模具尺寸和塑（sù）料收縮率到底（dǐ）是什麽關係？

更新日期：2019-01-08 12:00:48

設計塑料（liào）模時，確定了模具結構（gòu）之後即可對模（mó）具的（de）各部分進行詳細設計，即確（què）定各模板和零件的尺寸，型腔和（hé）型芯尺寸（cùn）等。這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（chéng）形塑（sù）料的收縮（suō）率才能確定型腔各部分的尺寸。即使所選模具結構（gòu）正（zhèng）確，但所用參（cān）數不當（dāng），就不可（kě）能生產出品質合格的塑（sù）件。

一（yī）、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（hòu）收縮，當然加壓以後體積也將縮（suō）小。 在注（zhù）塑（sù）成形過程中，首先將熔融塑料注射入模具型（xíng）腔內，充填（tián）結束（shù）後熔料冷卻固化，從模具中取出塑件時即出現收縮，此收縮稱為成形收縮。塑（sù）件從模具取出到穩定這一段時間內，尺寸仍會出現微（wēi）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濕性塑料因吸（xī）濕而出現膨脹。

例（lì）如尼（ní）龍610含水量為3%時，尺寸增加量為2%;玻璃纖維增強尼龍66的含水量為40%時（shí）尺寸增加量為0.3%。但其中起主要作用（yòng）的（de）是成形收縮。目（mù）前確定（dìng）各種塑料收縮率(成形收（shōu）縮+後收（shōu）縮)的方法，一般都推薦德國國家標準中DIN16901的規（guī）定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸（cùn）與成形後（hòu）放置24小時，在溫（wēn）度（dù）為23℃，相對濕度為50±5%條件下測量出（chū）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（qí）中：S-收縮率; D-模具尺寸; M-塑件尺寸。

如果按已知塑件（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（yī）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，則應用下式： D=M+MS+MS2(3)

但在（zài）確定收縮率時，由於實際的收縮率要（yào）受眾多因素的影響也隻能使用（yòng）近似值，因而用式(2)計算型腔尺（chǐ）寸也基本上滿足要求（qiú）。在製造模具（jù）時，型腔則按照下偏差加工，型芯則按上偏差加工，便於必要時可作適當的修整。

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

二、塑件形狀

對於成形件壁厚來說，一般由（yóu）於（yú）厚壁（bì）的冷卻時間較長，因而收（shōu）縮率也較大（dà），如圖1所示。 對一般塑件（jiàn）來說，當熔料流動方向L尺寸與垂直於熔料流方（fāng）向W尺寸的差（chà）異較大（dà）時，則收縮（suō）率差異也較（jiào）大。從（cóng）熔料流動距離來看，遠離澆口部分的（de）壓（yā）力損失大，因而該處的收縮率也（yě）比靠（kào）近澆口部位大。因加強筋（jīn）、孔、凸台和雕刻等形（xíng）狀具有收縮抗力，因而這些部位的收縮率較小。

三、模具結（jié）構

澆口形式對收（shōu）縮率也有影響。用小澆口時，因保壓結束之前澆口即固化而使塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷卻回路結構也是模具設計中的一個關鍵。冷卻（què）回路設計得不適當，則因塑（sù）件（jiàn）各處溫度（dù）不均衡而產生收縮差，其（qí）結果是使塑件（jiàn）尺寸超差或變形。在薄壁（bì）部分，模具溫度分布對收縮率的影（yǐng）響則更為明顯。

分型麵及澆口

模具（jù）的分型麵、澆口（kǒu）形式及尺寸等（děng）因素直接影響料流方向、密度分布、保壓（yā）補縮作用及（jí）成型時間。

采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（huì）過早凝結硬化，型（xíng）腔內（nèi）的塑料收縮後得（dé）不到及時（shí）補充，收縮較（jiào）大（dà）。

點澆（jiāo）口凝封快，在製件條件允許的情況（kuàng）下，可設多點澆口，可有效（xiào）地（dì）延長保壓時間和增大型腔壓力，使收縮率減小。

四、成（chéng）形條件

料筒溫（wēn）度：料筒溫度(塑料溫度)較高時（shí），壓力傳遞較好而使收縮力（lì）減小。但用小澆口時，因澆（jiāo）口固化早（zǎo）而使收縮率仍較大。對於厚壁塑件來說（shuō），即使料筒溫度（dù）較高，其收縮仍較大。
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。但補料不足（zú）則無法保持壓力，也會（huì）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（yīn）素，特別是充填結束（shù）後的保壓頁（yè）號335壓力。在一般情況下，壓力較大的時因材料的密度大，收縮率就較小。

注射成型中壓力包括注射壓力、保壓壓力和模腔壓力等。這些因素均（jun1）對塑件收縮行為有明顯的影響。

提高注射（shè）壓力能夠降低製品的收縮率。這是因（yīn）為壓力增大，使注射（shè）速度提高，充（chōng）模過程加快後，一方麵因塑料熔體的剪切發熱而提高了熔（róng）體溫度、減小了流動阻力;另一方麵還可以在熔體（tǐ）溫度尚高、流動阻力較小的（de）狀態下（xià）較早進入（rù）保壓補料階段。尤其對於薄壁塑件和小澆口塑件，由於冷卻速（sù）度快，更應該盡量縮短充模過（guò）程。

較高的保壓壓力和模腔壓力使型（xíng）腔（qiāng）內製品密實，收縮減小，尤（yóu）其是保壓階段的壓力對製（zhì）品的收縮率（lǜ）產生影（yǐng）響（xiǎng）更大。這可（kě）解釋為熔融樹脂在成（chéng）型壓（yā）力作用下受到壓縮，壓力越高，發生的（de）壓縮量越大，壓力解除後的（de）彈性恢（huī）複也越大，使得塑件塑件尺寸更加接近型腔尺寸，因此收縮量越小。

可是（shì），即使是對於同一製品來說，模腔內（nèi）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。此外,多型腔模具（jù）的各模腔所受壓力應設計均勻，否則就會產生各模（mó）腔的製品收縮率不一致。

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

模具溫度：熱塑性塑（sù）料熔體注入型腔後，釋（shì）放大量的熱量而凝固，不（bú）同的塑料品種，需要模腔維持在一適當（dāng）溫度。在此溫度下，將（jiāng）最有利於塑件的成型，塑件成型效率最高，內應力和翹曲變形最小。

模具（jù）溫度是控製製品冷卻定型的主（zhǔ）要（yào）因素，它對成型收縮率的影響主要表現在澆口凍結後（hòu）製品脫模之前這段過程。而在澆口凍（dòng）結之前，模溫升高雖有增大熱收縮的趨勢，但也正是較高的模溫使得（dé）澆口凍結時間延長，導致注射壓（yā）力和保壓力的影響增（zēng）強（qiáng），補縮作（zuò）用和負（fù）收縮量均會增大（dà）。
所以，總收縮是兩種反向收縮綜合作用的結果，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，注射壓力和（hé）保壓壓力的影響將會消失，隨著模溫的升高，冷卻定型（xíng）時（shí）間亦將延長，故脫模後製品收縮率一般都會增大。

成形周期：成（chéng）形周期與收縮率無直（zhí）接關係。但需注意，當加快成形（xíng）周期時，模（mó）具溫度、熔料溫度等（děng）必然也發生變化，從而也影響收縮率的變化。在作（zuò）材（cái）料試驗時，應按照由所需產量決定的成形周期進行成形，並對塑件（jiàn）尺（chǐ）寸進行檢驗。用此模具進行塑料收縮率試驗的實（shí）例如下（xià）。
注射機：鎖模力70t，螺（luó）杆直徑Φ35mm，螺杆轉速80rpm。

成形條件（jiàn）：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。

五、模具尺寸和製造公差

模具型腔和（hé）型芯的加工尺寸除了通過D=M(1+S)公式計（jì）算基本尺寸之（zhī）外，還有一個加（jiā）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。但由於（yú）塑料收縮率範圍和穩定性各有（yǒu）差異，首先（xiān）必須合理化確定不同塑料（liào）所成形塑件（jiàn）的尺寸公差。即由收縮率範圍（wéi）較大或收縮率（lǜ）穩定較差塑料成形塑件的（de）尺寸公（gōng）差應取得大一些。否則就可能出現大量尺寸超差的廢品。 為此，各國對塑料件的尺（chǐ）寸公差專（zhuān）門製訂了國家標準（zhǔn）或（huò）行業標（biāo）準。中（zhōng）國也曾製訂了部級專（zhuān）業標準。但大都無相應（yīng）的模具型腔的（de）尺寸公差。德（dé）國國（guó）家標準中專門製訂了塑件（jiàn）尺寸公差的DIN16901標準及相應的模具型腔（qiāng）尺寸公差的（de）DIN16749標準。此（cǐ）標準在世界（jiè）上具（jù）有較大的影響，因而可供塑料模具行業參考。

六、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（suō）特（tè）性材料所成形塑（sù）件的尺寸公差，讓標準引入了成形收縮（suō）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（chéng）形收縮率 VST-與（yǔ）熔料流動垂直方向的成形收縮率。

根據塑（sù）料△VS值，將各種塑料（liào）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（běn）尺（chǐ）寸（cùn）編製了（le）精密技術、110、120、130、140、150和（hé）160公差組。並規定，用收縮特性最穩定（dìng）的塑料成形塑件的尺寸公差可（kě）選用110、120和130組。用收縮（suō）特性中等穩定的塑料成（chéng）形（xíng）塑（sù）件的尺寸公（gōng）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（zǔ）時，即可能出大量尺寸超差塑件（jiàn）。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（yòng）140、150和160組。 在使用此公差表時，還需注意以下各點（diǎn）。 表中的一般公差用（yòng）於不注明公差的尺寸公差。直接標注偏差的公差是用於對塑件尺寸標注公差的公差（chà）帶。其上、下偏差（chà）可設計人員（yuán）自行確定。例如公差帶為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。 每一公差組中均（jun1）有A、B兩組（zǔ）公差值。其中A是由模具零件組合形成的尺寸（cùn），增加（jiā）了模具零（líng）件對合處不密合所形成的錯差。此增加值為0.2mm。其中B是直接由模具零件所決定的（de）尺寸。 精密技術是專門設立的一組公（gōng）差值，供具有高精度要求塑件使用。 在此用（yòng）塑件公差之前，首先必須知道所（suǒ）使用（yòng）的塑料適用哪幾個公（gōng）差組（zǔ）。

七、模具的（de）製造公差

德國國家（jiā）標準針對塑件公差製訂了相應模（mó）具製造公差的標準DIN16749。該表中共設4種公差。不論何種材（cái）料的塑件，其中不注明尺寸公差尺寸的模具製造公差均使（shǐ）用序號1的公差。具體公差值由基本（běn）尺寸範圍確（què）定。 不論何種材料塑件中（zhōng）等精度尺（chǐ）寸的模具製造（zào）公差為序號2的公差。不（bú）論何種材料塑件較高精度尺寸的模具（jù）製（zhì）造公差為序（xù）號3的公差。精密技（jì）術相（xiàng）應的模具（jù）製造公差為（wéi）序號4的（de）公差。

可以合理地確定各種材料（liào）塑件的合理公差和相應的模具製造公（gōng）差，這不僅給模（mó）具製造帶來（lái）方便，還可以減少廢品，提高經濟效期益。