注塑件尺寸偏差分析及解決方案

1、注塑件尺寸偏差分析及解決方案摘要:針對(duì)注塑過(guò)程中出現(xiàn)尺寸偏差缺陷現(xiàn)象，從注塑設(shè)備，模具設(shè)計(jì)與制造, 注塑工藝條件及成型原料等方面, 分析了影響注塑制品尺寸精度的各種因素, 并給出了控制制品尺寸誤差的相應(yīng)措施, 以提高制品尺寸的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：尺寸精度;收縮率;流動(dòng)性一、引言隨著注塑成型技術(shù)的不斷發(fā)展, 對(duì)制品的尺寸精度要求越來(lái)越高。但在生產(chǎn)實(shí)踐中, 經(jīng)常會(huì)因制品尺寸偏差給裝配造成困難, 導(dǎo)致資源浪費(fèi)。如何提高注塑制品的尺寸精度, 是成型加工領(lǐng)域中非常重要的課題之一。 針對(duì)塑料制品產(chǎn)生尺寸偏差這一缺陷，本文對(duì)其產(chǎn)生因素進(jìn)行了分析和研究，導(dǎo)致其產(chǎn)生尺寸誤差的因素很多, 也很復(fù)雜。既有外部的溫度、濕

2、度因素, 也有內(nèi)部的分子結(jié)晶、取向和內(nèi)應(yīng)力變化等因素。經(jīng)分析認(rèn)為造成制品尺寸誤差的主要因素, 可歸結(jié)為模具設(shè)計(jì)與制造和注塑工藝條件的影響, 此二者引起的制品尺寸誤差約占制品尺寸誤差的2/3 ；其次是塑料材料性能，制品設(shè)計(jì)及注塑設(shè)備等其它因素的影響。二、產(chǎn)生尺寸偏差的原因尺寸偏差是由于收縮率、流動(dòng)性及工藝參數(shù)等原因，造成加工好的塑件實(shí)際尺寸與規(guī)定尺寸間出現(xiàn)的誤差。1.注塑設(shè)備的影響注塑機(jī)塑化容量小當(dāng)制品質(zhì)量超過(guò)注塑機(jī)實(shí)際最大注射質(zhì)量時(shí)，顯然地供料量是入不敷出的。若制品質(zhì)量接近注塑機(jī)實(shí)際注射質(zhì)量時(shí)，就有一個(gè)塑化不夠充分的問(wèn)題，料在機(jī)筒內(nèi)受熱時(shí)間不足，結(jié)果不能及時(shí)地向模具提供適當(dāng)?shù)娜哿?。液壓系統(tǒng)不穩(wěn)

3、定液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定, 直接影響注射壓力、保壓壓力和鎖模壓力的穩(wěn)定, 造成制品尺寸穩(wěn)定性下降。噴嘴的影響注塑機(jī)通常都因顧及壓力損失而只裝直通式噴嘴。但是如果機(jī)筒前端和噴嘴溫度過(guò)高，或在高壓狀態(tài)下機(jī)筒前端儲(chǔ)料過(guò)多，產(chǎn)生“流涎”，使塑料在未開始注射而模具敞開的情況下，意外地?fù)屜冗M(jìn)入主流道入口并在模板的冷卻作用下變硬，而妨礙熔料順暢地進(jìn)入型腔。此外，噴嘴太小，則由于流通直徑小，料條的比容增大，容易致冷，堵塞進(jìn)料通道或消耗注射壓力；太大，則流通截面積大，塑料進(jìn)模的單位面積壓力低，形成射力小的狀況。其他的影響加料系統(tǒng)供料不穩(wěn)定，螺桿的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，停止作用失常，溫度控制系統(tǒng)出現(xiàn)熱電偶燒壞，加熱器斷路等，都會(huì)導(dǎo)

4、致塑件的成型尺寸不穩(wěn)定1。2.模具設(shè)計(jì)與制造的影響模具設(shè)計(jì)制造的水平高低，直接反映了塑件尺寸精度的高低。模具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)選擇，澆注系統(tǒng)形式，型腔結(jié)構(gòu)，脫模頂出系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，都會(huì)影響塑件成型后的尺寸精度高低。模具制造的工藝設(shè)備不同，手段不同，加工精度不同等也都在改變著塑件尺寸精度有的不同命運(yùn)。模具設(shè)計(jì)不合理, 零件加工不精確, 裝配誤差較大, 將直接造成制品尺寸誤差。模具制造誤差對(duì)制品尺寸精度的影響很大,尤其是成型零件的加工精度及裝配尺寸誤差等直接影響制品尺寸。型腔尺寸必須正確，保證在要求的公差范圍之內(nèi), 任何方向的偏差都將影響制品尺寸的準(zhǔn)確性。此外, 模具總體加工質(zhì)量也應(yīng)保證, 因模具是

5、由多個(gè)零件組合而成, 尤其當(dāng)型腔采用鑲拼結(jié)構(gòu)時(shí), 相關(guān)零件的尺寸必須準(zhǔn)確裝配是保證模具最終質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。單個(gè)零件加工準(zhǔn)確, 裝配時(shí)調(diào)整不好, 也會(huì)導(dǎo)致制品誤差大。裝配過(guò)程中的零件碰傷, 型芯固定不牢, 零件相對(duì)位置偏移及配合間隙過(guò)大等, 都會(huì)造成制品尺寸偏差。因?yàn)樽⑺苓^(guò)程是多種因素綜合作用的結(jié)果模具對(duì)制品尺寸精度的影響, 除上述一些因素外, 模具使用過(guò)程中造成的碰傷或型腔型芯表面被腐蝕等;也會(huì)影響制品尺寸。有些材料，在成型時(shí)還會(huì)產(chǎn)生析出物附著于成型部位表面形成模垢, 嚴(yán)重時(shí)也影響制品尺寸2。3.注塑工藝條件的影響塑件成形操作條件，如溫度、壓力、時(shí)間以及在成形期間塑件中產(chǎn)生的分子取向、纖維狀填

6、料取向以及分子結(jié)晶等，均會(huì)對(duì)塑件尺寸精度產(chǎn)生影響。成形條件變化表現(xiàn)為塑件收縮波動(dòng)，是產(chǎn)生塑件尺寸誤差的直接原因，僅次于模具加工精度的重要因素。通常塑料熔體溫度高、模腔內(nèi)壓力傳遞快、塑件收縮小,其尺寸精度高。模內(nèi)壓力高、保壓時(shí)間長(zhǎng)，亦有塑件尺寸精度高的結(jié)果。但模溫高、溫差大、澆口凍結(jié)快，會(huì)得到塑件尺寸精度差的效果。模具溫度的影響注塑成型中的溫度以模具溫度對(duì)制品尺寸精度影響最大。模具溫度是通過(guò)熔融態(tài)高分子的取向與結(jié)晶度高低, 直接影響制品收縮率變化,從而引起尺寸誤差。對(duì)于非結(jié)晶性樹脂，模溫高, 熔體冷卻慢, 分子有充分的松弛時(shí)間, 結(jié)晶趨于更完全, 結(jié)晶度高, 使收縮加大。但對(duì)結(jié)晶性樹脂, 高模溫

7、可減小后收縮, 使制品尺寸穩(wěn)定。模溫低,則冷卻快,熔體分子被凍結(jié)取向來(lái)不及松弛,不易結(jié)晶, 體積變化小,制品收縮小。但低模溫使制品后收縮加大,收縮時(shí)間加長(zhǎng),不易穩(wěn)定尺寸。溫度是結(jié)晶過(guò)程中最敏感的因素,溫差1 ,結(jié)晶速度可相差幾倍。模具溫度不均或不穩(wěn)定,直接影響結(jié)晶度大小,從而使制品收縮產(chǎn)生尺寸誤差。注射壓力的影響注射壓力的變化導(dǎo)致制品尺寸的波動(dòng)。其它工藝參數(shù)不變時(shí), 提高注射壓力, 可改善熔體充模流動(dòng)性,增加流動(dòng)長(zhǎng)度,充模速度加快,制品密實(shí),收縮減小,但易產(chǎn)生取向應(yīng)力。壓力低時(shí),制品得不到充分壓實(shí),收縮加大。保壓壓力的影響保壓壓力對(duì)穩(wěn)定制品尺寸有重要作用,提高保壓壓力,可對(duì)模內(nèi)制品的收縮進(jìn)行補(bǔ)

8、料壓實(shí),減小收縮。但保壓壓力太高,會(huì)造成制品脫模時(shí)的殘余應(yīng)力增大,引起變形或開裂,影響制品尺寸。注射時(shí)間的影響在澆口封閉前，注射時(shí)間越短，收縮率越大，而且收縮率的變化幅度也越大；當(dāng)注射時(shí)間達(dá)到或超過(guò)澆口的凝固時(shí)間時(shí)，即使再延長(zhǎng)注射時(shí)間，制品質(zhì)量和收縮率也不再發(fā)生變化，注射時(shí)間控制與所設(shè)計(jì)的澆口厚度關(guān)系密切，澆口厚度能夠在很大程度上左右澆口封閉時(shí)間。保壓時(shí)間的影響保壓時(shí)間越長(zhǎng)有利于熔體補(bǔ)塑壓實(shí)，塑件密度越大，收縮率越小。當(dāng)澆口凝封后，保壓對(duì)制品收縮的減小不再起作用，過(guò)長(zhǎng)的保壓時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)成型周期。4.成型原料的影響成型原料的收縮率對(duì)塑件尺寸精度影響很大。如果成型設(shè)備和模具的精度很高，但成型原料的收

9、縮率很大，則很難保證塑件的尺寸精度。一般情況下，成型原料的收縮率越大，塑件的尺寸精度越難保證。通常，結(jié)晶型和半結(jié)晶型樹脂的收縮率比非結(jié)晶型樹脂大，而且收縮率變化范圍也比較大，與之對(duì)應(yīng)的塑件成型后產(chǎn)生的收縮率波動(dòng)也比較大；對(duì)于結(jié)晶型樹脂，結(jié)晶度高，分子體積縮小，塑件的收縮大。此外，如果成型原料的顆粒大小不均，干燥不良，再生料與新料混合不均勻，每批原料的性能不同，也會(huì)引起塑件成型尺寸的波動(dòng)。三、典型實(shí)例分析輪弧下飾板圖該輪弧下飾板是在1600T注塑機(jī)中生產(chǎn)的，產(chǎn)品圖號(hào)51A1-05021/22，材料牌號(hào)TPO（黑色），毛重1587g,凈重1561g,成型周期90s。輪弧下飾板的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1345m

10、m（上圖紅色線條所標(biāo)長(zhǎng)度），出現(xiàn)尺寸偏差的不合格產(chǎn)品會(huì)相差810mm。輪弧下飾板裝配孔分布圖1. 輪弧下飾板產(chǎn)生尺寸偏差的原因經(jīng)分析造成尺寸偏差的原因主要有：注射量不足；模具澆注系統(tǒng)有缺陷；背壓過(guò)低或熔膠量不穩(wěn)定；注射壓力及保壓壓力偏低；模溫過(guò)低塑料結(jié)晶不充分；保壓時(shí)間過(guò)短；模具溫度不均勻。2.改進(jìn)措施增大注射量。先檢查粒料是否均一、加料口有無(wú)架橋。調(diào)整改善模具冷卻水流量，保證模具溫度均勻。提升背壓，增大熔料密度。增大注射壓力或保壓壓力。提高模具溫度，使熔料充分結(jié)晶。增加保壓時(shí)間。3四、結(jié)語(yǔ)注射成型過(guò)程中尺寸偏差的存在是普遍的的，通過(guò)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)及成型工藝參數(shù)，選擇合適的原料，可以減少甚至避免尺寸偏差的