設(shè)計塑料模時,確定了模具結(jié)構(gòu)之後即可對模具的各部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計,即確定各模板和零件的尺寸闪唆,型腔和型芯尺寸等。這時將涉及有關(guān)材料收縮率等主要的設(shè)計參數(shù)邪胳。因而只有具體地掌握成形塑料的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸擅很。即使所選模具結(jié)構(gòu)正確,但所用參數(shù)不當(dāng)肪尾,就不可能生產(chǎn)出品質(zhì)合格的塑件鹅甚。
塑料收縮率及其影響因素
熱塑性塑料的特性是在加熱後膨脹,冷卻後收縮催蓄,當(dāng)然加壓以後體積也將縮小夸截。 在注塑成形過程中,首先將熔融塑料注射入模具型腔內(nèi)验阱,充填結(jié)束後熔料冷卻固化舔躏,從模具中取出塑件時即出現(xiàn)收縮,此收縮稱為成形收縮降蹋。塑件從模具取出到穩(wěn)定這一段時間內(nèi)防擎,尺寸仍會出現(xiàn)微小的變化,一種變化是繼續(xù)收縮睹沐,此收縮稱為後收縮助店。另一種變化是某些吸濕性塑料因吸濕而出現(xiàn)膨脹。例如尼龍610含水量為3%時佛吓,尺寸增加量為2%宵晚;玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66的含水量為40%時尺寸增加量為0.3%。但其中起主要作用的是成形收縮维雇。 目前確定各種塑料收縮率(成形收縮+後收縮)的方法淤刃,一般都推薦德國國家標(biāo)準(zhǔn)中DIN16901的規(guī)定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成形後放置24小時吱型,在溫度為23℃逸贾,相對濕度為50±5%條件下測量出的相應(yīng)塑件尺寸之差算出。
收縮率S由下式表示: S={(D-M)/D}×100%(1)
其中:S-收縮率津滞; D-模具尺寸铝侵; M-塑件尺寸。
如果按已知塑件尺寸和材料收縮率計算模具型腔則為 D=M/(1-S) 在模具設(shè)計中為了簡化計算触徐,一般使用下式求模具尺寸:
D=M+MS(2)
如果需實施較為精確的計算咪鲜,則應(yīng)用下式: D=M+MS+MS2(3)
但在確定收縮率時狐赡,由於實際的收縮率要受眾多因素的影響也只能使用近似值,因而用式(2)計算型腔尺寸也基本上滿足要求疟丙。在制造模具時颖侄,型腔則按照下偏差加工,型芯則按上偏差加工瀑捣,便於必要時可作適當(dāng)?shù)男拚?
難於精確確定收縮率的主要原因饲残,首先是因各種塑料的收縮率不是一個定值,而是一個范圍驼值。因為不同工廠生產(chǎn)的同種材料的收縮率不相同,即使是一個工廠生產(chǎn)的不同批號同種材料的收縮率也不一樣螺坟。因而各廠只能為用戶提供該廠所生產(chǎn)塑料的收縮率范圍顷沉。其次,在成形過程中的實際收縮率還受到塑件形狀缸秀,模具結(jié)構(gòu)和成形條件等因素的影響钢囚。下面對這些因素的影響作一介紹。
塑件形狀
對於成形件壁厚來說唯碗,一般由於厚壁的冷卻時間較長鸟氨,因而收縮率也較大,如圖1所示铐向。 對一般塑件來說集炭,當(dāng)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,則收縮率差異也較大复斥。 從熔料流動距離來看营密,遠(yuǎn)離澆口部分的壓力損失大,因而該處的收縮率也比靠近澆口部位大目锭。 因加強(qiáng)筋评汰、孔、凸臺和雕刻等形狀具有收縮抗力痢虹,因而這些部位的收縮率較小被去。
模具結(jié)構(gòu)
澆口形式對收縮率也有影響。用小澆口時奖唯,因保壓結(jié)束之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大惨缆。 注塑模中的冷卻回路結(jié)構(gòu)也是模具設(shè)計中的一個關(guān)鍵。冷卻回路設(shè)計得不適當(dāng)臭埋,則因塑件各處溫度不均衡而產(chǎn)生收縮差踪央,其結(jié)果是使塑件尺寸超差或變形。在薄壁部分瓢阴,模具溫度分布對收縮率的影響則更為明顯畅蹂。
成形條件
料筒溫度:料筒溫度(塑料溫度)較高時盹躬,壓力傳遞較好而使收縮力減小。但用小澆口時血沦,因澆口固化早而使收縮率仍較大恐程。對於厚壁塑件來說,即使料筒溫度較高野言,其收縮仍較大皿理。
補料:在成形條件中,盡量減少補料以使塑件尺寸保持穩(wěn)定近窟。但補料不足則無法保持壓力题姜,也會使收縮率增大。
注射壓力:注射壓力是對收縮率影響較大的因素伦颊,特別是充填結(jié)束後的保壓頁號335壓力贪庄。在一般情況下,壓力較大的時因材料的密度大青弃,收縮率就較小鞠哥。
注射速度:注射速度對收縮率的影響較小。但對於薄壁塑件或澆口非常小卖氨,以及使用強(qiáng)化材料時会烙,注射速度加快則收縮率小。
模具溫度:通常模具溫度較高時收縮率也較大筒捺。但對於薄壁塑件柏腻,模具溫度高則熔料的流動阻抗小,*]而收縮率反而較小焙矛。
成形周期:成形周期與收縮率無直接關(guān)系葫盼。但需注意,當(dāng)加快成形周期時村斟,模具溫度贫导、熔料溫度等必然也發(fā)生變化,從而也影響收縮率的變化蟆盹。在作材料試驗時孩灯,應(yīng)按照由所需產(chǎn)量決定的成形周期進(jìn)行成形,并對塑件尺寸進(jìn)行檢驗逾滥。用此模具進(jìn)行塑料收縮率試驗的實例如下峰档。 注射機(jī):鎖模力70t 螺桿直徑Φ35mm 螺桿轉(zhuǎn)速80rpm 成形條件:最高注射壓力178MPa 料筒溫度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 注射時間0.44~0.52s 保壓時間6.0s 冷卻時間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過D=M(1+S)公式計算基本尺寸之外,還有一個加工公差的問題寨昙。按照慣例步蛮,模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由於塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異,首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差西寸。即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定較差塑料成形塑件的尺寸公差應(yīng)取得大一些则涎。否則就可能出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品。 為此枢慰,各國對塑料件的尺寸公差專門制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)沈席。中國也曾制訂了部級專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但大都無相應(yīng)的模具型腔的尺寸公差艾维。德國國家標(biāo)準(zhǔn)中專門制訂了塑件尺寸公差的DIN16901標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的模具型腔尺寸公差的DIN16749標(biāo)準(zhǔn)谭迄。此標(biāo)準(zhǔn)在世界上具有較大的影響,因而可供塑料模具行業(yè)參考赠戏。
關(guān)於塑件的尺寸公差和允許偏差
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怔樊,讓標(biāo)準(zhǔn)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-熔料流動方向的成形收縮率VST-與熔料流動垂直方向的成形收縮率安粤。
根據(jù)塑料△VS值鹰幌,將各種塑料的收縮特性分為4個組」嗦拢△VS值最小的組是高精度組,以此類推裂问,△VS值最大的組為低精度組侧啼。 并按照基本尺寸編制了精密技術(shù)、110堪簿、120痊乾、130、140椭更、150和160公差組哪审。并規(guī)定,用收縮特性最穩(wěn)定的塑料成形塑件的尺寸公差可選用110虑瀑、120和130組湿滓。用收縮特性中等穩(wěn)定的塑料成形塑件的尺寸公差選用120、130和140舌狗。如果用這類塑料成形塑件的尺寸公差選用110組時叽奥,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尺寸公差選用130痛侍、140和150組塘袍。用收縮特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差選用140、150和160組葱山。 在使用此公差表時绑接,還需注意以下各點。 表中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接標(biāo)注偏差的公差是用於對塑件尺寸標(biāo)注公差的公差帶柑汇。其上没撒、下偏差可設(shè)計人員自行確定。例如公差帶為0.8mm晌爹,則可以選用以下各種上玛繁、下偏差構(gòu)成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等肖自。 每一公差組中均有A号呜、B兩組公差值。其中A是由模具零件組合形成的尺寸老玲,增加了模具零件對合處不密合所形成的錯差剑征。此增加值為0.2mm。其中B是直接由模具零件所決定的尺寸再菊。 精密技術(shù)是專門設(shè)立的一組公差值爪喘,供具有高精度要求塑件使用。 在此用塑件公差之前纠拔,首先必須知道所使用的塑料適用哪幾個公差組秉剑。
模具的制造公差
德國國家標(biāo)準(zhǔn)針對塑件公差制訂了相應(yīng)模具制造公差的標(biāo)準(zhǔn)DIN16749。該表中共設(shè)4種公差稠诲。不論何種材料的塑件侦鹏,其中不注明尺寸公差尺寸的模具制造公差均使用序號1的公差。具體公差值由基本尺寸范圍確定臀叙。 不論何種材料塑件中等精度尺寸的模具制造公差為序號2的公差略水。不論何種材料塑件較高精度尺寸的模具制造公差為序號3的公差。精密技術(shù)相應(yīng)的模具制造公差為序號4的公差劝萤。
可以合理地確定各種材料塑件的合理公差和相應(yīng)的模具制造公差渊涝,這不僅給模具制造帶來方便,還可以減少廢品床嫌,提高經(jīng)濟(jì)效期益跨释。
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