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立式注塑机成型制品收缩率(一)

发布日期:2015/9/25 14:49:22

第一章绪论
        1.1工程背景
        对所有尺寸采用同一收缩率的做法只适用于中心浇口的圆盘制品。由于普通注塑成型制品的公差值都很大,所以上述做法对此类模具的成功率没有什么影响。但对于公差要求比较严格的精密注塑成型制品,为了保证注塑成型制品能够达到精度要求,不可以忽视收缩率的取值误差。
        立式注塑机模具的设计、制造与装配以及注塑成型过程,都对注塑成型制品的精度有影响。首先在模具设计阶段,要减小收缩率的取值误差,并对模具各零部件的公差作出合理的规定;其次在模具制造阶段,模具各零部件的制造误差需控制在模具设计者所规定的公差范围以内;然后在模具装配过程中,注意防止出现动、定模错位,并使模具运动机构能够到位;最后在注塑成型阶段,注塑工艺参数的配置要合理,避免出现各种成型缺陷,例如料筒温度过高会使立式注塑机注塑材料发生热降解而在注塑成型制品表面留下暗斑,如果保压不充分或模内冷却时间过短则注塑成型制品容易发生起翘等等。为保证注塑成型制品的精度,上述的四个阶段都很重要,其中,收缩率的正确选取起到了奠基的作用,如果对收缩率的取值误差己经超出了注塑成型制品公差所能允许的程度,那么在后面的环节中再作努力也无济于事。
        日本神崎羲光株式会社提出的精密注塑成型制品公差标准,表中的最小极限是指单型腔模具成型精密塑料制品时所能达到的尺寸精度极限,实用极限则表示使用四个以下型腔的模具成型精密塑料制品时所能达到的尺寸精度极限。
        公差值除以对应的基本尺寸并换算成百分比,然后与注塑材料收缩率波动范围相比较,会发现注塑材料收缩率的波动幅度常常超出精密注塑成型制品公差在其基本尺寸中所占的百分比。所以当精密注塑成型制品上各点的收缩差异较大时,如果模具设计人员仍然对所有尺寸采用同一收缩率值来进行注塑模具的设计,那么即使模具公差规定得非常严格、模具尺寸加工得极其精确,由这副模具所成型的塑料制品也极可能不合为了使注塑成型制品符合塑料制品图纸所规定的尺寸,在设计注塑模具时,需要根据立式注塑机注塑成型制品各尺寸的收缩率在模具成型尺寸中给以补偿。
        立式注塑机注塑成型制品的收缩率受到多方面因素的影响,所以在有关注塑成型的参考书籍上所提供的通常是注塑材料收缩率可能的波动范围而非某一固定数值。目前在注塑模具的设计与制造中,对收缩率取值问题的处理是比较简单的。模具设计者在拿到塑料制品的图纸后,往往在注塑材料的收缩率波动范围内选取中间值,或者取塑料供应商所提供的注塑材料平均收缩率,然后对所有尺寸一律按照选定的收缩率值进行放大,得到模具的成型尺寸。这种作法的实质,意味着无论塑料制品是什么形状、模具有几个浇口以及浇口的位置在哪里,塑料制品上各尺寸的收缩率都是相同的。
        实际上,只有在单浇口并且制品上各边界点的温度条件完全相同的情况下,塑料制品各尺寸的收缩率才会相同,符合这种条件的塑料制品只有浇口位于圆心的圆盘。也就是说,工程背景时至今日,塑料已从代替部分金属、木材、玻璃及皮革而发展成为在国民经济中与钢铁、木材、水泥三大传统材料并驾齐驱的重要材料,在人们生活的各个领域都能够见到塑料制品。塑料工业之所以得到迅速发展,不仅因为石油化学工业的发展为其提供了丰富的基本原料,而且随着高分子聚合物物理化学方面的深入研究,塑料的力学性能与耐热性不断得到改善,再加上塑料本身所具有的质量轻、抗腐蚀、绝缘性能好、消声减震等特点,使塑料在建筑、汽车、机械、仪表、电子、家用电器、医疗卫生、文体等方面的应用日益广泛。
        与此同时,应用于汽车、机械、仪表、电子等工业部门的立式注塑机塑料制品,对其精密性的要求也越来越高。塑料工业是由树脂合成业、塑料加工业和塑料制品开发应用三个领域组成的。塑料加工业起着承前启后的作用,是连接原料与制品的纽带。塑料制品的成型加工方法很多,例如注塑、挤出、吹塑、压延、涂凝等等。由于注塑成型工艺的成型周期短,对各种塑料的加工适应性强,能制造外形复杂、尺寸比较精确或带有金属嵌件的塑料制品,因此成为塑料制品主要的成型加工方法。立式注塑机工程塑料制品中,有80%以上的塑料制品是采用注塑加工成型。
        在立式注塑机注塑成型的生产过程中,塑料颗粒从料斗加入注射机的料筒,在料筒内塑料受到加热而熔融塑化成为粘稠状流体,当其受到注射机螺杆的推动时,即以很高的压力和较快的速度通过注射机喷嘴、模具的主流道、分流道、浇口而注入模具型腔,由于模具的温度低于塑料的软化温度,因此模具迅速吸收塑料熔体的热量而使它由表及里地凝固,当塑料制品凝结至适当厚度时,模具开启,顶出机构将塑料制品从模具型腔中顶出。
        完成这一周期的时间,根据塑料制品的大小及厚度,从几秒钟至几分钟不等。塑料制品脱模以后,在模外继续冷却至室温。注塑成型周期是塑料经历了由固态颗粒被加热成为熔融状态而充满模具型腔、然后又在较冷的闭合模具内被冷却为固态制品的全过程。
        立式注塑机塑料热胀冷缩的现象比金属更为显著,因此冷却到常温的塑料制品体积总是小于成型模具在常温下的模腔体积,这就是注塑成型制品的收缩性Iz],以常温下注塑成大连理丁大学博卜学位论文格:相反,如果能在设计模具前对注塑成型制品各处收缩率的分布趋势做出与实际情况定性符合的预测,那么通过调整注塑成型工艺参数就可以得到合格的塑料制品。
        本论文的研究内容,就是要探寻实用、合理的立式注塑机注塑成型制品收缩率预测方法,进而应用于精密注塑模具的设计与制造中。这是提高立式注塑机注塑模具设计质量与立式注塑机注塑成型制品精度及合格率的有效手段。

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