影响塑件尺寸公差的因素分析

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：影响塑件尺寸公差的因素很多，而且相当复杂，主要因素有以下五个。上述影响磨损的诸因素中，塑件脱模过程的摩擦磨损是最主要的。对一副已完工的模具来说，收缩率波动是造成塑件尺寸变化的主要因素。也就是说，塑件的公差要求受到可能产生的误差限制。

影响塑件尺寸公差的因素很多，而且相当复杂，主要因素有以下五个。

1.成型零件的制造误差

成型零件的公差等级越大，其制造公差也越大，因而成型的塑件公差等级也就越大。实验表明，成型零件的制造公差δ_Z一般可取塑件总公差Δ的1/3～1/4，即δ_Z=Δ/3～Δ/4。

组合式成型零件的制造公差应根据尺寸链加以确定。

2.成型零件的磨损量

由于在成型过程中的磨损，型腔尺寸将变得越来越大，型芯或凸模尺寸越来越小，中心距尺寸基本保持不变。造成成型零件磨损的因素很多，主要有脱模过程中塑件与成型零件表面的相对摩擦，熔体在充填过程中的冲刷，成型过程可能产生的腐蚀气体的腐蚀作用，以及由于上述原因造成表面粗糙度值增大而采取打磨抛光导致成型零件实际尺寸的减小。磨损大小还与塑料的品种和模具材料及热处理等有关。上述影响磨损的诸因素中，塑件脱模过程的摩擦磨损是最主要的。因此，为了简化计算，凡与脱模方向相垂直的成型零件表面可不考虑磨损，而与脱模方向相平行的表面应考虑磨损。

允许磨损量应根据塑件生产批量、塑料品种和模具的材料等因素来确定。对于生产批量小的，磨损量应取小值，甚至不考虑磨损量。热塑性塑料（如聚乙烯、聚丙烯、尼龙和聚甲醛等）摩擦因数小，磨损量取小值。对模具钢材的耐磨性好，表面进行渗氮处理和镀铬的，磨损量也可取小值。增强塑料如玻璃纤维等，磨损量取大值。

成型零件的磨损量，对小型塑件而言，对塑件公差影响很大，但对大型塑件影响较小。对于中小型塑件，最大磨损量δ_c可取塑件总公差Δ的1/6，即δ_c=Δ/6。对于大型塑件则取Δ/6以上。

3.塑料成型收缩率的偏差和波动

如前所述，成型收缩率分为实际收缩率和计算收缩率，常采用计算收缩率S_计，即

c=（1+S_计）b （6⁃1）

上式可作为计算成型零件尺寸的基本公式。

由前分析可知，影响收缩率的因素很多，因此，收缩率是在一定范围内变化的，这样必然会造成塑件尺寸误差。

此外，在设计计算时由于收缩率估计不准而造成的误差（实际收缩率与计算收缩率的差异），也会影响塑件的尺寸公差。该项误差的大小往往与设计者的经验及其掌握资料的详细程度有关。

因计算时对收缩率估计不准而造成的误差，使塑件产生系统误差。因收缩率的波动而造成的误差，使塑件产生偶然误差。实验证明，这两种误差的数值在一定范围内变化且呈正态分布。对一副已完工的模具来说，收缩率波动是造成塑件尺寸变化的主要因素。通常，塑料的收缩率波动越大，可能产生的成型收缩率的估计误差也越大。

因收缩率波动所引起的塑件尺寸误差可按下式计算，即

δ_S=（S_max-S_min）b （6⁃2）

式中 δ_S——收缩率波动所引起的塑件尺寸误差（mm）；

S_max——塑料的最大收缩率；

S_min——塑料的最小收缩率。

据有关资料介绍，一般可取δ_S=Δ/3。

设计计算模具时，可以参照试验数据，根据实际情况，分析影响收缩率的因素，选择适当的平均收缩率。

4.模具安装配合的误差

模具成型零件的安装误差或在成型过程中成型零件配合间隙的变化，都会引起塑件的尺寸误差。例如，成型压力使模具分型面有胀开的趋势、动模和定模分型面间隙、分型面上的残渣或模板平面度，这些都对塑件高度方向尺寸有影响。由上模或下模之间合模位置所确定的尺寸，其波动要受导向零件配合间隙值的影响。例如，壳体塑件侧壁厚度的波动，是由导柱与导向孔的配合间隙来确定的。又如，成型塑件上孔的型芯，若按间隙配合安装在模内，则中心位置的误差（型芯最大偏移量）要受配合间隙值的影响，但若采用过盈配合，则不存在此误差。安装配合误差用δ_j表示。

5.水平飞边厚度的波动

采用溢式或半溢式压缩模成型塑件，其水平飞边厚度常因工艺条件等因素的变化而波动，从而影响塑件高度尺寸，使高度尺寸公差低于横向尺寸的公差。水平飞边厚度波动所造成的误差用δ_f表示。

对于压注模与注射模，水平飞边厚度很薄，甚至没有飞边，所以对塑件高度尺寸影响很小。

综上所述，塑件可能产生的最大误差δ为上述各种误差的总和，即

δ=δ_Z+δ_C+δ_S+δ_j+δ_f （6⁃3）

上式是极端的情况，即所有误差都同时偏向最大值或最小值时得到的，但从概率的观点出发，这种概率接近于零，因为δ_Z、δ_S等呈正态分布，它们有一定的分布范围和分布中心，分布中心附近误差出现的概率较多，而且各种误差因素还会互相抵消一部分。

由上式可知，塑件公差等级往往是不高的。设计塑件时，其公差的选择不仅要从塑件的装配和使用需要出发，而且还要充分考虑塑件在成型过程中可能产生的误差。也就是说，塑件的公差要求受到可能产生的误差限制。塑件的公差值应大于或等于上述各种因素所引起的累积误差，即

Δ≥δ （6⁃4）

因此，在设计塑件时应慎重决定其公差值，避免给模具制造和成型工艺条件的控制带来困难。

一般情况下，以上影响塑件公差的因素中，模具制造误差δ_Z、成型零件的磨损量δ_C和收缩率的波动δ_S是主要的，而且并不是塑件的所有尺寸都受上述各因素的影响。例如，用整体式凹模成型的塑件，其径向尺寸（宽或长）只受δ_Z、δ_C和δ_S的影响，而其高度尺寸只受δ_Z和δ_S的影响（压缩模塑件的高度尺寸还受δ_f的影响）。

研究表明，δ_Z是随塑件尺寸的增大按立方抛物线关系增加，而δ_S是随塑件尺寸的增大成正比地增加（由δ_S=（S_max-S_min）b可知），δ_C随塑件尺寸的增大而增加速度也较缓慢。因此，在生产大尺寸塑件时，δ_S对塑件公差影响很大，此时应着重设法稳定工艺条件和选用收缩率波动小的塑料，并在模具设计时，慎重估计收缩率作为计算成型尺寸的依据，单靠提高成型零件的制造精度是没有实际意义的，也是不经济的。相反，在生产小尺寸塑件时，δ_Z和δ_C对塑件公差的影响比较突出，此时应主要提高成型零件的制造精度和减少磨损量。在精密成型中，减小成型工艺条件的波动是一个很重要的问题，单纯地根据塑件的公差来确定成型零件的尺寸公差是难以达到要求的。

影响塑件尺寸公差的因素分析

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