模具设计进阶教程

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,模具設計進階教程,一,.,模具設計概論,:,1.,成品圖,:,成品形狀,尺寸大小,肉厚,外觀面,Gate,型式位置,大小,頂出方式,位置等,(,尺寸及文字說明等,),2.,加工方法,:,一體成形,分割組合,放電加工,線切割,熱處理研磨,咬花規格,電鑄,鈹銅,發線等,.,3.,成形技術,:,溫度,壓力,冷卻,成形時間的控制等,.,1.1,射出成型模具設計前之檢討,:,1.,模具使用壽命,:,模具材質,表面,結構等,2.,成形材料,:,流動性,L/T,比值,腐蝕性,溫度控制,Gate,的配合,.,3.,成形機台,:,直壓式,:,行程大,調整容易,鎖模力小於肘節式,.,肘節式,:,鎖模力大,不易發生毛頭,機器易磨耗失去精度,.,縱式,:,便於,INSERT,作業,二色成形,噴嘴定位不易,.,橫式,:,成形容易,高速化,自動化,.,螺杆式,:,材料混合效果佳,柱塞式,:,適於小件,高速化生產,.,1.2,承制模具應知事項,:,4.,機台規格,:,噸數,盎斯,:,以,PS,比重,1.05,噴嘴一次所能射出的最大重量來計算,.,鎖模壓力,:,材料壓力作用於打開模具的方向,鎖模力須大於此力量,通常,材料壓力為鎖模力的,70%,以下,.,柱塞式的射出壓力一般為,400500kg/cm .,螺杆式為,250350kg/cm .,射出壓力,:,油壓,p=140kg/cm .,模具大小與床台規格,:L*W*H,及頂出孔規格,.,5.,樹脂的性質,:,流動性,成形性,收縮率,變形大小,外觀,腐蝕,尺寸安全性,.,溫度,壓力,射出速度對品質的影響,.,2,2,2,6.,模具構造,:,模具結構與下述八項有關,:,1,.,依成品大小開關需求數量決定最經濟的模穴數及配置位量,方向,.,2,.,依投影面積決定分模面,滑動方向等基本結構,.,3,.,決定,sprue,gate,runer,的形式位置,數量及大小等,4,.,依模具材質與強度,計算模具外形尺寸,(L*W*H).,5,.,決定頂出方式,杆,梢,板環的推出,.,6,.,決定,slide cylinder,等側向滑坳的結構等,.,7,.,決定冷卻水管的配置,孔徑,數目,冷卻加熱方式,.,8,.,加工方法的決定,:,分割,放電,研磨,表面處理方法,電鑄,鈹銅,hair line,等,.,7.,成品開關檢討,外觀面,:,拋光面的加工等极,頂出面的決定,分離線,:,復雜形狀分模線的決定,Gate,:,位置,形式,數目,去除方法,Gate,痕跡成品的影響,對心型強度的影響,.,接合線,: Gate,的位置,成形技術的克服,.,平坦度要求,: Gate,的位置,冷卻系統,.,表面縮水變形,:,肉肘無關的關系,Gate,位置,大小的影響,成形技術的配合,.,撥模斜度大小,:,對成品表面縮水的影響,最大值,最小值的极限,.,嵌入物的定位,: Gate,位置,insert,的定位間題,.,表面處理,:,表面塗裝,燙金等平坦度的配合,.,Insert,心型,:,分割組合,接合線對成品表面的影響,.,8.,成形加工技術的檢討,:,1.,依成品形狀,尺寸大小,肉厚,料溫,模溫,計算射出成形時間,.,2.,充填不足時,sprue,runner gate,airvent,等如何修正,成形條件如何配合,.,3.,成品如何取出,手取或自動落下,.,4.,冷卻如何調整,模溫如何控制,.,5.,成形條件,:,溫度,壓力,速度,成形時間的決定,循環水流的速度,溫度設定,品質的穩定性及再現性如何確保,.,1.3,精密模具,:,1.,精度一定,公差保持一定,2.,不生偏肉,3.,剛性不變形,(,高速成形時,),4.,模具機能確實,周期一定,5.,不故障,不異常,6.,一般用於薄肉及小件制品,7.,成品均一冷卻,(,模溫控制,),8.,微小溢料防止,9.,適於高速成形,冷卻,頂出確實,.,10.,摩耗防止,.,11.,減少製品收縮問題,(,收縮率,流道,澆口澆設計,),1.4,模具設計步驟,:,1.,每模穴數,成品排列方向,:,生產量少,形狀複雜,呎寸大者,或要求的精度很高時,以一模一穴為佳,.,生產量大,降低生產成本或成品尺寸很小,可一模多穴生產,.,2.,成形噸數的計算,:,成品投影面積成形材料流動性,計算成形所需之噸數及,所需之鎖模力量,.,3.,模具規格外形呎寸的決定,:,依每模穴數及,gate,型式,(side,pingate,等,),決定使用二板模或三板模,.,依成品投影面積大小及成形力量大小決定模板,長寬,高尺寸,.,4.,模具材質的決定,(,熱處理硬度,):,依成形次數的多寡及塑膠原料物性,決定模具材質,.,依成形材料的腐蝕性,流動性,決定適當的材質,.,5.,分模線的決定,:,依成品投影面積決定成形方向,.,通常取其最大者,並須考慮拔模方向,.,分模線傾斜角度的決定及加工問題的考慮,.,6.,澆道,澆口的決定,:,視成品形狀,外觀面需要,後加工問題決定,依成形材料及成品重量決定澆道澆口的型式與尺寸,注意自動化取出生產的問題,gate,位置,數目與塑料流動比的關係,澆口,澆道截面積大小與塑料流速,磨擦生熱,粘度的關係,7.,冷卻系統的設計,:,冷卻水管的大小,位置,數量,模溫控制,循環系統的設計,8.,死角的處理,側滑塊的結構,使用滑塊或氣壓缸,油壓缸,內滑塊的結構,強制推出的限制與成品變形,白化的問題,9.,一體加工分割組合的決定,:,依成形次數,模具壽命決定是否鑲入,鑲入塊植材質的選用,是否以放電加工,銑床等來完成,10.,成品取出,:,何种頂出結構,一段頂出及二段頂出,澆口及流道如何處理,拔模斜度的處理,拋光面的精度,咬花面的規格及其拔模斜度的配合,自動化加工取出與輸送的配合,二,.,標準模具結構,:,1.,標準二板模結構圖,項目 名 稱 項目 名 稱,1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,17,10,靜模固定板,靜模模板,可動模板,承板,間接板,墊板,上頂出板,下頂出板,動模固定板,公模,(,心型,),定位環,豎澆口襯套,導梢,導梢襯套,豎澆口定位梢,頂出梢,復歸梢,停止梢,10,1,2,3,9,4,5,6,7,8,13,12,16,14,17,11,15,2.,標準三板模開模動作圖,3.,標準側向型模具結構圖,(,可動側,),4.,標準側向型模具結構圖,(,固定側,),三,.,塑膠模具用鋼,(3.1,塑膠模具鋼之特性比較,),3.2,鏡面加工性,鏡面程度與鋼材選擇,5000,10000,15000,0,10,20,30,40,50,60,PDS2,PDS3,PDS5,PD555,Pre-H,DH2F,NAK 55,NAK 80,DHA1,(SKD61),(SKD11),DC53,PD613,PD555,3.3,研磨加工方法,:,(1),必須照正規的研磨作業順序施工,.,(2),必須遵守研磨作業各項注意事項,.,研磨作業順序,:,車削加工,銑床加工,-#220-#320-#400)-,砂紙研磨,(#220-#280-#320-#400-#600,-#800-#1000-#1200-#1500)-,鑽石膏精加工,(15um-9um-,6um-3um-1um),-,砥石研磨,(,粗,-,細,#46-#80-#120-#150,3.4,塑膠鋼材預硬性,PDS2,PDS3,PDS5,10,20,30,40,50,60,50,100,300,500,1000,3000,DH2F,NAK55,NAK80,時效處理型,(MASIC),MASIC,DHA1,(SKD61),PD555,DC53,PD613,(SKD11),淬火型,預硬型,一般用,(,雜貨,),多量生產用,(,汽車,.,電器,),耐久,.FR.,鏡面用,四,.,模具設計,:,4.1,每模穴數,依下列項目決定每模穴數,:,總生產量,成形品大小與機台配合問題,模具製作成本,成形品結構復雜度,精度要求,流動平衡問題,4.2,成品排列方向,:,形狀,.,大小,滑塊結構,澆口位置,加工方法,成品取出方法,取出方向,脫模深度,外觀面,4.3,分模線位置及分模面設計,1.,投影面積大小比較,2.,外觀面要求,3.R,位置,R,有無,4.,成形方向,5.,成品附著,頂出問題,6.,滑塊結構,7.,靠破面,插破面設計,8.,加工方法,9.,接触面大小,壓力,硬度,精度,.(,防止毛頭產生,),10.,研磨保養方法,4.4,投影面積計算,1.,應扣除中孔部分,2.,與厚度無關,(,成品位置偏心問題,),3.,重疊部分的計算,4.,透氣不良的中孔如何計算,4.5,鎖模力量,1.,與膠料的流動性,(,粘度,),有關,.,2.,考慮模座受力平衡的問題,.,3.,配合射出成形机的規格,.,4.,鎖模力應大於射出成形力,.,5.,射出成形力與膠料流動性,成品肉厚,料溫有關,.,鎖模力,F=,投影面積,A*,模具內壓力,P,樹 脂 最高壓力,kg/cm,2,PS 400,ABS 400,PP 300,PC 500,POM 800,4.6,模具標準結構,如圖,:,二板模,側澆,口,扇形澆口,隱藏式澆口,不,論模穴數多寡,皆可使用,.,二板模的成品與流路副料可以同,時取出,.,(,一,),如圖,:,三板模,一般用在針點澆口,成品及流路副,料分別在不同的模面取出,.,一般先取出流路副料,再取出成品,.,因靜模板在導柱上滑動,因此須加強,導柱的精度及強度,.,此種模具极易產生不同心的問題,因,此必須有止滑塊的機構,.,標準側向型模具結構圖,(,可動側,),標準側向型模具結構圖,(,固定側,),如圖,:,滑塊模,:,1.,應注意側向滑塊承受射出壓力大小的問題,.,2.,滑塊的驅動方式,.,3.,斜梢的作用係驅動滑塊左右的位移,.,與製品是否產生毛頭無關,.,4.,壓塊與滑塊密合的程度直接與毛頭的產生有關,.,一般壓塊有一體式,與分割式二種,前者加工困難,但強度較佳,.,5.,設計標準化,.,(,二,),模板的結構可以分為一體式與分割式,1.,模板止滑定位機構,:,應注意模板滑動方向,:(,如圖,),成形品,止滑面,靜模,分模面,心型,2.,靜模板的結構,:,可以分為一體型及分割型兩种,:(,如圖,),3.,動模板的結構,:,可以分為一體型及分割型兩种,.(,如圖,),P,P,P,d,(a) (b) (c),強度以,(a),最佳,(c ),尚可,(b),較差,精度以,(b),最佳,( c),尚可,(a),較差,4.7,模具強度計算,1.,方形模板,(,無底,),壁厚尺寸計算,:,H:,側壁厚,mm,p:,成形壓力,kg/cm,l:,梁長,mm,a:,受力部分高度,mmE:,楊氏系數,鋼,:2.1*10 kg/cm,b:,模穴高度,mm,&:,容許變形量,mm,h=,2,2,384Eb,12p1a,3,=,67.2,10 b,&,6,p1a,3,4,4,6,2.,方形模板,(,有底,),壁厚尺寸計算,H:,側壁厚,mm,p:,成形壓力,kg/cm,l:,梁長,mm,a:,模穴,mmE:,楊氏系數,鋼,:2.1*10 kg/cm,b:,模穴高度,mm,&:,容許變形量,mm,c: l/a,定數,(,見表,),h=,2,2,6,2.1,10,&,6,cpa,3,4,3.,圓形模板,(,有底,),壁厚尺寸計算,&:,內半徑變形量,mm,p:,成形壓力,kg/cm,E:,楊氏系數,鋼,:2.1*10 kg/cm,r:,內半徑,mm,R:,外半徑,mm,m: poison,比,鋼,:0.25,2,2,6,&= +m, ,E,rp,R - r,R + r,2,2,2,2,R=,E&-bp (1 - m) b,E&+bp (1 - m) b,r,R=,2.110 &-1.25rp,r,2.110 &+0.75rp,6,6,4.,動模墊板厚度尺寸計算,b,B,h,l,L,& max =,5,w,l,4,384,E,l,& = =,5pbL,4,384,E,l,5pbL,4,32,E,B,h,3,h =,5pbL,4,32,E,B,&,3,成形壓力,P kg/mm,I = B h /12,w =b,P,l = L,2,3,& :,容許變形量應先設定,4.8,模具材質及硬度,:,1.,依模具總壽命及成品表面精緻度要求決定模具材質,.,2.,成品表面精緻度可分光亮面及鏡面兩种,.,內面的精緻度在 與 之,間,.,依此決定適當的材質及加工方法,.,3.,依模具壽命,模具結構定淬火硬度及表面處理,.,1),氣體氮化,(,滲氮,),須含合金元素,Cr Ti Al V Mo,等元素,Fe,4,N.,處理溫度,: 495570,度,回火溫度,: 520590,度,表面硬度,: HV9001000,硬化深度,: 0.3mm,時間,48hrs,變形量,:,無,2),液體氮化,:,處理溫度,: Ac1,以下,560,度,580,度,時間,23hrs,硬化深度,: 0.010.02mm,表面硬度,: Hv9001000,3),液體滲碳,:,處理溫度,:Ac1,以上,4),軟氮化,:,任何鋼鐵材料皆可做軟氮化處理,可分為液體,氣體,軟滲氮,液體軟滲,氮以稱軟氮化,無毒處理法,.,處理溫度,: 570,度,580,度,處理時間,: 13hrs,淬火液,: AB1,鹽浴,.,增加表面抗腐蝕能力,.,化合層,:Fe,2,-,3,(C,N,O),內部擴散層,: Fe4N,表面化合層硬度,:,Hv9001000,深度,: 0.010.03mm,4.,合金元素之功能,Ni:,增加勒性,耐衝擊強度,耐腐性,減少淬火變形,.,Mn,:,增加高溫抗拉強度及硬度,.,防止因硫產生之熱脆性,.,Cr:,增加耐磨性,耐腐性,高溫強度及硬化能力,.,Mo:,增加硬度,耐磨性,高溫抗拉強度,硬化能,耐蝕性,.,V:,使結晶微細化,改善鋼材表面性質,(Ti .,Zi,亦同,),W:,增加硬度,耐磨性,Si,.,增加耐熱性,耐腐蝕性,.,S.pb,:,改善切削加工性,.,A1:,藉氮化處理改善耐摩耗性,.,B:,增加硬能而不改變其強度,.,4.9,表面精緻度及加工符號,1),外觀面的精緻度高於內面,2),表面精緻度有光亮面及鏡,面有一定拋光方法,.,還用適當的磨料規格,依一定的番號順序加工,番號改變應清洗加工件,拋光方向應變交叉進行,以較硬,平坦的工具來拋光,(,如白楊木,),3) (1225u),(1.56u),(0.8u),4),模具動靜模表面粗造度,拔模斜度,接触面大小響成品的頂出,.,4.10,動靜模同心度,成品與模具的接触面分別在,動靜模者,便有同心度的問題,同心度的,問題往往是成品精度的關鍵,.,如何確保同心度應注意,:,1),動,靜模的加工基準,加工順序,加工方法,.,2),動,靜模粗加工熱變形及正常化的問題,.,3),應注意導柱及導襯套的加工精度,.,4),為防止成形時側造成模板的移動,應有止滑快的設計,.,5),止滑塊的強度,軾方法,加工精度的要求與確保,.,4.11,縮水率的決定,:,熔融的膠料流入模具內,一部分的熱量被模具帶走,膠料的溫度逐,漸下降,經冷卻至,70,度,80,度由模具中取,.,出膠料由熔融的高溫,冷卻硬,化到較低的溫度,因此有收縮的現象,收縮的程度稱為縮水率,.,冷卻收縮,如果不均便會產生變的問題,.,冷卻的速度,溫差大小,影響收縮,.,量一般影,響尺寸的因素有,:,1),塑膠原料的物性,:,結晶性與非結晶性的收縮率不同,.,粘度不同,收縮也不同,2),膠料溫度高的收縮率較大,.,3),模溫高的收縮率較大,.,4),與料流動方向平行的收縮小,垂直方向的收縮大,.,5),含玻璃纖多的收縮小,.,6),製品肉厚大的收縮大,薄肉的收縮小,.,7),接近澆口部位的收縮小,.,8),澆口加大可改善縮水凹陷的現象,.,9),射出壓力,(,保壓,),大的收縮小,.,10),成品溫度高的部位收縮大,11),成品冷卻速度快的收縮小,.,4.12,模流分析與成形條件,(,一,),模流分析,:,膠料由熔融狀熊流入溫度較低的模具內,一部份的熱量被模具的,冷卻帶走,.,在充填的過程中,為使膠料能很順暢的模具內流動,模具的溫,度必須加以探制,模溫太低,將阻礙膠料的流動,尤其是粘度高的桔晶性,樹脂,更須一定的模具溫度,.,當充填完成後,為了縮短成形週期,希望成品能的硬化並從模具內,立即取出,模具溫度最好能急速的冷卻,.,急速冷卻的時間應從澆品冷卻固,化後開始,.,實際上使用的冷卻水一直在循環,真正急速冷卻的瞬間,應從開,模時才發生,.(,此時澆口早已固化,),在充填過程中粘度影響膠料流動,.,粘度的大小與膠料別,流道截面積,大小,模溫度高低有密切關係,.,如何改善膠料在充填過程中的流動性,是品,質,成本成敗的關鍵,.,(1),充填過程分析,:,1),流動距離,:,不同的材料有不同的流動比,(L/t),也就是有不同的流動距離,流動比,(L/t),如表,:,樹 脂,T(mm) L/t,PE 0.33.0 280200,PP 0.63.0 280160,POM 1.55.0 250150,PA 0.83.0 320200,PS 1.44.0 300220,PS 1.55.5 150100,PVC(,硬質,) 1.55.0 150100,PC 1.55.0 150100,醋酸纖維素,1.44.0 300220,ABS 1.54.0 280160,任何膠料,在不同的料溫,模溫,射出壓力,射出速度,肉,厚,形狀之下,都可能影響其流動距離大小,.,超過此极限,一,定會有流動不良,短射,流痕的現象發生,.,尺吋不足,縮水凹,陷很難避免,.,3),射出壓力,:,不同的膠料有不同的射出壓力,.,在模穴的壓力稱為有效射出壓力,如下表所示,:,樹 脂 最高壓力,kg/cm,PS 400,ABS 400,PP 300,PC 500,POM 800,2,當膠料充滿模穴時,如立即停止射出的動作,不再加壓,(,保壓,),成品,卻固化後,一定會有嚴重的縮水凹陷現象,.,在膠料充滿模穴後,必須加以適當的壓力,(,保壓,),以提高熔融膠料的,密度,.,保壓過當,:,因保壓使模穴的內壓急上升,.,又因膠料是一种高分子熔融體,有很,大的可壓縮性,因此保壓适當,將造成成品毛頭,變形,尺寸過大,重量過,重,同時亦可能產生脫模不良,頂出白化,頂變形,龜裂的現象,.,保壓不足,:,保壓不足製品會有嚴重縮水,尺吋不足,表面凹陷的現象,.,保壓時間,:,保壓結束時,製品內部中心處的溫度很高,如系熔融狀態,因受到很大,的內壓,如果保壓不再持續則熔融的膠體會有逆流的現象,因此保壓必須,持續到澆口確實固化後才可去除,.,在充填過程中的波前為一等壓線,此等壓線的波前壓力接近於零,.,膠料流動速度直接影響等壓線與等壓線之間距,間距越大表示流動,距離,流動速度較快,.,反之則較慢,.,射出壓力大小與等壓線之間距無關,.,保壓大小與保壓時間的切換點,決定成品的尺寸精度,.,3),充填壓力,:,射壓力系指噴嘴處膠料的壓力,.,膠料經噴嘴流經澆道,流道,澆口會產生很大的壓力損失,壓力損失越,大產生摩擦熱越大,.,充填壓力就是有效射出壓力,.,有效射出壓力,=,射出壓力,-,流道中的壓力損失,成品肉厚小者充填壓力較大,.,同樣的流動比,(L/t),當成品肉厚大時,所需的充填壓力較小,(,如圖,):,100,200,300,400,500,600,700,0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5,200:1,150:1,100:1,70:1,L / t,肉厚,(m/m),充填壓力,kg/cm,2,4),充填速度,射出成形時,速度的設定,實際上是設定螺杆前進推擠膠料的速度,亦即表示每單位時間內有多少膠料被擠到模穴內,以,Q,表示充填速度,單,位,:cm /sec,即機臺規格內的射出率,.,5),流動速度,(V):,充填速度,Q,的快慢,可以決定充滿模穴所需要的時間,但是當膠料經,澆道,(runner),通過澆口,(gate),進入模穴時,因不同的流路形狀,流路截面積,即進使充填速度,Q,為一定,膠料在模穴內的流動速度卻是快慢不等,.,流動速度,V,快慢是決定成品接合線大小位置,短射,流痕最重要的因,.,因此如何調整杆前進的速度,Q,以改變模穴內膠料的流動速度,V,是決定製,品品質,製品外觀不良的關鍵技術,見下頁圖,:,3,充填速度為,Q,流路截面積為,A,流動速度為,V,則,Q = VA,V1 V2,T1,T2,澆口,澆口,d1,d2,t,當,Q,為一定,膠料通過澆口時的,流速很快,澆口附近會有噴流或,流痕的現象,.,Q=VA,Vi d1,t = V2,d2,t,V1:V2 = d2:d1,Q = VA,V1,Wt1 = V2,Wt2,V1:V2 = t2:t1,即膠料通過較薄的,t2,時,會產生加,速的作用,如何防止加速產生的不,良為關鍵技術,充分分析了解膠料的流動速度與面品,開關厚度的關係,以及澆,口型式,澆口位置對流動速度的影響,在實際設定成形條件時有很大,的幫助,.,並且也可協助我們對已產生的不良點,在成形條件上做正確,有效的改善,.,配合製品形狀,厚度變化,澆口位置,做速度的多段調整,.,速度的大小,速度段數,速度大小切換點為影響製品表面精度的,關鍵技術,.,速度的變化系在充填過程中完成,波前的等壓線在成形過程中,並不會移,.,動因此可以確認充填速度,流動速度直接影響製品表面品,質,.,(2),冷卻過程分析,1),膠料由熔融狀熊進入模具內,一部分的熱量被模具帶走,.,膠料,冷硬化後再由模具內取出,.,充填過程的時間很短,為求膠料流動順暢,希望有較高的料溫,模溫,.,充填完了希望膠料能迅速冷卻硬化模具內取出,.,2),整個作業中,應把模具視為一部熱交換機,而不能當做一部冷卻,機,.,因此必須做好模溫控制系統,.,3),較高的模溫,:,使冷卻時間延長,如果冷卻時間不足,會造成成品的縮水,凹陷,或變形,.,但較高的模溫,使成品緩慢冷卻而能得較均勻及充分的收縮,減少成品的變形,4),較低的模溫,:,冷卻時間縮短,成形週期也大幅縮短,產能提高,成本降低,.,但因迅速冷卻,收縮時間較短,造成成品不完全的收縮,因此有,較小的收縮率,有較大的成品尺寸,.,對結晶性樹脂,因模溫較低,冷卻速度快,阻礙收縮與結晶化的,進行,.,將會因環境的變化產生二次收縮與二次結晶,.,5),模溫不平均,:,因成品收縮與結晶化的不平均,收縮率較大的部份有較謫的密,度,造成尺寸的不均一及變形彎曲及較大的縮水,.,溫度高的一側有較大的收縮量,.,模溫不平均的原因及其解決對策為達到精密成形的關鍵技術,.,(,二,),成形條件設定,:,(1),可塑化能力與下列因素有關,:,1),螺杆規格選用及料管的配合,.,膠料的混煉效果與進料速度,螺杆的,L/D,值,壓縮比,形狀有密切關係,.,2),塑膠原料的特性,:,粘度,流動性,比熱,結晶度,流動性與溫度壓力的關係,均為射出成形,條件設定的重要因素,.,3),螺杆轉速,:,快速旋轉,快速進料,但混煉效果較差,.,因剪切力造成的磨擦熱對膠料流動性的影響,.,快速旋轉其扭力較低,4),背壓,:,背壓大小對混煉效果的影響,.,背壓高使成形週期增加,但可改善混煉效果,.,5),料管電熱量,:,容量高的可塑化能力增加,但須防止膠料的過熱分解,.,6),射出率,:,可塑化效果與射出率大小成反比關係,.,7),最大的射出量,:,與膠料的混鍊程度有關,.,(2),射出成形條件設定,1),製品的外觀精度與膠料流動速度有關,.,製品的尺寸精度與保壓有關,.,2),根據膠料在流道,模穴內不同的形狀,截面積的流動速度,如何設,定流速的大小,流速的切換點,以及在充填完,了澆口硬化前的保,壓大小,保壓爭換點為射出條件成敗的關鍵,.,3),如何使膠料在厝具內的流動很順暢,:,盡量以磨擦熱,(,適當提高螺杆的轉速,縮小流道的截面積,),來改善,膠料的流動性,.,在极短的時間內因摩擦熱造成膠料的溫升值,(,改善,其流動性,),並不會有膠料變質,分解的問題,.,以摩擦熱來適度降低料筒的料溫,可防止膠料因過熱分解,變質的,問題,.,適當的控制模具溫度,(,維持一定的高溫,),可大大改善膠料的流動,性,並可改善結晶化程度及膠料的物性,.,4),正確的模溫控制,因膠料粘度的下降,流動性增加,可以,適當的降低料溫防止膠料分解變質,並可降低射也壓,力,減少製品毛頭的產生,對製品表面光澤度的改善也,有幫助,600 700 800,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,直角方向,流動方向,模具溫度,60,度,缸溫度,240,度,射出壓力,(kg/cm ),2,成型收縮率,%,250 260 270 280,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,射出壓力,600kg/cm,流動方向,模具溫度,60,度,厚 度,3mm,澆口厚度,2mm,樹脂溫度,(,攝氏度,),2,成型收縮率,%,直角方向,徐然性品級,(,玻璃纖維,30%),的成,形收縮率與射出壓力,徐然性品級,(,玻璃纖維,30%),的成,形收縮率與樹脂溫度,10 20 30 40,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,玻璃纖維量,(%),成型收縮率,%,1.4,1.6,1.8,徐然性品級的玻璃纖維量與成,形收縮率的關係,直角方向,流動方向,厚 度,3mm,模具溫度,7075,度,缸溫度,240,度,射出壓力,700kg/cm,2,40 60 80,80,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,射出壓力,800kg/cm,缸溫度,240,度,澆口厚度,2mm,直角方向,流動方向,厚度,4mm,2mm,4mm,2mm,PBT,模具溫度,徐然性品級,(,玻璃纖維,30%),成形收縮,率與模具溫度,成形品厚度,3mm,成形時模具溫度,65,度,氣氛溫度,190,度,175,165,150,120,100,80,10 20 30 40 50 60 70 240 280,0.1,0.2,0.3,0.4,後收縮率（）,PBT,放置時間,(hr),徐然性品級,(,玻璃纖維,30%),的後收縮率所受氣氛,溫度,放置時間的影響,(,流動方向的後收縮,),1 2 3,200,600,400,流動距離,(mm),一般品級,玻璃纖維,20%,一般品級 玻璃纖維,20%,模具溫度,80,度,100,度,樹脂溫度,290,度,290,度,射出壓力,1200kg/cm 1200kg/cm,2,2,厚 度,(mm),變性,PPO,的渦旋流動長與厚度,2,玻璃纖維,20%,一般品級 玻璃纖維,20%,模具溫度,80,度,100,度,射出壓力,1200kg/cm 1200kg/cm,2,2,2,一般品級,3,玻璃纖維,20%,厚度,3mm,一般品級,260 280 300 320 340,200,400,600,800,流動距離,(mm),變性,PPO,的渦旋流動長與樹脂溫度,變性,PPO,的渦旋流動長與射出壓力,600 800 1000 1200 1400,200,400,600,一般品級 玻璃纖維,20%,模具溫度,80,度,100,度,樹脂溫度,290,度,290,度,一般品級,玻璃纖維,20%,射出壓力,(kg/cm ),2,流動距離,(mm),0.2,0.4,0.6,0.8,一般品級 玻璃纖維,30%,模具溫度,93,度,82,度,射出壓力,1050kg/cm 1050kg/cm,230 260 290 320,一般品級,玻璃纖維,30%,厚度,3.2mm,變性,PPO,的成形收縮率與樹脂溫度,800 900 1000 1100 1200,0.4,0.8,1.2,一般品級,玻璃纖維,30%,成形收縮率,(%),射出壓力,(kg/cm ),2,變性,PPO,的成形收,縮率與射出壓力,一般品級,玻璃纖維,30%,厚度,3.2mm,樹脂溫度,290,度,射出壓力,1050kg/cm,2,20 40 60 80 100 120,0.2,0.4,0.6,0.8,模具溫度,(,攝氏度,),成形收縮率,(%),變性,PPO,的成形收,縮率與模具溫度,厚度,6.4mm,3.2mm,厚度,6.4mm,3.2mm,200 220 240 260 280 300 320,440,420,400,380,360,320,300,280,260,240,220,200,180,160,140,聚縮醛,(,玻璃纖維,)25%,(,共聚合物,),340,耐隆,6,(,玻璃纖維,30%),PBT,(,一般用,HB,玻璃纖維,30%),模具溫度,80,度,射出速度,3m/min,射出壓力,1000kg/cm,模穴厚度,2mm,2,變性,PPO,玻璃纖維,30%,聚碳酸酯,玻璃纖維,30%,缸溫度,(,攝氏度,),流動長,(mm),0 50 100 150 200,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,比容積,(cc/g),溫度,(,攝氏度,),耐特,6,聚 烯,凝丙烯,玻璃纖維強化的各种工程塑膠之流動性,各种塑膠的比容積,因溫度所致的變化,150 200 250 300 350,10,3,10,4,10,5,2,4,6,8,6,8,2,4,6,8,聚碳酸酯,變性,PPO,PBT,耐特,6.6,耐特,6,HDPE,聚縮醛,聚苯乙烯,ABS,聚丙烯,聚甲醛丙烯甲酯,PVC,(,條件,),剪斷速度,10 sec,2,-1,溫度,(,攝氏度,),熔融粘度,(poise),1 2 3 4 5 6,50,100,150,200,250,300,L / t,厚 度,(mm),加玻璃的聚碳酸酯,(300,度,1250kg/cm ),聚碳酸酯,2,耐隆,6(250,度,900kg/cm ),中粘度,2,加玻璃的共聚合物,(195,度,1300kg/cm ),2,加玻璃,PBT,(250,度,1300kg/cm ),2,縮醛共聚合物,(190,度,1250kg/cm ),2,工程塑膠的,L/t,各種塑膠的熔融粘度,10,4,2,3,4,6,8,2,3,4,6,8,10,5,150 200 250 300,聚碳酸酯,(,尤匹隆,),亞克力樹脂,硬質,PE,(,海瑞克斯,3000),縮醛樹脂,(,Delrin,),耐隆,硬質,PE,(,海瑞克斯,1000),低密度,PE,脂酸纖維素,聚苯乙烯,各种塑膠的外觀粘度與溫度的關係,溫度,(,攝氏度,),外觀粘度,(POISE),試驗法,:,高化式,flow-tester,噴嘴,1 mm *10mm,壓力,:,只耐隆,10kg/cm ,其,他,40kg/cm,2,2,10,4,2,3,4,6,8,2,3,4,6,8,10,5,3 4 6 8 10 2 3 4,5,10 20 30 40 50,壓力,(kg/cm ),2,滑移應力,(dyne/cm ),2,外觀粘度,(POISE),聚碳酸酯,硬質,PE,海瑞克斯,3000,醋酸纖維素,(,海瑞克斯,1000),耐隆,高壓法,PE,Delrin,亞克力樹脂,聚苯乙烯,A,縮醛樹脂,試驗法,:,高化式,flow-tester ,噴嘴,1 mm *10mm,長,加熱溫度,:,聚碳酸酯,280,攝氏度,醋酸纖維素,180,攝氏,度,亞克力及耐隆,230,攝氏度,其他全為,200,攝氏度,.,各种塑膠的外觀粘度與加壓力的關係,4.13,流路系統設計,一,),噴嘴,(Nozzle),及澆道,(,Sprue,),設計,1.,噴嘴係膠料由機台流出進入模具的地方,噴嘴的端部應與模具的定,位環,(Locating Ring),密切配合,以防止膠料的溢出,.,2.,模具裝上机台,定位環須對準噴嘴,二者接觸面在時,因力量分散,可,提高使用壽命,.,3.,為防止澆道取出的不良,如圖的,d,應比,D,略小,12mm.,取付板,型板,d,d+1,4.,常用的澆道規格如表所示,制品重量,直,徑,材料,3oz,以下,12oz,以下,大 形,d,D,d,D,d,D,PS 2.5 4 3 6 4 8,PE 2.5 4 3 6 4 8,ABS,樹脂,2.5 5 4 7 5 8,PC 3 5 4 7 5 10,二,),流道,(Runner),與澆口,(Gate),設計,:,依射出成形材料的種類,(,性質,),成品形狀,大小,重量,厚度,分模線,成,形數目,決定,R,G,的型式,大小,.,澆道,澆口的決定,將影響成品形狀,平坦度,表面,尺寸等品質的變化,同時也影響成品的收縮,生產性,故為模具設計重要的項目,.,1.,流道,澆口的選擇基準,:,a.,每模穴數,:,一次一個時,可選用任何的流道及澆口,若一次二個以上時,流道,及澆口的型式,位置配量方法將受到限制,一次多個不可使用直,接澆口,.,b.,樹脂的種類,:,成形性不佳的材料,如亞克力,PC,2,程塑膠等,澆口的決定對成品的,成形週期,品質影響很大,.,因其粘度高,流動性不佳,充填不易,成品易,燒焦,生毛頭,(,壓力過大來充填,).,c.,成品外觀性能,:,澆口的位置不能影響成品的外觀面,毛頭去除留下的痕跡不能影響,成品的性能,:,d.,成品形狀及尺寸的要求,:,成品投影面積的大小,厚度,不易充填時可設副澆口,.,e.,模具結構的影響,:,依側孔,Slide,二板,三板的需要,配合適當,Gate.,f.,殘留應力及變形的問題,:,PE,及,PP,材料以直接,Gate,成形時,殘留應力集中在,Gate,附近,易生變形,如果增加,Gate,數目,則可改善,.,g.,生產性,:,為減少膠料在流道中流動的熱量損失,流道的截面積應取最小的圖形,為佳,.,方形及梯形,半圖形不是理想的流道形狀,.,成形冷卻時間與成形品,厚度的平方成正比,為了使流道亦能迅速冷卻取出,流道的截面積亦應,盡量取小,為改善生產成本,澆口的斷落及流道的自動取出或落下,應詳,細規格,設計,.,2.,流道的大小形狀與膠料流動,:,a.,流道長短與流動摩擦力損失有密切關係,壓力降過大會造成流動的不,順,再加上膠料在流道中流動的熱損失,(,一部分的熱被模具帶走,),因此,常常會想到是不是會因此,(,此二原因即壓力降及熱損失的問題,),而造成,膠料的流動不順暢,而故意加大流道的截面積,使膠料在流道中的流動,的較大的空間,;,事實上因截面積過大,流速成平方關係的上降,因流動過,慢反而易冷卻,更增加流動的阻力,造成填充不易的不良現象,.,b.,流道表面積大小與膠料流動速度及溫度的下降有密切關係,.,截面積越小,流速越快,(,成平方關係的增加,),因流速增加,膠料傳到模具的熱量會減少,有助於料的流動,充填,.,c.,同樣的流道斷面積,其表面積越小越佳,因此以圓形最佳,方形較差,.,1),圓形流道與矩形流道的流量,圓形流道,QR= =,當,a = 2.53.5,時,Q,為,D,的,6,次方,矩形流道,QG= =,Q,為,H,的,5,次方,亦郰表示圓形流道的流量正比於直徑的,6,次方,矩形流道的流量為,深度的,5,次元,因深度微小的變化而有很大的變化,例如深度,5mm,的,矩形澆口,(Gate),如果有,5%(0.025mm),加工上的誤差,流量便有,20%,的,誤差,因此澆口的加工對生產性,加工成本有很大的影響,.,Fe P,D a+3,a,R,2 (a+3)L,2 a+3,R,a,feD,P,R,3,3072L,R,a,FeBH P,a+2,a,G,2 (a+2)L,a+1,G,a,feBH,P,G,3,80L,G,3,5,2,1,2),由項 式圓形流道流量反推其壓力降,P,式矩形流口流量反推其壓力降,P,(,設流量,QR=QG,時,),R,2,1,R,feD,P,R,3,3072L,R,a,則,=,feBH,P,G,3,80L,G,3,5,PR,PG,=,38.4BH L,3,R,5,D L,G,3,6,3,(a =3,時,),Q:,流量,(cm /sec),fe,a,:,流動特性,a =2.53.5,D :,圓形流路直徑,(cm),H :,矩形流路深度,(cm),B :,矩形流路寬度,(cm),P :,流路中壓力降,(dyne / cm ),2,d.,一般情形的射出壓力若為,1000kg/cm ,模穴內的壓力為,400500kg/cm ,壓力降,P=500kg/cm 600kg/cm ,因此在流道中的壓力損失,因摩擦,生熱產生的溫升,T,約為,40,度,60,度,.,e.,當流道的截面積取小,壓力損失,嗇因摩擦生熱使膠料的粘降低而有利,於膠料的流,動對於充填不良,接合線等有顯著的改善,.,f.,因有助於上述不良現象的改善,調整射出成形的壓力時,可以盡量的降,低,因射壓的降低對成形品內應力問題及毛頭問題有很大的改善效果,.,D,D,D,D,D,D,D,d,0.250,0.250,0.250,0.24950 0.19970 0.1530 d=,D/2 0.166D,D/4 0.1 D,D/2 0.071 D,流道斷面形狀效率,樹脂名 流道直徑,ABS AS 4.89.5,POM 3.29.5,PMMA 8.09.5,PMMA 8.012.7,PA6 1.69.5,PC 4.89.5,PP 4.89.5,PE 1.69.5,PPO 6.49.5,PS 3.29.5,PVC 3.29.5,樹脂流道直徑,3.,流道長度與成品配置,:,一模多穴,模穴位置的決定,流道長短的設計,為膠料是否同時進入澆口,是否同時充滿模,穴的關鍵技術,.,a.,一模多穴如果因設計不,不能同時充填如圖,:,當膠料對,b,c,先充填,而,a,b,尚未充填,亦即,b,c,填飽時,a,b,尚在充填中,.,因,a,b,尚在充填,膠料繼續前進,料的前端承受的壓力約為一個大氣壓或更高些,(,視透氣狀況而定,),與充填射壓,500kg/cm,相較,顯然低了很多,.,也就是在所,有模穴尚未填飽時的波前壓力只比大氣壓略高而已,在最後充填完成模穴,真飽的瞬間,膠料才隨到