塑料制品質量與精度影響因素研究

王春華

[摘 要]現代注塑產品越來越注重產品質量與精度，因此在模具設計中既要保證塑料產品的使用質量與美麗外觀，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。

[關鍵詞]塑料制品；質量；精度；因素

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

1 成型收縮的產生及其影響因素

從模具型腔脫出的塑料制品，其溫度一般比室溫高，往往要經過數小時或更長時間之后才能降到室溫。這時，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、模具設計變量等不同而不同。熱塑性塑料成型收縮的主要因素有：

（1）物體都會因為加熱和冷卻按照它固有的熱膨脹系數而產生相應膨脹和收縮，塑料也不例外。塑料制品的熱脹冷縮是與模具溫度相對應而產生的，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，制品溫度還相當高。解除作用于制品的壓力時，恢復到原來的狀態而產生彈性回復。壓縮性越大的樹脂對彈性恢復的影響越大。利用這種可壓縮性，成型時對熔體施加壓力，在一般情況下可以預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、變動溫度和壓力來調節比體積可使收縮率降低。

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

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品圖中尺寸的符合程度，即所獲得塑料件尺寸的準確度。影響模塑精度的因素很復雜，首先是模具制造的精度，其次是塑料收縮率的波動，同時由于磨損等原因會造成模具尺寸不斷變化，都會引起制品尺寸的不穩定。成型時工藝條件的變化，飛邊厚度的變化，模具的脫模斜度也都會影響塑料制件的精度。所以塑料制件精度的確定應該合理，盡可能選用低精度等級。具體表現如下：

（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值，原料水分及揮發物含量，原料的配制工藝，原料的生產批號，分子量分布，結晶形態，保存方法和時間。

（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，保壓時間、冷卻時間，成型方式（注射、壓制）。

（3）制品的形狀和尺寸。形狀復雜則收縮不均；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）模具結構。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、設備狀態的影響。另外進料口尺寸大，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。主要是指測量誤差和存放誤差。測量誤差主要是由測量工具、測量方法、測量時間等因素造成的；存放方式不當致使制品彎曲、扭曲，存放溫度、濕度不當使制品發生形狀及尺寸變化。

塑料的流動性會影響制件尺寸的設計。在注射成型和傳遞模塑中，流動性差的塑料（比如布基塑料、玻纖增強塑料等）和薄壁制件的尺寸不應設計過大。大而薄的制品，當塑料還沒有充滿型腔前就已經固化，或者勉強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度。因此在設計制件時應仔細校核。另外，壓制成型的塑料制件的尺寸受壓機最大壓力和壓機臺面最大尺寸限制，注塑成型制件的尺寸受注塑機的注射量、鎖模力、模板尺寸的限制。

3 內應力對塑件精度的影響

內應力是引起變形、影響精度的主要內部因素。

高分子取向使制件內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力，用退火的方法可以消除制件的取向應力。提高加工溫度和模具溫度、降低注射壓力和注射速度、縮短注射時間和保壓時間都能在不同程度上使制件的取向應力減小。高分子在模腔內凝固時，甚至在極其緩慢的條件下要使制件在脫模后立即達到其平衡體積，在實際上是不可能的。實驗測定表明，注塑制件中這種形式的內應力一般很小。

與制件頂出變形有關的內應力主要與開模條件和模具頂出機構的設計有關。正確選擇開模條件使開模前的模腔壓力接近于零，根據制件的結構和形狀設計合理的頂出機構，使制件頂出時不致變形，是可以將這種形式的內應力減少到不會影響制件力學性能的限度以內的。

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定性，是一項綜合的、多方面的系統工程。所以要采用不同的綜合措施，調動方方面面的系統工程，共同提高塑件尺寸精度及使用穩定性。提高塑件尺寸精度的措施有：

（1） 根據不同的使用要求，分別選擇設計不同的精度等級檔次。塑件尺寸精度要求高的，分別選用不同的塑料品種型號，選用規范穩定的先進成型工藝設備，來提高塑件尺寸精度及穩定性的同時，更要大力提高人的素質和建立良好的工作環境。工作環境和良好的人的素質，是提高塑件尺寸精度和穩定性的主要因素，也是現代企業管理的一個目標，更是提高產品質量的精度的保證。

（2）在模具設計和制作尺寸精度要求，采用不同的模具設計方案和不同的模具制造工藝水準。對高精度的塑件，更要在模具設計制造上下苦功。首先模具設計是前提，采用成熟優秀的模具設計結構方案，努力提高塑件的設計精度。同時，在模具制造階段，更要嚴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。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展。

（3）采用不同材料和鑲件組合設計。對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，以達到穩定尺寸精度的目的。這時，要改變塑件的設計方案，把塑件設計成不同的材料組合，同時，要考慮不同的組合成型工藝，來保證塑件的整體尺寸穩定性，甚至可以采用二次、三次或多次組合，逐步消除誤差，達到尺寸精度要求。

總之，認識并對各影響因素進行相應的改進，肯定會提高塑料制品的精度和質量。

參考文獻：

[1]李吉泉.塑料注射成形工藝穩健設計的研究與應用[D].上海：上海交通大學，2008.

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