在注塑模具設計中，型腔和型芯尺寸考慮收縮率是一個很關鍵的環(huán)節(jié)，以下是詳細說明：
1.收縮率的分類與確定
各向同性收縮率 ：有些塑料在注塑成型時，分子結構相對規(guī)整，在各個方向上的收縮率大致相同，稱為各向同性收縮。比如聚甲醛（POM），它的分子鏈結構比較對稱，在模具型腔各個方向收縮較為均勻。對于這類塑料，模具設計時，型腔和型芯尺寸在各個方向上按相同的比例進行放大，放大比例等于 1 除以（1 減去收縮率）。例如，若收縮率為 2%，那么放大比例就是 1 ÷ (1 - 2%) = 1.0204，模具尺寸就是產(chǎn)品尺寸乘以 1.0204。
各向異性收縮率 ：很多塑料因為分子結構或者增強材料的添加等因素，導致在不同方向上的收縮率不一樣，即各向異性收縮。像玻璃纖維增強的尼龍（PA），玻璃纖維的取向會影響收縮方向和收縮率。對于各向異性收縮的塑料，需要分別確定不同方向上的收縮率。這通常需要依據(jù)塑料供應商提供的詳細收縮率數(shù)據(jù)，在模具設計時，根據(jù)產(chǎn)品在型腔內(nèi)的流動方向以及各向收縮率差異，有針對性地調(diào)整型腔和型芯對應方向的尺寸。
2.考慮成型工藝的影響
注射壓力 ：較高的注射壓力會使塑料在型腔內(nèi)更充分地填充，同時也會對塑料產(chǎn)生較大的壓縮作用。在保壓階段，壓力能促使塑料分子重新排列，一定程度上影響收縮行為。例如，對于流動性較好的聚乙烯（PE），在高注射壓力下成型，其收縮率可能會比低注射壓力下有所降低。因為高壓使塑料在型腔內(nèi)更緊密地堆積，減少了分子間的空隙，從而減小了成型后的收縮量。所以在設計模具尺寸時，要結合預計的注射壓力，適當調(diào)整收縮率的取值來確定型腔和型芯尺寸。
模具溫度 ：模具溫度影響塑料的冷卻速度和結晶行為。對于結晶型塑料，如聚丙烯（PP），模具溫度較高時，塑料在型腔內(nèi)冷卻速度較慢，有更充分的時間進行結晶，結晶度相對較高，收縮率也會增大。相反，模具溫度低時，冷卻快，結晶度低，收縮率相對較小。而對于非結晶型塑料，模具溫度也會對其玻璃化轉變過程中分子鏈的松弛產(chǎn)生影響，進而改變收縮情況。因此，在確定型腔和型芯尺寸時，需要考慮模具溫度對收縮率的影響，根據(jù)實際生產(chǎn)中打算采用的模具溫度范圍來選取合適的收縮率值進行尺寸計算。
3.考慮塑料制品的壁厚與結構
壁厚影響 ：一般來說，塑料制品壁厚越大，收縮率往往越大。因為厚壁制品在冷卻過程中，內(nèi)部熱量散發(fā)相對較慢，內(nèi)部塑料在冷卻收縮時受到的約束也較小，能夠更充分地收縮。例如，在注塑一個壁厚為 5mm 的 ABS 制品和一個壁厚為 2mm 的 ABS 制品時，厚壁制品的收縮率會明顯高于薄壁制品。所以對于不同壁厚的制品，在設計模具型腔和型芯尺寸時，需要根據(jù)壁厚情況，采用不同的收縮率或者對壁厚較厚部分進行適當?shù)某叽缪a償。
復雜結構影響 ：如果塑料制品有復雜的幾何形狀，如帶有筋、肋、螺紋等結構，這些結構會改變塑料在型腔內(nèi)的流動路徑和冷卻速度，進而影響收縮情況。例如，帶有加強筋的塑料制品，在筋根部以及筋與主體連接處，由于塑料流動的局部變化和冷卻的不均勻性，收縮率會出現(xiàn)差異。在設計模具型腔和型芯時，要針對這些復雜結構部分，綜合考慮其對收縮的影響，可能需要通過實驗或模擬分析來更精準地確定對應位置的尺寸放大比例。
4.收縮率的驗證與調(diào)整
試模驗證 ：在模具制造完成后，首次試模是非常重要的環(huán)節(jié)。通過注射成型試制品，測量試制品的尺寸，與設計尺寸進行對比，可以直觀地看出收縮情況是否符合預期。如果試制品尺寸偏差較大，說明在模具設計時對收縮率的考慮不夠準確，需要根據(jù)試模結果對模具型腔和型芯尺寸進行調(diào)整。例如，如果試制品尺寸在某個方向上普遍偏小，說明收縮率取值偏大，需要適當減小該方向模具尺寸的放大比例，重新修整模具。
持續(xù)調(diào)整 ：即使試模后對模具尺寸進行了一次調(diào)整，在后續(xù)的批量生產(chǎn)過程中，也可能會因為原材料批次變化、成型工藝參數(shù)波動等因素，導致收縮情況出現(xiàn)變化。所以需要持續(xù)關注制品尺寸，根據(jù)實際情況對模具進行微調(diào)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。例如，當更換了不同批次的塑料原料，發(fā)現(xiàn)其收縮率略有變化時，要及時對模具型腔和型芯的相關尺寸進行微量修整，確保制品尺寸在公差范圍內(nèi)。
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