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塑膠模具基礎知識講座l 內容提要1. 概述2. 塑膠模具的分類3. 射出成型原理4. 模具結構分類5. 模具設計6. 總結一.一.概述概述 塑膠模就是利用其特定形狀去成型具有一定形狀塑膠模就是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑膠制品的工具和尺寸的塑膠制品的工具 第一、模具的普及性：第一、模具的普及性： 在日常生活及工作我們觸目所及都經模具所制造出來的東西如：手機、MP3、電腦、家用電器、生活用品等等；有個數據在電子、汽車、電機、儀器、家電、儀表、通訊等產品中，6080的零部件都要依靠模具成形。用模具生產製件所表現出來的高精度、高複雜程度、高一致性、高生產率和低消耗的產品，共加工制造方法目前是其他制造方法所難替代的。第二、模具的重要指標性：第二、模具的重要指標性： 1. 模具工業是高新技術產業的一個組成部分如： a.計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造，也必須有精密塑膠模具和精密沖壓模具. b.數位化電子產品（包括通訊產品）的發展，沒有精密模具也不行，在航海航空領域亦是如此。 2.模具工業是裝備工業的一個組成部分； 國民經濟各產業部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來的，各產業部門需要的裝備，有許多是電子資訊技術得載體，好像一個人，不僅要有聰明得腦袋和靈敏得神經系統，還要有堅強得軀幹和靈敏得雙手和雙腳，就如同電子資訊技術與模具工業的聯結。3.模具工業重要地位在於模具支撐國民經濟五大產業； 機械、 電子、汽車、石化、建築都要求模具工業的發展與之相適應，以滿足五大支柱產業發展的需要，有數據顯示，中國產的塑膠產品由1997年700多萬噸，到2005年塑膠制品將增加到1500萬噸左右，足以顯示（塑膠）模具工業未來的發展態勢是非常驚人，亦更顯示出模具工業對未來產業發展是起得非常重要及關鍵的地位。二.塑膠模具的分類l生產中因產品本身的多樣化需求特性便造就加工工藝的多樣化,最終決定模具的種類及型式必須多樣化來配合整體的需求。l以下便是對模具的一個總體分類:1.1.熱塑性塑膠注射模熱塑性塑膠注射模2.熱固性塑膠注射模3.熱固性塑膠壓塑模4.擠塑模5.吹塑模6.真空吸塑模7.其他塑膠模l 以上所有模具,在其相應的生產領域中,都有其舉足輕重的作用.然今天就英濟是個塑膠制造技術提供者得角度，我們今天得講述主體是熱塑性塑膠注射模具。三.射出成型加工原理l 注塑定义注塑定义：通过热和力的作用，让塑料从室外温的玻璃态，经历高弹态转变为粘流态後，压注入具有一定形状的封闭模腔，然后在模腔内逐渐冷却，再从粘流态返回高弹态转回玻璃态，最后形成与模腔形状一致的制品的過程。Tx：脆化温度 Tg：玻璃化温度 Tf：粘流温度 Td：分解温度注射成型工藝流程圖成型材料漏鬥供給螺桿融化混合射出保壓冷卻成品取出成品模具密閉區間（融化）（加壓流動，成型）（固化或硬化）表1 常用材料的成型参考温度 材料品种 注射温度（） 模具温度（） 最低 推荐 最高 最低 推荐 最高 ABS 200 230 280 25 50 80 PA 12 230 255 300 30 80 110 PA 6 230 255 300 70 85 110 PA 66 260 280 320 70 80 110 PBT 220 250 280 15 60 80 PC 260 305 340 70 95 120 PC|ABS 230 265 300 50 75 100 PC|PBT 250 265 280 40 60 85 PE-HD 180 220 280 20 40 95 PE-LD 180 220 280 20 40 70 PEI 340 400 440 70 140 175 PET 265 270 290 80 100 120 PETG 220 255 290 10 15 30 PMMA 240 250 280 35 60 80 POM 180 225 235 50 70 105 PP 200 230 280 20 50 80 PPE 240 280 320 60 80 110 PS 180 230 280 20 50 70 PVC 160 190 220 20 40 70 SAN 200 230 270 40 60 80 常用塑料设定之料管温度常用塑料设定之料管温度()原料名称射嘴料管头中段后段ABS203195220195210190180210AS205240190235180230180210PS195225180225160220150200HIPS220240210230200230190215PP200220190215190210185200PMMA215250215235215235210230PA235265235245210240195230POM185215190200175190170190PC275305270275265275250270PVC185180175165PET280295270275265275250270PBT250245235230LDPE150190150200150195150180HDPE210200200195四.模具結構分類注射模具可分為以下幾種:l 1.標準模具(兩板模.三板模.拼合型腔模具,推板脫模模具).l 2.熱流道模具l 3.疊層模具l 4.雙色模具l 5.冷流道模具l 6.特殊設計模具.1.標準模具：以模胚的結構可分為三大類,以下為典型的模胚結構圖大水口結構因為大水口模具較為簡簡單，加工方便，成本較其單，加工方便，成本較其他結構低廉，但要後加工他結構低廉，但要後加工去除去除GATEGATE（人工成本增（人工成本增加）加）, ,且外觀有明顯痕跡，且外觀有明顯痕跡，常用於可以直接進膠和側進膠的單穴或多穴的內部裝配件和外觀件。細水口結構細水口結構常用於側面不能進膠及需要多點進的產品，它較大水口結結構稍為復雜，成本更高構稍為復雜，成本更高（原料成本、機台噸數、（原料成本、機台噸數、模具行程），但它有自動模具行程），但它有自動切切GATEGATE的優點，的優點，只只留下很留下很淺的痕跡，免去後加工，淺的痕跡，免去後加工，節約了人工成本和時間成節約了人工成本和時間成本，本，應用於大件產品和有真圓度要求的產品。熱流道模具 一些大件薄壁產品為了要能夠保証塑膠的融熔和溫度而選擇熱流道模具結構，這種結構注塑成型條件中可微調控制、生產穩定，並且沒有成型條件中可微調控制、生產穩定，並且沒有水口料，節約了原料尤其對於一些大型模具及結構復雜，必須多個澆口水口料，節約了原料尤其對於一些大型模具及結構復雜，必須多個澆口注塑成型生產的模具，使用熱流道系統可大大降低原料的使用量。然模注塑成型生產的模具，使用熱流道系統可大大降低原料的使用量。然模具其價格昂貴，因為模具結構復雜，具其價格昂貴，因為模具結構復雜，但越來越多的廠家為了提高效率和競爭力，熱流道模具已經被普遍選用。熱流道 目前澆注系統發展澆注系統發展和改進的一個重要方向重要方向，就是開發熱流道模開發熱流道模具具它與一般注射模具的主要區別就是注射成型過程中，澆注系統內之塑膠不會冷卻擬固，也不會形成澆道與產品一起脫模因此也稱無流道模具，在大型和精密模具設計中，應用已越來越廣泛它有以下優點優點: :縮短成型周期，省去剪澆口，修整產品，破碎回收等工序，節約人力，物力，提高生產效率因無冷膠，可減少材料消耗 因生產中溫度嚴格控制，顯著提高產品質量，降低次品產生 因澆注系統中塑膠始終處於融熔狀態，有利於壓力傳遞，可 降低注射壓力，利於成型因無澆道產生，所以可縮短開模行程，有利於模具和機台壽命 但熱流道模具結構復雜，溫度控制要求嚴格，需要精密的溫控系統，制造成本較高，不適合小批量生產。熱流道疊層模 疊層模疊層模是熱流道的一種，它的生產效率有目共睹，但結構復雜，價格昂貴，注塑機台也較特殊，所以讓不少廠家望而步。雙色模具l 基本原理: 雙射成型主要以雙射成型機兩只料管配合兩套模具按 先後次序經兩次成型製成雙射產品.l 工作步驟: 1.A原料經A料管射入1次成型模製成單射產品A. 2.經周期開模,產品A留於公模,成型機動模板旋 轉至B合模. 3.B原料經B料管射入2次成型模製成雙射成品, 開模頂出.雙色成型示意圖雙色模具實物雙色成型機台雙色產品(按鈕已很多用到這種技術)模具設計一套完整的模具，它函蓋有多個相關系統，它們之間相輔相成只有當各系統達到一最佳組合，才能保證模具的正常使用和精度因模具的結構必須符合產品的要求，不同的產品有不同的要求，而產品存在變化性和多樣性，這就決定了模具的多樣性為了便於理解，我們將對各系統設計原則進行分述眾所周知，模具業為一專業性和經驗性極強的行業，模具界也深切體會到模具設計之重要，往往因設計不良，重則造成一模具設計之重要，往往因設計不良，重則造成一套模具的開發失敗，輕則造成加工延誤，成本增加等不良效套模具的開發失敗，輕則造成加工延誤，成本增加等不良效果果因此模具設計人員專業與否對於模具制造成功與否，是關鍵而重要的。一般來說，典型之塑膠模具包括：澆注系統，頂出系統，溫典型之塑膠模具包括：澆注系統，頂出系統，溫控系統控系統，排氣系統，抽芯系統等排氣系統，抽芯系統等l 塑膠模具設計考慮重點：塑膠模具設計考慮重點：l 1.模具規格選擇l 2.模具材料的選定l 3.分模面l 4.拔模角l 5.流道系統l 6.冷卻系統l 7.脫倒勾機構l 8.頂出系統l 9.排氣系統模座規格模座規格跟膠件的體積，穴數和排位還有結構的復雜度關。模具大優點：強度好，不易變形，維修系數少，模具壽命高。缺點：模具成本高，需要較大機台成型，提高注塑成本，成 品單價提高。模具小優點：體積小，運輸方便，可以用較小機台生產，減低注塑 成本，模具成本較低。缺點：強度下降，容易變形，空間小結構布置困難，修模機 率增加。 因此一個合格的模具設計師，一定要能精確的設計出結構精密，強度合宜，同時能夠掌握質量及成本。模仁材料產品的材質和模具的壽命要求將影響模仁材料的選擇。產品材質： a.一般性材料，非防火級 （P20、NAK80、 SKD61） b.防火級，加玻纖材料 （420系列） c.高模溫材料 （SKD61,H13）模具壽命考量： 1.實驗模（5000模次以下、P20國產） 2. 10 萬模次 （P20特級版） 3. 30 萬模次 （NAK80） 4. 50 萬模次 （SKD61,8407） 5. 100 萬模次 （S136）分模面 為使產品從模具中取出，模具必須分成公母模側兩部分，此分為使產品從模具中取出，模具必須分成公母模側兩部分，此分界面稱之為分模面界面稱之為分模面它有分模和排氣的作用，但因模具精度和成型之差異，易產生毛邊，結合線，有礙產品外觀及精度，選擇分模面時注意四項： 1.不損及成品外觀及工能的位置。 2.在容易做出成品精度位置避免在圖弧面部分。 3.在成型材料容易流動的位置上。 4.在產品脫模容易的位置。 不可位於明顯位置而影響產品外觀不可位於明顯位置而影響產品外觀 一般概念開模時應使產品留在有脫模機構的一側 位於模具加工和產品後加工容易處 對於同軸度要求高的產品，盡可能將型腔設計在同一側l 避免長抽芯避免長抽芯，考慮將其放在公模開模方向，如一定要有應將抽芯機構盡量設在公模側l 般不采用圓弧部分分模，這樣會影響產品外觀l 對於流動性好易溢邊之塑料，應采用插破方式分型可防治毛邊產生l 對於高度高，脫模斜度小之產品，可取中間分模，型腔分兩邊以有利於脫模l 一套模具的分模面，可能有一個或多個，在確定分模面時，還應考慮如下因素：l 產品的形狀，尺寸，壁厚詳加研究分析，找最佳方向來分模，俗稱“拆模”l 了解塑料性能和成型性以及澆注系統的布局l 注意排氣和脫模，簡化模具結構，操作方便，加工容易注意排氣和脫模，簡化模具結構，操作方便，加工容易l 它的形式有多種：水平，階梯，斜面，垂直，曲面等拔模角 為使產品容易從模具中脫出，模具上必須設置脫模斜度為使產品容易從模具中脫出，模具上必須設置脫模斜度其大小視產品形狀，塑料，模具結構，表面精度和加工方式不同而異一般為，目前尚無確切數值和公式，大多是依經驗值。注: 1.母模側脫模斜度可較公模側大些，以利於脫模 2.在不影響產品功能及外觀，拔模角盡量放大。流道系統流道系統設計流道系統設計 流道系統的功能，是在引導從成型機噴嘴(Nozel)所射出的熔融材料進入成型空間(模穴)中成型，流道系統由下示部分所構成： (噴嘴)注道流道澆口(模穴)(排氣/溢料道) (註)適當的排氣及溢料道設計，能防止缺料以及在工件上產生燒蝕的小點，並能形成完美的熔接(Weld Line)，流道系統的設計是否適當，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度和成形週期。 GATE 澆口是位於流道與成形空間的小通道，澆口的位置、數量、形狀、尺寸等是否適宜，直接影響到成形品的外觀、尺寸精度、物性和成形效率。 澆口大小之決定，需視成形品之重量、成形材料特性及澆口之形狀而定，在不影響成產品機能及成形效率下，澆口應儘量縮減其長度、深度及寬度。 若澆口過小，則易造成充填不足、收縮下陷、熔合線等外觀上的缺陷，且成形收縮會增大。 若澆口過大，則澆口周邊產生過剩的殘留應力，導致成形品變形或破裂，且澆口之去除加工困難等。 澆口設計有以下要點考慮：1.1.進膠口進膠口應開設在開設在產品肉厚部分肉厚部分，保證充模順利和完全2.其位置應選在使塑膠充模流程最短處流程最短處，以減少壓力損失，有利於模具排氣，可通過模流分析或經驗，判斷產品因澆口位置而產生之結合線處，是否影響產品外觀和功能，可加設冷料穴加設冷料穴加以解決3.在細長型芯附近避免開設澆口，以免料流直接衝擊型芯，產生變形錯位或彎曲4.4.大型或扁平產品，建議采用多點進澆，可防止產品翹曲變形大型或扁平產品，建議采用多點進澆，可防止產品翹曲變形和缺料和缺料盡量開設在不影響產品外觀和功能處，可在邊緣或底部處澆口尺寸由產品大小，幾何形狀，結構和塑膠種類決定，可先取小尺寸再根據試模狀況進行修正5.5.一模多穴時，相同的產品采用對稱進澆方式一模多穴時，相同的產品采用對稱進澆方式，對於不同產品在同一模具中成型時，優先將最大產品放在靠近主流道的位置在澆口附近之冷料穴，盡端常設置拉料桿，以利於澆道脫模流道的形式和分類l 主流道 垂直式 傾斜式 冷料穴 (Cold Slag Well)讓最先注入流道的先前料進入冷料穴，而不會充填入產品部位造成外觀不良。 分流道:1.無流道進膠(熱嘴進膠);2.直接膠口;3.側膠口(直接 搭接 扇形 護耳)4.潛伏 ( Cavity&Core 香蕉形)膠口5.針點膠口6.薄膜 平縫膠口7.輪輻 盤形 爪形 環形膠口Film gate薄膜澆口insulated runner/hot runner熱流道 Fan gate扇形澆口Side gateMain gate直接澆口Submarune gate潛伏澆口Pinpoint gate點澆口冷卻系統 注射成型时，模具温度直接影响塑料的填充模具温度直接影响塑料的填充及及塑料制品塑料制品的质量，也影响到注射周期。的质量，也影响到注射周期。因此在使用模具时必须对模具进行有效的冷却，使模具温度保持在一定范围内。要使模具有效冷却却并提高模具的热传导效率，就应做好冷却通道的设计工作。根据经验來保证模具有效冷却，其冷却通道孔的中线离表面的距离离表面的距离约为冷却通道直径的直径的1212倍倍，冷却通道的中心距约为中心距约为冷冷却通道直径的却通道直径的3535倍，倍，此外，冷却还与制模材料的导热性能有关，模具冷却方法有空气冷却和油冷却等，但常用的是水冷却法。常用的是水冷却法。水路的形式(見圖7)用于小型模具(見圖7b)用于成品模腔很深的模具(見圖7c)抽芯機構 当塑料制品侧壁带有通孔凹槽，侧壁带有通孔凹槽，凸台时，塑料制品不能直接从模具内脱出，必须将成型孔，凹槽及凸台的成型零件做成活动的，称为活动型芯。活动型芯。完成活动型抽出和复位的机构叫做抽芯机构抽芯机构。抽芯机构的分类 1.机动抽芯 开模时，依靠注射机的开模动作，通过抽芯机来带活动型芯，把型芯抽出。机动抽芯具有脱模力大，劳动强度小，生产率高和操作方便等优点，在生产中广泛采用。按其传动机构可分为以下几种：斜导柱抽芯，斜传动机构可分为以下几种：斜导柱抽芯，斜滑块抽芯，齿轮齿条抽芯等滑块抽芯，齿轮齿条抽芯等。 2.手动抽芯 开模时，依靠人力直接或通过传递零件的作用抽出活动型芯。其缺点是生产，劳动强度大，而且由于受到限制，故难以得到大的抽芯力、其优点是模具结构简单，制造方便，制造模具周期短，适用于塑料制品试制和小批量生产。因塑料制品特点的限制因塑料制品特点的限制，在无法采用机动抽芯时，就必须采用手动抽芯。3液压抽芯 活动型芯是依靠液压筒进行，其优点是根据脱模力的大小和抽芯距的长短可更换芯液压装置，因此能得到较大的脱模力和较长的抽芯距，由于使用高压液体为动力，传递平稳。其缺点是增加了操作工序，同时还要有整套的抽芯液压装置增加機台噸數，因此，它的使用范围受到限制，一般很小采用。滑塊滑塊斜導柱手機翻蓋轉軸孔的抽芯脫倒勾的另一種結構：斜頂在制品的底部的一些卡勾和盲孔常用這卡勾和盲孔常用這種結構，種結構，它還起頂出制品的作用。頂出系統 產品完成一個成形周期後開模，產品會包裹在模具的一邊，必須將其從模具上取下來，此工作必須由頂出系統來完成它是整套模具結構中重要組成部分。一、按動力來分一、按動力來分手動頂出手動頂出: : 當模具開模後，由人工操縱頂出系統頂出產品它可使模具結構簡化，脫模平穩，產品不易變形但工人勞動強度大，生產率低，適用範圍不廣一般在手動旋出螺紋型芯時使用機動頂出機動頂出: : 通過注射機動力或加設之馬達來推動脫模機構頂出產品，它可通過機台上的頂桿推頂針板，來達到脫模目的也可在公母模板上安裝定距拉桿或鏈條，靠開模力拖動頂出機構頂出產品，調模時必須注意控制開模行程，適用於頂出系統在母模側之模具液壓頂出液壓頂出: : 在模具上安裝專用油缸，由注射機控制油缸動作，其頂出力速度和時間都可通過液壓系統來調節，可在合模之前頂出系統先回位氣動頂出氣動頂出: : 利用壓縮空氣在模具上設置氣道和細小的頂出氣孔，直接將產品吹出產品上不留頂出痕跡，適用於薄件或長筒形產品二、按模具結構分類：二、按模具結構分類： 一次頂出機構、二次頂出機構、母模頂出機構、澆注系統頂出機構，螺紋頂出機構等。 頂出設計原則: 1.選擇分模面時盡量使產品留在有脫模機構的一邊， 2.頂出力和位置平衡，確保產品不變形，不頂破 3.頂針須設在不影響產品外觀和功能處 4.盡量使用標準件，安全，可靠有利於制造和更換三、按頂出形式分類，頂桿，頂管，推板，頂出塊，氣壓，三、按頂出形式分類，頂桿，頂管，推板，頂出塊，氣壓， 復合式頂出等復合式頂出等排氣系統 為了在注射過程中將型腔內原有的空气排出注射過程中將型腔內原有的空气排出,常在分型面處開設排气槽,但有時小型塑件排气排气量不大,可直接利用分型面排气.許多模具的頂杆或入子與模具的配合間隙,均可起排气作用.排氣不良會造成哪些不良：1.產品不飽2.產品燒焦3.產品結合線4產品斷裂 因此排氣系統，在模具設計時就必須根據產品結構，標示排氣的部位，便於模具制造者按圖施工。THE ENDTHANK!
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