提高塑料件尺寸精度的研究.doc

PAGE PAGE 3 提高塑料件尺寸精度的研究 摘要：介绍塑料件的尺寸精度、塑料件尺寸公差标准，以及塑料收缩特性值同收缩率的区别和计算方法。从塑料的收缩特性、模具设计、成型工艺和设备等方面讨论了影响塑料件尺寸精度的因素和控制方法，并指出要提高塑料件尺寸精度，选材是前提，模具是关键，成型工艺和设备是保证。简述塑料精密注射成型的条件和应用实例。 关键词： 尺寸精度 收缩特性 工程塑料 模具设计 精密注射成型 尺寸精度是塑料件重要的制造和使用质量指标。过去因多种原因，塑料件尺寸精度不高，大多属于普通精度，高精度的很少。由于电子、机械、仪表、通讯、汽车和航空等工业所需设备零件逐渐向小型化、高性能、高精度和轻量化发展，迫切需要大量高精度塑料件，因此，提高塑料件尺寸精度成为塑料工作者的一项重要任务。 塑料件同金属件不同，尺寸精度的提高受到塑料收缩特性、模具质量、设备精度、成型工艺和周围环境等诸多因素的影响，因此生产高精度塑料件并非易事。为此，国内外的塑料工作者多年来进行了大量卓有成效的研究工作，如研制了多种高性能工程塑料和复合材料，制造了精密模具和注塑机，以及采用精密注射成型等方法，大大提高了塑料件的尺寸精度，使之能代替金属用于电子和精密机械。笔者在大量试验、测试和长期实践的基础上，从制品和模具的设计、材料选择、成型工艺和成型设备等方面，研究了生产高精度塑料件的方法和加工要点。 1 塑料件的尺寸精度 塑料件的精度包括尺寸精度、形状精度和表面粗糙度等。这里主要讨论塑料件的尺寸精度。 塑料件精度要求要合理，以能很好地满足设计和使用可靠性要求为主。精度过高会增加成本和制造难度，精度过低又满足不了使用要求。一般在满足要求的前提下，尽量降低尺寸精度。尺寸精度是由尺寸公差决定的，国际上塑料件尺寸公差标准尚未统一，很多国家都制订了本国的标准。我国制订的 GB/T 14486－1993工程塑料模塑件尺寸公差，已不能满足电子产品日益发展的需要，为此，电子部标 准化所根据电子产品的特点和发展要求，制订了SJ/T 10628－1995塑料件尺寸公差标准。该标准共分 10级，l～2级为精密级，3～4级为高精度级，5～6级为中精度级，7～10级供未注尺寸公差选用。标准中还规定了受模具活动部分影响的尺寸公差。此标准尺寸范围大、分段分级密、公差等级多、最高公差等级高，能很好地满足电子塑料件品种多、尺寸范围宽和高精度的要求。此标准1～5级尺寸段塑料件尺寸公差见表1。 2 影响塑料件尺寸精度的因素及控制方法 2．l 塑料的收缩特性值与收缩率 2．1．1 塑料的收缩特性值 塑料的收缩特性是塑料固有特性之一，它对塑料件尺寸稳定性和精度起着重要的作用。塑料的收缩特性是塑料的热收缩、弹性回复、塑性变形、后收缩和老化收缩的综合反映。它表现为成型过程和使用过程中受环境影响而发生的线性收缩率和体积收缩率的变化，常用收缩特性值表示。收缩特性值表示料流方向和垂直方向的综合收缩能力。在数值上收缩特性值以2倍平行于流动方向的收缩率减去垂直于流动方向的收缩率的绝对值之差来表示，见 （1）式： K＝2│X平行│-│X垂直│ （1） 式中：K——收缩特性值; X平行——平行流动方向的收缩率； X垂直——垂直流动方向的收缩率。 在SJ／T 10628－1995标准中，按收缩特性值将塑料分为4类并标明各类所能达到的相应精度等级， 见表2。 2．1．2 塑料的收缩率 （1）收缩率的计算 收缩率是收缩特性最后显示的综合值。因收缩率直观、易测、使用方便，所以模具设计时都采用收缩率。收缩率是制件从热模具中取出后，因冷却等原因而引起的单向尺寸减小的比值。可分为实际收缩率和计算收缩率。在实际应用中多采用计算收缩率，只是在精密成型时才考虑金属热膨胀影响。其计算公式见（2）式及（3）式： （2） （3） 式中：X实——实际收缩率，％； X计——计算收缩率，％； a——室温下模具尺寸； b——室温下制件尺寸； c——成型温度下制件尺寸。 （2）塑料的收缩率 塑料收缩率是计算制件成型尺寸的依据，又是影响塑料制件尺寸精度和翘曲变形的主要因素。塑料的种类、牌号不同，其收缩率也不同。结晶型塑料比非结晶型塑料收缩率大，前者一般为1.2％～4.0％，而后者为0．2％～1．0％。这是因为结晶型塑料除相变收缩外，还有结晶引起的收缩，结晶度愈高，收缩率愈大。对结晶速度很慢的塑料如PE等，可用热处理的办法使其尽快完成结晶，吸湿性大的塑料如尼龙，