Методы расчета размеров пресс-форм для литья пластмасс под давлением

Расчет размеров пресс-формы для литья под давлением является ключевым процессом проектирования пресс-форм, напрямую определяющим точность размеров и процент соответствия требованиям серийного производства пластмассовых изделий. Пластмассовые изделия дают усадку после охлаждения и формования. Поэтому размеры пресс-формы нельзя напрямую скопировать с чертежей изделия. Для компенсации усадки необходимы научные формулы, учитывающие допуски, структуру и условия производства. В данной статье кратко представлена ​​стандартная логика расчета, основные формулы и практические ключевые моменты расчета размеров пресс-форм для литья под давлением, что служит справочным материалом для проектирования и изготовления различных пресс-форм.

1. Основной принцип расчета размеров

В процессе высокотемпературного литья под давлением и охлаждения при нормальной температуре расплавленный пластик подвергается объемной усадке. Если пресс-форма изготавливается в соответствии с номинальными размерами изделия, конечные размеры изделия, как правило, будут меньше. Основная логика расчета размеров пресс-формы заключается в предварительном увеличении размеров формовочной формы на основе коэффициента усадки пластика для компенсации усадки изделия при охлаждении, а также в внесении корректировок с учетом допусков изделия, погрешностей обработки и износа пресс-формы для обеспечения соответствия размеров готового изделия к квалификационным требованиям.

2. Основной параметр: Коэффициент усадки пластической деформации

Расчетный коэффициент усадки повсеместно используется при проектировании пресс-форм и служит основой для проверки размеров. Формула выглядит следующим образом:

Расчетная степень усадки (S) = (Размер пресс-формы при комнатной температуре – Размер изделия при комнатной температуре) / Размер изделия при комнатной температуре ×100%

Справочные показатели усадки распространенных пластмасс:

- Низкая усадка (для прецизионных деталей): ABS, PC, PMMA, 0,3%~0,8%

- Средняя усадка (в целом): ПП, ПЭ, ПС, 1,0%~2,0%

- Высокая усадка (конструкционные пластмассы): ПОМ, ПА6, ПА66, 2,0%~3,5%

- Модифицированные материалы, армированные стекловолокном: 0,2%~1,0%

Принципы выбора значений: для деталей с высокой точностью внешнего вида выбирайте немного меньшее значение, чтобы сохранить пространство для тонкой настройки; для толстостенных деталей и деталей больших размеров выбирайте немного большее значение. Для модифицированных материалов и особых условий эксплуатации отдавайте приоритет параметрам, предоставленным производителями материалов или данными испытаний пресс-форм.

3. Стандартные формулы расчета размеров стержневых форм

Размеры пресс-формы делятся на три категории: размеры полости, размеры сердечника и межосевое расстояние, для которых разработаны соответствующие независимые формулы расчета. Допуск на изготовление пресс-формы ( δ ) установлен на уровне 1/3–1/4 от допуска на изделие.

3.1 Габариты полости (внешние размеры изделия)

Применяется к внешним размерам, таким как корпуса изделий, внешние контуры, длина, ширина и наружный диаметр, с учетом правила отрицательного допуска для внешних размеров изделий.

Формула: A = (A0 + A0 ×S - 3/4 Δ) ± δ

Параметры: A = Размер полости пресс-формы; A0 = Номинальный размер изделия; S = Коэффициент усадки пластика; Δ = Допуск на размеры изделия; δ = Допуск при изготовлении пресс-формы.

3.2 Размеры сердечника (размеры внутреннего отверстия/внутренней канавки изделия)

Используется для внутренних размеров, таких как отверстия в изделии, зажимные канавки и внутренние полости, адаптируясь к правилу положительного допуска внутренних размеров изделия для компенсации усадки и уменьшения внутренних отверстий после формования.

Формула: B = (B0 + B0 ×S + 3/4 Δ) ± δ

Определения параметров соответствуют определениям размеров полости.

3.3 Размер межосевого расстояния (расстояние между отверстиями и стойками)

Межосевое расстояние характеризуется равномерной усадкой и симметричным допуском, и в основном используется при проектировании расстояния между отверстиями для винтов и расстояния между позиционирующими стойками.

Формула: C = (C0 + C0 ×S) ± δ/2

4. Ключевые моменты практической коррекции размеров

- Коррекция структуры: Соответствующим образом увеличить коэффициент усадки для толстостенных изделий и точно отрегулировать локальные участки, такие как тонкие стенки и места скопления клея в ребрах, для улучшения усадки и деформации.

- Коррекция износа: Для пресс-форм с годовым объемом производства более 100 000 штук следует предусмотреть допуск на износ в диапазоне 0,02–0,05 мм для продления срока службы пресс-форм.

- Коррекция процесса: Изделия, сформированные при высоком давлении и высокой температуре пресс-формы, имеют меньшую усадку, что позволяет незначительно снизить значение коэффициента усадки.

- Коррекция точности деталей: Избегайте прямого применения стандартных коэффициентов усадки для высокоточных изделий; корректируйте размеры пресс-формы в обратном порядке на основе фактических данных об усадке, полученных в ходе тестового литья.

5. Распространенные ошибки в вычислениях

- Применение единого фиксированного коэффициента усадки для всей формы без корректировки зонирования в зависимости от толщины и структуры стенок;

- Расчет только теоретических размеров без учета допусков на механическую обработку пресс-формы и без учета возможности точной подгонки;

- Смешивание формул расчета полости и сердцевины, приводящее к неточным внутренним и внешним размерам и сбоям в сборке;

- Применение показателей усадки сырья напрямую, без адаптации к армированным стекловолокном, огнестойким и другим модифицированным пластмассам.

6. Заключение

В основе расчета размеров пресс-формы для литья под давлением лежит использование коэффициента усадки в качестве базового параметра, применение дифференцированных расчетов размеров полости, сердечника и межосевого расстояния, а также внесение корректировок с учетом структуры изделия, допусков и условий массового производства. Точный расчет размеров является ключом к обеспечению точности изделия, снижению количества дефектов и реализации стабильного массового производства. На практике проектирования необходимо сочетать теоретические формулы с реальными результатами испытаний при литье под давлением для непрерывной оптимизации размерных параметров.