成型材料_模具_成型机解析

生产优质成形品的基本生产保险产品日本的产品之所以能在全球取得信任是因为“产品保险”。日本生产 现场的优点是“没有不合规格”的生产。象塑料成形那样，以机械为主 的生产方式比以人为主的生产方式更适合统一规格的生产。品质管理的基础是“重视品质的概念”和“对品质的责任”，推进方 法是“统计手法”。塑料成形必须是均一成形，可通过对成形品的检查进行确认。用统 计手法要进行大量的检查。品质管理的基本是将良品交给下道工序（不交不良品），这就要求对 品质要有责任感。但是，区分检查和挑选相当重要。因品质是由生产过 程决定，所以检查是对良品的确认。稳定品质的重点有 2个。一是尽可 能减少人的因素。虽然人可做复杂工作，但不能一直保持相同状态。机 械虽只能做简单的，但只要组装、保养好，便能一直保持。另一个是尽可能排除干扰。一般是没有能自行排除干扰的机械，并 且干扰会马上影响生产的统一规格性。塑料成形品和高技术工艺品不同，生产数全为良品这一般是大量生 产的工业品。“将其调好”“注意作业”等的作业手册不是制作工业产品。成形现场不可做“高难度的成形”。发挥最大的能力去调节，哪怕是 一小点，也会产生很大的不均匀。如调节一点，其均匀度也只一点，即 “简化现场”成青工才是真正的高技术。成形品和模具未必都是相似品。设计已补正好的模具（具体是指改 变每个部位的成形收缩率），模具不仅会成为歪斜形状，制作变麻烦，而 且成形也变难。象那样“高难度的成形”很不均匀，自然品质变坏。因此简单地将 成形品和模具假定为“相似品”（具体方法：规定成形收缩率），进行简 单的成形（合乎规格的成形），。射出成形也不是什么都可以做，了解其 范围很重要。任何事物都有“原因”和“结果”以及联系它们的“缘”。“缘”分 为自力（自己的努力）、他力（他人的协助）和佛力（神灵的保佑）出现成形问题，有时也会不知道“为什么。一旦不知道，要简单地 下结论，采取紧急措施。不知道“为什么”时的对策只有一个，实际上 也很有效，请实施。对策即“不明白时，什么事情都作规定”。例如规定成形周期、室 泪笺 W1守O表-1日本人针对成形的对策方 针内容手 段产品信誉局品质保证使用优质部件1图-1联系原因和结果的缘射出成形模具的原理制作坚固的模具，可以进行大量生产限具的作用射出成形是一种适用范围很广的成形法，但实际上对形状有很多的 限制。第一必须是模具能做出的形状。第二即使是模具能做，但必须是现 实中安装到成形机，放入成形材料后能成形（注意成形不可中断）的形 状（和模具）。而且，制作模具相当费时，所以要了解安装到已完成的成形机上后， 开始时知道问题所在，但事实上却没有解决对策（没有修改模具的时间）。模具的打开状态有2个，一关闭，中间便会出现空隙，在此注入成 形材料（叫射出），生产成形品，射出成形的3个工序“溶解”“流动” “硬化”中，“溶解”是在射出成形机的料杆内进行，而“流动”“硬化” 则在模具内。模具可以认为是射出成形机的一部分（但每个成形品都要特别制 作）。模具非常贵，、有些比射出成形机还要贵。公模和母模模具由公模和母模组成，公模和母模间的空隙部分为成形品部位， 模具加工的大部分都是公模母模间的加工。公模和母模的钢材必须是没销孔的信誉好的材料。公模和母模不仅要求高精度的尺寸，作细加工（特别是研磨），而且 不能因为成形压力而出现变形、偏位等。而且公模和母模的冷却热成形品的作用很重要，所以配置冷却水孔 很重要。架台部分公模和母模以外的部分总称架台部。包括未加工的公模和母模在内的成套模具市场上有销售。只要合乎 尺寸如使用现成品，可以缩短交货期。架台部分的主要部位有与成形机的安装（固定侧安装板和移动侧安 装板）、和成形机喷嘴的接触（定形环）、成形品顶出机构（也叫顶杆、 顶针等）。做模具时即使精度很好，但实际应用时如不能维持其高精度， 也就没实用价值。不能因为成形时的高压力（例如40Mpa）、温度 （例如材料温度200C、模具温度40C）而使模具产生变形、偏 位等。要求定位。无故障的模具模具的构造尽可能简单、结实。多滑块等复杂结构的模具、 刚性弱的模具、柔软材质的模具都容易出故障。冷却性好的模具模具具有冷却固定热又软的成形材料的功能。正确地安装冷 却水孔很重要排气性能良好的模具为彻底地去除模具内的空气（或是气体），要设计排气管。磨性好的模具模具的表面必须被磨得很干净。原则是镜面研磨。表-1模具的五大重点高精度模具模具的尺寸公差一般都为成形品尺寸公差的1/6。射出成形模具的基本结构简易结构是基本标准型标准型是指1段流道的模具。1个料道模具是将流道及滑道（使成形材料流入成形品的通路）和 成形品一起组装的，所以模具只有一个可打开的地方（合模线：模具分 割面）。原则上模具是这种形式，但由于水口（成形品部位的成形材料流入 口）的种类和取数（一个模具里可设定几个成形品部位）的不同，有时 也有不能做的时候。这时便用2个料道模具和热流道模具。定速型定速型是指2个料道的模具。2个料道模具因为是在1段流道模具里再多设定一个流道和滑道部 分，所以另一个流道、滑道部分取出时有必要和成形品区分开。打开模 具的地方有2个即：分割部和流道部。此模具在取出流道、滑道部时会 给成形作业带来一定的麻烦，并很难自动化。因此通常方法是使用流道 取出机（一种机器人）。道部）也有冷的部位（成形品部），而且它们非常地接近。热流道型模具的热流道部的热绝缘方法（要想办法设定一点空隙以 便利用空气绝缘、或者在水口附近设计成形材料流入的空隙利用成形材 料的塑料绝缘等）和高精度的温度控制相当重要。模具的价值只有在成形时才知道。因为模具要在其 成形后才能评论其好坏，所以只根据模具的价格或是成 形工厂内的模具制作来讨论模具行业的予算则是一种错 误。“用牢固的模具进行简单的成形”热流道型热流道型模具是经常加热2个料道模具的流道、滑道部，所以没必 要取出每个成形品。当然也适用1个料道模具。热流道型模具的原理很简单，但实际上其制作和使用却比较麻烦， 所以需要一定的经验。很麻烦的理由是在同一模具内有热的部位（热流射出成形模具的实际结构调查实际成绩进行安全设计实际的设计作业中，大部分都是依据以前的设计，或是进行组合。依据经验设计的话，其事故比较少，能确保安全。如进行此行业已有相 当长的时间，那么产出实际成绩的设计图就有丰富的经验，只要利用它 稍微组合便能使用。用这种方法进行新的设计的确有些困难，但它不花时间，没风险。而且设计成本低，是一种很实用的方法。射出成形模具有标准型（1个料道）、定速型（2个料道）和热流道 型3种。模具设计模具设计的顺序在产品设计上进行自动控制模具是根据成形品的图纸制作的，但现实中只有图纸是不能完全传 达信息。制作模具时，成形品的设计人、成形的技术员、模具的设计者 应聚集在一起进行商谈。而且，模具完成后的试作成形品也要所有成员 一起确认。在模具部品图还没全部到齐之前，要先准备材料图、附属部品表， 所以制作最初的构造图很重要。模具设计的顺序一般情况下如下所述。“制作构造图”模具的规模（大小）、模具的村质、取材料的尺寸（包括样板座）、合模线的位置和形状、下陷部位的去掉方法、顶出的方 法和位置、水口的位置和种类、模具的镶板构造、排气管的位置和构造、 冷却水孔的位置和形状、安装成形机的有关尺寸、附属部品表等。“制作模具部品图”架台部各部品图、模具部各部品图（包括镶板）表-1模具设计顺序设计顺序重要事项模具的大小太小则刚性不足、成形困难 太大则提高模具成本模具的材质考虑到使用寿命，模具部要选择硬的材料。例 如一般品用S50C、高级品用SCM、精密品用 SKD 等。难切屑的材料其加工费很高。取材料的尺寸安排主要部分的型材（制作图面）大形品要特 别锻造。不要太大。可能的话用完成品（样板座、标准部品）（配 有介绍书）合模线（PL）的位 置和形状以PL为边界，进行出模角度。PL很简单（没倾斜的直线）下陷部位的去掉 方法定为简单又牢固的物品（倾斜定位销很牢固）。 考虑动力源（油压气杆协助）和作动顺序。顶出的位置和方 法用简单又牢固的物品。安在平衡性好的地方。/、要影响外观。水口的位置、种类和数量根据成形材料的流动做决定（用CAE分析流 动情况，最好是整个成形品能同时、均一填充 的位置。）安装在能由厚向薄流动的位置考虑水口的切断方法（自动切断、用机械切断、还是之后切断）不会影响外观，且成形不会很麻烦模具的镶板（嵌入 物）原则上是一起做但在不能加工的地方放镶板。 注意模具会因镶板而变弱。如仔细看镶板边 界，会发现有风口，并产生断热使得模具冷却 变得困难（成形周期延长）排气管的位置和 构造推测成形材料的流动情况安装在终点。（用CAE分析流动过程，最好是装在结合线 的位置）冷却水孔的位置 和形状决定于模具设计的初期。高速使水流动的构 造。模具表面均一冷却的位置。不会漏水（注 意镶板结构）安装成形机的有 关尺寸连在成形预定的成形机组上能安装的尺寸。流 道径比喷嘴大0.5mm。附属部品表标准部件、米购部件的式样、数量一览表。架台部各部品图模具部以外的制作部件不能因为成形时的压力和温度而产生变形和 偏位等。模具部各部品图模具部（雌型、雄型、镶板）。一般由成形品 图面的尺寸根据成形收缩率来计算模具尺寸。 不能因为成形时的压力和温度而产生变形和 偏位等。容易出现加工错误的地方划下线。尽早将新产品投入市场是至关重要的。但很多情况下模具都成为交货期的阻碍。因此在设计新产品的同时就得开始制作模具。即成形品和模具的图纸要同时设计制作。制作出成形品图纸 后再给模具估价，时间上来不及。所以组立厂、成形厂和模具厂的合作非常重要。模具的标准部件标准部件能缩短交货期射出成形模具的标准部件市场上有买，所以设计时看一下标准部件 的清单，以便尽可能地利用。因标准部件能马上到手，所以能有效地缩短交货期，降低成本。另本表中记载的模具部件名称为普遍使用部件。标准样板设定完成一半的模具标准样板设定能用已组装的模具马上进行加工。其大小和种类有很 多，可使用最合适型。模具板很多是以铝钢等和未处理钢（机械结构用的炭素钢等）2种 为标准。模具的材质成形上用硬材射出成形模具因为是将高温（如200C）的塑料成形材料放入被冷 却的模具内（如40C）时，要施加很大的压力（如模具内压力40Mpa）, 所以模具要做得非常牢固（高刚性、耐摩耗）模具材料除特殊情况外，一般使用坚固的钢材。但是，制作模具时，存在着切削速度的问题（一旦费时，便会提高 成本）所以要重视切削的容易性。利用使用模具（成形时）和制作模具（切削时）的平衡度来选择决 定模具材料。如使用标准部件则能选择适当的材料。而且模具部作为样板座而成 为标准部件。一般标准部件有铝钢等（精密成形品使用）和未处理钢（一 般成形品用）2种。其他的还有塑料模具专用钢（模具部用），但要根据用途使用。特 殊的（光学部件成形用等）还有磨镜面用的淬火钢。注：大型模具没有标准部件，所以要特别锻造模具部材料。这时要 延长交货期。表-1射出成形模具的基本材料钢材的种类用途备注模具部淬火钢特殊用途SKD6 等铝钢等精密成形品用SCM等未处理钢一般成形品用S50C 等架台部淬火钢PIN类SK3等未处理钢板类SS41 等模具的材质会影响成形品的表面。用热传导率低的材料，会影响成形品表面的光泽。就像成形品 表面涂了一层物体。料道的位置和种类料道由对成形材料的流动情况的重视度决定，但料道的切断、加工模具的设计原则用坚固的模具做简单成形模具的规模（大小）模具的大小是模具设计的最重要点，如太小则刚性不足，成形困难； 太大，则增加模具成本。箱形的成形品，其模具厚度要和1边的长度差 不多。合模线的位置和形状以合模线为界，做出模角度。合模线要直（不歪曲的直线），这点很 重要。下陷部位的去掉方法下陷部位的去掉方法要尽可能地简单并结实。现实中存在很多问题。顶出（顶针）白方法和位置顶针要装在平衡性好、实在的地方。因顶针的后面还要安装其他部 件，所以要注意不要影响外观。和后面的工作不可影响外观。根据料道的种类有2个料道式模具，其成 形比较麻烦。模具的镶块结构当模具不能整个一起加工时（有深、有浅的区别等），要有镶块结构。 镶块的界线将被成为成形品，所以不能影响外观。产品的设计人也会有 不知道镶块的情况，所以模具设计员要及时提醒。冷却水孔为生产优质成形品，模具的表面要控制在适当的温度范围内，因此 必须正确地决定冷却水孔的直径和位置。表-1模具设计的五原则原则内容说明提高模具的刚 性不要因为射出时的压力和热气使模具产生偏 位和变形。（公模和母模要吻合）注意镶块结 构。作好起模将出模角度安在1C以上，研磨（#600以上）安装排气管模具内在成形材料流到最后的位置安装排气 管（排出气体的漕，例深度为0.01宽度为10）提高冷却效率为使模具内的大量冷却（加温）水进行很好的循环，要有足够空间和数量的冷却水孔。注 意镶块构造。预测流动情况要预测从料道进入的成形材料作怎样的流动。推测结合线的位置决定模具构造。用语：下陷部位：UNDERCUT不能同一方向打开模具的形状。顶出 ：KNOCK-OUT 将成形品从模具中顶出的机构。模具的镶块构造：INSEERT BLOCK将模具分割并嵌入模板的构造。成形收缩率把成形品和模具当作相似品塑料成形的技术包括成形材料、模具和成形机3个复杂的技术。但 是出现问题时，必须以成形材料、模具到成形机的顺序采取对策。例如 改变成形材料，模具内的流动会产生大的变化，而导致昨天和今天的成 形品尺寸不同的场合等，最开始应该检查成形材料。成形材料要综合产出成形品后的外观、尺寸精度、强度及耐热性、 耐药性、耐候性、成形的容易度、价格等进行选择。但是，如因为成形条件的幅度太窄，以致成形困难而不实用。规格 相差太大的材料也不可真正使用。热可塑性塑料分为结晶性（分子结构的规律性很高）和非结晶性（分 子结构规律性低）2种，关于成形收缩方面，结晶性1%台、非结晶性0。 1%台。精密成形适合使用成形收缩率小的材料。意思是非结晶性虽好， 但实际使用中，因需要耐油性，所以大部分都要选用结晶性。如用混合 材料（玻璃纤维强化等），要注意方向性和场所（水口部和结合线等）的 不均一,o成形收缩率的计算成形收缩率是比较常温下的成形品和模具尺寸得出的比例数。（大概的一个数值）成形收缩率：（模具尺寸-成形品尺寸）/模具尺寸成形收缩率虽会有4/1000或0。46或0。004的数值出现，但并不 太精确。即使是相同成形材料，也会因材料批量、成形机、成形条件、 模具和形状部位而不同。但是，如因部位而改变成形收缩率，模具则会 变成歪斜形状，设计也困难，所以通常情况下都是以规定的成形收缩率（设计基准）进行设计。这时会有设计误差（设定成形收缩率时的误差）。 表-1成形收缩率（设计基准例）非 强 化玻璃纤维强化成形材料成形收缩率成形材料成形收缩率PS GPPS HI0.40.4ASABS0.20.3AS0.4PC0.2ABS0.4PPO变性0.2PE LD2.5POM1.5PE HD2.5PA 60.5PP1.6PA 660.6PVC0.3PBT0.5PC0.6PET1.2PPO变性0.7PSF0.2POM1.7PES0.2PMMA0.4PEEK0.2PA 61.6PPS0.2PA 661.6PEI0.2CAB0.4LCP0.1IO1.0TPX2.0PSF0.7PAR0.8盒式模具 方面则是模具占大部分。因此盒式模具有时也只能稍微节约部分费用。 而且嵌合构造有时也会出现比整体构造的强度和精度都低的问题。但是，如是特别小型的模具，在模具制作前，可以准备一部分已加 工好的盒式模具，从而可以大幅度地缩短模具交货期，如使用市场上的 小型盒式模具，通过一般的邮递发注订单，第二天便可收到，并能立即 加工模具部。另外因准备了盒式模具部的未加工图面，所以只要将其画 上，便能立即设计模具。而且有关成形作业方面，只要将架台部安装到成形机上，因只交换 模具部，所以能马上更换模具。虽有嵌入，但其精度在实际工作中很少 出现问题。这种模具，其优点是便宜。同时适合经验少的人操作。注意使用模具成形行业中，模具占9成。意思是能否很好的成形，90%决定 于模具。成形品成本中包括模具成本，例如：模具即使很贵，如成 形便宜的话，就能降低成本。不能只评价模具价格。模具虽是针对每种成形品而专门制作的，但模具大部分都共通性， 只需在专门的地方作特别的制作。这就是盒式模具。实际中，共通部分 为架台，专门部分为模具部。体积大小上，架台占模具的大部分，工数模具的取数为了不使成形品的规格出现混乱，重点是不使模具出现问题， 从一开始就必须重视模具的耐用性，同时做好保养。考虑通用性，选择最合适的取数有关射出成形，虽理论上是取数越多越好，实际上很多情况下是越 少越好，原因是虽大批量不可做小批量计算，但现实的成形行业中，因 市场的变化，生产数将会减少。而且在如今竞争激烈的社会里，取数少有它的通用性。成形机也是这样：几台小型机比1台大型机的通用性好。即使生产 率低，生产量不高，重视其通用性，不仅是现实的做法，而且在经营上 很安全。另外，如果是高精度成形，一模1个或取数少的话，比取数多的情 况更方面统一规格。1模1个对消除公模间的误差有很大帮助。多个取数的场合，当几个公模出现问题时，虽可以减少取数的同时， 继续成形，但会造成很大的损失。假使生产率不高，但因设备投资少，所以针对市场状态的变化，相 对比较安全。定形和定位1 .定形环当射出压力时，为防止整个模具出现移动或变形，要在模具上安装 定形环（高度10mm角度5 J这样模具板的里面和架台部及厚度方向 都能进行细研磨，并防止射出压力时产生的变形。2 .导向销关于公模、母模的模具，它是打开模具时进行导向的销，它不仅是 定位，而且能指定大概位置。3 .定位销组装各部件时决定位置的销，但是，有可能会因为成形时的压力而 偏位，所以实际上和导向销是一样的意思。为决定正确位置，必须要（1） 的定位环。模具的镶板结构了解镶板结构可能的情况下，都希望制作整体模具（确保强度和冷却），但有时 会出现加工不出来的形状。例如底深但又要求细加工时，因看不到没法 确认所以不可能。这部分就只有放入镶板（insert-block）。而且要用淬火 模具细加工板块后再组装。但是，镶造部分的接口会印到成形品上，所以要确认对成形品的外 观有无影响，最好是从开始就设计利用接口，另外，即使模具的分界线 是在眼睛看不到的部位，在成形品上也能清晰地显示。虽在设计成形品的当时，如想像出模具的镶板构造，可以方便制作 模具，但在模具制作过程中，一旦出现问题，不仅会增加成本，而且会 影响成形品的外观。顶出机构从模具中取出时，注意保持平衡性1 .顶出法的种类和设置场所顶出装置必须要装在平衡性良好的地方。而且注意不要影响外观。2 .顶针机构(1)边缘顶针用顶针敲打成形品的边缘。效果很好。如用横形成形机，成形品可 以自动掉落。(2)内部顶针用顶针敲打箱形成形品的内部。其效果没有边缘顶针好，但是认成 形品自动掉落时，有可能会突然被卡住，所以要补助工具(喷枪等)。(3)套式顶针转动环状套筒，敲击成形品的方法。适合于小面积凸起的部分的敲 打。(4)起模顶针(中子)用框架顶出成形品的边缘，其效果比边缘顶针更好。并能自动掉落, 但是，必须要准确顶出合模线的全周，所以结构复杂，成本费高。另外，板式顶针没有模具内的顶出机构，并且能直接用成形机顶出(5)条状顶针成形品边缘是用板块顶出，其效果和板式顶针差不多，但是，加工 没有板式顶针复杂，结构类似顶针。(6)空压顶针用压缩空气顶起紧挨在成形品表面上的阀门，同时将空气吹入成形 品里面的一种顶出方法。对深的成形品很有效。因结构比较简单，所以 不需要敲板等的机械装置，并且可以使用小形模具，且成形时方便使用。 但是，仅仅是这些还不是很充分，所以有时也兼并其他方法一起使用。铭板，所以具有能减小模具厚度的优点。