模具尺寸和塑料收縮率到底（dǐ）是（shì）什麽（me）關係？

更新日期：2019-01-08 12:00:48

設計塑料模時，確定了模具結構之後即可對模（mó）具的各部（bù）分進行詳細設計，即確（què）定各模板和零件的尺寸（cùn），型腔和型芯尺寸等。這時將涉及有關材料收縮率等主要的（de）設計（jì）參數（shù）。因而隻有具體地掌握成形塑料（liào）的收縮率才能確定型腔各部分的尺寸。即（jí）使（shǐ）所選模具結構正確，但（dàn）所用參數不當，就不可能生產出品質合格的塑件。

一、塑料收縮率及（jí）其影響因素

熱塑（sù）性塑料的（de）特性是在加熱後膨（péng）脹，冷卻後收縮，當然加（jiā）壓以後體積（jī）也將（jiāng）縮小。 在注（zhù）塑成形過程中（zhōng），首先將熔融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（shí）即出現收縮，此（cǐ）收縮稱為成形收縮。塑件從（cóng）模具取出到穩定這一段時間內，尺寸仍會出現微小的變化，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（xiē）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（cùn）增加（jiā）量為2%;玻璃纖維增（zēng）強尼龍66的含水量為40%時尺寸增加量為0.3%。但（dàn）其中起主要作用的（de）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，一（yī）般都推（tuī）薦德國國家標準中DIN16901的規定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成（chéng）形後放置24小時，在溫度為23℃，相對濕度為（wéi）50±5%條件下測量出的（de）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（jiàn）尺寸和材料收縮率（lǜ）計算模具（jù）型腔則為（wéi） D=M/(1-S) 在模具設計中為了簡化計算，一般使用下式（shì）求模具尺寸：

D=M+MS(2)。

如果需實施較為（wéi）精確的計算（suàn），則應用（yòng）下式： D=M+MS+MS2(3)

但在確定收縮（suō）率時，由（yóu）於實際（jì）的收縮率要（yào）受眾多因素的（de）影響也隻能使（shǐ）用近似值，因而用式(2)計算型腔尺（chǐ）寸（cùn）也基本上滿足要求。在製造模具時，型腔則按照（zhào）下偏差加工，型芯則按上偏差加工，便於（yú）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（yīn）各種（zhǒng）塑料的（de）收縮率不是一個定（dìng）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，即使是一個工廠（chǎng）生產的不同（tóng）批號同種（zhǒng）材料的收縮率也不一樣。 因而各廠隻能為用戶提（tí）供該廠所生產塑料的收縮率範圍。其次（cì），在成形過程（chéng）中的實際收縮率還受到塑件形狀，模具結構和成形條件等因素的影（yǐng）響。

二（èr）、塑（sù）件形狀

對於成（chéng）形件壁厚來（lái）說，一（yī）般由於厚壁的冷卻時間較長，因而收（shōu）縮率也（yě）較大，如圖1所（suǒ）示。 對一般塑件來說，當熔（róng）料流（liú）動方向L尺寸與垂直於熔料流方向W尺寸的差異較（jiào）大時（shí），則收縮率差異也較大。從熔料流（liú）動距離來看，遠離澆口（kǒu）部（bù）分的壓力（lì）損失大，因而該處的收縮率也比靠近澆口（kǒu）部位大。因加強筋、孔、凸台和雕刻（kè）等形狀具有收縮（suō）抗力，因而這（zhè）些部位（wèi）的收縮率（lǜ）較小。

三、模具結構（gòu）

澆口形式對收縮率也有（yǒu）影響。用小澆口時，因保壓結束之前澆口即（jí）固化而使塑件的收縮率增大。 注塑模中的冷卻（què）回路結構也是模具設計中的一個（gè）關鍵。冷卻回路設計得不適當，則因塑（sù）件各處溫度不均衡而（ér）產生收縮差，其結果是使塑件尺寸（cùn）超差（chà）或變形。在薄壁部分，模具溫度分布對收縮率（lǜ）的影響則更為明顯。

分型麵及澆（jiāo）口（kǒu）

模具的分型麵、澆口形式及尺寸等因素直接影響料流方向（xiàng）、密度（dù）分布（bù）、保壓補縮作用及成型時間。

采用（yòng）直接（jiē）澆口或大截麵澆口可減（jiǎn）少收縮，但（dàn）各（gè）向異性大，沿料流方向收縮小，沿（yán）垂直料流方向收（shōu）縮大;反之（zhī），當（dāng）澆口厚度較（jiào）小時，澆口（kǒu）部分會過早凝結硬化，型腔內（nèi）的塑料收（shōu）縮後得不到（dào）及時補充（chōng），收縮（suō）較大。

點澆口凝封快，在製件條件允許的情況下，可設多點澆口，可有效地延長（zhǎng）保壓時間和增大型腔壓力，使（shǐ）收縮（suō）率減（jiǎn）小。

四、成形條（tiáo）件

料筒溫度：料筒溫（wēn）度(塑料溫度)較高時，壓（yā）力（lì）傳遞較（jiào）好而使收縮（suō）力減小。但用小澆口（kǒu）時，因澆口固化早而使（shǐ）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（liào）：在成形條件中，盡量減少補料以（yǐ）使塑件尺寸保持穩定。但補料不足則無法保持壓力，也（yě）會使收縮率增大。

注射壓力：注射壓力是（shì）對收縮率（lǜ）影響較大的因素，特別是充填結束後的保（bǎo）壓頁號（hào）335壓力。在一般情況下，壓力較大的時因材（cái）料的密度大，收（shōu）縮率就（jiù）較小。

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

提高注（zhù）射壓力（lì）能夠降低製品的收縮率。這是因（yīn）為壓力增大，使注射（shè）速（sù）度提高，充模過程（chéng）加快後，一方麵因塑（sù）料熔（róng）體（tǐ）的剪切發熱而提高了熔體溫度、減小了流動阻力;另一方麵還可以在熔（róng）體（tǐ）溫度（dù）尚高、流動阻力（lì）較小（xiǎo）的狀態下（xià）較早（zǎo）進入（rù）保（bǎo）壓補料階段。尤其對於薄壁（bì）塑件和小澆口（kǒu）塑件（jiàn），由於冷卻速度快，更應該盡量縮短充模過程。

較高的保壓壓力和模（mó）腔壓力使型腔內製品密實，收縮（suō）減（jiǎn）小，尤其是保壓階段的壓力對製品（pǐn）的收（shōu）縮率產生影響更大。這可解釋為熔融樹脂在（zài）成型壓力（lì）作用下受到壓縮，壓（yā）力越高，發生的壓縮量越大，壓力解除（chú）後的彈性恢（huī）複也越大，使得塑件塑（sù）件尺（chǐ）寸更加（jiā）接（jiē）近型腔尺寸，因此收縮量越小。

可（kě）是，即使是對於同一製品來說（shuō），模腔內樹脂的壓（yā）力在各（gè）部分並不一致;在注射壓力難以作（zuò）用的（de）部位和容易作用（yòng）的部位，所受注射（shè）壓力也不一樣。此外,多型腔模具的各模腔（qiāng）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（bú）一致。

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（jí）使用強化材料時，注射速度加快則收（shōu）縮率小。

模具溫度：熱塑性塑料熔（róng）體注入型（xíng）腔（qiāng）後，釋放大量的熱量而凝固，不同的塑料品種，需要模腔維持在一適當溫度。在此溫度下，將最有利於塑件的成型，塑件成型效率最高（gāo），內應力和翹曲變形最（zuì）小。

模具溫（wēn）度是（shì）控製製品冷卻定型的主要因素，它對成型收縮（suō）率的影（yǐng）響主（zhǔ）要表現在澆口凍結後製品脫模之前（qián）這段過程（chéng）。而在澆口凍結之前，模溫升高雖（suī）有增大熱收縮的（de）趨（qū）勢，但也正是較高的模溫使得澆口凍結時間延長，導致注射壓力（lì）和保壓力的影（yǐng）響增強，補縮作用和負收縮量均會（huì）增（zēng）大。
所以，總（zǒng）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（wēn）的升（shēng）高而增大。如果澆口發生凍結，注射壓力（lì）和保壓壓力的影響將會消（xiāo）失（shī），隨著模溫的升高，冷卻定型時（shí）間亦將延長，故脫模後製品收縮（suō）率一般都會增大。

成形周期：成形（xíng）周期與收縮率無直接關（guān）係。但（dàn）需注意，當加快成形周期時，模具溫度、熔（róng）料溫度等必然也發（fā）生變化，從（cóng）而也影響收縮率的變化。在作材料試（shì）驗時（shí），應按照由所需產量決定的成形周期進行成形，並對塑件尺寸進行檢驗。用此模具進行（háng）塑（sù）料收縮率試驗的實例如下。
注射機：鎖模力70t，螺杆直徑Φ35mm，螺（luó）杆（gǎn）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（lěng）卻時間15.0s。

五、模具尺寸和製造公差

模（mó）具型腔和型芯（xīn）的加工尺（chǐ）寸除（chú）了（le）通過D=M(1+S)公（gōng）式計算基本尺寸之外，還（hái）有一個加工（gōng）公差的問題。按照慣例，模具的加工公差為塑件公差的1/3。但由於塑料收縮率範圍和穩定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收縮率範圍較大或收縮率穩定（dìng）較差塑料成形塑件的尺寸公差應取得大（dà）一（yī）些。否則就（jiù）可能出現大量尺寸超（chāo）差的廢品。 為此（cǐ），各國對塑料件的尺寸公差專門製訂了國家標準或行業標準。中國也（yě）曾製訂了部級專業（yè）標準。但大都無相應（yīng）的（de）模具型腔（qiāng）的尺寸（cùn）公差。德國國家標準中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。此標準在世界上具有較大的影響，因而可供塑料模（mó）具行業參考。

六、關於塑件的尺寸公差和允許偏差

為了合理地確定不同收縮特（tè）性材料所成形塑件的尺寸公差，讓標準引入了成形收縮差（chà）△VS這一概念。 △VS=VSR_VST(4)

式中： VS-成形收縮差 VSR-熔料（liào）流動（dòng）方（fāng）向的成形收縮（suō）率 VST-與熔料流動垂（chuí）直方向的成（chéng）形收縮率（lǜ）。

根據（jù）塑料△VS值，將各種塑（sù）料的收縮特（tè）性分為4個組。△VS值最小的組是高精度組（zǔ），以此類推，△VS值最大的組為低精度組。 並按照（zhào）基本尺寸編製了精密技術、110、120、130、140、150和（hé）160公差組（zǔ）。並規定，用收縮特性最穩定的塑料成形塑件的（de）尺寸公差可選用110、120和130組（zǔ）。用收縮特性中等穩定（dìng）的塑料成形塑件的尺寸公差選用120、130和140。如果用這類塑料成形塑件（jiàn）的尺寸公差（chà）選用110組時，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（gōng）差選（xuǎn）用130、140和150組。用收縮（suō）特性最差的塑料成形塑件（jiàn）的（de）尺寸公差選用140、150和160組。 在使用此公差表時，還需注意以下各點（diǎn）。 表中的一般公差用於不注明（míng）公差的尺（chǐ）寸公差。直接標注偏差的公差是用於對塑（sù）件尺寸標注公差的公差帶。其上、下偏差（chà）可設計人員自行確定。例如公差帶為0.8mm，則可以（yǐ）選用以下各種上（shàng）、下偏（piān）差構成，0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每（měi）一公差組中（zhōng）均有A、B兩組（zǔ）公差值。其中A是由模具（jù）零（líng）件組合形成的尺寸，增加了模具零（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（dìng）的尺寸。 精密技術是專門設立的一組公差值，供具有（yǒu）高精度要求塑件（jiàn）使用。 在此用塑件公差之前，首先必須知道所使用的塑料適用哪幾個（gè）公差組。

七、模具的製造公差

德國國家標（biāo）準針對塑件公差製訂了相應模具製造公差的標準DIN16749。該（gāi）表中共設4種公差。不論何種材料的塑件（jiàn），其中（zhōng）不注明尺寸（cùn）公差（chà）尺（chǐ）寸的模具製造（zào）公差均使用序號1的公差。具體公差值由基（jī）本尺寸範圍確定。 不論何種材料塑件中（zhōng）等精度尺寸的模具製（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（gōng）差。精密技術相應的模具製造公（gōng）差為序號4的公差（chà）。

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