引言
隨著電子、電信、醫療、汽車等行業的迅速發展，對塑料制品的高精度、高性能要求與日俱增，精密注射成型要求制品不僅具有較高的尺寸精度、較低的翹曲變形，而且還應有優異的光學性能等.注射成型是最重要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技術水平，生產出高精度的塑料制品，創造附加值高的產品，模具的設計是重要環節。
在精密注射成型設計中，除了應考慮一般模具設計事項外，還要特別考慮如下事項:1)為了得到所要尺寸公差的制品，要考慮適當的模具尺寸公差。2)要考慮防止產生成型收縮率波動。3)要考慮防止產生成型變形.4)要考慮防止產生脫模變形。5)要使模具制作誤差最小.6)要考慮防止模具精度波動.7)要考慮維持模具精度.
1、適當的模具尺寸和公差
1.1制品尺寸精度與模具尺寸精度的關連
繪出制品圖，考慮模具設計、模具制作和成型過程。
首先可從制品圖面尺寸求模具圖面尺寸。按此模具圖畫尺寸制作模具，得到模具的實際尺寸。用此模具可得到成型的制品，得到制品實際尺寸。間題是此實際尺寸如何在圖面所要尺寸公差內。
1.2適當的收縮率
如上所述，即使在用同一顏料的同一樹脂中，收縮率也因成型條件不同而異。在精密成型中，收縮率變化程度要小，預計收縮率和實際收縮半要盡可能無差異。主要是采用整理以往的類似制品的實際收縮率來推定收縮率，也有用實驗模求實際收縮率，再經修正、設計制作生產模的情形.
但完全恰當推定收縮率幾乎是不可能的，不可避免地要在試成型后修正模具。修正結果，凹部將增大尺寸，凸部將縮小尺寸。因此，對凹部尺寸，將收縮率設在小值，對于凸部尺寸將收縮率設在大值。齒輪外徑尺寸變大時不能嚙合，變小時僅齒隙變大，所以要將收縮率設在小值。
2、防止產生成型收縮率波動
精密注射成型，必須以確實可按所要尺寸制作模具為前提。然而，即使模具尺寸一定，制品實際尺寸也因實際收縮不同而異.所以在精密注射成型中，收縮率的控制是十分重要的.模具設計的合適與否支配收縮率，還因樹脂批次不同而異，若改變顏料，收縮率也產生差異。因成型機不同，成型條件的設定、再現性以及各成型周期的動作有波動，對實際收縮率產生波動等，因而收縮的控制是困難的.
2.1影響收縮率的主要因素
模具尺寸可由制品尺寸加上收縮率求得，所以在模具設計時，需要考慮收縮率的主要因家.影響成型收縮率的主要因素有(1)樹脂壓力，(2)樹脂溫度，(3)模具溫度，(4)澆口截面積，(5)注射時間，(6)冷卻時間，(7)制品壁厚，(8)增強材料含盆，(9)定向性，(10)注射速度。這些影響因樹脂和成型條件等項目的變化不同而異。
(1)樹脂壓力
樹脂壓力對收縮率影響很大，樹脂壓力若大，收縮率變小，制品尺寸則大。即使在同一模腔內，樹脂壓力也因制品形狀不同而異，因此產生收縮率差異。在多腔模的場合，各模腔內樹脂壓力容易產生差異，結果各模腔的收縮率也不相同。
(2)模具溫度
無論是非結晶性樹脂或是結晶性樹脂，模具溫度若高，收縮率則變大.精密成型要將模具溫度維持在特定溫度。在模具設計時，必須注意冷卻回路設計。
(3)澆口截面積
一般說來，改變澆口截面積時，收縮率也變化.收縮率隨著澆口尺寸變大而變小，這與樹脂的流動性有關。
(4)制品壁厚度
制品壁厚度也影響收率.對于非結晶性樹脂，因樹脂對壁厚的收縮率影響傾向不同，壁厚大，收縮率也大，反之，收縮率變小。而對于結晶性樹脂，必須避免壁厚變化特別大。在多腔模的情形，如果模腔壁厚有差異，收縮率也將產生差異.
(5)增強材料含量
用玻瑞纖維增強樹脂時，加玻纖量愈多，收縮率則愈小，流動方向的收縮率比橫向收縮率小，根據樹脂其差較大，為了防止扭曲飛翹曲，必須考慮澆口形狀飛僥口位置和澆口數.
(6)定向性
定向性雖有較大差異，然而對所有樹脂都存在定向性。結晶性樹脂的定向性特別大，由于壁厚和成型條件而有差異。
此外，還有產生成型后收縮。影響成型后收縮的主要因素有①內部應力緩和，②結晶，③溫度，④濕度.
2.2可采取的措施
(1)流道，澆口平衡
如上所述，收縮率因樹脂壓力變化。在單腔模多點澆口以及多腔模的情形，要同樣進行充模，就要進行澆口平衡。樹脂流動與在流道中的流動阻力有關，所以在取澆口平衡前最好取流道平衡。
(2)模腔排列
為了使成型條件的設定容易，所以需要注意模腔排列。由于熔融樹脂將熱帶入模具，在一般模腔排列的情況下，模具溫度分布呈以澆口為中心的同心圓狀。所以在選擇多腔模的模腔排列時，既要易取流道平衡，又要取以澆口為中心的同心回狀排列.
(3)精密注射成型的冷卻回路設計
如上所述，模具溫度對收縮率影響很大，同時，因時間不同溫度變化，多腔模各模腔的溫度差也難以避免，所以需要注意冷卻回路設計。
從熱交換效率來看，冷卻液的流動應為紊流，冷卻回路最好設為串聯的折流板式。
在回路設計中，型腔與型芯應帶出的熱量也不同，熱阻力也因回路構造不同而異，入口水溫在模腔與型芯產生較大差異.因此，精密成型模具的冷卻回路為型腔與型芯分別設計，用分別的溫調機進行溫度控制。
3、防止產生成型變形
成型變形產生的原因是在不均勻的收縮下有內應力，所以需要防止不均勻地收縮。
(1)澆口數
在齒輪中心有孔的圓形制品的情形，必須在中心設澆口.然而在樹脂的流動方向與垂直方向收縮率有較大差異時，卻有產生橢圓的缺點，在需要更高精度的圓度時，需要設成3點或6點澆口。但需要充分注意各澆口的平衡。
在使用側澆口時，3點澆口將使圓筒狀制品內徑增大，在外表和端面不允許澆口痕跡的情形少使用內側多點勻分澆口，可以得到良好結果。
(2)澆口形狀和位置
需要根據制品形狀選用適當形狀的澆口。圖置表示澆口形狀和位置對變形的影響。
隨著電子、電信、醫療、汽車等行業的迅速發展，對塑料制品的高精度、高性能要求與日俱增，精密注射成型要求制品不僅具有較高的尺寸精度、較低的翹曲變形，而且還應有優異的光學性能等.注射成型是最重要的塑料成型方法之一，如何提高注射成型技術水平，生產出高精度的塑料制品，創造附加值高的產品，模具的設計是重要環節。
在精密注射成型設計中，除了應考慮一般模具設計事項外，還要特別考慮如下事項:1)為了得到所要尺寸公差的制品，要考慮適當的模具尺寸公差。2)要考慮防止產生成型收縮率波動。3)要考慮防止產生成型變形.4)要考慮防止產生脫模變形。5)要使模具制作誤差最小.6)要考慮防止模具精度波動.7)要考慮維持模具精度.
1、適當的模具尺寸和公差
1.1制品尺寸精度與模具尺寸精度的關連
繪出制品圖，考慮模具設計、模具制作和成型過程。
首先可從制品圖面尺寸求模具圖面尺寸。按此模具圖畫尺寸制作模具，得到模具的實際尺寸。用此模具可得到成型的制品，得到制品實際尺寸。間題是此實際尺寸如何在圖面所要尺寸公差內。
1.2適當的收縮率
如上所述，即使在用同一顏料的同一樹脂中，收縮率也因成型條件不同而異。在精密成型中，收縮率變化程度要小，預計收縮率和實際收縮半要盡可能無差異。主要是采用整理以往的類似制品的實際收縮率來推定收縮率，也有用實驗模求實際收縮率，再經修正、設計制作生產模的情形.
但完全恰當推定收縮率幾乎是不可能的，不可避免地要在試成型后修正模具。修正結果，凹部將增大尺寸，凸部將縮小尺寸。因此，對凹部尺寸，將收縮率設在小值，對于凸部尺寸將收縮率設在大值。齒輪外徑尺寸變大時不能嚙合，變小時僅齒隙變大，所以要將收縮率設在小值。
2、防止產生成型收縮率波動
精密注射成型，必須以確實可按所要尺寸制作模具為前提。然而，即使模具尺寸一定，制品實際尺寸也因實際收縮不同而異.所以在精密注射成型中，收縮率的控制是十分重要的.模具設計的合適與否支配收縮率，還因樹脂批次不同而異，若改變顏料，收縮率也產生差異。因成型機不同，成型條件的設定、再現性以及各成型周期的動作有波動，對實際收縮率產生波動等，因而收縮的控制是困難的.
2.1影響收縮率的主要因素
模具尺寸可由制品尺寸加上收縮率求得，所以在模具設計時，需要考慮收縮率的主要因家.影響成型收縮率的主要因素有(1)樹脂壓力，(2)樹脂溫度，(3)模具溫度，(4)澆口截面積，(5)注射時間，(6)冷卻時間，(7)制品壁厚，(8)增強材料含盆，(9)定向性，(10)注射速度。這些影響因樹脂和成型條件等項目的變化不同而異。
(1)樹脂壓力
樹脂壓力對收縮率影響很大，樹脂壓力若大，收縮率變小，制品尺寸則大。即使在同一模腔內，樹脂壓力也因制品形狀不同而異，因此產生收縮率差異。在多腔模的場合，各模腔內樹脂壓力容易產生差異，結果各模腔的收縮率也不相同。
(2)模具溫度
無論是非結晶性樹脂或是結晶性樹脂，模具溫度若高，收縮率則變大.精密成型要將模具溫度維持在特定溫度。在模具設計時，必須注意冷卻回路設計。
(3)澆口截面積
一般說來，改變澆口截面積時，收縮率也變化.收縮率隨著澆口尺寸變大而變小，這與樹脂的流動性有關。
(4)制品壁厚度
制品壁厚度也影響收率.對于非結晶性樹脂，因樹脂對壁厚的收縮率影響傾向不同，壁厚大，收縮率也大，反之，收縮率變小。而對于結晶性樹脂，必須避免壁厚變化特別大。在多腔模的情形，如果模腔壁厚有差異，收縮率也將產生差異.
(5)增強材料含量
用玻瑞纖維增強樹脂時，加玻纖量愈多，收縮率則愈小，流動方向的收縮率比橫向收縮率小，根據樹脂其差較大，為了防止扭曲飛翹曲，必須考慮澆口形狀飛僥口位置和澆口數.
(6)定向性
定向性雖有較大差異，然而對所有樹脂都存在定向性。結晶性樹脂的定向性特別大，由于壁厚和成型條件而有差異。
此外，還有產生成型后收縮。影響成型后收縮的主要因素有①內部應力緩和，②結晶，③溫度，④濕度.
2.2可采取的措施
(1)流道，澆口平衡
如上所述，收縮率因樹脂壓力變化。在單腔模多點澆口以及多腔模的情形，要同樣進行充模，就要進行澆口平衡。樹脂流動與在流道中的流動阻力有關，所以在取澆口平衡前最好取流道平衡。
(2)模腔排列
為了使成型條件的設定容易，所以需要注意模腔排列。由于熔融樹脂將熱帶入模具，在一般模腔排列的情況下，模具溫度分布呈以澆口為中心的同心圓狀。所以在選擇多腔模的模腔排列時，既要易取流道平衡，又要取以澆口為中心的同心回狀排列.
(3)精密注射成型的冷卻回路設計
如上所述，模具溫度對收縮率影響很大，同時，因時間不同溫度變化，多腔模各模腔的溫度差也難以避免，所以需要注意冷卻回路設計。
從熱交換效率來看，冷卻液的流動應為紊流，冷卻回路最好設為串聯的折流板式。
在回路設計中，型腔與型芯應帶出的熱量也不同，熱阻力也因回路構造不同而異，入口水溫在模腔與型芯產生較大差異.因此，精密成型模具的冷卻回路為型腔與型芯分別設計，用分別的溫調機進行溫度控制。
3、防止產生成型變形
成型變形產生的原因是在不均勻的收縮下有內應力，所以需要防止不均勻地收縮。
(1)澆口數
在齒輪中心有孔的圓形制品的情形，必須在中心設澆口.然而在樹脂的流動方向與垂直方向收縮率有較大差異時，卻有產生橢圓的缺點，在需要更高精度的圓度時，需要設成3點或6點澆口。但需要充分注意各澆口的平衡。
在使用側澆口時，3點澆口將使圓筒狀制品內徑增大，在外表和端面不允許澆口痕跡的情形少使用內側多點勻分澆口，可以得到良好結果。
(2)澆口形狀和位置
需要根據制品形狀選用適當形狀的澆口。圖置表示澆口形狀和位置對變形的影響。
浙公網安備: 33028102000314號