模具讲议.docx
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模具讲议
1、塑料模具设计
(一)模具设计基础---------------------------------------------------------------------------3
1.1模具设计程序---------------------------------------------------------------------------3
1.2模具之基本构造-----------------------------------------------------------------------5
(二)浇道;流道与浇口-------------------------------------------------------------------------9
2.1浇道及冷料井--------------------------------------------------------------------------9
2.2流道及浇口之设计--------------------------------------------------------------------11
(三)热浇道模具---------------------------------------------------------------------------------13
3.1热浇道模具之种类及其特征---------------------------------------------------------13
3.2热浇道模具之设计--------------------------------------------------------------------14
3.3主要之市售热浇道-----------------------------------------------------------------------16
(四)排气------------------------------------------------------------------------------------------17
4.1排气之必要性及种类-----------------------------------------------------------------17
4.2排气设计--------------------------------------------------------------------------------18
(五)温度调节------------------------------------------------------------------------------------19
5.1温度控制的必要性--------------------------------------------------------------------20
5.2模具温度的计算方式-----------------------------------------------------------------21
5.3冷却水管之分部-----------------------------------------------------------------------25
5.4冷却回路的构造-----------------------------------------------------------------------26
5.5冷却回路实例--------------------------------------------------------------------------27
(六)模具强度------------------------------------------------------------------------------------29
6.1模具强度计算--------------------------------------------------------------------------29
6.2增加模具强度之对策-----------------------------------------------------------------34
(七)成型品之脱模------------------------------------------------------------------------------35
7.1顶出销设置位置与其大小-----------------------------------------------------------35
7.2各种顶出方法与其设计--------------------------------------------------------------36
(八)死角处理------------------------------------------------------------------------------------38
8.1强迫顶出--------------------------------------------------------------------------------38
8.2外面死角之处理-----------------------------------------------------------------------39
8.3内面死角之处理-----------------------------------------------------------------------40
8.4滑块之移动方法-----------------------------------------------------------------------41
2、
塑料模具制造
(九)模具材料------------------------------------------------------------------------------------42
9.1模具材料的种类和用途--------------------------------------------------------------43
9.2模具材料选定基准的主要条件-----------------------------------------------------44
9.3钢材的热处及表面处理--------------------------------------------------------------47
9.4铜合金-----------------------------------------------------------------------------------53
9.5铝合金-----------------------------------------------------------------------------------54
(十)制造与加工方法(从缺)
10.1传统式机台加工
10.2CAD/CAMCNC机台加工
10.3铍铜加工
10.4电铸加工
(十一)二次处理方法(从缺)
11.1工具钢的抛光
11.2放电涂覆(DischargeCoating)
11.3咬花;喷砂
(1)模具设计基础
1.1模具设计程序
1.1.1模具设计流程
Portdesign,requirements,
quantityordered,noofpiecesltime
Given:
Numberofcavities
Selectionoftheinjectionmoldingmochine
Typeofmold
Three-platemold
Two-platemold
Cold
runner
(Hot
runner)
Conventional
sprue
Cold
runner
Hot
runner
Placementofcavities
Star
arrangement
In-line
arrangement
Symmetrical
arrangement
Typeofgating
Conven-tional
Pin-point
Sub-
morine
Flash
Tab
Disc,diaphragm
Temperaturecontrolsystems
Cores
Surfaces
Water
Air
Oil
Water
Cartridgeheaters
Oil
Typeofejection
Slides,Sidecores
Stripperrings/plate
Air
Pins
Typeofventing
Porousmetal
pins
Plates
Ejectorpins
Coreinserts
Partingline
Runners
Runners
Moldmaterial
Cores
Insertsormoldplates
Moldbase
Through-hardening
steels,case-hardeningsteels,heat-treatablesteels
Through-hardening
steels,case-harden-ingsteels,
nitridingsteels
Through-hardening
steels,case-harden-ingsteels,heat-treatablesteels,plaintoolsteels
Anticipatedshrinkage
Processingconditions
Gating
Portdesign
Design
POWER-LINE
1.1.2模具设计规格书
生产
预定成形循环
Sec
预定总生产量
台
模
具
结
构
模穴数
品穴
材质
母模侧
公模侧
滑块
构造
2板模‧3板模‧特殊:
制作法
母模侧
自然‧模仁
公模侧
自然‧模仁
流
道
型式
冷流道‧热流道‧绝缘流道‧其它:
流道断面
形状
尺寸
流路指定
有‧无
浇
口
浇口数
点
型式
直接‧侧边‧点状‧滑艇‧扇形‧变形‧毛边‧小片‧
环形‧活塞‧其它:
进浇法
正灌‧倒灌
位置指定
有‧无
尺寸指定
二次加工
方法:
模
温
控
制
方式
冷却‧加温
回路型式
贯通‧喷流‧其它:
使用媒体种类
普通水‧冷陈水‧热水‧油‧蒸气
温度测定
要‧不要位置指定:
回路位置指定
要‧不要
回路径指定
要‧不要=
冷却效果改善
Be-Cu冷却棒‧冷却管‧其它:
水栓连接方式
快速‧普通
水栓螺牙指定
PT‧PS‧PT对PS‧其它:
电
气
配
线
热电隅
热流道板点:
加热嘴点
控制器
连接插座型式:
端子箱型式:
感温器
“J”TYPEIC.”K”TYPECA.其它:
限动开关
要‧不要个数:
倒
勾
有‧无内侧‧外侧
排除法
滑块‧斜顶‧回转模仁‧强制‧手工
驱动法
斜梢.T型块‧油压缸‧齿轮及齿条‧撬兼东‧
一体式斜顶出块‧分离式斜顶出块及连
模
具
结
构
顶
出
机
构
顶出侧
塑料机之可动侧‧固定侧
顶出方法
顶出梢‧顶出套筒‧顶出角梢‧顶出块‧脱模板
空气顶出‧2段顶出‧回转顶出‧其它
顶出位置指定
有‧无
顶出径指定
有‧无
顶出行程指定
有‧无s=m/m
顶出时间延迟
有‧无H=m/m
顶出驱动方式
击出杆‧油压缸‧链条‧其它:
料头取出方式
机械手‧手取‧自动落下
顶出板回位机构
回位梢及弹簧‧油压缸‧机台连杆‧PL面压回
变形防止对策
要‧不要
流动平衡对策
肉厚调整‧浇道追加
离型对策
公模侧施以咬花‧放电花‧喷砂等‧追加顶出装置‧
设置止拉片‧其它:
短射对策
逃气孔‧增加肉厚‧追加浇道‧其它:
模仁交换方法
指定
要‧不要
吊模之平衡度
=m/m.位置指示:
热
处
理
方法
氮化‧真空热处理‧其它:
部位指定
顶出系统‧导引系统‧其它部位:
硬度要求
HRc=以上
其
它
客户提供品
具厂之提供品
模具图份数:
预备品
顶出梢‧顶出套筒及套筒梢‧顶出角梢
支数:
插破小模仁‧吊模环‧其它:
特殊加工
镍电铸‧铍铜挤压‧其它
(二)浇道;流道及浇口
流道系统的功用,是在导引从成形机的喷嘴所射出的熔融材料,进入成形空
间(模穴)中成形。
流道系统由下示部份构成:
(喷嘴)浇道流道浇口(成形空间)排气孔
冷料井冷料井
(附注)经过适当排气能防止”出料不全”,以及防止在工件上产生烧蚀的小点,
并能形成完美的熔托。
此系统的设计是否适当,直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。
2.1浇道及冷料井
2.1.1浇道(SPRUE)
浇道为接合成型机喷嘴的部份。
表2-1所示为成型机能量与浇道
口直径之关系。
图2-2所示为浇道衬套前端R,D与喷嘴喷面r,d之关系使用例。
表2-1成型机能量与浇道口直径之关系
成形机能量OZ
浇道口直径mm
2以下
3
3~8
4
12以上
5
使用例
摘要
使用例
摘要
喷嘴端面r与浇道衬套前端R之关系:
r≦R
一般情形:
R=r(1+(0~0.1))
浇道衬道前端D与喷嘴端面d之关系:
d 一般情形: D=d+(0.5~1.0) 一般所使用的竖浇口尺寸例 成形重 竖量 浇 口直 材料径 小形 (约80g以下) 中形 (约349g以下) 大形 d D d D d D 聚苯乙烯 聚乙烯 ABC树脂 聚碳酸酯 2.5 2.5 2.5 3 4 4 5 5 3 3 3 3 6 6 7 8 3 3 4 5 8 7 8 10 成形重量: 1个射出数的射出重量(g) d、D: 竖浇口入口及末端直径(mm) 2.1.2冷料井(COLDSLAGWELL) 射出成型机的喷嘴前端在射出后,仍有少量熔融的材料残留,此残留材料 在下次的射出成形前可能已经固化,若不设法收集此种已固化的材料,就可能 引起流道或浇口的阻塞,即使进入成形可间,也会造成成形品外观不良。 冷料 井就是用来收集这些已固化的材料,冷料井通常设在浇道末端与流道末端两处 ,一般流道冷料井长为流道直径之1.5倍。 2.2流道及浇口之设计 2.2.1流道(RUNNER) 流道为成形材料从浇道到成形空间的主通路,依材料的流动性、成形品的重 量及投影面积来决定形状及大小。 圆形流道体积最大而接触面积最小,有助于 熔融材料的流动和减少其温度传到模具中,广泛应用于一般场合,但在加工上 ,模具必须两面切削加工,故较费时是其缺点。 U形流道因为只在模具单侧 加工,较省时,所以常被使用,尤其是三板式点状浇道口之模具,大都使用U 形流道。 U形流道唯一之缺点为与同一断面积之圆形流道比较,有较大之接触 面积。 流道的断面尺寸过大时,一来浪费材料,二来冷却时间增长,成形周期亦随 之增长,形成成本上之浪费。 断面尺寸过小,则材料的流动阻力大,易造成充 填不足,或者必须增高射出压力始能充填,故流道断面大小应适合成形品之重 量或投影面积。 流道长度宜短,因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同时 亦浪费材料。 但是,材料以低温成形时,为增高成形空间的压力来减少成形品 收缩下陷时,或欲得肉厚较厚的成形品而延长保压时间,减短流道长度并非绝 对可行。 因为流道过短,则成形品的残留应力增大,且易生毛边,材料的流动 不均,所以流道长度也应适合成形品之重量。 一般在决定圆形流道尺寸时,成 形品的肉厚在2.5mm以下,重量7oz以下时,可用下列公式求得: D=√W×4√L 0.707 D: 流道直径(mm) W: 成形品的重量(oz) L: 流道长度(mm) 但通常在3~10之间,硬质PVC和PMMA应增力25% 2.2.2浇口(GATE) 浇口是位于流道与成形空间的小信道,浇口的位置、数量、形状、尺寸等 是否适宜,直接影响到成形品的外观、尺寸精度、物性和成形效率。 浇口大小之决定,需视成形品之重量、成形材料特性及浇口之形状而定, 在不影响成产品机能及成形效率下,浇口应尽量缩减其长度、深度及宽度。 若 浇口过小,则易造成充填不足、收缩下陷、熔合线等外观上的缺陷,且成形收 缩会增大。 若浇口过大,则浇口周边产生过剩的残留应力,导致成形品变形或 破裂,且浇口之去除加工困难等。 浇口的种类 非限制浇口直接浇口(directgate) 侧状浇口 (sidegate) 浇口侧状浇口重迭浇口 (sidegate)(overlapgate) 凸片浇口 凸片浇口(tabgate) 限制浇口(tabgate)扇形浇口 (fangate) 薄膜浇口 薄膜浇口(filmgate) (filmgate)环形浇口 (ringgate) 盘形浇口 (diskgate) 点状浇口点状浇口 (pointgate)(pointgate) 盘形浇口 (submarinegate)或 (tunnelgate) (三)热浇道模具 3.1热浇道模具之种类及其特征 3.1.1热浇道模具之优点 (1)无浇道;流道之损失,尤其是对于无法再粉碎使用之成形品, 其效果更大。 (2)没有因再粉碎塑料之渗入而使原料不齐,或混有异物。 (3)没有再粉碎以及买卖讨价还价等之调合、调整费用。 (4)没有流道系统部位之成形,所以节省其成形能量。 (5)射出成形循环周期变短,其理由如下: 1.因无流道系统,因此可缩短塑化时间及射出时间。 2.因不必考虑流道系统之固化时间,所以成形品之固化及冷却时间短。 大成形品而流道特别粗大场合,其效果大。 3.三板模使用针点浇口时,没有流道取间损失。 4.无流道之压力损失。 3.1.2绝热式热浇道模具 3.1.3热浇道之种类以及其特征 (1)歧管之分类 (2)注浇道加热方式之分类 (3)开放式浇口与阀浇口方式 3.2热浇道模具之设计 3.2.1热流板(MANIFOLD)之设计 (1)热流板之形状 有平直型、H型、Y型、X型等形状。 (2)流道直径 热浇道流道直径 (mm) 浇口长度 (mm) 每1射出通过浇 道之塑料量 5 6 8 6~8 8~10 10~14 200以下 200以下 200以下 200以下 200~400 400以上 至25g 至50g 至100g 一般性 一般性 一般性 (3)角偶部位之加工 (4)加热器之组合 3.2.2热浇道之构造(内、外热式) 歧管加热器容量(KW) -= C: 歧管之材质比热(Kcal/kg‧C) W: 歧管本体重量(kg) T: 歧管设定温度(℃) T0: 大气温度(℃) H: 温度上升时间(通常为0.25~0.5小时) η: 热效率(通常0.15~0.4) 3.2.3加热器容量之计算 C×W(T-T0) 860×H×η (1)外部加热之加热器容量 (2)内部加热之加热器容量 (3)HotTip之加热器容量 (4)加热器表面之瓦特密度 3.2.4绝热对策 (1)热流板之热损失 1.热传导 Q=A×λ(t2-t1) d A: 分配器之表面积m2。 λ: 热传导率kcal/m‧℃‧h d: 热传导距离m。 t2: 分配器之温度℃ t1: 模座之温度℃ 2.对流 Q2=A×α(t2-t1) α: 依对流之热传率(keal/m2‧℃‧h)自然对流时α=6~12kcal/m2‧℃‧h。 3.辐射 Q2=A×C【(T2)4-(T1)4】 100100 C: 辐射系数Kcal m2‧k4‧h T2: 分配器之绝对温度=273+t2℃ T1: 模座之绝对温度=273+t1℃ 3.2.5热膨胀对策 (1)依热流板膨之厚度方向考虑。 (2)依热流板膨胀之浇口及热端先端之中心偏心。 (3)依热端热膨胀之长度变化。 (4)热流板定位之热膨胀对策。 3.3主要之市售热浇道 (1)DMECOOLONE&HOTONESYSTEM(美国) (2)HASCO(德国) (3)INCOE(美国) (4)SPEARSYSTEM(日本) (5)Husky(加拿大) (6)MOLD-MASTERS(加拿大) (7)Kona(美国) (8)ThecoldEWI-KON(德国) (9)GUNTHER(德国) (10)MASTIP(纽西兰) (四)排气 4.1排气之必要性及种类 4.1.1排气之必要性 排气仍为将残于模具腔内之空气及由成形材料发生之挥发物等排出而设置者 各种成形材料之排气沟深度 成形材料 排气沟深度(mm) PE PP PS SB ABS SAN ASA POM PA PA(填有玻璃纤维) PBTP PC 0.02 0.01-0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.01-0.03
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