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塑料收缩率和模具尺寸.pdf

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塑料 收缩 模具 尺寸
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塑料收缩率和模具尺寸 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 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 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 , 如 图 1所 示 。 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 比靠近浇 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 。 成形 条 件 料筒温度: 料 筒 温度( 塑料 温度) 较 高 时,压 力 传递 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 保 持 稳 定。但 补 料不 足则 无 法 保 持 压 力 , 也会 使收缩率 增 大 。 注射 压 力 :注射 压 力 是对收缩率影响 较大 的因素,特 别 是 充填 结 束 後的 保 压 页 号 335压 力 。 在 一般 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 ,以及使用 强化 材 料时, 注射 速 度 加 快 则 收缩率 小 。 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 流动 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 注 意 ,当加 快 成形 周期 时,模具 温度 、 熔 料 温度 等 必 然 也 发 生 变化 , 从 而 也 影响收缩率的 变化 。在 作 材料 试验 时, 应按 照 由 所 需 产 量 决 定的 成形 周期 进行成形, 并 对塑件尺寸进行 检验 。用 此 模具进行塑料收缩率 试验 的 实 例如下 。 注射 机 : 锁 模 力 70t 螺杆 直 径 Φ 35mm 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 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 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com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 於 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 。 模具的 制造 公 差 德国国家标准 针 对塑件 公 差 制 订 了 相应 模具 制造 公 差 的 标准 DIN16749。 该 表中 共 设 4种 公 差 。不 论何 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 使用 序 号 1的 公 差 。具 体 公 差 值 由 基本 尺寸 范围 确定。 不 论何 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 论何 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 密技术 相应 的模具 制 造 公 差为 序 号 4的 公 差 。 可以合 理 地确定各 种 材料塑件的合 理公 差 和 相应 的模具 制造 公 差 ,这不 仅给 模具 制造 带 来 方 便 , 还 可以 减少废 品, 提 高 经济效 期 益 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
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