注塑件注射成型加工中的成型收缩优化方案

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：成型注射塑料制品会产生成型收缩、自由收缩、限制收缩、后收缩和后处理收缩等形式的收缩。为了获得注塑件图样上所要求的尺寸，模具型芯和型腔尺寸应该是注塑件的基本尺寸+基本尺寸的中差值+塑料的收缩量。由于校形销直径大于成型销，注塑件在成型收缩时会受到校形销的约束作用。

成型注射塑料制品会产生成型收缩、自由收缩、限制收缩、后收缩和后处理收缩等形式的收缩。注塑件收缩的过程和方法不同，注塑件收缩的效果就不同。注塑件上超高尺寸精度和超高几何精度要求的孔，就是利用注塑件收缩的特性加工得到的。

1.成型限制收缩对模具型芯和型腔影响的分析

由于注塑模的型芯限制了注塑件内形的收缩，对注塑件的内形而言，属于限制成型收缩。注塑模的型腔没有限制注塑件的外形收缩，对注塑件的外形而言，属于自由成型收缩。

1）模具型芯和型腔尺寸的分析，由于注塑件尺寸的收缩，模具型芯和型腔尺寸都需要对收缩量进行适当的补偿。为了获得注塑件图样上所要求的尺寸，模具型芯和型腔尺寸应该是注塑件的基本尺寸+基本尺寸的中差值+塑料的收缩量。

2）注塑件脱模的分析，由于注塑件尺寸的收缩，注塑件会紧紧包裹在模具的型芯上，因此必须采用脱模机构才能将注塑件脱模。为了使注塑件更容易脱模，模具的型芯和型腔都需要制作出脱模斜度。

2.成型自由收缩对注塑件孔精度影响的分析

由于注塑件综合收缩的各向异性对注塑件孔精度的影响，注塑件孔的圆柱度（含圆度、锥度和凸、凹腰鼓形）的值将会出现极大的超差。

（1）成型自由收缩对大、小件的ϕ14H7（^+0.018₀）mm孔的圆柱度的影响其主要表现在浇口的位置、料流填充路经、注塑件的壁厚和料流的温度等对孔圆柱度所产生的影响。

（2）对ϕ14H7（^+0.018₀）mm孔的成型自由收缩的分析转换开关大件的浇口位置和料流方向，如图5-2a左视图所示。由于浇口在ϕ14H7mm成型销右侧偏上的位置，熔体在压力作用下，经浇口进入型腔，当碰到ϕ14H7mm的成型销时，分成两股料流分别沿x轴和y轴方向填满型腔而呈现收缩各向异性。沿料流的y轴方向的收缩大，即y轴方向的孔径减小。垂直料流方向的x轴方向的收缩小，即x轴方向的孔径增大。加之壁厚的不均匀性对收缩的影响，这种孔径大小的规律完全符合计量的结果。

（3）对ϕ14H7（^+0.018₀）mm孔的成型自由收缩的计量ϕ14H7mm孔的成型自由收缩量，如图5-2b所示。经计量得出，ϕ14H7（^+0.018₀）mm孔在不同高度截面的圆度在0.03～0.04mm之间；孔的凹腰鼓形误差为0.1mm；孔的锥度在0.04～0.06mm之间，总的圆柱度为0.1mm。这是料流方向和注塑件形体的影响而产生的凹腰鼓形和锥度的误差。孔的厚壁处对孔的自由收缩所起的限制作用使得其收缩量减小，则孔的尺寸就增大，这是产生孔的凹腰鼓形和锥度误差的主要原因。

（4）自由成型收缩对大件和小件的3×ϕ6G6（^+0.012_+0.004）mm孔圆柱度的影响其主要也表现在浇口的位置、料流填充路经、注塑件的壁厚和料流的温度、对孔圆柱度所产生的影响。

（5）3×ϕ6G6（^+0.012_+0.004）mm孔自由成型收缩的分析转换开关大件浇口的位置和料流方向，如图5-2a左视图所示。当一股料流沿着y轴向上流，碰到中间ϕ6G6（^+0.012_+0.004）mm孔的成型销时，再次分成两股，分别沿x轴和y轴弧线方向填满型腔而呈现收缩各向异性。

图5-2 转换开关大件ϕ14H7mm孔的收缩分析

a）转换开关大件图 b）ϕ14H7mm孔的自由收缩 c）ϕ14H7mm孔的工艺限制收缩

这样x轴弧线方向的收缩增大，即x轴弧线方向的孔径减小。反之，垂直于料流方向的y轴方向收缩减小，即y轴方向的孔径增大。这种孔径大小的规律也完全符合计量的结果。

（6）对3×ϕ6G6（^+0.012_+0.004）mm孔成型自由收缩的计量3×ϕ6G6（^+0.012_+0.004）mm孔的圆柱度，主要表现在圆度和锥度上，圆度在0.03～0.04mm之间，锥度为0.03～0.05mm之间，总的圆柱度为0.05mm。孔的锥度，也是受注塑件形体厚薄的影响而产生的。

3.工艺限制收缩对塑件孔精度影响的分析

转换开关大件和小件的ϕ14H7（^+0.018₀）mm孔的圆柱度为0.1mm，3×ϕ6G6（^+0.012_+0.004）mm孔的圆柱度为0.05mm。而转换开关大件和小件孔的圆柱度要求只能在0.01mm之内，实际情况与使用要求相差甚远。显然，这些孔的圆柱度不符合产品的使用要求，其结果是孔出现漏气现象。

（1）ϕ14H7（^+0.018₀）mm孔的工艺限制收缩量的确定孔的基本尺寸D=14mm，孔的偏差值δ=0.018mm，孔的圆柱度Δ=0.1mm，平均收缩率取0.35%，收缩量S_Z=14mm×0.35%≈0.05mm。

校形销的尺寸d_M=（D+δ+Δ+S_Z）⁰_-0.01=（14+0.018+0.1+0.05）⁰_-0.01mm=14.17⁰_-0.01mm。

（2）工艺限制收缩对ϕ14H7（^+0.018₀）mm孔圆度影响的分析模具成型销的尺寸为ϕ14.09⁰_-0.01mm，而校形销为ϕ14.17⁰_-0.01mm。转换开关大件和小件在脱模后，应立即插入校形销。由于校形销直径大于成型销，注塑件在成型收缩时会受到校形销的约束作用。一方面，塑料紧紧地裹着校形销，因为校形销为刚性销，收缩可使注塑件的孔与校形销的形状保持一致；另一方面，收缩使孔壁周围的塑料密度得到增加。当注塑件与校形销一同在水中冷却后，再取出校形销，注塑件在塑料弹性恢复的作用下，注塑件的孔径恢复到ϕ14.01mm。此时，即能保证孔径的精度又能保证孔的几何精度。

注塑件注射成型加工中的成型收缩优化方案

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