關注頭條號「降本設計」，獲取更多原創產品設計知識和理念！
1.從塑膠材料選擇上解決縮水問題
不同塑料的收縮率如表1所示。半結晶塑料，例如PBT、PP等，其收縮率較大，顯然會放大縮水的缺陷；無定型塑料，例如PMMA、ABS等收縮率小，會減緩縮水的缺陷。相對於非填充或非增強塑料，填充和增加塑料的收縮率較小，也會在一定程度上減緩縮水的缺陷。
表1 塑料的收縮率
另外，塑料的流動性不好，這也會使得塑膠件在冷卻收縮時材料等不到很好的補充，容易造成縮水缺陷的發生，例如PC材料。
當然，這裡並不是說為了解決塑膠件的縮水缺陷，有意去選擇收縮率低的塑料。塑膠材料的選擇受到很多因素的影響，縮水是僅僅其中之一。只有在其它條件都符合的情況下，需要儘量選取收縮率低的塑料。
而對於工程師來說，一旦選擇了收縮率高的塑料，特別是對於外觀零件，則應當意識到潛在的縮水風險，通過塑膠件設計、模具設計和注塑工藝參數優化等提早預防，做到心中有數。
或者儘早把縮水風險與客戶進行溝通交流，而不是等到塑膠件縮水發生了，客戶看到產品，與預期相差甚遠，一臉懵逼。
2.從設計上預防縮水問題
2.1 塑膠件基本壁厚宜薄不宜厚
塑膠件的收縮大小與塑膠件的基本壁厚相關，壁厚不同，收縮量則不同。如果基本壁厚過厚，則塑膠件收縮過大，更容易發生縮水的缺陷。當然，壁厚過厚，不但還會造成材料浪費，還會增加註塑成型周期，造成塑膠件成本增加。表2列出了常見塑料的最小的壁厚及常用壁厚推薦值。
2.2 壁厚均勻
估計很多工程師看到這篇文章的標題，就會嘀咕：將告訴工程師如何在一兩天之內快速掌握一門新工藝、或者成為企業常用工藝的專家。
壁厚均勻
2.3 壁厚不均勻時平滑過渡
估計很多工程師看到這篇文章的標題，就會嘀咕：將告訴工程師如何在一兩天之內快速掌握一門新工藝、或者成為企業常用工藝的專家。
壁厚不均勻平滑過渡
2.4壁厚過厚的地方進行掏空的設計
估計很多工程師看到這篇文章的標題，就會嘀咕：將告訴工程師如何在一兩天之內快速掌握一門新工藝、或者成為企業常用工藝的專家。
壁厚過厚的地方進行掏空的設計
2.5 合理的加強筋厚度
加強筋的厚度不能太厚。
詳情請參考文章：乾貨 | 塑膠件設計：加強筋的基本設計原則。
2.6 當加強筋厚度較厚時
當加強筋厚度較厚時，縮水不可避免，則可以通過一些特殊的設計來掩蓋縮水，保留「U」形槽、表面斷差和鋸齒狀槽等。
2.7 合理的支柱壁厚
支柱的壁厚不能太厚。
詳情請參考書籍《面向製造和裝配的產品設計指南》。
2.8 避免支柱縮水的設計
為避免支柱縮水，可以採用以下方法：
3.從模具結構上預防縮水問題
3.1 適當增加澆口和流道的尺寸：
如果模具的澆口和流道截面太小，充模阻力太大，則容易引起縮水的產生。
不過，澆口和流道的尺寸不能隨意的增大，因為這會造成塑膠件材料浪費和注塑成型周期加長，使得塑膠件成本增加。
這就是我為何說塑膠件設計是預防縮水問題的最優方案。
3.1 澆口布置應當使得溶料從壁厚的區域流向壁薄的區域：
3.3 合理的模具排氣：
如果模具排氣設計不良，或模具磨損引起釋壓，都會導致塑件表面產生縮水。應經常檢查模具是否存在磨耗釋壓或排氣不良，及時更換模具中的易耗易損件或改善模具的排氣條件。
3.4 模具冷卻系統的設計：
如果模具冷卻效果好，模具溫度低，則塑膠件容易產生內部的孔洞缺陷；而如果冷卻效果差，模具溫度高，則塑膠件容易產生外表面的縮水缺陷。
對塑膠件的重要外觀面來說，如果在塑膠件表面發生縮水即造成不良，那麼可以通過模具冷卻系統的設計，把外表面的縮水轉化為內部的孔洞，則可能轉為良品。
因此，在容易縮水的地方（例如壁厚過厚處）設計更好的冷卻結構，例如採用鈹銅等導熱性較佳的材料，而在其它其它表面則可以不予冷卻或給以較差的冷卻，從而把縮水缺陷由塑膠件外表面轉化為內部的孔洞缺陷。
4.從注塑成型工藝上解決縮水問題
從注塑成型工藝上，常見的縮水解決方法包括：
增加註射壓力和注射時間；
增加保壓壓力和保壓時間；
降低模具溫度；
降低溶體溫度；
本文介紹另外兩種方法：縮短冷卻時間和使用氣體輔助成型。
縮短冷卻時間
在保證塑膠件出模不變形的前提下，採取儘量縮短冷卻時間的方法，讓塑膠件在高溫下提早出模。此時塑膠件外層的溫度仍然很高，表皮沒有過於硬化，因此內外的溫差相對已不是很大，這樣就有利於整體收縮，從而減少了塑膠件內部的集中收縮。
由於塑膠件總體的收縮量是不變的，所以整體收縮得越多，集中收縮量就越小，內部縮孔和表面縮水程度因此得以減小。
縮水問題的產生，是由於模具表面升溫，冷卻能力下降，剛剛凝固的塑膠件表面仍然較軟，未被完全消除的內部縮孔由於形成了真空，致使塑膠件表面在大氣壓力的壓迫下向內壓縮，同時加上收縮力的作用，縮水問題就這樣產生了。而且表面硬化速度越慢越易產生縮水，比如PP料，反之越易產生孔洞。
因此在將塑膠件提早出模後，要對其作適當的冷卻，使塑膠件表面保持一定的硬度，令其不易產生縮水。但若縮水問題較為嚴重，適度冷卻將無法消除，就要採取凍水激冷的方法，使塑膠件表面迅速硬化才可能防止縮水，但內部縮孔還會存在。象PP這樣表層較軟的材料，由於真空和收縮力的作用，塑膠件還會有縮水的可能，但縮水的程度已大為減輕。
氣體輔助注塑成型
氣體輔助注塑成型是通過把高壓氣體引入到塑膠件的厚壁部位，在注塑件內部產生中空截面，完全充填過程、實現氣體保壓、消除製品縮痕的一項新穎的塑料成型技術。傳統注塑工藝不能將厚壁和薄壁結合在一起成型，而且塑膠件殘餘應力大，易翹曲變形，表面有縮水。
氣輔技術通過把厚壁的內部掏空，成功地生產出厚壁、偏壁塑膠件，而且製品外觀表面性質優異，內應力低，輕質高強，可以解決縮水問題。
參考文獻：
- 鍾元著，《面向製造和裝配的產品設計指南》第2版， 2016年， 機械工業出版社
—END—
1. 免責聲明：部分圖片來源於網絡，僅供學習用，侵權刪。
2. 原創作品，歡迎轉載，抄襲必究。如需轉載，請聯繫作者，轉載要求不能修改內容和保留文末作者及公眾號信息。
關於作者：
鍾元，2011年出版書籍《面向製造和裝配的產品設計指南》（DFMA）。
2019年12月即將出版《面向成本的產品設計：降本設計之道》（DFC）。
歡迎關注「降本設計」頭條號。「降本設計」專注於面向製造和裝配的產品設計(DFMA)、面向成本的產品設計(DFC)等產品設計知識和理念分享，幫助工程師成長和提高技能，幫助企業降低產品成本。