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 塑料模具尺寸和收缩率有何关系
发布日期:[2019-4-19]    共阅[391]次
    设计塑料模时,确定了模具结构之後即可对模具的各部分进行详细
设计,即确定各模板和零件的尺寸,型腔和型芯尺寸等。这时将涉
及有关材料收缩率等主要的设计参数。因而只有具体地掌握成形塑
料的收缩率才能确定型腔各部分的尺寸。即使所选模具结构正确,
但所用参数不当,就不可能生产出品质合格的塑件。

塑料收缩率及其影响因素
热塑性塑料的特性是在加热後膨胀,冷却後收缩,当然加压以後体
积也将缩小。 在注塑成形过程中,首先将熔融塑料注射入模具型腔
内,充填结束後熔料冷却固化,从模具中取出塑件时即出现收缩,
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
仍会出现微小的变化,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出现膨胀。例如尼龙610含水
量为3%时,尺寸增加量为2%;玻璃纤维增强尼龙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。 目前确定各
种塑料收缩率(成形收缩+後收缩)的方法,一般都推荐德国国家
标准中DIN16901的规定。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%条件下测量出的相
应塑件尺寸之差算出。

·      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。
·      如果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,一般使用下式求模具尺
寸:
·      D=M+MS(2)
·      如果需实施较为精确的计算,则应用下式:
D=M+MS+MS2(3)

但在确定收缩率时,由於实际的收缩率要受众多因素的影响也只能
使用近似值,因而用式(2)计算型腔尺寸也基本上满足要求。在制造
模具时,型腔则按照下偏差加工,型芯则按上偏差加工,便於必要
时可作适当的修整。

难於精确确定收缩率的主要原因,首先是因各种塑料的收缩率不是
一个定值,而是一个范围。因为不同工厂生产的同种材料的收缩率
不相同,即使是一个工厂生产的不同批号同种材料的收缩率也不一
样。因而各厂只能为用户提供该厂所生产塑料的收缩率范围。其
次,在成形过程中的实际收缩率还受到塑件形状,模具结构和成形
条件等因素的影响。下面对这些因素的影响作一介绍。
塑件形状

对於成形件壁厚来说,一般由於厚壁的冷却时间较长,因而收缩率
也较大。 对一般塑件来说,当熔料流动方向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。 从熔料流动距离
来看,远离浇口部分的压力损失大,因而该处的收缩率也比*近浇口
部位大。 因加强筋、孔、凸台和雕刻等形状具有收缩抗力,因而这
些部位的收缩率较小。

模具结构
浇口形式对收缩率也有影响。用小浇口时,因保压结束之前浇口即
固化而使塑件的收缩率增大。 注塑模中的冷却回路结构也是模具设
计中的一个关键。冷却回路设计得不适当,则因塑件各处温度不均
衡而产生收缩差,其结果是使塑件尺寸超差或变形。在薄壁部分,
模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。

模具尺寸和制造公差
模具型腔和型芯的加工尺寸除了通过D=M(1+S)公式计算基本尺寸之
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,首先必须合
理化确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取得大一些。否则就可
能出现大量尺寸超差的废品。

为此,各国对塑料件的尺寸公差专门制订了国家标准或行业标准。
中国也曾制订了部级专业标准。但大都无相应的模具型腔的尺寸公
差。德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的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,因而可供塑料模具行业参考。

关于塑件的尺寸公差和允许偏差

为了合理地确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)
式中: VS-成形收缩差 VSR-熔料流动方向的成形收缩率 VST-
与熔料流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。 并按照基
本尺寸编制了精密技术、110、120、130、140、150和160公差组。
并规定,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。如果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。在使用此公差表时,还需注意以下各点。 表
中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。

直接标注偏差的公差是用於对塑件尺寸标注公差的公差带。其上、
下偏差可设计人员自行确定。例如公差带为0.8mm,则可以选用以下
各种上、下偏差构成。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是由模具零件组合形成的尺寸,增加
了模具零件对合处不密合所形成的错差。

此增加值为0.2mm。其中B是直接由模具零件所决定的尺寸。精密技
术是专门设立的一组公差值,供具有高精度要求塑件使用。 在此用
塑件公差之前,首先必须知道所使用的塑料适用哪几个公差组。
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