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。

 

用無機填料填充、用玻璃纖維增強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的塑件尺寸，其精度較低。

 

模具上澆注系統和冷卻系統設計不當，會使成型塑件的收縮不均勻。

 

脫模系統的作用力不當，會使被頂出塑件變形。

 

3.塑件結構

 

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，如加強筋的合理設置或采用金屬嵌件，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的穩定性。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、濕度和環境條件的敏感性，在注射成型制品長期使用后，會有顯現。注塑件的尺寸和形位精度的穩定性差。

 

 

一.形狀和結構的簡化

 

理想的產品簡潔化設計基本原則：1.有利于成型加工；2.節約原材料，降低成本；3.簡潔、美觀；

 

（1）結構簡單，形狀對稱，避免不規則的幾何圖形；

 

（2）產品側孔和側壁內表面的凹凸形狀成型困難，需要在產品成型后進行二次加工，設計時應避免。 【設計改進避免側向抽芯】

 

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

 

二.壁厚均一的設計原則

 

※工藝角度&工藝導致的質量問題提出 

 

※壁薄部位在冷卻收縮上的差異，會產生一定的收縮應力，內應力會導致制件在短期之內或經過一個較長時期之后發生翹曲變形。

※塑料件最通用料厚是2.5mm，大件適當增加，小件減小，強烈建議通過增加翻邊及加強筋的方式而不是增加料厚來保證零件強度； 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）當制件厚度不可避免需設計成不一致時，厚薄交界處的平穩過渡，在厚薄交接處應逐漸過渡，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，應盡力避免；b.為錐形過渡，比較好；c.是圓弧過度，應是最好的。

 

（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。正確的設計應該是內外角均進行圓角處理，以確保壁厚均勻。圓角處理還可避免應力集中，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工藝孔、開槽或設置加強筋的方式，使厚壁部位減薄，厚薄趨于一致。

 

三.避免應力集中

 

應力集中：對制件上有孔洞、切口、拐角等幾何不連續部位施加一定的力，在這個部位的斷面上將產生遠比給予的表觀應力大得多的應力的現象。

 

應力集中系數：局部產生的很大應力對于表現應力之比為應力集中系數。

 

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

 

避免應力集中應作為一條基本的準則：避免應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。

 

內圓角之半徑應至少為壁厚的一半，最好為壁厚的0.6-0.75。

 

四.加強剛度的設計

 

 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）加強筋的設計和運用

 

通過加強筋提高軸套扭轉剛性和彎曲剛性

 

3）嵌件的加強作用

 

在制件中設置金屬嵌件，可以提高塑料制件局部或整體的強度。

 

4）結構上的設計，在產品設計中，有幾種結構具有比較高的剛性/質量比。

 

① 蜂窩夾層結構：剛性的設計效果好，缺點是工藝上比較復雜，成本和價格較高。

 

②結構泡沫：具有致密表皮層和呈微孔結構的芯部，這種結構具有高的比強度，可應用在受力結構中。

 

③口字形結構、T 形結構以及工字梁結構，與矩形截面的實心結構比較，此結構既能節省材料，又不降低剛性。

 

④圓錐體結構，相對圓柱體結構，這種結構能承受很大的壓縮載荷，彎曲穩定性好。

 

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

 

五.抗變形設計

 

 

（一）由內應力引起的制件變形

 

通常不均勻的內應力分布是翹曲變形的主要原因，而內應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（結晶型材料的百年形傾向較大）、模具結構（特別是澆口設計）和制品形狀共同作用的結果。

 

防止變形的措施

 

避免應力集中以及剛性設計的一些措施，也都有助于防止或者降低制件的變形。此外，設計時考慮防止產品變形，在形狀上進行規避。

 

矩形的薄壁容器的側壁容易發生內凹變形，為此可將側壁設計得稍微外凸一些。

 

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，導致制件出現變形

 

a.采用均勻壁厚的辦法；b.采用增加筋的高度的辦法。

 

 

（二）抗熱變形設計

 

溫度對制件的影響與材料的耐熱性直接有關。

 

當材料確定之后，在產品設計時，應采取各種有效措施，來減少和避免溫度對制品使用性能的影響，延長產品的使用壽命。

 

避免受熱部位過熱導致變形的幾種設計方案