑料因吸濕而出現(xiàn)膨脹。

例如尼龍610含水量為3%時(shí)蟹地，尺寸增加量為2%;玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66的含水量為40%時(shí)尺寸增加量為0.3%积暖。但其中起主要作用的是成形收縮。目前確定各種塑料收縮率(成形收縮+後收縮)的方法怪与，一般都推薦德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中DIN16901的規(guī)定夺刑。即以23℃±0.1℃時(shí)模具型腔尺寸與成形後放置24小時(shí)，在溫度為23℃分别，相對(duì)濕度為50±5%條件下測(cè)量出的相應(yīng)塑件尺寸之差算出遍愿。

收縮率S由下式表示：S={(D-M)/D}×100%(1)

其中：S-收縮率;D-模具尺寸;M-塑件尺寸。

如果按已知塑件尺寸和材料收縮率計(jì)算模具型腔則為D=M/(1-S)在模具設(shè)計(jì)中為了簡(jiǎn)化計(jì)算耘斩，一般使用下式求模具尺寸：

D=M+MS(2)

如果需實(shí)施較為精確的計(jì)算沼填，則應(yīng)用下式：D=M+MS+MS2(3)

但在確定收縮率時(shí)，由於實(shí)際的收縮率要受眾多因素的影響也只能使用近似值括授，因而用式(2)計(jì)算型腔尺寸也基本上滿足要求坞笙。在制造模具時(shí)，型腔則按照下偏差加工荚虚，型芯則按上偏差加工薛夜，便於必要時(shí)可作適當(dāng)?shù)男拚?/p>

難於精確確定收縮率的主要原因，首先是因各種塑料的收縮率不是一個(gè)定值版述，而是一個(gè)范圍梯澜。因?yàn)椴煌S生產(chǎn)的同種材料的收縮率不相同，即使是一個(gè)工廠生產(chǎn)的不同批號(hào)同種材料的收縮率也不一樣院水。因而各廠只能為用戶提供該廠所生產(chǎn)塑料的收縮率范圍腊徙。其次，在成形過(guò)程中的實(shí)際收縮率還受到塑件形狀檬某，模具結(jié)構(gòu)和成形條件等因素的影響撬腾。下面對(duì)這些因素的影響作一介紹。

二恢恼、塑件形狀

對(duì)於成形件壁厚來(lái)說(shuō)民傻，一般由於厚壁的冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，因而收縮率也較大场斑，如圖1所示漓踢。對(duì)一般塑件來(lái)說(shuō)，當(dāng)熔料流動(dòng)方向L尺寸與垂直於熔料流方向W尺寸的差異較大時(shí)漏隐，則收縮率差異也較大喧半。從熔料流動(dòng)距離來(lái)看，遠(yuǎn)離澆口部分的壓力損失大青责，因而該處的收縮率也比靠近澆口部位大挺据。因加強(qiáng)筋取具、孔、凸臺(tái)和雕刻等形狀具有收縮抗力扁耐，因而這些部位的收縮率較小暇检。

三、模具結(jié)構(gòu)

澆口形式對(duì)收縮率也有影響婉称。用小澆口時(shí)块仆，因保壓結(jié)束之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大。注塑模中的冷卻回路結(jié)構(gòu)也是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵王暗。冷卻回路設(shè)計(jì)得不適當(dāng)悔据，則因塑件各處溫度不均衡而產(chǎn)生收縮差，其結(jié)果是使塑件尺寸超差或變形瘫筐。在薄壁部分蜜暑，模具溫度分布對(duì)收縮率的影響則更為明顯铐姚。

分型面及澆口

模具的分型面策肝、澆口形式及尺寸等因素直接影響料流方向、密度分布隐绵、保壓補(bǔ)縮作用及成型時(shí)間之众。

采用直接澆口或大截面澆口可減少收縮,但各向異性大,沿料流方向收縮小,沿垂直料流方向收縮大;反之,當(dāng)澆口厚度較小時(shí),澆口部分會(huì)過(guò)早凝結(jié)硬化,型腔內(nèi)的塑料收縮后得不到及時(shí)補(bǔ)充,收縮較大。

點(diǎn)澆口凝封快,在制件條件允許的情況下,可設(shè)多點(diǎn)澆口,可有效地延長(zhǎng)保壓時(shí)間和增大型腔壓力,使收縮率減小依许。

四棺禾、成形條件

料筒溫度：料筒溫度(塑料溫度)較高時(shí)，壓力傳遞較好而使收縮力減小峭跳。但用小澆口時(shí)膘婶，因澆口固化早而使收縮率仍較大。對(duì)於厚壁塑件來(lái)說(shuō)蛀醉，即使料筒溫度較高悬襟，其收縮仍較大。

補(bǔ)料：在成形條件中拯刁，盡量減少補(bǔ)料以使塑件尺寸保持穩(wěn)定脊岳。但補(bǔ)料不足則無(wú)法保持壓力，也會(huì)使收縮率增大垛玻。

注射壓力：注射壓力是對(duì)收縮率影響較大的因素割捅，特別是充填結(jié)束後的保壓頁(yè)號(hào)335壓力。在一般情況下帚桩，壓力較大的時(shí)因材料的密度大亿驾，收縮率就較小。

注射成型中壓力包括注射壓力账嚎、保壓壓力和模腔壓力等莫瞬。這些因素均對(duì)塑件收縮行為有明顯的影響参淹。

提高注射壓力能夠降低制品的收縮率。這是因?yàn)閴毫υ龃?使注射速度提高,充模過(guò)程加快后,一方面因塑料熔體的剪切發(fā)熱而提高了熔體溫度乏悄、減小了流動(dòng)阻力;另一方面還可以在熔體溫度尚高浙值、流動(dòng)阻力較小的狀態(tài)下較早進(jìn)入保壓補(bǔ)料階段。尤其對(duì)于薄壁塑件和小澆口塑件,由于冷卻速度快,更應(yīng)該盡量縮短充模過(guò)程檩小。

較高的保壓壓力和模腔壓力使型腔內(nèi)制品密實(shí),收縮減小,尤其是保壓階段的壓力對(duì)制品的收縮率產(chǎn)生影響更大开呐。這可解釋為熔融樹脂在成型壓力作用下受到壓縮,壓力越高,發(fā)生的壓縮量越大,壓力解除后的彈性恢復(fù)也越大,使得塑件塑件尺寸更加接近型腔尺寸,因此收縮量越小。

可是,即使是對(duì)于同一制品來(lái)說(shuō),模腔內(nèi)樹脂的壓力在各部分并不一致;在注射壓力難以作用的部位和容易作用的部位,所受注射壓力也不一樣规求。此外,多型腔模具的各模腔所受壓力應(yīng)設(shè)計(jì)均勻,否則就會(huì)產(chǎn)生各模腔的制品收縮率不一致筐付。

注射速度：注射速度對(duì)收縮率的影響較小。但對(duì)於薄壁塑件或澆口非常小阻肿，以及使用強(qiáng)化材料時(shí)瓦戚，注射速度加快則收縮率小。

模具溫度：熱塑性塑料熔體注入型腔后,釋放大量的熱量而凝固,不同的塑料品種,需要模腔維持在一適當(dāng)溫度丛塌。在此溫度下,將最有利于塑件的成型,塑件成型效率最高,內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形最小较解。

模具溫度是控制制品冷卻定型的主要因素,它對(duì)成型收縮率的影響主要表現(xiàn)在澆口凍結(jié)后制品脫模之前這段過(guò)程。而在澆口凍結(jié)之前,模溫升高雖有增大熱收縮的趨勢(shì),但也正是較高的模溫使得澆口凍結(jié)時(shí)間延長(zhǎng),導(dǎo)致注射壓力和保壓力的影響增強(qiáng),補(bǔ)縮作用和負(fù)收縮量均會(huì)增大赴邻。

所以,總收縮是兩種反向收縮綜合作用的結(jié)果,其數(shù)值不一定隨著模溫的升高而增大印衔。

如果澆口發(fā)生凍結(jié),注射壓力和保壓壓力的影響將會(huì)消失,隨著模溫的升高,冷卻定型時(shí)間亦將延長(zhǎng),故脫模后制品收縮率一般都會(huì)增大。

成形周期：成形周期與收縮率無(wú)直接關(guān)系姥敛。但需注意奸焙，當(dāng)加快成形周期時(shí)，模具溫度彤敛、熔料溫度等必然也發(fā)生變化与帆，從而也影響收縮率的變化。在作材料試驗(yàn)時(shí)墨榄，應(yīng)按照由所需產(chǎn)量決定的成形周期進(jìn)行成形玄糟，并對(duì)塑件尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)。用此模具進(jìn)行塑料收縮率試驗(yàn)的實(shí)例如下渠概。注射機(jī)：鎖模力70t螺桿直徑Φ35mm螺桿轉(zhuǎn)速80rpm成形條件：最高注射壓力178MPa料筒溫度230(225-230-220-210)℃240(235-240-230-220)℃250(245-250-240-230)℃260(225-260-250-240)℃注射速度57cm3/s注射時(shí)間0.44～0.52s保壓時(shí)間6.0s冷卻時(shí)間15.0s

五茶凳、模具尺寸和制造公差

模具型腔和型芯的加工尺寸除了通過(guò)D=M(1+S)公式計(jì)算基本尺寸之外，還有一個(gè)加工公差的問(wèn)題播揪。按照慣例贮喧，模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由於塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異猪狈，首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差箱沦。即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定較差塑料成形塑件的尺寸公差應(yīng)取得大一些。否則就可能出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品雇庙。為此谓形，各國(guó)對(duì)塑料件的尺寸公差專門制訂了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)灶伊。中國(guó)也曾制訂了部級(jí)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但大都無(wú)相應(yīng)的模具型腔的尺寸公差寒跳。德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中專門制訂了塑件尺寸公差的DIN16901標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的模具型腔尺寸公差的DIN16749標(biāo)準(zhǔn)聘萨。此標(biāo)準(zhǔn)在世界上具有較大的影響，因而可供塑料模具行業(yè)參考童太。

六米辐、關(guān)於塑件的尺寸公差和允許偏差

為了合理地確定不同收縮特性材料所成形塑件的尺寸公差，讓標(biāo)準(zhǔn)引入了成形收縮差△VS這一概念书释∏讨△VS=VSR_VST(4)

式中：VS-成形收縮差VSR-熔料流動(dòng)方向的成形收縮率VST-與熔料流動(dòng)垂直方向的成形收縮率。

根據(jù)塑料△VS值爆惧，將各種塑料的收縮特性分為4個(gè)組狸页。△VS值最小的組是高精度組扯再，以此類推芍耘，△VS值最大的組為低精度組。并按照基本尺寸編制了精密技術(shù)叔收、110齿穗、120傲隶、130饺律、140、150和160公差組跺株。并規(guī)定复濒，用收縮特性最穩(wěn)定的塑料成形塑件的尺寸公差可選用110、120和130組乒省。用收縮特性中等穩(wěn)定的塑料成形塑件的尺寸公差選用120巧颈、130和140。如果用這類塑料成形塑件的尺寸公差選用110組時(shí)袖扛，即可能出大量尺寸超差塑件砸泛。用收縮特性較差的塑料成形塑件的尺寸公差選用130、140和150組蛆封。用收縮特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差選用140唇礁、150和160組。在使用此公差表時(shí)惨篱，還需注意以下各點(diǎn)盏筐。表中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接標(biāo)注偏差的公差是用於對(duì)塑件尺寸標(biāo)注公差的公差帶砸讳。其上琢融、下偏差可設(shè)計(jì)人員自行確定界牡。例如公差帶為0.8mm，則可以選用以下各種上漾抬、下偏差構(gòu)成宿亡。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。每一公差組中均有A纳令、B兩組公差值她混。其中A是由模具零件組合形成的尺寸，增加了模具零件對(duì)合處不密合所形成的錯(cuò)差泊碑。此增加值為0.2mm坤按。其中B是直接由模具零件所決定的尺寸。精密技術(shù)是專門設(shè)立的一組公差值馒过，供具有高精度要求塑件使用臭脓。在此用塑件公差之前，首先必須知道所使用的塑料適用哪幾個(gè)公差組腹忽。

七来累、模具的制造公差

德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)塑件公差制訂了相應(yīng)模具制造公差的標(biāo)準(zhǔn)DIN16749。該表中共設(shè)4種公差窘奏。不論何種材料的塑件嘹锁，其中不注明尺寸公差尺寸的模具制造公差均使用序號(hào)1的公差。具體公差值由基本尺寸范圍確定着裹。不論何種材料塑件中等精度尺寸的模具制造公差為序號(hào)2的公差领猾。不論何種材料塑件較高精度尺寸的模具制造公差為序號(hào)3的公差。精密技術(shù)相應(yīng)的模具制造公差為序號(hào)4的公差骇扇。

可以合理地確定各種材料塑件的合理公差和相應(yīng)的模具制造公差摔竿，這不僅給模具制造帶來(lái)方便，還可以減少?gòu)U品少孝，提高經(jīng)濟(jì)效期益继低。

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