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注塑件的精度：影響因素

 

 

1.材料：

 

注塑模塑的塑料在高溫高壓的熔融狀態(tài)下充模流動。常見的各種熔體溫度為170-300℃。

 

然后被冷卻固化，通常脫模溫度在20-100℃。

 

下表 列出了常用的注射塑料的成型收縮率。

 

用無機(jī)填料填充、用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料有較低的成型收縮率。

 

 

2.模具

 

對于小尺寸的塑料件，模具的制造誤差占塑料公差的1/3。

 

與模具上運動的零件有關(guān)的塑件尺寸，其精度較低。

 

模具上澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)，會使成型塑件的收縮不均勻。

 

脫模系統(tǒng)的作用力不當(dāng)，會使被頂出塑件變形。

 

3.塑件結(jié)構(gòu)

 

塑料件壁厚均勻一致，形體又對稱，可使塑件收縮均衡。提高塑料件的剛性，如加強(qiáng)筋的合理設(shè)置或采用金屬嵌件，能減小塑件翹曲變形，都有利于提高塑件精度。

 

4.工藝

 

注射周期各階段的溫度、壓力和時間會影響塑件的收縮、取向和殘余應(yīng)力，存在對于塑件精度要求的最佳工藝。保證注塑件精度更重要的是工藝參數(shù)的穩(wěn)定性。成型條件波動所造成的誤差占塑件公差的1/3。

 

5.使用

 

塑料材料對時間、溫度、濕度和環(huán)境條件的敏感性，在注射成型制品長期使用后，會有顯現(xiàn)。注塑件的尺寸和形位精度的穩(wěn)定性差。

 

 

一.形狀和結(jié)構(gòu)的簡化

 

理想的產(chǎn)品簡潔化設(shè)計基本原則：1.有利于成型加工；2.節(jié)約原材料，降低成本；3.簡潔、美觀；

 

（1）結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，避免不規(guī)則的幾何圖形；

 

（2）產(chǎn)品側(cè)孔和側(cè)壁內(nèi)表面的凹凸形狀成型困難，需要在產(chǎn)品成型后進(jìn)行二次加工，設(shè)計時應(yīng)避免。 【設(shè)計改進(jìn)避免側(cè)向抽芯】

 

（3）尺寸設(shè)計要考慮成型的可能性，不同成型工藝對制件的尺寸設(shè)計，包括尺寸大小，尺寸變化會有一定的限制。 

 

二.壁厚均一的設(shè)計原則

 

※工藝角度&工藝導(dǎo)致的質(zhì)量問題提出 

 

※壁薄部位在冷卻收縮上的差異，會產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致制件在短期之內(nèi)或經(jīng)過一個較長時期之后發(fā)生翹曲變形。

※塑料件最通用料厚是2.5mm，大件適當(dāng)增加，小件減小，強(qiáng)烈建議通過增加翻邊及加強(qiáng)筋的方式而不是增加料厚來保證零件強(qiáng)度； PP塑料的壁厚范圍是0.6—3.5mm。

 

壁厚不均勻時常用處理辦法

 

（1）當(dāng)制件厚度不可避免需設(shè)計成不一致時，厚薄交界處的平穩(wěn)過渡，在厚薄交接處應(yīng)逐漸過渡，避免突變，厚度比例變化在一合適范圍（一般不超過3：1）

 

 壁厚過度形式：a.為階梯式過渡，應(yīng)盡力避免；b.為錐形過渡，比較好；c.是圓弧過度，應(yīng)是最好的。

 

（2）將尖角改為圓角處理，兩個壁厚相同的壁面成直角的連接，破壞了壁厚均一的原則。正確的設(shè)計應(yīng)該是內(nèi)外角均進(jìn)行圓角處理，以確保壁厚均勻。圓角處理還可避免應(yīng)力集中，以及改善塑料成型時熔體的流動性和成型性。

 

（3）厚壁部位減薄，使厚壁趨于一致，壁厚差異大的制件可通過增設(shè)工藝孔、開槽或設(shè)置加強(qiáng)筋的方式，使厚壁部位減薄，厚薄趨于一致。

 

三.避免應(yīng)力集中

 

應(yīng)力集中：對制件上有孔洞、切口、拐角等幾何不連續(xù)部位施加一定的力，在這個部位的斷面上將產(chǎn)生遠(yuǎn)比給予的表觀應(yīng)力大得多的應(yīng)力的現(xiàn)象。

 

應(yīng)力集中系數(shù)：局部產(chǎn)生的很大應(yīng)力對于表現(xiàn)應(yīng)力之比為應(yīng)力集中系數(shù)。

 

后果：塑料是對缺口和尖角之類比較敏感的材料，在應(yīng)力作用下，這些部位會逐漸產(chǎn)生微細(xì)裂紋，隨后逐步擴(kuò)展到大的裂紋，而裂紋的不斷延伸終將導(dǎo)致制件的損壞。

 

避免應(yīng)力集中應(yīng)作為一條基本的準(zhǔn)則：避免應(yīng)力集中最直接最有效的方法就是在拐角、棱邊、凹槽燈等輪廓過度與厚薄交接處采用圓弧過渡。

 

內(nèi)圓角之半徑應(yīng)至少為壁厚的一半，最好為壁厚的0.6-0.75。

 

四.加強(qiáng)剛度的設(shè)計

 

 剛性不足--外載和自重--引起變形、翹曲、蠕變

 

 

1）幾何形狀的改變

 

薄殼狀的平板制件，將其表面設(shè)計成波紋形、瓦楞形、拱形、球形、拋物面，其剛性比同樣重量的平板要高得多

 

2）加強(qiáng)筋的設(shè)計和運用

 

通過加強(qiáng)筋提高軸套扭轉(zhuǎn)剛性和彎曲剛性

 

3）嵌件的加強(qiáng)作用

 

在制件中設(shè)置金屬嵌件，可以提高塑料制件局部或整體的強(qiáng)度。

 

4）結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，在產(chǎn)品設(shè)計中，有幾種結(jié)構(gòu)具有比較高的剛性/質(zhì)量比。

 

① 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)：剛性的設(shè)計效果好，缺點是工藝上比較復(fù)雜，成本和價格較高。

 

②結(jié)構(gòu)泡沫：具有致密表皮層和呈微孔結(jié)構(gòu)的芯部，這種結(jié)構(gòu)具有高的比強(qiáng)度，可應(yīng)用在受力結(jié)構(gòu)中。

 

③口字形結(jié)構(gòu)、T 形結(jié)構(gòu)以及工字梁結(jié)構(gòu)，與矩形截面的實心結(jié)構(gòu)比較，此結(jié)構(gòu)既能節(jié)省材料，又不降低剛性。

 

④圓錐體結(jié)構(gòu)，相對圓柱體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能承受很大的壓縮載荷，彎曲穩(wěn)定性好。

 

⑤雙壁結(jié)構(gòu)，有不少工藝可成型具有雙壁結(jié)構(gòu)的制件，這種結(jié)構(gòu)的制件有較高的剛性、沖擊韌性和抗彎能力。

 

五.抗變形設(shè)計

 

 

（一）由內(nèi)應(yīng)力引起的制件變形

 

通常不均勻的內(nèi)應(yīng)力分布是翹曲變形的主要原因，而內(nèi)應(yīng)力的不均勻分布則可能是加工條件（如溫度、壓力的不均勻分布，收縮率的各向異性等）、材料組成（結(jié)晶型材料的百年形傾向較大）、模具結(jié)構(gòu)（特別是澆口設(shè)計）和制品形狀共同作用的結(jié)果。

 

防止變形的措施

 

避免應(yīng)力集中以及剛性設(shè)計的一些措施，也都有助于防止或者降低制件的變形。此外，設(shè)計時考慮防止產(chǎn)品變形，在形狀上進(jìn)行規(guī)避。

 

矩形的薄壁容器的側(cè)壁容易發(fā)生內(nèi)凹變形，為此可將側(cè)壁設(shè)計得稍微外凸一些。

 

深度較淺的盒類制品，為避免翹曲變形，可將其底邊設(shè)計成倒角形狀

 

因壁厚不同，壁厚處的塑料完全固化后，會對先行固化的薄壁部位施以拉力，導(dǎo)致制件出現(xiàn)變形

 

a.采用均勻壁厚的辦法；b.采用增加筋的高度的辦法。

 

 

（二）抗熱變形設(shè)計

 

溫度對制件的影響與材料的耐熱性直接有關(guān)。

 

當(dāng)材料確定之后，在產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)采取各種有效措施，來減少和避免溫度對制品使用性能的影響，延長產(chǎn)品的使用壽命。

 

避免受熱部位過熱導(dǎo)致變形的幾種設(shè)計方案