模具设计进阶教程

模具設計進階教程三.塑膠模具用鋼化學成分(%)品質特性CSIMnNICrMoV其它被切削性鏡面加工性触刻加工性焊接性耐磨耗性韌性熱處理變形耐蝕性泛用PDS2HS27~350.550.20.9534415-1量產泛用PDS3280.450.20.91.10.25444434-3量產泛用PDS533申請專利中544434-3量產泛用耐蝕用PD555(P．H)32~35申請專利中355445-5量產泛用鏡面用NAK5537~430.150.3適量30.3Cu1.0Ar1.0534331-3量產泛用高鏡面用NAK8037~43355531-3量產泛用高鏡面用MAS1C時效處理50~540.030.100.1018.50.105Co9.0TI0.645554553量產泛用耐蝕性PD555(P．H)32~35申請專利中355445-5NAK5537~430.150.3適量30.3Cu1.0Ar1.0534331-3NAK8037~43355331-3DH2F400.3710.75.31.3S0.12433543-3PD61356~61申請專利中45445333DC5360~62申請專利中45445334PD55555~59申請專利中45545435耐蝕用NAK101不要35申請專利中24443524量產泛用耐蝕用PD555(P．H)32~35申請專利中355445-5NAK5537~430.150.3適量30.3Cu1.0Ar1.0534331-3NAK8037~43354531-3DH2F400.3710.75.31.3S0.12435343-3PD61356~61申請專利中45345333DC5360~62申請專利中45445334PD55555~59申請專利中45545435MAS1C時效處理50~540.030.100.1018.50.105Co9.0TI0.645554553大同記號使用硬度(HRC)熱可塑性樹脂一般樹脂樹脂及用途強化樹脂（玻璃纖維）不要熱處理條件不要淬火回火不要淬火回火熱硬化性樹脂聚氯烯樹脂(3.1塑膠模具鋼之特性比較)模具設計進階教程3.2鏡面加工性鏡面程度與鋼材選擇500010000150000102030405060PDS2PDS3PDS5PD555．Pre-HDH2FNAK55NAK80DHA1(SKD61)(SKD11)DC53PD613PD555模具設計進階教程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模具設計進階教程3.4塑膠鋼材預硬性PDS2PDS3PDS51020304050605010030050010003000DH2FNAK55NAK80時效處理型(MASIC)MASICDHA1(SKD61)PD555DC53PD613(SKD11)淬火型預硬型一般用(雜貨)多量生產用(汽車.電器)耐久.FR.鏡面用模具設計進階教程四.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模具設計進階教程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模具設計進階教程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/cm2PS400ABS400PP300PC500POM800模具設計進階教程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)模具設計進階教程如圖: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.模具設計進階教程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.模具設計進階教程(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模具設計進階教程2.靜模板的結構:可以分為一體型及分割型兩种:(如圖)模具設計進階教程3.動模板的結構:可以分為一體型及分割型兩种.(如圖)PPPd(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)較差模具設計進階教程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mmp:成形壓力kg/cml:梁長mma:受力部分高度mmE:楊氏系數,鋼:2.1*10kg/cmb:模穴高度mm&:容許變形量mmh=22384E．b．＆12p．1．a3=67.2．10b．&6p．1．a3446模具設計進階教程2.方形模板(有底)壁厚尺寸計算H:側壁厚mmp:成形壓力kg/cml:梁長mma:模穴mmE:楊氏系數,鋼:2.1*10kg/cmb:模穴高度mm&:容許變形量mmc:l/a定數(見表)h=2262.1．10．&6c．p．a34模具設計進階教程3.圓形模板(有底)壁厚尺寸計算&:內半徑變形量mmp:成形壓力kg/cmE:楊氏系數,鋼:2.1*10kg/cmr:內半徑mmR:外半徑mmm:poison比,鋼:0.25226&=+m[]Er．pR-rR+r2222R=E．&-b．p(1-m)bE．&+b．p(1-m)brR=2.1．10&-1.25r．pr2.1．10&+0.75r．p66模具設計進階教程4.動模墊板厚度尺寸計算bBhlL&max=5．w．l4384．E．l&==5p．b．L4384．E．l5p．b．L432．E．B．h3h=5p．b．L432．E．B．&3成形壓力Pkg/mmI=Bh/12w=b．Pl=L23&:容許變形量應先設定模具設計進階教程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CrTiAlVMo等元素Fe4N.處理溫度:495~570度回火溫度:520~590度表面硬度:HV900~1000硬化深度:0.3mm,時間48hrs變形量:無模具設計進階教程2)液體氮化:處理溫度:Ac1以下,560度~580度,時間2~3hrs硬化深度:0.01~0.02mm表面硬度:Hv900~10003)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:1~3hrs淬火液:AB1鹽浴.增加表面抗腐蝕能力.化合層:Fe2-3(C,N,O)內部擴散層:Fe4N表面化合層硬度:Hv900~1000深度:0.01~0.03mm模具設計進階教程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.模具設計進階教程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)(12~25u)(1.5~6u)(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.模具設計進階教程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.模具設計進階教程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.模具設計進階教程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.模具設計進階教程(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/tPE0.3~3.0280~200PP0.6~3.0280~160POM1.5~5.0250~150PA0.8~3.0320~200PS1.4~4.0300~220PS1.5~5.5150~100PVC(硬質)1.5~5.0150~100PC1.5~5.0150~100醋酸纖維素1.4~4.0300~220ABS1.5~4.0280~160模具設計進階教程任何膠料,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.模具設計進階教程3)射出壓力:不同的膠料有不同的射出