高光模具设计准则介绍

高光模具设计流程及纲要課程內容•前言•高光製程的原理及高光设备运行步骤•采用高光製程的优势•采用高光製程易出现的问题点•高光模具設計流程---浇注系统設計---Steamchannel与一般冷却水路設計---隔热板及感温线位置设计•產品設計要點本課程以傳統模具設計技術為基礎，考慮高光即冷即熱製程的差異點說明高光模具設計的流程及考慮重點，並針對不同的產品型式，藉範例說明其設計重點及理念。本課程內容融合韓國模具業界之成熟技術及在中國的實際經驗整理歸納而成，但不代表可以解決所有高光產品的模具設計難點，個別產品需使用本課程內容為基礎深入研究。前言热塑性塑胶注塑机的示意图1.PrinciplesofHeat&CoolTechnology注塑成型过程HOTMeltCOLDMold=InjectionMoldclosing合模Injection注射Packing保压Cooling冷却Moldopen/Ejecting开模顶出1.PrinciplesofHeat&CoolTechnology注塑成型過程中的“表层”急冷急熱製程原理17在傳統的注塑製程因為模具的溫度較低，熔融塑膠進入模具後即馬上凝固產生皮層(skinlayer)。在成型的過程中所產生的很多問題都發生在皮層，如縫合線、流痕及浮纖…..等等缺陷，所以用高模溫避免皮層產生是解決眾多問題的好方法。17傳統模具加熱利用固定模溫成型，其預熱溫度在於穩定製程工作溫度以達良好品質。創新模具加熱是在產品射出前加熱模具，讓模溫迅速上升達高分子材料玻璃轉化溫度Tg以上；冷卻階段迅速降低模溫達Tg以下，縮短冷卻時間加速產品固化，達成『動態模溫控制』。急冷急熱製程原理「玻璃轉化溫度」(Glasstransitiontemperature，Tg)，當聚合物在Tg時，會由較高溫所呈現的橡膠態，利於加工。簡單說,物質到這個溫度時呈現像玻璃的狀態,往上或往下改變溫度就會產生融熔或固態的狀態急冷急熱製程原理17Tg的現象是非結晶性(Amorphous)材料所特有，半結晶性材料中有結晶區與非結晶區，因此仍有Tg的存在。較低結晶的材料或是非結晶材料Tg越明顯。製程介紹急冷急熱製程原理乔龙高光系统的运行步骤ClampClosedInjectionPacking&CoolingClampOpenEjectingHeatingCoolingHeatingInjectionMoldingMachineTITANBlowout‘Hotwater’withairBlowout‘Coldwater’withairOneCycle乔龙高光系统的运作过程在注射进程中的模具溫度變化RHCMMethod(Ref.OnoSankyoLTD.)采用高光製程的优势1.消除产品表面夹水痕/收缩痕/流纹等问题2.增强产品表面光泽度3.提高产品表面防刮性能4.省却产品后加工程序(如:喷油、电镀)5.改善使用玻纤材料产品表面浮纤问题6.减少生产废品率7.降低射出压力8.缩短产品成型的周期采用高光製程的优势如下:采用高光製程易出现的问题点采用高光製程的注意点:1、毛边：由于模温高，当充填压力过高或充填不平（出现过保压时），易出现毛边2、翘曲：主要存在单面高光的产品，由于公、母模温度相差较大3、缩痕：主要出现在高光面背后有Rib的区域，由于高光面模温较高，收缩时间长；易出现缩痕4、烧焦：当Steamchannel不能均匀的加热模具或加热时间过长常规成型Heat&CoolFlowMarkWeldLine高光泽(#14000)常规成型中塑件缺陷传统模具与高光模具的缺陷完美的塑件ConventionalInjectionmolding传统的注塑成型Heat&CoolInjectionmolding运用高光无痕无夹线注塑技术的注塑成型SEMimageofWeldLine□无缝表面传统模具与高光模具的缺陷增强产品物理属性抗张强度硬度钢球测试结合线热度下降测试缝合线抗张强度光泽度抗冲击强度热塑性塑料维卡软化温度高光模具設計流程——浇注系统的设计1、浇口的分布—浇口的分布应确保结合线出现在steamchannel区域—应控制充填平衡—应避免出现包风及迟滞2、浇口的数量—浇口数量适当增多，降低射出压力，減少模穴壓力差。3、热流道的选择—•采用热流道时，需要防止产品表面出现瓦斯气，尽量不要采用热嘴直接进产品。•若必须要采用热流道直接进产品，热嘴前端需要做周密的冷却水套来加强冷却，避免澆口附近成品過熱產生的色差問題。•盡量減少熱流道的長度，在冷流道設計排氣裝置，避免瓦斯氣發生。•流道的設計應特別重視平衡。□LCDFront–40”GateDesign浇口与流道系统为了方便脱落需要对RunnerHolder部分进行设计浇口与流道系统采用针阀式热流道开模时，防止模芯划伤及模具事故等问题。冷流道直径为3mm，但是经常发生未成型等问题，将冷流道加大至4mm连接Gate，问题不在发生。高光模具，由于塑件加工过程使用高模温，为了避免浇口直接接触产品，造成烧焦.瓦斯气.胶口缩水等问题出现；热流道设计采用热浇口转冷浇口进胶。□LCDFront–32”GateDesign高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計Steamchannel的设计均匀：Steamchannel要求分布均匀，避免温度分布不均导致局部出现烧焦、色差距离：Steamchannel与高光面距离保持一致，根据不同直径的水路设计相应的距离普通冷却水路的设计普通冷却水路设计也应分布均匀，减少产品变形和避免模具其他机构温度过高产生的问题。LCDTV模具結構高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計-HeatingInput-Pressure:8kg/cm2HeatSource:PressurizedHotWaterInletTemp.:165C-CoolingInput-Pressure:8kg/cm2Coolant:WaterInlettemp.:25C–InitialCondition–MoldTemperature:60℃InletOutlet邊界條件模具設計及分析介紹高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計分析結果一模穴表面溫度模具設計及分析介紹高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計分析結果二高壓水溫度分佈變化模具設計及分析介紹高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計60708090100110120130140147101316192225283134374043464952555861646770737679Point1Point2Point3Point4Point_3Point_2Point_1Point_4~10CDistribution分析結果三高壓水溫度分佈變化模具設計及分析介紹高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計模具設計及分析介紹高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計一般模具•溫度上升花費時間⇒成形時間延長⇒模具膨脹Core製品部壓縮蒸氣水管•製品表面不均勻注入樹脂Cavity模具設計及分析介紹高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計•降低溫度花費時間⇒成形時間延長⇒模具收縮⇒製品表面不均勻Core製品部•製品表面不均勻注入樹脂冷却水水管Cavity一般模具模具設計及分析介紹高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計Cavity•平面製品時可以有良好效果•３Ｄ型狀時•成型Cycle長•模具容易膨脹•製品表面不均勻水管壓縮蒸氣注入樹脂Core•因溫差產生導致製品表面不均勻製品部高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計Cavity•平面製品時可以有良好效果•３Ｄ型狀時•成型Cycle長•模具容易收縮•製品表面不均勻注入樹脂Core•因溫差產生導致製品表面不均勻製品部冷却水水管高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計•表面維持一定溫度(不會不均勻)•升溫、冷卻時間大幅縮短。製品部水管CoreCavity壓縮蒸氣樹脂注入高光模具設計流程——Steamchannel与冷却水路設計即冷即热的水路结构图适用于常规平面产品适用于规则的曲面产品FujiTechGETechFujiTech适用于带有较复杂曲线的塑件,平面产品一般不采用此种加工形式;cavity-1,2装上O-Ring，用螺丝拧紧螺栓后，水道不得有漏水现象;水路采用镶拼形式加工,cavity-1,2需做表面处理，模具精度要求非常高，机构较复杂。水路与边距的设计ABCDøØ(mm)ABCD加工长度~32”(6~8)2.5Ø[15~20]2Ø[12~16]相同相同1000~120032”(8~10)2.5Ø[15~20]2Ø[12~16]]2.5Ø[15~20]与B相同1200~1500水路间隔距离依照水路直径2-2.5倍为基准,但在[12~16]或[15-20]范围之内.模具加工截面塑胶材料:ABS+PMMA(依材料不同水路间距可适当调整)塑件如因为结构的局限不能按规范进行水路设计,可以更改胶口位置让缝合线停留在水路正上方,建议做模流分析.若塑件为GF材料,水路设计一定要均衡,避免不必要的耗能.GETech-热管路-成型部分设计尺寸距产品表面低于10.0mm-常规冷却-直冷结构.以成型部分为中心进行设计。-喉管-材料:不锈钢由于没有标准化的零部件采用了订做的方式。TITAN系统接头规格:PF1/2喉牙模具水路设计图-Ǿ7mm热水路喉管安装在模芯上,减少热能损耗,增加效率;设计时尽量不使用O-Ring.变更前变更后1.如上图所示,LB1系列与Fuji公司制作的LX1系列相比，结构简单，无需使用O-Ring，可以弥补水路漏水等问题.(LB1系列当前周期时间为70sec,而LX1系列的周期时间为:110sec)2.Heat&Cool系统的IN,OUT分别为12EA，目前模具设计正在以IN,OUT4EA两倍，即8EA进行设计3.LB1系列是在LX1基础上的改善方案。水路的优化LX1系列LB1系列隔热板高光模具設計流程——隔热板的设计高光模具只要求在高光面区域加热而设计均匀的Steamchannel,防止热量损失,固需在模仁与其他机构间增加隔热板隔热板通常采用HP4M材料,厚度一般在3mm~5mm之间Core-Side“A”“B”隔热板组装（绿色部分为斜度块）基隔热板设计时要考虑预留,热水注入口和隔热板固定部分的形状。可支撑隔热板，维持相应的形状。红色部分为连接面。10mm~15mm隔热板固定部分尺寸约为Ǿ30mm.作业人员倾向CAM倾向各个部门负责人需要参加会议,统一加工方法.隔热板与镶块-确保平面接触区间隔。-确保热流道有足够间隙和保证隔热板的支撑力。红色接触部分的尺寸应确保精确度，底部到隔热板厚度假设为3mm，则设计尺寸应为3.05mm(隔热板公差为±0.05mm.)基准面模芯于隔热板需要确保剩余空间，防止标准面保护和拆卸工具干扰等问题。基准面和拆卸工具干扰今后方案隔热板间隔原方案黄色O-Ring槽.黄色部分螺丝孔热流道到隔热板和连接部分保持1.0mm的间隔隔热板间隔隔热板K01AK01BK02BK02AJ05AJ03A上，下部分结合时，可起到导向作用。-防止出现P/L毛边现象为了确保强度较高的模仁,采用0.5mm尺寸。-在P/L处插入镶块为了避免对模具面的直接冲击，采用镶块进行加固。隔热板(3mm)模具材料:(K01A:CENA-1),(K02A,K02B,K01B,隔热加固板:HP4M),(J03A,J05A:HP1),(其它板类:SM45C)连接部分采用镶拼形式可以有效缩短加工时间及模具安装速度，提供更多机械规格选择余地。隔热板设计图LX1系列中没有，但是在LB1系列中进行加强。Core的内侧为了防止热能损失而设置。T=15.0mm隔热板安装位置靠近热水注入的固定部分。底面，侧面为T=3.0mm隔热板:需要高温的环境下使用，在上侧需要确保温度