在注塑模具設(shè)計中，型腔和型芯尺寸考慮收縮率是一個很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，以下是詳細(xì)說明：
1.收縮率的分類與確定
各向同性收縮率 ：有些塑料在注塑成型時，分子結(jié)構(gòu)相對規(guī)整，在各個方向上的收縮率大致相同，稱為各向同性收縮。比如聚甲醛（POM），它的分子鏈結(jié)構(gòu)比較對稱，在模具型腔各個方向收縮較為均勻。對于這類塑料，模具設(shè)計時，型腔和型芯尺寸在各個方向上按相同的比例進(jìn)行放大，放大比例等于 1 除以（1 減去收縮率）。例如，若收縮率為 2%，那么放大比例就是 1 ÷ (1 - 2%) = 1.0204，模具尺寸就是產(chǎn)品尺寸乘以 1.0204。
各向異性收縮率 ：很多塑料因為分子結(jié)構(gòu)或者增強(qiáng)材料的添加等因素，導(dǎo)致在不同方向上的收縮率不一樣，即各向異性收縮。像玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍（PA），玻璃纖維的取向會影響收縮方向和收縮率。對于各向異性收縮的塑料，需要分別確定不同方向上的收縮率。這通常需要依據(jù)塑料供應(yīng)商提供的詳細(xì)收縮率數(shù)據(jù)，在模具設(shè)計時，根據(jù)產(chǎn)品在型腔內(nèi)的流動方向以及各向收縮率差異，有針對性地調(diào)整型腔和型芯對應(yīng)方向的尺寸。
2.考慮成型工藝的影響
注射壓力 ：較高的注射壓力會使塑料在型腔內(nèi)更充分地填充，同時也會對塑料產(chǎn)生較大的壓縮作用。在保壓階段，壓力能促使塑料分子重新排列，一定程度上影響收縮行為。例如，對于流動性較好的聚乙烯（PE），在高注射壓力下成型，其收縮率可能會比低注射壓力下有所降低。因為高壓使塑料在型腔內(nèi)更緊密地堆積，減少了分子間的空隙，從而減小了成型后的收縮量。所以在設(shè)計模具尺寸時，要結(jié)合預(yù)計的注射壓力，適當(dāng)調(diào)整收縮率的取值來確定型腔和型芯尺寸。
模具溫度 ：模具溫度影響塑料的冷卻速度和結(jié)晶行為。對于結(jié)晶型塑料，如聚丙烯（PP），模具溫度較高時，塑料在型腔內(nèi)冷卻速度較慢，有更充分的時間進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶度相對較高，收縮率也會增大。相反，模具溫度低時，冷卻快，結(jié)晶度低，收縮率相對較小。而對于非結(jié)晶型塑料，模具溫度也會對其玻璃化轉(zhuǎn)變過程中分子鏈的松弛產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變收縮情況。因此，在確定型腔和型芯尺寸時，需要考慮模具溫度對收縮率的影響，根據(jù)實際生產(chǎn)中打算采用的模具溫度范圍來選取合適的收縮率值進(jìn)行尺寸計算。
3.考慮塑料制品的壁厚與結(jié)構(gòu)
壁厚影響 ：一般來說，塑料制品壁厚越大，收縮率往往越大。因為厚壁制品在冷卻過程中，內(nèi)部熱量散發(fā)相對較慢，內(nèi)部塑料在冷卻收縮時受到的約束也較小，能夠更充分地收縮。例如，在注塑一個壁厚為 5mm 的 ABS 制品和一個壁厚為 2mm 的 ABS 制品時，厚壁制品的收縮率會明顯高于薄壁制品。所以對于不同壁厚的制品，在設(shè)計模具型腔和型芯尺寸時，需要根據(jù)壁厚情況，采用不同的收縮率或者對壁厚較厚部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)某叽缪a(bǔ)償。
復(fù)雜結(jié)構(gòu)影響 ：如果塑料制品有復(fù)雜的幾何形狀，如帶有筋、肋、螺紋等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會改變塑料在型腔內(nèi)的流動路徑和冷卻速度，進(jìn)而影響收縮情況。例如，帶有加強(qiáng)筋的塑料制品，在筋根部以及筋與主體連接處，由于塑料流動的局部變化和冷卻的不均勻性，收縮率會出現(xiàn)差異。在設(shè)計模具型腔和型芯時，要針對這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)部分，綜合考慮其對收縮的影響，可能需要通過實驗或模擬分析來更精準(zhǔn)地確定對應(yīng)位置的尺寸放大比例。
4.收縮率的驗證與調(diào)整
試模驗證 ：在模具制造完成后，首次試模是非常重要的環(huán)節(jié)。通過注射成型試制品，測量試制品的尺寸，與設(shè)計尺寸進(jìn)行對比，可以直觀地看出收縮情況是否符合預(yù)期。如果試制品尺寸偏差較大，說明在模具設(shè)計時對收縮率的考慮不夠準(zhǔn)確，需要根據(jù)試模結(jié)果對模具型腔和型芯尺寸進(jìn)行調(diào)整。例如，如果試制品尺寸在某個方向上普遍偏小，說明收縮率取值偏大，需要適當(dāng)減小該方向模具尺寸的放大比例，重新修整模具。
持續(xù)調(diào)整 ：即使試模后對模具尺寸進(jìn)行了一次調(diào)整，在后續(xù)的批量生產(chǎn)過程中，也可能會因為原材料批次變化、成型工藝參數(shù)波動等因素，導(dǎo)致收縮情況出現(xiàn)變化。所以需要持續(xù)關(guān)注制品尺寸，根據(jù)實際情況對模具進(jìn)行微調(diào)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。例如，當(dāng)更換了不同批次的塑料原料，發(fā)現(xiàn)其收縮率略有變化時，要及時對模具型腔和型芯的相關(guān)尺寸進(jìn)行微量修整，確保制品尺寸在公差范圍內(nèi)。
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