模具尺（chǐ）寸和塑料收縮（suō）率到底是什麽關係？

更（gèng）新日期：2019-01-08 12:00:48

設（shè）計塑料模時，確定了模具結構之後即可對模具的各部分進行詳細設計，即確定各模板和零件的尺寸，型（xíng）腔和型芯尺（chǐ）寸等。這（zhè）時將涉及有關材料收縮率等主要的設計參（cān）數。因而隻有具體地掌握成形（xíng）塑料的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸。即使所選模具結構正確，但所用參數不（bú）當，就不可能生產出品質合格的塑件。

一、塑（sù）料收縮率（lǜ）及其影（yǐng）響因素

熱塑性塑料的特性是在（zài）加熱後膨脹，冷卻（què）後收縮，當然加壓以後體積也將縮小。 在注塑成形過程中，首先將熔融塑料注射入模具型腔內，充填結束後熔（róng）料冷卻固化，從模具中取出塑件時即（jí）出現收縮，此收縮稱為成形收縮。塑件從模具取出到穩定（dìng）這一段時間內，尺寸仍會出現微小的變（biàn）化，一種變（biàn）化是繼續收縮，此收縮稱為後收縮。另一種變化是某些吸（xī）濕性塑料因吸濕而出（chū）現膨脹。

例如尼龍610含水（shuǐ）量（liàng）為3%時，尺寸增加量為2%;玻璃纖維增強（qiáng）尼龍66的含水量為（wéi）40%時尺寸增加量為0.3%。但其中起主（zhǔ）要（yào）作用的是成形收縮。目前確（què）定各（gè）種塑料收縮率(成形收縮+後（hòu）收（shōu）縮)的（de）方法，一般都推薦德國國家標準中DIN16901的規定。即以（yǐ）23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成形後放置24小時，在溫度為23℃，相對濕度為50±5%條件下測量出的相應塑件（jiàn）尺寸之差（chà）算出。

收縮率S由下（xià）式表示（shì）： S={(D-M)/D}×100%(1)

其中：S-收縮率; D-模具（jù）尺寸; M-塑件尺寸。

如果按已（yǐ）知塑件（jiàn）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，一般使用下式求模具尺寸：

D=M+MS(2)。

如（rú）果需實施較為精確的計算，則應用下式： D=M+MS+MS2(3)

但（dàn）在確定收縮率時，由於實際的收縮（suō）率要受眾多因素的（de）影響也隻能使用近似值，因而用式(2)計算型腔尺（chǐ）寸也基本上滿（mǎn）足要求。在製造（zào）模具時，型腔則按照下（xià）偏差加工，型芯則（zé）按上偏差加工，便於必要時可作（zuò）適當的修整。

難於精確確定收縮率（lǜ）的主要原因，首先是因各種塑料的收縮率不是一個定值（zhí），而是一個範圍。因為不同工廠生產的同種材料的收縮率不相同，即使是一個工（gōng）廠生（shēng）產的不同批號同種材料的收縮率也不一樣。 因而各廠隻能為用（yòng）戶提供該廠所生產塑料的收縮率範圍。其次，在成形過程中的實際收（shōu）縮率還受到塑件形狀，模具結（jié）構和成形條件等因素的影響。

二、塑件形狀

對（duì）於成形件壁厚來說，一（yī）般由於厚壁的冷卻時間較長，因而收縮率也較大（dà），如圖1所示。 對一般（bān）塑件來說，當熔料流（liú）動方向L尺寸與垂直於熔（róng）料流方向W尺寸的差異較大時，則收縮率差異也較大。從熔料流動距（jù）離來看，遠離澆口部分的壓力損失大（dà），因而該處的收縮（suō）率也比靠近澆口部位（wèi）大。因加強筋、孔、凸（tū）台和雕刻等（děng）形狀具有收縮抗力，因而這些部位的收縮率較小。

三、模具結構

澆口形式對（duì）收（shōu）縮率也有（yǒu）影（yǐng）響。用小澆口時，因（yīn）保壓結束之（zhī）前澆口（kǒu）即固化而（ér）使（shǐ）塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷（lěng）卻（què）回路結構也是模具設計中的一個關鍵。冷卻回路（lù）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（shǐ）塑件尺（chǐ）寸超差或變形。在（zài）薄壁部分，模具溫度分布對收縮率的影響則更（gèng）為明顯。

分型麵及澆口

模具的分型（xíng）麵、澆口形式（shì）及尺寸等因素直接影響料（liào）流方向、密度分布、保壓補（bǔ）縮作用及成型時間。

采（cǎi）用直接澆口或大截麵澆口可減少收縮，但各向異性大，沿料流方向收縮小，沿垂直料流方向收縮大;反之，當澆口厚度較小時，澆口部分會過早凝結硬（yìng）化，型（xíng）腔內的塑料收縮後得（dé）不（bú）到及時（shí）補充，收縮較大。

點（diǎn）澆（jiāo）口凝封快，在製（zhì）件條件允許的情（qíng）況下，可設多點澆口，可有效地延長保壓（yā）時間和增大型腔壓力，使收縮率減小。

四、成形條件

料筒溫度：料筒溫（wēn）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（gù）化早而使收縮率（lǜ）仍較大。對於厚壁塑件來說，即使（shǐ）料筒溫度較高，其收縮仍較大。
補料：在成形條件中，盡量（liàng）減少補料以使塑件尺寸保持穩定。但補料不足則無法保持壓力，也會使收縮率增大。

注（zhù）射壓力：注射壓力是對收縮率影響較大的因素，特別是充填結束後的保壓頁號335壓（yā）力。在一般情況下（xià），壓力較大的時因材料的密（mì）度大，收縮率就較小。

注射（shè）成型中（zhōng）壓力包括注射壓力、保壓壓（yā）力和模腔壓力等（děng）。這些因素均對（duì）塑件收縮行為有明顯的影響。

提高注射壓力（lì）能夠降低製品的收縮率。這是因為壓力增大，使注射速度提高，充模過程加快（kuài）後，一方麵因塑料熔體的剪切發熱而提高了熔體（tǐ）溫度、減小了（le）流動阻力（lì）;另一方麵還可以在熔體溫度尚（shàng）高、流動阻力較小的狀態下較（jiào）早進入保（bǎo）壓補料階段。尤（yóu）其對於薄壁塑件和小澆口塑件，由於冷卻速度（dù）快，更應該盡量縮短充模過程。

較（jiào）高的（de）保壓壓力和模腔壓力使型腔內製品密實，收（shōu）縮減（jiǎn）小，尤其（qí）是保壓階段的（de）壓力對製品的收縮率產生影響更大。這可（kě）解釋為（wéi）熔融樹脂在成型壓力（lì）作用下受到壓縮，壓（yā）力越高（gāo），發生的壓縮量越大，壓力解除（chú）後的彈性恢複也越大，使得塑件塑件尺寸更加接近型腔尺寸，因此收縮量（liàng）越小。

可是，即使是對於同一製品來說，模腔內樹脂的壓力在各部分並不一致;在注射壓力難以作用的部位和容易作用的部位，所受注射壓力也不一樣（yàng）。此外,多型（xíng）腔模具的各模腔所受壓力應設計均勻，否則就會產生各模腔的製品收縮率不一致。

注（zhù）射速度：注射速（sù）度對收縮率的影響較小。但對於薄壁塑件或（huò）澆口非常小，以及使（shǐ）用強化材料時，注射速度加快則收縮率（lǜ）小。

模（mó）具溫度：熱塑性塑料熔體注入（rù）型腔後，釋放大（dà）量的熱量而（ér）凝固，不同的塑料品種，需要模（mó）腔維持在（zài）一適當溫度。在此溫（wēn）度下（xià），將最有利於塑件的成型，塑件成型效率最高，內應力（lì）和翹曲變形最小。

模具溫度是控製製品（pǐn）冷卻定型的主要因素，它對成型收縮（suō）率的影響主（zhǔ）要表現（xiàn）在澆口凍結後製品脫模之前這段過（guò）程（chéng）。而在澆口凍結之前，模溫升高雖有增大熱收縮的趨勢，但也正是較（jiào）高的模溫使得澆口凍結時間延長，導致注射壓力和保壓（yā）力的影響（xiǎng）增強，補縮作用和負收縮量均會增大。
所以，總（zǒng）收縮是兩（liǎng）種反向收（shōu）縮綜合作用的結果，其數值不一定隨著模溫的升（shēng）高而增大。如果澆口發生凍結，注射壓力（lì）和保壓壓力的影響（xiǎng）將會消失，隨著模溫的升高，冷卻（què）定型時（shí）間亦將延長，故脫模後製品收縮率一般都（dōu）會增大。

成形周（zhōu）期：成形周期與收縮（suō）率無直接關係。但（dàn）需注意，當加快成形（xíng）周期時，模具溫度、熔料（liào）溫（wēn）度（dù）等必然也發生變化，從而也影響收縮率的變化。在作材料試驗時，應按（àn）照由所需產量決定的成形周期進行成形（xíng），並對塑件尺寸進行檢驗（yàn）。用此模具進行塑料收縮（suō）率（lǜ）試驗的實例如（rú）下。
注射機：鎖模力70t，螺杆直徑Φ35mm，螺杆轉速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（bǎo）壓時間6.0s，冷卻時間15.0s。

五、模具尺（chǐ）寸和（hé）製造公差

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。按照慣例，模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由（yóu）於塑料收縮率範圍和穩定性各有差異，首先必須合（hé）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穩定較差塑料成（chéng）形塑件的尺寸公差應取得大一些。否則就可能出現大（dà）量尺寸超差的廢品。 為此，各國對塑（sù）料件的尺寸公（gōng）差專門製訂（dìng）了國家標準或行業標準。中國也曾製訂了部級專業標準。但大都無相應（yīng）的模具型腔的尺寸公差（chà）。德國國家標準中專門製訂了塑件尺寸公差的DIN16901標準及（jí）相應的模具型腔尺寸公差的DIN16749標準。此標準在世界上（shàng）具有較大的影響，因而可供塑料模（mó）具行業參考。

六、關於塑件的尺（chǐ）寸公差（chà）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（chǐ）寸（cùn）公差，讓標準引入了成形收縮差△VS這一（yī）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（de）成形收縮率。

根據塑料△VS值，將（jiāng）各（gè）種塑料的收縮特性分為4個組。△VS值最小（xiǎo）的組是高精度組，以此類推，△VS值最大的組為低精度組。 並（bìng）按照基本尺寸編製了精（jīng）密技術、110、120、130、140、150和（hé）160公差組。並規定，用收縮特（tè）性最穩（wěn）定的（de）塑料成形塑件的尺寸公差可選用110、120和130組（zǔ）。用收縮特性中等（děng）穩定的塑（sù）料成形塑件的尺寸公差選用120、130和140。如果用這（zhè）類（lèi）塑料成形（xíng）塑件的尺寸公差選用110組（zǔ）時，即可能（néng）出大（dà）量（liàng）尺寸超差塑件。用收（shōu）縮特性較（jiào）差的塑料成形塑件的尺寸公差選用130、140和150組。用收（shōu）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（zài）使用此（cǐ）公差表時，還需注意以下各點。 表（biǎo）中的一般公差用於（yú）不注（zhù）明公差的尺寸公差。直接標注偏差的公差是用於對塑件尺寸標注公（gōng）差的公差帶。其上、下（xià）偏差可設計人員自行確定。例（lì）如公差帶為0.8mm，則可以選用以（yǐ）下（xià）各（gè）種上、下（xià）偏差構成，0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每一公差組中均有A、B兩（liǎng）組公（gōng）差值。其（qí）中A是（shì）由模具零件組合形成的尺寸，增加了模具零件對合處不密合所形成（chéng）的（de）錯差。此增（zēng）加值（zhí）為0.2mm。其中（zhōng）B是直接由（yóu）模具零件所（suǒ）決定（dìng）的尺寸。 精密（mì）技術是專門設立（lì）的一組公差值（zhí），供具有高精度要求塑件使用。 在（zài）此用（yòng）塑（sù）件公差之前，首先必（bì）須知道所（suǒ）使用的塑料適用（yòng）哪幾個公差（chà）組。

七、模具的製造公差

德國（guó）國家標準針對塑件公差製訂了相（xiàng）應模具製造公（gōng）差的標準DIN16749。該表中共設4種公差。不論（lùn）何種材料的塑（sù）件，其中不注明尺寸公差尺寸的模（mó）具製造公差均使用序號（hào）1的公差（chà）。具體公差值由基本尺寸範圍確定。 不論何（hé）種材料（liào）塑（sù）件中等（děng）精度（dù）尺寸（cùn）的模具製（zhì）造公差為序號2的公差。不論何種材料塑件較高精度尺寸的模具製造公差為序號3的公差。精密技術相應的模具製造公差為序號4的公差。

可以合理地（dì）確（què）定（dìng）各種材料（liào）塑件的合理公差和相應的模具製造公差，這不僅給模具製造（zào）帶來方便，還可以減少廢（fèi）品，提高經濟效期益。