プラスチック金型の設計では、金型の構造を決めた後、各テンプレートや部品のサイズ、キャビティやコアのサイズなど、金型の各部を詳細に設計することができます。このとき、材料の収縮率などの主な設計パラメータが関係します。したがって、成形プラスチックの収縮率を正確に把握することによってのみ、キャビティの各部分のサイズを決定することができます。選択した金型構造が正しくても、使用するパラメータが不適切であれば、適切な品質のプラスチック部品を製造することはできません。
プラスチックの収縮率とその影響要因
熱可塑性プラスチックの特性は、加熱すると膨張し、冷却すると収縮することです。もちろん、加圧後は体積も収縮します。射出成形プロセスでは、まず溶融プラスチックが金型キャビティに射出されます。充填が完了すると、溶けた材料は冷えて固まります。プラスチック部品を金型から取り出すと、プラスチック部品は収縮します。この収縮を成形収縮といいます。プラスチック部品を金型から外して安定するまでの間にも、若干の寸法変化が生じます。変化の 1 つは継続的な収縮であり、これは後収縮と呼ばれます。{7}}もう 1 つの変化は、一部の吸湿性プラスチックが吸湿により膨張することです。たとえば、ナイロン 610 の含水率が 3% の場合、サイズの増加は 2% です。ガラス繊維強化ナイロン66の含水率が40%の場合、サイズ増加は0.3%です。ただし、主な要因は成形収縮です。現在、各種プラスチックの収縮率（成形収縮＋後収縮）を求める方法は、ドイツ国家規格のDIN16901の規定が一般的に推奨されています。つまり、23 度±0.1 度での金型キャビティ サイズと、24 時間の成形後に 23 度、相対湿度 50 ± 5% で測定した対応するプラスチック部品のサイズとの差によって計算されます。
収縮率Sは、S={(D-M)/D}×100%(1)で表されます。
ここで: S- 収縮率; D-金型サイズ; M-プラスチック部品のサイズ。
金型キャビティが既知のプラスチック部品のサイズと材料の収縮率に基づいて計算される場合、D=M/(1-S) となります。金型設計における計算を簡略化するために、通常、次の公式を使用して金型サイズを計算します。
D=M+MS(2)
より正確な計算が必要な場合は、次の式が使用されます: D=M+MS+MS2(3)
ただし、収縮率を決定する場合、実際の収縮率はさまざまな要因に影響されるため、おおよその値しか使用できません。したがって、式（2）を使用してキャビティサイズを計算することで、基本的に要件を満たすことができます。金型製作時は下側偏差に応じてキャビティを加工し、上側偏差に応じてコアを加工することで、必要に応じて適切なトリミングを行うことができます。
収縮率を正確に求めることが難しい主な理由は、さまざまなプラスチックの収縮率が一定の値ではなく、範囲があるためです。異なる工場で生産された同じ材料の収縮率は異なるため、同じ工場の異なるバッチで生産された同じ材料の収縮率も異なります。金型マスター WeChat: mojuren したがって、各工場は、その工場で生産されたプラスチックの収縮率範囲のみをユーザーに提供できます。第二に、成形プロセス中の実際の収縮率は、プラスチック部品の形状、金型構造、成形条件などの要因にも影響されます。以下にこれらの要因の影響を紹介します。
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樹脂部品の形状
成形品の肉厚は、一般に図1に示すように肉厚が厚いほど冷却時間が長くなるために収縮率が大きくなります。一般的なプラスチック部品の場合、湯流れ方向のL寸法と湯流れ方向に垂直なW寸法の差が大きい場合、収縮率の差も大きくなります。メルトフロー距離で見ると、ゲートから遠い部分は圧力損失が大きいため、ゲートに近い部分に比べて収縮率も大きくなります。リブ、穴、ボス、彫刻等の形状は耐収縮性を有しているため、収縮率が小さくなります。
金型構造
ゲート形状も収縮率に影響します。小さなゲートを使用すると、保圧が終了する前にゲートが固化してしまうため、プラスチック部品の収縮率が大きくなります。射出成形金型内の冷却回路構造も金型設計の鍵となります。冷却回路が適切に設計されていない場合、プラスチック部品の温度ムラにより収縮差が発生し、プラスチック部品の寸法が公差を外れたり、変形したりすることがあります。薄肉部品では、金型の温度分布が収縮に及ぼす影響がより顕著になります。-
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成形条件
バレル温度：バレル温度（プラスチック温度）が高いと、圧力の伝達が良くなり、収縮力が小さくなります。ただし、小さなゲートを使用した場合、ゲートが早期に固化するため、収縮は依然として大きくなります。厚肉のプラスチック部品の場合、たとえバレル温度が高くても、収縮は依然として大きくなります。{2}}
送り: 成形条件では、プラスチック部品のサイズを安定させるために送りを減らすようにしてください。ただし、送りが不十分だと圧力を維持できなくなり、収縮も大きくなります。
射出圧力: 射出圧力は、収縮、特に充填後の保持圧力に大きな影響を与える要因です。一般に、圧力が高い場合、材料の密度が高いため、収縮は小さくなります。
射出速度: 射出速度は収縮にはほとんど影響しません。ただし、薄肉のプラスチック部品や非常に小さなゲートの場合、および強化材料が使用されている場合、射出速度を上げても収縮は小さくなります。-
金型温度：一般に金型温度が高いほど収縮は大きくなります。ただし、薄壁のプラスチック部品の場合、金型温度が高くなるほど、溶融物の流動抵抗が小さくなり、収縮率も小さくなります。
成形サイクル: 成形サイクルと収縮率の間には直接の関係はありません。ただし、成形サイクルを加速すると、金型温度や溶融温度などが必然的に変化し、収縮率の変化にも影響を及ぼしますので注意が必要です。材料をテストする場合は、要求される生産量に応じて決定される成形サイクルに従って成形を実行し、プラスチック部品のサイズを検査する必要があります。以下はこの金型を使用して塑性収縮率を試験した例です。射出機：型締力 70t スクリュー径 Φ35mm スクリュー回転数 80rpm 成形条件：最高射出圧力 178MPa バレル温度 230度（225-230-220-210） 240度（235-240-230-220） 250度（245-250-240-230） 260度(225-260-250-240)度 射出速度 57cm3/s 射出時間 0.44-0.52s 保持時間 6.0s 冷却時間 15.0s
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金型サイズと製造公差
D=M(1+S) 式による基本サイズの計算に加えて、金型キャビティとコアの加工サイズには加工公差の問題もあります。慣例によれば、金型の加工公差はプラスチック部品の公差の 1/3 です。ただし、プラスチックの収縮範囲と安定性は異なるため、異なるプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差を最初に合理的に決定する必要があります。つまり、収縮範囲が大きい、または収縮安定性が低いプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差は、より大きくする必要があります。そうしないと、過剰な寸法の廃棄物が大量に発生する可能性があります。このため、各国はプラスチック部品の寸法公差に関する国家規格または業界規格を特別に策定しています。中国はまた、閣僚の専門基準を策定した。ただし、それらのほとんどには、金型キャビティに対応する寸法公差がありません。ドイツの国家規格は、プラスチック部品の寸法公差に関する DIN16901 規格と、金型キャビティの寸法公差に関する対応する DIN16749 規格を具体的に策定しています。この規格は世界に大きな影響力を持ち、プラスチック金型業界の参考となります。 Mold People Magazine WeChat、業界初!
プラスチック部品の寸法公差と許容誤差について
収縮特性の異なる材料で形成されたプラスチック部品の寸法公差を合理的に決定するために、この規格では成形収縮差ΔVSの概念を導入しています。
△VS＝VSR_VST(4)
ここで、 VS－成形収縮差 VSR－湯流れ方向の成形収縮率 VST－湯流れに垂直な方向の成形収縮率
プラスチックの△VS値に応じて、各種プラスチックの収縮特性は4つのグループに分類されます。最小の△VS値を持つグループは高精度グループです-、同様に最大の△VS値を持つグループは低精度グループです-。基本寸法、精密技術に応じて、110、120、130、140、150、160公差グループをまとめています。また、最も安定した収縮特性を持つプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差は、グループ 110、120、130 から選択できることも規定されています。
適度に安定した収縮特性を持つプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差は、グループ 120、130、および 140 から選択されます。このタイプのプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差がグループ 110 から選択された場合、公差寸法を外れたプラスチック部品が多数製造される可能性があります。--。収縮特性の悪いプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差は、130、140、および 150 グループです。
最も収縮特性の悪いプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差は、140、150、および 160 グループです。この公差表を使用する場合には、次の点にも注意してください。表中の一般公差は、公差を示さない寸法公差に適用されます。
直接偏差を伴う公差は、プラスチック部品の寸法の公差帯をマークするために使用されます。上限と下限の偏差は設計者が決定できます。たとえば、公差バンドが 0.8 mm の場合、次の上限偏差と下限偏差を選択できます . 0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5 など。各公差グループには、公差値の 2 つのグループ A と B があります。このうちAは金型部品の組み合わせで形成される寸法のため、金型部品の接合部の締まりが悪く誤差が大きくなります。
この付加価値は0.2mmです。このうち、B は金型部品によって直接決まるサイズです。精密テクノロジーは、高精度が要求されるプラスチック部品のために特別に確立された一連の公差値です。プラスチック部品の公差を使用する前に、まず、使用するプラスチックにどの公差グループが適用されるかを知る必要があります。
