塑料制品質(zhì)量與精度影響因素研究

王春華

[摘 要]現(xiàn)代注塑產(chǎn)品越來(lái)越注重產(chǎn)品質(zhì)量與精度，因此在模具設(shè)計(jì)中既要保證塑料產(chǎn)品的使用質(zhì)量與美麗外觀，還要降低模具的加工難度，減少成本，所以研究影響塑件精度的因素就顯得尤其重要。

[關(guān)鍵詞]塑料制品；質(zhì)量；精度；因素

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.43.060

1 成型收縮的產(chǎn)生及其影響因素

從模具型腔脫出的塑料制品，其溫度一般比室溫高，往往要經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間之后才能降到室溫。這時(shí)，制品的收縮一般比模具型腔的收縮大。從模具型腔脫出尚有余熱的制品尺寸與其冷卻至室溫時(shí)的尺寸之差，稱為成型收縮。其收縮量視樹脂的種類、成型條件、模具設(shè)計(jì)變量等不同而不同。熱塑性塑料成型收縮的主要因素有：

（1）物體都會(huì)因?yàn)榧訜岷屠鋮s按照它固有的熱膨脹系數(shù)而產(chǎn)生相應(yīng)膨脹和收縮，塑料也不例外。塑料制品的熱脹冷縮是與模具溫度相對(duì)應(yīng)而產(chǎn)生的，熱收縮是塑料成型收縮中最基本的收縮，它是各種成型材料因其固有的熱膨脹率而發(fā)生的體積變化。

（2）熔融樹脂因成型壓力而受壓縮，成型后自模具型腔脫出制品時(shí)，制品溫度還相當(dāng)高。解除作用于制品的壓力時(shí)，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)而產(chǎn)生彈性回復(fù)。壓縮性越大的樹脂對(duì)彈性恢復(fù)的影響越大。利用這種可壓縮性，成型時(shí)對(duì)熔體施加壓力，在一般情況下可以預(yù)防制品的凹痕與縮孔的形成，也可以提高塑料制品的尺寸精度、變動(dòng)溫度和壓力來(lái)調(diào)節(jié)比體積可使收縮率降低。

（3）在熱塑性樹脂中，有結(jié)晶型樹脂和非結(jié)晶型樹脂。結(jié)晶型樹脂在成型時(shí)的冷卻工藝過(guò)程中結(jié)晶，隨此結(jié)晶產(chǎn)生體積收縮，這就表現(xiàn)為成型收縮。塑料與金屬不同，結(jié)晶型樹脂的結(jié)晶度達(dá)不到100%，并且其結(jié)晶度還因冷卻速度不同而異。結(jié)晶度越高，體積收縮越大，但與此同時(shí)，熱膨脹系數(shù)變小。然而體積收縮對(duì)決定收縮的影響要比熱膨脹系數(shù)的影響大得多，所以，可以不考慮結(jié)晶減少對(duì)膨脹系數(shù)的作用。

2 塑料件尺寸精度的影響

塑料件的尺寸精度是指所獲得的塑料件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲得塑料件尺寸的準(zhǔn)確度。影響模塑精度的因素很復(fù)雜，首先是模具制造的精度，其次是塑料收縮率的波動(dòng)，同時(shí)由于磨損等原因會(huì)造成模具尺寸不斷變化，都會(huì)引起制品尺寸的不穩(wěn)定。成型時(shí)工藝條件的變化，飛邊厚度的變化，模具的脫模斜度也都會(huì)影響塑料制件的精度。所以塑料制件精度的確定應(yīng)該合理，盡可能選用低精度等級(jí)。具體表現(xiàn)如下：

（1）成型材料。影響制品尺寸精度的材料方面的因素有收縮率波動(dòng)值，原料水分及揮發(fā)物含量，原料的配制工藝，原料的生產(chǎn)批號(hào)，分子量分布，結(jié)晶形態(tài)，保存方法和時(shí)間。

（2） 成型條件。影響制品尺寸精度的成型條件有：料筒溫度、模具溫度，注射量、注射速度，注射壓力，保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間，成型方式（注射、壓制）。

（3）制品的形狀和尺寸。形狀復(fù)雜則收縮不均；壁厚變化大則收縮不均；大尺寸制品收縮總量大；斜度大則精度低。

（4）模具結(jié)構(gòu)。由模具直接決定的尺寸，其誤差容易受模具制造精度、模具磨損量的支配。而由模具間接決定的尺寸，誤差除受模具制造精度、磨損量的影響外，還受模具安裝精度、設(shè)備狀態(tài)的影響。另外進(jìn)料口尺寸大，收縮小；與料流方向平行的尺寸收縮大，與料流方向垂直的尺寸收縮小；分型面決定毛邊的位置和方向，影響垂直于分型面的尺寸精度。模具裝配，如型芯、頂桿的固定方法，模具的拼合，模具的加工等直接影響制品尺寸精度。模具的磨損，如型腔、型芯的磨損直接影響制品的精度。

（5）制造誤差。模具制造誤差將直接反映在制品上。

（6） 成型后的條件。主要是指測(cè)量誤差和存放誤差。測(cè)量誤差主要是由測(cè)量工具、測(cè)量方法、測(cè)量時(shí)間等因素造成的；存放方式不當(dāng)致使制品彎曲、扭曲，存放溫度、濕度不當(dāng)使制品發(fā)生形狀及尺寸變化。

塑料的流動(dòng)性會(huì)影響制件尺寸的設(shè)計(jì)。在注射成型和傳遞模塑中，流動(dòng)性差的塑料（比如布基塑料、玻纖增強(qiáng)塑料等）和薄壁制件的尺寸不應(yīng)設(shè)計(jì)過(guò)大。大而薄的制品，當(dāng)塑料還沒有充滿型腔前就已經(jīng)固化，或者勉強(qiáng)能充滿模腔但塑料的前端卻已不能很好熔合而形成冷接縫，影響制品的外觀和強(qiáng)度。因此在設(shè)計(jì)制件時(shí)應(yīng)仔細(xì)校核。另外，壓制成型的塑料制件的尺寸受壓機(jī)最大壓力和壓機(jī)臺(tái)面最大尺寸限制，注塑成型制件的尺寸受注塑機(jī)的注射量、鎖模力、模板尺寸的限制。

3 內(nèi)應(yīng)力對(duì)塑件精度的影響

內(nèi)應(yīng)力是引起變形、影響精度的主要內(nèi)部因素。

高分子取向使制件內(nèi)存在著未松弛的高彈形變，主要集中在表層和澆口的附近，使這些地方存在著較大的取向應(yīng)力，用退火的方法可以消除制件的取向應(yīng)力。提高加工溫度和模具溫度、降低注射壓力和注射速度、縮短注射時(shí)間和保壓時(shí)間都能在不同程度上使制件的取向應(yīng)力減小。高分子在模腔內(nèi)凝固時(shí)，甚至在極其緩慢的條件下要使制件在脫模后立即達(dá)到其平衡體積，在實(shí)際上是不可能的。實(shí)驗(yàn)測(cè)定表明，注塑制件中這種形式的內(nèi)應(yīng)力一般很小。

與制件頂出變形有關(guān)的內(nèi)應(yīng)力主要與開模條件和模具頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有關(guān)。正確選擇開模條件使開模前的模腔壓力接近于零，根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)和形狀設(shè)計(jì)合理的頂出機(jī)構(gòu)，使制件頂出時(shí)不致變形，是可以將這種形式的內(nèi)應(yīng)力減少到不會(huì)影響制件力學(xué)性能的限度以內(nèi)的。

4 提高塑件尺寸精度的措施

提高塑件的尺寸精度及其尺寸精度穩(wěn)定性，是一項(xiàng)綜合的、多方面的系統(tǒng)工程。所以要采用不同的綜合措施，調(diào)動(dòng)方方面面的系統(tǒng)工程，共同提高塑件尺寸精度及使用穩(wěn)定性。提高塑件尺寸精度的措施有：

（1） 根據(jù)不同的使用要求，分別選擇設(shè)計(jì)不同的精度等級(jí)檔次。塑件尺寸精度要求高的，分別選用不同的塑料品種型號(hào)，選用規(guī)范穩(wěn)定的先進(jìn)成型工藝設(shè)備，來(lái)提高塑件尺寸精度及穩(wěn)定性的同時(shí)，更要大力提高人的素質(zhì)和建立良好的工作環(huán)境。工作環(huán)境和良好的人的素質(zhì)，是提高塑件尺寸精度和穩(wěn)定性的主要因素，也是現(xiàn)代企業(yè)管理的一個(gè)目標(biāo)，更是提高產(chǎn)品質(zhì)量的精度的保證。

（2）在模具設(shè)計(jì)和制作尺寸精度要求，采用不同的模具設(shè)計(jì)方案和不同的模具制造工藝水準(zhǔn)。對(duì)高精度的塑件，更要在模具設(shè)計(jì)制造上下苦功。首先模具設(shè)計(jì)是前提，采用成熟優(yōu)秀的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案，努力提高塑件的設(shè)計(jì)精度。同時(shí)，在模具制造階段，更要嚴(yán)保證各模具零件的制造加工精度，模具的制造精度要比塑件的精度高1～2級(jí)。采用不同的加工工藝手段，有著不同的精度保證，模具的制造要向精品化方向發(fā)展。

（3）采用不同材料和鑲件組合設(shè)計(jì)。對(duì)一些精度要求高的塑件，可采用高精度的金屬鑲件或其他材料鑲件的組合，以達(dá)到穩(wěn)定尺寸精度的目的。這時(shí)，要改變塑件的設(shè)計(jì)方案，把塑件設(shè)計(jì)成不同的材料組合，同時(shí)，要考慮不同的組合成型工藝，來(lái)保證塑件的整體尺寸穩(wěn)定性，甚至可以采用二次、三次或多次組合，逐步消除誤差，達(dá)到尺寸精度要求。

總之，認(rèn)識(shí)并對(duì)各影響因素進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，肯定會(huì)提高塑料制品的精度和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李吉泉.塑料注射成形工藝穩(wěn)健設(shè)計(jì)的研究與應(yīng)用[D].上海：上海交通大學(xué)，2008.

[2]陳良輝.厚壁平衡塊塑料制品的注射成型模擬分析[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2009.