塑料收缩率和模具尺寸

19910124曼

　设计塑料模时，肯定了模具构造之後即可对模具的各局部停止细致设计，即肯定各模板和零件的尺寸，型腔和型芯尺寸等。这时将触及有关材料收缩率等主要的设计参数。因此只需细致地控制成形塑料的收缩率才干肯定型腔各局部的尺寸。即使所选模具构造正确，但所用参数不当，就不可能消费出质量合格的塑件。
　　塑料收缩率及其影响要素
　　热塑性塑料的特性是在加热後收缩，冷却後收缩，当然加压以後体积也将减少。在注塑成形过程中，首先将熔融塑料注射入模具型腔内，充填完毕後熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即呈现收缩，此收缩称为成形收缩。塑件从模具取出到稳定这一段时间内，尺寸仍会呈现微小的变化，一种变化是继续收缩，此收缩称为後收缩。另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而呈现收缩。例如尼龙610含水量为3%时，尺寸增加量为2%；玻璃纤维加强尼龙66的含水量为40%时尺寸增加量为0.3%。但其中起主要作用的是成形收缩。目前肯定各种塑料收缩率（成形收缩＋後收缩）的方法，普通都推荐德国国度标准中DIN16901的规则。即以23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成形後放置24小时，在温度为23℃，相对湿度为50±5%条件下丈量出的相应塑件尺寸之差算出。
4 K  o4 ^9 c7 Q0 j　　收缩率S由下式表示：S={(D－M)/D}×100%(1)
　　其中：S-收缩率；D-模具尺寸；M-塑件尺寸。
; H7 v; S7 @" g% _1 G) S  @　　假设按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为D=M/(1-S)在模具设计中为了简化计算，普通运用下式求模具尺寸：
! b: e7 v6 b. z1 l! K; t( S2 s3 [' h1 R　　D=M+MS(2)
1 v2 i- `8 l- ]4 r; n+ @( R　　假设需施行较为精确的计算，则应用下式：D=M+MS+MS2(3)
　　但在肯定收缩率时，由於理论的收缩率要受众多要素的影响也只能运用近似值，因此用式(2)计算型腔尺寸也根本上满足请求。在制造模具时，型腔则按照下偏向加工，型芯则按上偏向加工，便於必要时可作恰当的修整。
　　难於精确肯定收缩率的主要缘由，首先是因各种塑料的收缩率不是一个定值，而是一个范围。由于不同工厂消费的同种材料的收缩率不相同，即使是一个工厂消费的不同批号同种材料的收缩率也不一样。因此各厂只能为用户提供该厂所消费塑料的收缩率范围。其次，在成形过程中的理论收缩率还遭到塑件外形，模具构造和成形条件等要素的影响。下面对这些要素的影响作一引见。
, }4 t+ \* G. U　　塑件外形
　　对於成形件壁厚来说，普通由於厚壁的冷却时间较长，因此收缩率也较大，如图1所示。对普通塑件来说，当熔料活动方向L尺寸与垂直於熔料流方向W尺寸的差异较大时，则收缩率差异也较大。从熔料活动间隔来看，远离浇口局部的压力损失大，因此该处的收缩率也比*近浇口部位大。因加强筋、孔、凸台和雕琢等外形具有收缩抗力，因此这些部位的收缩率较小。模具构造
' u( g1 L3 ?. o　　浇口方式对收缩率也有影响。用小浇口时，因保压完毕之前浇口即固化而使塑件的收缩率增大。注塑模中的冷却回路构造也是模具设计中的一个关键。冷却回路设计得不恰当，则因塑件各处温度不平衡而产生收缩差，其结果是使塑件尺寸超差或变形。在薄壁局部，模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。
　　成形条件
% B1 g- l( n! H# Q0 x1 V　　料筒温度：料筒温度（塑料温度）较高时，压力传送较好而使收缩力减小。但用小浇口时，因浇口固化早而使收缩率仍较大。对於厚壁塑件来说，即使料筒温度较高，其收缩仍较大。
　　补料：在成形条件中，尽量减少补料以使塑件尺寸坚持稳定。但补料缺乏则无法坚持压力，也会使收缩率增大。
2 x0 H  i4 \: \7 ~7 \- u　　注射压力：注射压力是对收缩率影响较大的要素，特别是充填完毕後的保压页号335压力。在普通情况下，压力较大的时因材料的密度大，收缩率就较小。
　　注射速度：注射速度对收缩率的影响较小。但对於薄壁塑件或浇口非常小，以及运用强化材料时，注射速度加快则收缩率小。
" J/ H! G' H2 X7 @　　模具温度：通常模具温度较高时收缩率也较大。但对於薄壁塑件，模具温度高则熔料的活动阻抗小，*]而收缩率反而较小。
　　成形周期：成形周期与收缩率无直接关系。但需留意，当加快成形周期时，模具温度、熔料温度等必然也发作变化，从而也影响收缩率的变化。在作材料实验时，应按照由所需产量决议的成形周期停止成形，并对塑件尺寸停止检验。用此模具停止塑料收缩率实验的实例如下。注射机：锁模力70t螺杆直径Φ35mm螺杆转速80rpm成形条件：最高注射压力178MPa料筒温度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注射时间0.44～0.52s保压时间6.0s冷却时间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经过D=M(1+S)公式计算根本尺寸之外，还有一个加工公差的问题。按照惯例，模具的加工公差为塑件公差的1/3。但由於塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必需合理化肯定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定较差塑料成形塑件的尺寸公差应获得大一些。否则就可能呈现大量尺寸超差的废品。为此，各国对塑料件的尺寸公差特地制定了国度标准或行业标准。中国也曾制定了部级专业标准。但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国度标准中特地制定了塑件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响，因此可供塑料模具行业参考。关於塑件的尺寸公差和允许偏向
/ c6 [- h( E! {# o! O2 u' Z　　为了合理地肯定不同收缩特性材料所成形塑件的尺寸公差，让标准引入了成形收缩差△VS这一概念。△VS＝VSR_VST(4)
) Q+ Y, L" Z& e* ]　　式中：VS－成形收缩差VSR－熔料活动方向的成形收缩率VST－与熔料活动垂直方向的成形收缩率。
　　根据塑料△VS值，将各种塑料的收缩特性分为4个组。△VS值最小的组是高精度组，以此类推，△VS值最大的组为低精度组。并按照根本尺寸编制了精细技术、110、120、130、140、150和160公差组。并规则，用收缩特性最稳定的塑料成形塑件的尺寸公差可选用110、120和130组。用收缩特性中等稳定的塑料成形塑件的尺寸公差选用120、130和140。假设用这类塑料成形塑件的尺寸公差选用110组时，即可能出大量尺寸超差塑件。用收缩特性较差的塑料成形塑件的尺寸公差选用130、140和150组。用收缩特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差选用140、150和160组。在运用此公差表时，还需留意以下各点。表中的普通公差用於不注明公差的尺寸公差。直接标注偏向的公差是用於对塑件尺寸标注公差的公差带。其上、下偏向可设计人员自行肯定。例如公差带为0.8mm，则可以选用以下各种上、下偏向构成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。每一公差组中均有A、B两组公差值。其中A是由模具零件组合构成的尺寸，增加了模具零件对合处不密合所构成的错差。此增加值为0.2mm。其中B是直接由模具零件所决议的尺寸。精细技术是特地设立的一组公差值，供具有高精度请求塑件运用。在此用塑件公差之前，首先必需知道所运用的塑料适用哪几个公差组。
　　模具的制造公差
　　德国国度标准针对塑件公差制定了模具制造公差的标准DIN16749。该表中共设4种公差。不管何种材料的塑件，其中不注明尺寸公差尺寸的模具制造公差均运用序号1的公差。细致公差值由根本尺寸范围肯定。不管何种材料塑件中等精度尺寸的模具制造公差为序号2的公差。不管何种材料塑件较高精度尺寸的模具制造公差为序号3的公差。精细技术相应的模具制造公差为序号4的公差。
　　可以合理地肯定各种材料塑件的合理公差和相应的模具制造公差，这不只给模具制造带来便当，还可以减少废品，进步经济效期益.
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