塑膠縮水率和模具尺寸

1、塑料收縮率和模具尺寸設(shè)計(jì)塑料模時(shí)，確定了模具結(jié)構(gòu)之後即可對模具的各部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè) 計(jì)，即確定各模板和零件的尺寸，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)。 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。 即使所選模具結(jié)構(gòu)正確， 但所用參數(shù)不當(dāng)， 就不可能生產(chǎn)出品質(zhì)合格的塑件。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，冷卻後收縮， 當(dāng)然加壓以後體積也 將縮小。 在注塑成形過程中，首先將熔融塑料注射入模具型腔內(nèi)，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， 此收縮稱為 成形收縮。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

2、變化，一種變化是繼續(xù)收縮，此收縮稱為後收縮。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)，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% 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，一般都推薦德國國家標(biāo)準(zhǔn)中 DIN16901 的規(guī)定。 即以23 C ±0.1 C時(shí)模具型腔尺寸與成形後放置 24小時(shí)，在溫度為 23 C,相對濕度為50 ±5%條件下測量出的相應(yīng)塑件尺寸之差算出。收縮率S由下式表示：S=(D M)/D X100%(1)其中：S-收縮率；D-模具

3、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)中為了簡化計(jì)算，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，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，因而用式 (2)計(jì)算型腔尺寸也基本上滿足要求。在制造模具時(shí)， 型腔則按照下偏差加工， 型芯則按上偏差加工，便於必要時(shí)可作適當(dāng)?shù)?修整。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，而是一個(gè)范圍。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)的不同批號同種材料的

4、收縮率也不一樣。 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。其次，在成形過程中的 實(shí)際收縮率還受到塑件形狀， 模具結(jié)構(gòu)和成形條件等因素的影響。 下面 對這些因素的影響作一介紹。塑件形狀對於成形件壁厚來說，一般由於厚壁的冷卻時(shí)間較長， 因而收縮率也較 大，如圖 1所示。 對一般塑件來說，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)，則收縮率差異也較大。 從熔料流動(dòng) 距離來看，遠(yuǎn)離澆口部分的壓力損失大， 因而該處的收縮率也比靠近澆 口部位大。 因加強(qiáng)筋、孔、凸臺(tái)和雕刻等形狀具有收縮抗力，因而這 些部位的收縮率較小。模具結(jié)構(gòu)澆口形式對收縮率也有影響。 用小澆口時(shí)，因保

5、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。冷卻回路設(shè)計(jì)得不適當(dāng)，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。在薄壁部分，模具溫度分布對 收縮率的影響則更為明顯。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。但用小澆口時(shí)，因澆口固化早而使收縮率仍較大。對於厚壁塑件來 說，即使料筒溫度較高，其收縮仍較大。補(bǔ)料：在成形條件中，盡量減少補(bǔ)料以使塑件尺寸保持穩(wěn)定。但補(bǔ)料不 足則無法保持壓力，也會(huì)使收縮率增大。注射壓力：注射壓力是對收縮率影響較大的因素， 特別是充填結(jié)束後的 保壓頁號 335 壓力。

6、 在一般情況下， 壓力較大的時(shí)因材料的密度大， 收縮率就較小。注射速度：注射速度對收縮率的影響較小。但對於薄壁塑件或澆口非常 小，以及使用強(qiáng)化材料時(shí)，注射速度加快則收縮率小。模具溫度：通常模具溫度較高時(shí)收縮率也較大。但對於薄壁塑件，模具 溫度高則熔料的流動(dòng)阻抗小， *而收縮率反而較小。成形周期：成形周期與收縮率無直接關(guān)系。但需注意，當(dāng)加快成形周期 時(shí)，模具溫度、 熔料溫度等必然也發(fā)生變化， 從而也影響收縮率的變化。 在作材料試驗(yàn)時(shí)， 應(yīng)按照由所需產(chǎn)量決定的成形周期進(jìn)行成形，并對塑 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。 注射機(jī)： 鎖模力70t螺桿直徑35mm螺桿轉(zhuǎn)速80rpm

7、成形條件：最高注射壓 力 178MPa 料筒溫度 230(225-230-220-210) C240(235-240-230-220) C 250(245-250-240-230) C 260(225-260-250-240) C 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 D=M(1+S) 公式計(jì)算基本尺寸之 外，還有一個(gè)加工公差的問題。按照慣例，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，首先必須合理化確 定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。 即由收縮率范

8、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。 為此，各國對塑料件的尺寸公差專門制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)或 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。中國也曾制訂了部級專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但大都無相應(yīng)的模具型腔的 尺寸公差。德國國家標(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)。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。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。 VS = VSR_VST(4) 式中：VS 成形收縮差 VSR 熔料流動(dòng)方向

9、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，將各種塑料的收縮特性分為 4個(gè)組。 VS值最小的 組是高精度組，以此類推， 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)、 110、120、130、140、150 和160 公差組。并 規(guī)定，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。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、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)， 即可 能出大量尺寸超差塑件。 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。用收

10、縮特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差選 用 140 、150 和 160 組。 在使用此公差表時(shí)，還需注意以下各點(diǎn)。 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 對塑件尺寸標(biāo)注公差的公差帶。其上、下偏差可設(shè)計(jì)人員自行確定。例 如公差帶為 0.8mm ，則可以選用以下各種上、下偏差構(gòu)成。0.0;-0.8; 0±.4;-0.2;-0.5 等。 每一公差組中均有 A、B 兩組公差值。 其中 A 是由模具零件組合形成的尺寸， 增加了模具零件對合處不密合所形成 的錯(cuò)差。此增加值為 0.2mm 。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，供具有高精度要求塑件使用。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。模具的制造公差德國國家標(biāo)準(zhǔn)針對塑件公差制訂了相應(yīng)模具制造公差的標(biāo)準(zhǔn) DIN16749 。該表 設(shè) 4 種公差。不論何種材料的塑件，其中不注明 尺寸公差尺寸的模具制造公差均使用序號 1