注塑模具浇口尺寸与收缩率的确定

  设计塑料模时，确定了模具结构之后即可对模具的各部分进行详细设计，即确定各模板和零件的尺寸，型腔和型芯尺寸等。这时将涉及有关材料收缩率等主要的设计参数。因而只有具体地掌握成型塑料的收缩率才能确定型腔各部分的尺寸。即使所选模具结构正确，但所用参数不当，就不可能生产出品质合格的塑件。 

一、塑料收缩率及其影响因素 

  热塑性塑料的特性是在加热后膨胀，冷却后收缩，当然加压以后体积也将缩小。 在注塑成型过程中，首先将熔融塑料注射入模具型腔内，充填结束后熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即出现收缩，此收缩称为成型收缩。塑件从模具取出到稳定这一段时间内，尺寸仍会出现微小的变化，一种变化是继续收缩，此收缩称为后收缩。

  另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而出现膨胀。例如尼龙610含水量为3%时，尺寸增加量为2%；玻璃纤维增强尼龙66的含水量为40%时尺寸增加量为0.3%。但其中起主要作用的是成型收缩。目前确定各种塑料收缩率（成型收缩＋后收缩）的方法，一般都推荐德国国家标准中DIN16901的规定。即以23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成型后放置24小时，在温度为23℃，相对湿度为50±5%条件下测量出的相应塑件尺寸之差算出。

收缩率S由下式表示：

S={(D－M）/D]*100%              （1）

其中：S-收缩率；D-模具尺寸；M-塑件尺寸。

如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为：

D=M/(1-S)

在模具设计中为了简化计算，一般使用下式求模具尺寸： 

D=M+MS                      (2)

如果需实施较为精确的计算，则应用下式：

D=M+MS+MS2                     (3)

注：

       MS2值 是这几个值的和，与结晶，取向，热线性在关，简单的说就是你把零件放置后尺寸不在变化为止，再加你取的缩水率，一般情况下，开发模具除了喷漆类零件，基本不关注ms2。

    另外就是如果你的产品尺寸很大，对材料供应商给的缩水率没有信心，你可以打样条利用这个公式去测算，一般不会太准，受制于你的工艺差异，样条壁厚差异，测试时间差异等，可以作为参考。

  但在确定收缩率时，由于实际的收缩率要受众多因素的影响也只能使用近似值，因而用式(2)计算型腔尺寸也基本上满足要求。在制造模具时，型腔则按照下偏差加工，型芯则按上偏差加工，便於必要时可作适当的修整。

  难于精确确定收缩率的主要原因，首先是因各种塑料的收缩率不是一个定值，而是一个范围。因为不同工厂生产的同种材料的收缩率不相同，即使是一个工厂生产的不同批号同种材料的收缩率也不一样。因而各厂只能为用户提供该厂所生产塑料的收缩率范围。其次，在成型过程中的实际收缩率还受到塑件形状，模具结构和成型条件等因素的影响。下面对这些因素的影响作一介绍。

1、塑件形状 

  对于成型件壁厚来说，一般由于厚壁的冷却时间较长，因而收缩率也较大。 对一般塑件来说，当熔料流动方向L尺寸与垂直於熔料流方向W尺寸的差异较大时，则收缩率差异也较大。 从熔料流动距离来看，远离浇口部分的压力损失大，因而该处的收缩率也比近浇口部位大。 因加强筋、孔、凸台和雕刻等形状具有收缩抗力，因而这些部位的收缩率较小。 

2、模具结构 

  模具浇口形式对收缩率也有影响。用小浇口时，因保压结束之前浇口即固化而使塑件的收缩率增大。 注塑模中的冷却回路结构也是模具设计中的一个关键。冷却回路设计得不适当，则因塑件各处温度不均衡而产生收缩差，其结果是使塑件尺寸超差或变形。在薄壁部分，模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。

3、模具尺寸和制造公差 

  模具型腔和型芯的加工尺寸除了通过D=M(1+S)公式计算基本尺寸之外，还有一个加工公差的问题。按照惯例，模具的加工公差为塑件公差的1/3。但由于塑料收缩率范围和稳定性各有差异，首先必须合理化确定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定较差塑料成型塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就可能出现尺寸超差的废品。  

  为此，各国对塑料件的尺寸公差专门制订了国家标准或行业标准。中国也曾制订了部级专业标准。但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响，因而可供塑料模具行业参考。

4、成型条件

料筒温度：料筒温度较高时，压力传递较好而使收缩力减小。用小浇口时，因浇口固化早而使收缩率较大。对于厚壁塑件来说，即使料筒温度较高，其收缩仍较大。

注射压力：注射压力是对收缩影响较大的因素，注射压力大，熔料密度大，分子间距离小，收缩率就较小。

补缩压力：注射完成后转保压阶段，使用适宜的压力，保压偏大，产品过填充，收缩率会偏小，压力不足，产品收缩率较大。

注射速度：注射速度对收缩率影响比较小，但对薄壁塑件或浇口非常小，或粘度高的材料，增加注射速度，会有利于充模，收缩率会减小。

如果注射时需要较大的注射压力，

二、关于塑件的尺寸公差和允许偏差  

  为了合理地确定不同收缩特性材料所成型塑件的尺寸公差，标准引入了成型收缩差△VS这一概念。成型收缩差△VS一般用于评价产品变形。

△VS＝VSR-VST　                   (4)

式中：△VS－成型收缩差　

VSR－熔料流动方向的成形收缩率　

VST－与熔料流动垂直方向的成形收缩率。

  根据塑料△VS值，将各种塑料的收缩特性分为4个组。△VS值最小的组是高精度组，以此类推，△VS值最大的组为低精度组。并按照基本尺寸编制了精密技术、110、120、130、140、150和160公差组。并规定用收缩特性最稳定的塑料成型塑件的尺寸公差可选用110、120和130组。

  用收缩特性中等稳定的塑料成型塑件的尺寸公差选用120、130和140。如果用这类塑料成型塑件的尺寸公差选用110组时，即可能出大量尺寸超差塑件。用收缩特性较差的塑料成型塑件的尺寸公差选用130、140和150组。用收缩特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差选用140、150和160组。在使用此公差表时，还需注意以下各点。表中的一般公差用于不注明公差的尺寸公差。

  直接标注偏差的公差是用于对塑件尺寸标注公差的公差带。其上、下偏差设计人员可自行确定。例如公差带为0.8mm，则可以选用以下各种上、下偏差构成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。每一公差组中均有A、B两组公差值。其中A是由模具零件组合形成的尺寸，增加了模具零件对合处不密合所形成的错差。此增加值为0.2mm。其中B是直接由模具零件所决定的尺寸。精密技术是专门设立的一组公差值，供具有高精度要求塑件使用。用塑件公差之前，首先必须知道所使用的塑料适用哪几个公差组。