在設計注塑模具的時候,只要產品定了,把結構定下來,後面就是需要對各種參數進行查詢與優化。找出最合理的方案。在這裡我們就來聊聊縮水。
對於熱塑性塑料來說,其特性是在加熱後會膨脹,冷卻後會收縮,當然加壓以後體積也將添加。 在注塑成形中,首先將熔融塑料注射入模具型腔內,充填終了後會熔料冷卻固化,從模具中取出塑件時即出現收縮,此收縮稱為成形收縮。塑件從模具取出到變硬的這一段時間內,尺寸仍會出現一定的變化,而其中一種變化是繼續收縮,此收縮稱為後收縮。
另一種變化是某些吸溼性塑料因吸溼而出現膨脹。例如尼龍610含水量為3%時,尺寸添加量為2%;玻璃纖維增強尼龍66的含水量為40%時尺寸添加量為0.3%。但其中起主要作用的是成形收縮。 目前確定各種塑料收縮率(成形收縮+後收縮)的方法,普通都引薦德國國度標準中DIN16901的規則。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成形後放置24小時,在溫度為23℃,相對溼度為50±5%條件下測量出的相應塑件尺寸之差算出。
收縮率S由下式表示: S={(D-M)/D}×100%(1)
其中:S-收縮率; D-模具尺寸; 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) 在模具設計中為了簡化計算,普通運用下式求模具尺寸:
D=M+MS(2)
如果需實施較為精確的計算,則運用下式: D=M+MS+MS2(3)
但在確定收縮率時,因為實踐的收縮率要被很多要素的影響也只能運用近似值,因而用式(2)計算型腔尺寸也基本上滿足要求。在製造模具時,型腔則按照下傾向加工,型芯則按上傾向加工,便於必要時可作適當的修整。
很難準確確定收縮率的主要緣由,首先是因各種塑料的收縮率不是一個定值,而是一個範圍。由於不同工廠消費的同種材料的收縮率不太一樣,即使是一個工廠加工的不同批號同種材料的收縮率也不一樣。因而各廠只能為用戶提供該廠所技工塑料的收縮率範圍。其次,在成形進程中的實踐收縮率還遭到塑件外形,模具結構和成形條件等要素的影響。下面對這些要素的影響作一闡述。
塑件外形
對於成形件壁厚來說,因為厚壁的冷卻時間較長,因而收縮率也較大。 對普通塑件來說,當熔料活動方向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。 從熔料活動距離來看,遠離澆口部分的壓力損失大,因而該處的收縮率也比接近澆口部位大。 因加強筋、孔、凸臺和雕琢等外形具有收縮抗力,因而這些部位的收縮率較小。
模具結構
澆口方式對收縮率也有影響。用小澆口時,因保壓終了之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷卻迴路結構也是模具設計中的一個關鍵。冷卻迴路設計得不適當,則因塑件各處溫度不均衡而導致收縮差,其結果是使塑件尺寸超差或變形。在薄壁部分,模具溫度分佈對收縮率的影響則更為清楚。
成形條件
料筒溫度:料筒溫度(塑料溫度)較高時,壓力傳遞較好而使收縮力減小。但用小澆口時,因澆口固化早而使收縮率仍較大。對於厚壁塑件來說,即使料筒溫度較高,其收縮仍較大。
補料:在成形條件中,儘量添加補料以使塑件尺寸堅持堅決。但補料缺乏則無法堅持壓力,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要素,特別是充填終了後的保壓頁號335壓力。在普通情況下,壓力較大的時因材料的密度大,收縮率就較小。
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,以及運用強化材料時,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。但對於薄壁塑件,模具溫度高則熔料的活動阻抗小,*]而收縮率反而較小。
成形週期:成形週期與收縮率無直接關係。但需留意,當加快成形週期時,模具溫度、熔料溫度等一定也發作變化,從而也影響收縮率的變化。在作材料實驗時,應按照由所需產量決議的成形週期中止成形,並對塑件尺寸中止檢驗。用此模具中止塑料收縮率實驗的實例如下。
注射機:鎖模力70t 螺桿直徑Φ35mm 螺桿轉速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
模具尺寸和製造公差
模具型腔和型芯的加工尺寸除了經過D=M(1+S)公式計算基本尺寸之外,還有一個加工公差的效果。按照慣例,模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由於塑料收縮率範圍和堅決性各有差異,首先必需合理化確定不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堅決較差塑料成形塑件的尺寸公差應取得大一些。否則就可以出現大批尺寸超差的廢品。 為此,各國對塑料件的尺寸公差專門制定了國度標準或行業標準。中國也曾制定了部級專業標準。但大都無相應的模具型腔的尺寸公差。德國國度標準中專門制定了塑件尺寸公差的DIN16901標準及相應的模具型腔尺寸公差的DIN16749標準。此標準在世界上具有較大的影響,因而可供塑料模具行業參考。模具人雜誌微信,行業第一!
塑件的尺寸公差和允許傾向
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,讓標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-熔料活動方向的成形收縮率 VST-與熔料活動垂直方向的成形收縮率。
根據塑料△VS值,將各種塑料的收縮特性分為4個組。△VS值最小的組是高精度組,以此類推,△VS值最大的組為低精度組。 並按照基本尺寸編制了精密技術、110、120、130、140、150和160公差組。並規則,用收縮特性最堅決的塑料成形塑件的尺寸公差可選用110、120和130組。
用收縮特性中等堅決的塑料成形塑件的尺寸公差選用120、130和140。如果用這類塑料成形塑件的尺寸公差選用110組時,即可以出大批尺寸超差塑件。用收縮特性較差的塑料成形塑件的尺寸公差選用130、140和150組。
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。 在運用此公差表時,還需留意以下各點。 表中的普通公差用於不註明公差的尺寸公差。
直接標註傾向的公差是用於對塑件尺寸標註公差的公差帶。其上、下傾向可設計人員自行確定。例如公差帶為0.8mm,則可以選用以下各種上、下傾向構成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每一公差組中均有A、B兩組公差值。其中A是由模具零件組合構成的尺寸,添加了模具零件對合處不密合所構成的錯差。
此添加值為0.2mm。其中B是直接由模具零件所決議的尺寸。 精密技術是專門設立的一組公差值,供具有高精度要求塑件運用。 在此用塑件公差之前,首先必需知道所運用的塑料適用哪幾個公差組。
閱讀更多 模界達人 的文章