模具尺寸（cùn）和塑（sù）料（liào）收縮率到（dào）底是什麽關係？

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（hòu）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，型腔和型芯尺（chǐ）寸（cùn）等。這時將涉及（jí）有關材（cái）料收縮（suō）率等主要的設計參數。因而隻有具體地（dì）掌握成形塑料的收縮率才能確定（dìng）型腔各（gè）部分的尺寸。即使所選模具結構正確，但所用（yòng）參數不當，就不可能生產出品質合格的塑件。

一、塑料（liào）收縮率及其影響因素

熱塑性塑料的特性是在加熱後膨脹，冷卻後收（shōu）縮，當然加壓以後體積也將縮（suō）小。 在注（zhù）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（shù）後熔料冷卻固化，從模具中取出塑件時（shí）即出現收縮，此收縮稱為成形收縮。塑件從模具取出（chū）到穩定這一段時間（jiān）內，尺寸仍會（huì）出現微小的變化，一種（zhǒng）變化是（shì）繼續收縮（suō），此收縮稱為後收縮。另一種變化（huà）是某些吸濕性塑料因吸濕而出現膨（péng）脹。

例如尼（ní）龍610含水量為3%時，尺寸（cùn）增加量為2%;玻璃纖維增強尼龍66的（de）含水（shuǐ）量（liàng）為40%時尺寸增加量為0.3%。但其中起主要作用（yòng）的是成形收縮。目前確定各種塑料收縮率（lǜ）(成（chéng）形收縮+後（hòu）收縮（suō）)的方法，一般都推薦德國國（guó）家標準中DIN16901的（de）規定。即以23℃±0.1℃時模具型腔尺寸與成形後放置（zhì）24小時，在溫度為23℃，相對（duì）濕度為50±5%條件（jiàn）下（xià）測量出的相應塑件尺（chǐ）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（yǐ）知塑件尺（chǐ）寸和材（cái）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（huà）計算，一般使用下式求模具尺寸：

D=M+MS(2)。

如（rú）果需實（shí）施較為精確的計算，則應用下式： D=M+MS+MS2(3)

但在確定收縮率（lǜ）時，由於實際的（de）收縮（suō）率要受眾多（duō）因素的影響也隻能使用近似（sì）值，因而用式(2)計算型腔（qiāng）尺寸也基本上滿足要（yào）求。在製造模具時，型腔則按照下（xià）偏差（chà）加工（gōng），型芯則（zé）按上偏差加工（gōng），便於必要時可作（zuò）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率不是一個定值，而是一個範圍。因為（wéi）不同工廠生（shēng）產的同種材（cái）料的（de）收縮率不相同，即使是一個工廠生產的（de）不（bú）同批號同種（zhǒng）材料的（de）收（shōu）縮率也（yě）不一樣。 因而各（gè）廠隻能為用戶提供該廠所生產塑料的收縮率範圍。其次，在成形過程中的實際（jì）收縮率還受到塑件（jiàn）形狀，模具結構和成形條件等因素的影響（xiǎng）。

二、塑件形狀

對於成形（xíng）件壁厚來說，一般由於厚（hòu）壁的冷卻時間（jiān）較長，因而收縮率也較大，如圖1所示。 對一（yī）般塑件來說，當熔料流動方向L尺寸與垂直於熔料流方向W尺寸的差異較大時，則（zé）收縮率（lǜ）差異也較大。從熔料流動距離來看，遠離澆口部分的壓力損失大，因（yīn）而該處的收縮率也比靠近澆口部位大。因加（jiā）強筋、孔、凸台和雕刻等（děng）形狀（zhuàng）具有（yǒu）收縮抗力，因而這些部（bù）位的收（shōu）縮率（lǜ）較小（xiǎo）。

三、模（mó）具結構

澆口形式對收縮率也（yě）有影響。用小（xiǎo）澆口時，因保壓結束（shù）之前澆口即固化而（ér）使塑件的收（shōu）縮率增大。 注塑模中的冷卻（què）回（huí）路結構也是模具設計中的一個關鍵。冷卻回路設計得不適（shì）當，則因塑（sù）件各處溫度不均衡而（ér）產生收縮差，其（qí）結果是使塑件尺寸超差或變形（xíng）。在（zài）薄壁部分，模具溫度分布對收縮率的影（yǐng）響（xiǎng）則更為明顯。

分型麵及澆口

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

采用（yòng）直接澆口或大截麵澆口（kǒu）可減少收（shōu）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（hòu）度較小時，澆口部分會過早凝結（jié）硬化，型腔內的塑料收縮後得不到及時補充，收縮（suō）較（jiào）大。

點（diǎn）澆口凝封快，在製件條（tiáo）件允許的情況下（xià），可設多點澆口，可有效地延（yán）長（zhǎng）保壓時（shí）間和增大（dà）型腔壓（yā）力，使收縮率減小。

四（sì）、成形條件

料筒溫度：料筒溫（wēn）度(塑料溫度)較高時，壓力傳遞（dì）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（lái）說，即使料筒（tǒng）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（yě）會使收縮率增（zēng）大。

注射壓（yā）力：注射壓力是對收（shōu）縮率影響較大的因素，特別（bié）是充填結（jié）束後的保壓頁號335壓力。在一（yī）般情況下，壓力較（jiào）大的時（shí）因（yīn）材料的密度大，收縮率就較小。

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

提高注射壓力能夠降低（dī）製品的收縮率。這是因為壓力增大，使（shǐ）注射（shè）速度提（tí）高，充模過程加快後，一方（fāng）麵因塑料熔體的剪切發熱而提（tí）高了熔體溫（wēn）度、減小了流動阻力;另一方麵還可以（yǐ）在熔體溫度尚高、流動阻力較小的狀態下較（jiào）早進入保壓補料階段。尤其對於薄壁塑件和小澆口塑件（jiàn），由於冷（lěng）卻速（sù）度快，更應該盡（jìn）量縮短充模過程。

較高（gāo）的保壓壓力和模腔壓（yā）力（lì）使型腔內製品密實，收（shōu）縮減小，尤（yóu）其是保壓階段的壓力對（duì）製品的收縮率產生影響更大。這可解釋為熔融（róng）樹脂在成型壓力作用（yòng）下（xià）受到壓縮，壓力越高（gāo），發生（shēng）的壓縮（suō）量越大（dà），壓力解除後（hòu）的彈性恢複也越大，使得塑件塑件尺寸更加接近型（xíng）腔尺寸，因此收（shōu）縮（suō）量越小。

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（bù）位和（hé）容易作用的（de）部位，所受注射壓力也不一樣。此外,多型腔模具的各模腔所受壓力應設計均勻，否（fǒu）則就會（huì）產生各模腔的製（zhì）品（pǐn）收縮率不一致。

注射速度：注射速度對收縮率的影響較小。但對於薄壁塑（sù）件（jiàn）或澆（jiāo）口非常小，以及使用強（qiáng）化材料時，注射（shè）速度加快則收縮率小。

模具溫度：熱（rè）塑性塑料熔體（tǐ）注入型（xíng）腔後，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（wēn）度下，將最有（yǒu）利於塑（sù）件的成型，塑件成型效率最高，內應力和翹曲變形最小。

模具溫度是控製製品冷卻（què）定型的主要（yào）因素，它（tā）對（duì）成型（xíng）收縮率的影響（xiǎng）主要表現（xiàn）在澆（jiāo）口凍（dòng）結後（hòu）製品脫模之前這段過程。而在澆（jiāo）口凍結（jié）之前，模溫升高雖有增大熱收縮的（de）趨勢，但也正是較高的（de）模溫使得澆口（kǒu）凍結時間延（yán）長，導致注射（shè）壓力和（hé）保壓力的（de）影響增強，補縮（suō）作用和負收（shōu）縮量均會（huì）增大。
所以，總收（shōu）縮是（shì）兩種反向收縮綜合作（zuò）用的結果，其數值不一定隨著模溫的升高而增大（dà）。如果澆口發生凍結，注（zhù）射（shè）壓力和（hé）保（bǎo）壓壓力（lì）的影響將會消（xiāo）失，隨著模溫的升高，冷卻定型時間亦將延長，故脫模後製品收縮率一般都會（huì）增大。

成形周期：成形周（zhōu）期與收縮率無直接關（guān）係。但需注意，當加快成形周期（qī）時，模具溫度、熔料溫（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（zhào）由所需產量決定的成形周期進行成形，並對塑件尺寸進行（háng）檢驗。用此模具進行塑料收縮率試驗的（de）實例如下。
注射機（jī）：鎖模（mó）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（tǒng）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（chǐ）寸和製造公（gōng）差

模具型腔和型（xíng）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（àn）照慣（guàn）例，模具的加工公差為塑件（jiàn）公差的1/3。但由於塑料收縮率範圍和穩定性各有差（chà）異，首先必須合理化確定不同塑（sù）料所成形塑件（jiàn）的（de）尺寸公差。即由收（shōu）縮率範圍較大或收縮率穩定較差塑料（liào）成形塑件（jiàn）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，各國對塑料件的尺（chǐ）寸公差專門製訂了國家標（biāo）準或（huò）行業標準。中國也曾製訂了部級專業標準。但大都無（wú）相應的模具型腔的（de）尺寸公差。德國（guó）國家標準（zhǔn）中專（zhuān）門製訂了塑件尺寸（cùn）公差的DIN16901標準及相應的模具型腔尺寸公差的DIN16749標準（zhǔn）。此（cǐ）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。

六、關於（yú）塑（sù）件的尺寸公差和允許偏（piān）差

為了（le）合理（lǐ）地確定不同收（shōu）縮特性材料所成形塑（sù）件的尺寸公（gōng）差，讓（ràng）標準引入了成形收（shōu）縮差△VS這一概念。 △VS=VSR_VST(4)

式中： VS-成形收縮差 VSR-熔（róng）料流動方向的成形收縮率 VST-與熔（róng）料流動垂直方（fāng）向的成形收縮率。

根據塑料△VS值，將各種塑料（liào）的收縮特（tè）性分為4個組。△VS值（zhí）最小的組是高精度組，以此類推（tuī），△VS值最大的組（zǔ）為（wéi）低精度組。 並按照基本尺寸（cùn）編製了精密技術、110、120、130、140、150和160公差組。並規（guī）定，用收縮特性最穩定的塑料成形塑件的尺寸公差可選用110、120和130組。用收縮特性中等穩定的（de）塑料成形塑（sù）件的尺寸公差選用（yòng）120、130和140。如果用這類塑料成形（xíng）塑件的尺寸公差（chà）選用110組時（shí），即可能出大量尺寸超差塑件。用收縮特性較差的塑料成形塑件（jiàn）的尺寸公差選用130、140和150組。用收（shōu）縮特性最差的（de）塑料成（chéng）形塑（sù）件（jiàn）的尺寸公差選用140、150和160組。 在使用此公差表時，還需注意以下各點。 表中的一（yī）般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接標注偏差（chà）的公差是用於對塑件尺寸標注公差的公（gōng）差帶。其上、下偏差可設（shè）計人員自（zì）行確定。例如公差（chà）帶為0.8mm，則可以選用以下（xià）各種上、下偏差構成，0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每一公差組（zǔ）中（zhōng）均（jun1）有A、B兩組公差值。其中A是由模具（jù）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的錯差。此增加值（zhí）為0.2mm。其中B是（shì）直接由模具零件所決定的尺寸。 精密技術是專門設（shè）立的一組公差值，供具有高精度（dù）要求塑件使用（yòng）。 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公差組。

七（qī）、模具的製造公差

德（dé）國國家標準針（zhēn）對塑件公差（chà）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，其中不注明尺（chǐ）寸公差尺寸的模具製造公差均使用序號1的公差。具體公差值由基本尺寸範圍確（què）定。 不論何種材料塑件中等精度尺寸的模具（jù）製造公（gōng）差為序號2的公差（chà）。不論何種材料塑件較高精度尺（chǐ）寸的（de）模具製造（zào）公差為序號3的公差。精密技（jì）術相應的模具製造（zào）公差為序號4的（de）公差。

可以合理地確定各（gè）種材料塑件的合理公差（chà）和相應的模具製造公差，這不僅給模具製造帶來方便，還可以減少廢品，提高經濟效（xiào）期（qī）益。