塑料模具尺寸和收縮率有啥(shá)關係(xì)?
設計塑料模時,確定(dìng)了(le)模具結構之後即可對模具的各部分進行詳細設計,即(jí)確定各模板和零件的尺寸,型腔和(hé)型芯尺(chǐ)寸等。這時將涉及有關材料收縮率等主要的設計參數。因而隻有具體地掌(zhǎng)握成(chéng)形塑料的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸。即使所選(xuǎn)模具結構正確(què),但所用參(cān)數不當,就(jiù)不可能生(shēng)產出品質合格的塑件。
熱塑(sù)性塑料的特性是在加熱後膨脹,冷卻後收縮,當然加(jiā)壓以後(hòu)體積也將縮小。在注塑(sù)成形過程中,首先將熔融(róng)塑料注射入模具型腔內,充填結束後熔料冷卻固化,從模具中取出塑件時即出現收縮,此收縮(suō)稱為成形收縮。塑(sù)件(jiàn)從模具取出到穩定這一(yī)段時間內,尺寸仍會出現微(wēi)小的變化,一種(zhǒng)變化是繼續收縮,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膨脹。例如尼龍610含水量為3%時,尺寸增加量為2%;玻璃(lí)纖維增強尼龍66的含水量為40%時尺寸增加量為(wéi)0.3%。但其中起主(zhǔ)要作(zuò)用的是成形收縮。
目前確定各(gè)種塑料收縮率(成形收縮+後收縮(suō))的方法,一般都推薦(jiàn)德國國家標準中DIN16901的規定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸(cùn)與成形後放置24小時,在溫度為23℃,相對(duì)濕度(dù)為50±5%條件下測量出(chū)的相應塑件尺寸之(zhī)差(chà)算出。
收縮率S由下式表示:S={(D-M)/D}×100%(1)
其中:S-收縮率;D-模具尺(chǐ)寸;M-塑件尺寸。
如果按已知塑件尺寸和材料收縮(suō)率計算模具型腔則為 D=M/(1-S) 在模具設計中為了簡化(huà)計算,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(què)的計算,則應用下式:D=M+MS+MS2(3)
但在確定收縮率時(shí),由(yóu)於實際(jì)的收縮率要受(shòu)眾多因素的影響也隻能使用近似值,因而用式(shì)(2)計算型腔尺寸也基本上滿足要求。在製造(zào)模具時(shí),型腔則按(àn)照下(xià)偏差加工(gōng),型(xíng)芯則按上偏差加工(gōng),便於(yú)必要時可作適當的修整。
難於精確確定收縮率的(de)主要原因,首先是因各種塑料的收(shōu)縮率不是一(yī)個定值,而是一個範圍。因為不同工廠生(shēng)產的同(tóng)種材料的收縮率(lǜ)不相同,即使是一個工廠生產的不同批號(hào)同種材料的收縮率也不一樣。
因而各廠隻能為用戶(hù)提供該廠所生產塑料的(de)收縮率範圍。其次,在成形過程中的實際收縮率還受(shòu)到塑件形狀,模具結構和成形條件等因素的影響。下麵對這些因素的影響作一介紹(shào)。
塑件形狀
對於成形件壁厚來說,一般由於厚壁的冷(lěng)卻時間較長,因而收縮率也較大。對一般塑件來說,當熔料流動方向L尺寸與垂直於熔料流方向W尺寸的差異較大時,則收縮率差異也較(jiào)大。從熔料流動距離來看,遠離澆口部分(fèn)的壓力損失大,因而該處的收縮(suō)率也比(bǐ)*近澆口部位大。因加(jiā)強筋、孔、凸台和雕刻等形狀具有收縮抗力,因而(ér)這些部位的收縮率較小(xiǎo)。
模具結構
澆口形式對收縮率也有影響(xiǎng)。用小澆(jiāo)口時,因保壓結束之前澆(jiāo)口即固化而使塑件的收縮率(lǜ)增大。注塑模中的冷卻回路結構也(yě)是模具設計中的一個關鍵。冷卻回路設計得不適當,則因塑件各處溫度不均衡而產生收縮差,其結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。
模具尺寸和製造公差
模具型腔和型(xíng)芯的加工尺寸除了通過D=M(1+S)公(gōng)式計算基本尺寸之外,還有一個加工公差的問題。按照慣例,模具的(de)加工公差為塑件公差的1/3。但(dàn)由於塑料(liào)收縮率範圍和穩定性各(gè)有差(chà)異,首先必須合理化確定不(bú)同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收縮率範圍較大或收縮率穩定較差塑(sù)料成形塑件的尺寸公差應(yīng)取得大一些。否則就可能出現大量尺寸超差的廢品。
為(wéi)此,各國(guó)對塑料件的尺(chǐ)寸公差專門製訂了國家標準或行業(yè)標(biāo)準。中國也曾製訂了部級(jí)專業標準。但大都無相應的模具型腔的尺寸公(gōng)差。德國國家標準(zhǔn)中(zhōng)專門製訂了塑件尺寸公差的DIN16901標準及相應的模具型腔尺寸公差的DIN16749標準。此(cǐ)標準在世界上(shàng)具(jù)有較大的影響,因而可供塑料模具行業參考(kǎo)。
關於塑件的尺寸公差和允許偏(piān)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(ràng)標(biāo)準引入了成形收縮差△VS這一概念。
△VS=VSR_VST(4)
式中:VS-成形收縮差 VSR-熔料流動(dòng)方向的成形(xíng)收縮率 VST-與熔料流動垂直方向(xiàng)的成形收縮率。
根據塑料△VS值,將(jiāng)各種塑料的收縮特(tè)性分為(wéi)4個組。△VS值最小的組是高精度組,以此類(lèi)推,△VS值最大的組為低精度組。並按照基本尺(chǐ)寸編製了精密技術(shù)、110、120、130、140、150和160公差(chà)組。並規定,用收縮特性最穩定的塑料(liào)成形塑件的尺寸公差可選用110、120和130組。
用收(shōu)縮特性中等穩定(dìng)的塑料成形塑件的尺寸公差選用120、130和140。如果(guǒ)用(yòng)這類塑料成形塑件的尺寸公差(chà)選用110組時,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(de)尺寸公差選用130、140和150組。
用收縮(suō)特性最差的塑料(liào)成形塑件的尺寸公差選用140、150和160組。在使用此公差表時,還需注意以下各(gè)點。表中的一般公差用(yòng)於不注明公差的尺寸公差。
直接標注偏差的(de)公差是用於對(duì)塑件尺寸標注公差的公差帶。其上、下偏差可設計人員自行確定。例如公(gōng)差帶為0.8mm,則可以選用以下各種上、下偏差構成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等(děng)。每(měi)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(le)模具(jù)零件對合處不密合所形成(chéng)的錯差(chà)。
此增加值(zhí)為0.2mm。其中B是直接由模(mó)具零件所決定的尺寸。精密技術是專門設立(lì)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(dào)所使用的塑料適用(yòng)哪幾個公差組。
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