塑胶模具结构设计

第一章:塑料成形品之设计要领1-1:模具分模面(Partingline简称PL)1-1-1分模面尽量设置于成形品外观上不明显的位置相同的成形品有各種不同的分模面選擇方式(圖中所示為X-X'或Y-Y')電熨斗的手把制品開模方向開模方向成直線而帶有階梯形狀的成形品分模面1-1-2成形品上有死角部位,要针对该部分的模具构造和分模面的关系加以充分考虑1-1-3为使成品易剪修,须选择适当的位置和形状1-1-4成形材料的流动方式,应该详细的加以考虑,浇口之类的位置要针对该部分和分模面的关系加以检讨1-1-5考虑分模面与成形品自模具上顶出之机能相关联的问题1-1-6重要尺寸切勿做成横切通过分模面的设计1-2死角部份(undercut)成形品一旦形成死角部位时,那就不得不把这个部份附加于别的结构(滑块)上的部份形成死角模腔部份將會形成死角變更設計以除去去除死角部位後的成形品內部有凸起形狀之死角部位在底部設置窗孔,用以去除凸起部位之死角成形品容易脫離部詳圖成形品之強制頂出1-3脱模角度(draftangle)1-3-1脱模角度的大小乃是以斜度(倾斜角度),锥度(taperi左右对称时)等而表示盒狀成形品的側面H為至50MM為止者S/H=1/30--1/35R為50MM以上者S/H=1/60以下(2)凸殼,孔眼(0.5*(D-D'))/H'=1/100--1/50(0.5*(d-d'))/H'=1/100--1/50脫模角度之設計方法模具成形品紋飾加工面(增大)因有紋飾加工面而加大脫模角度加工不良導致有死角設計上之脫模角度加工不良導致有死角設計上之脫模角度模具表面之加工不良而導致產生死角的情形1-3-2标准的脱模角度是1/30-1/60(角度为10-20),有些精度要求较高的为1/20-1/401-3-3不良的表面加工(特别是抛光作业)应给予足够的脱模角度是非常必要的1-4成形品之肉厚1-4-1依成形品之钢性或强度做决定。1-4-2依塑料材料的流动性、成形效率、成形品外观做决定。1-4-3肉厚应根据材料不同而标准不同,一般应为0.8~3mm左右。1-4-4肉厚尽量要求做到均匀一致。勒條不適當的設計適當的設計成形品各部份的肉厚要均等1-5.成形品之补强及变形的防止1-5-1偶角处改成R角,R角不只是加在内侧,而且外侧也要加上去才好，改适度大小的R角,因成形品之肉厚比例上的不同而会有若干的变动,一般是至少要在0.3~0.5mm以上。不可(a)可直角的部位要做R角1-5-2增加肉厚和变化其形状。應力集中係數應力集中曲線引用塑膠工程手冊資料應力肉厚(t)偶角R的計算條狀補強側壁之補強口緣之補強盒狀成形品之補強平旦面(a),以如(b)之彎曲面予以補強1-5-3附加肋条。肋条部分的肉厚应做成比母壁还要小,虽然一般其数值为50%-70%左右,但是在勒条肉厚无法做得够大时,应该再增加勒条的数目,勒条应有足够的脱模角度,根部应加R角1-6:凸壳和凸缘T'肋條母壁T縮水母壁與肋條的厚度相同時,會產生縮水肋骨之標準尺寸設置肋骨的方法內側加上肋條內側加上肋條,外側也加上高度低的肋條在內側的肋骨在外側的肋骨在肋骨上賦予與脫模斜度1-6-1凸壳必须要有1/30-1/100左右的脱模角度1-6-2凸壳周围设置勒条,不但可以防止凸壳倾斜,而且可以防止充填不足的现象1-6-3孔的周围设置凸缘作为补强时,应设法使肉厚做到均匀一致1-7孔在凸殼的周圍加上肋條用以防止傾倒在孔的周邊施行補強為需要尺寸精度之處(a)單一模銷構成孔眼的情形以兩支模銷(d,D)構成孔眼(對碰型構造)成形品之孔眼1-7-1孔的深度,盲孔时为孔径之4倍,贯穿孔为8倍以下的程度1-7-2将模销分割而配置属实可动侧和固定侧各一方,只要是做成由配置于两侧之模销对合而成的构造,就能增加模销的钢性,此时模销直径应设置0.3-0.5MM左右的段差1-7-3孔的间隔以及孔到边缘的距离,事先都要尽量加大1-8以螺丝结合的方式1-8-1埋植配件(insert)即用带螺丝的配件放入模具内注射閘門熔合線成形品之孔眼的周邊會形成熔接痕所有的偶爾部要倒R角防止脫出用的溝槽盲孔埋植時的球形頭端防止迴轉的紋路盲孔埋植時的形狀成形品切銷用溝刃下孔徑(d)=螺紋外徑-0.5mm自攻螺絲1-8-2螺丝套筒埋植(postscrewinsert)1-8-3自攻螺丝(selftappingscrew)1-8-4超音波埋植与铆接1-9文字,数字,记号1-10皮革,木纹等纹饰加工(其中常见的方法为”化学蚀刻法”俗称”咬花”)以上配合自攻螺絲之下孔標準尺寸螺絲有效徑H2.5dH2D'喇叭喇叭低形標準形工具喇叭不鏽鋼板聚碳酸酯形形(單位mm)柱栓部形狀各種超音波方式之鉚接例子第二章:各种模具结构上的要点2--1:模具是由那些部份组成的2-1-1模腔部份2-1-2形成材料道路的部份2-1-3成形品之顶出部份2-1-4调节模温度的部分(施行加热或冷却的部份)2-1-5固定至成形机上的部份2-1-6模座2-2射出成形用模具2-2-1二板式(twoplate)模具,主要由可动侧和固定侧两大部份组成頂針成形品澆道豎澆道唧嘴(襯套)定位環導銷分模面固定側可動側拉料鉤回位銷垃圾釘二板式模具(以兩片模板構成之模具)2-2-2三板式(threeplate)模具,有一件被称为浇道脱料板以做为剥离浇道残料而使用的模板,加上固定侧与可动侧所构成2-2-3无浇道式模具:在射料管与流道部位插入加热管(heater)而将此一部位加热,使流于此内之熔融树脂长久保存在能够流动而不使之固结的状态,并且于每次的射料冲击中仅仅自其中取用该成形品所需之胶料份量2-2-4热硬性塑料之射出成形模具,与热塑性塑料之射出成形模具互相比较之下,其相异之处是在于模具必须高温加热,而浇道和浇口比一般的要稍为大一些第三章浇道与浇口部位的构造3-1浇道(runner)系统喷嘴→射料管→流道→浇口→模腔→排气口3-1-1相关于制作浇道和浇口的一般规则射出成型機塑膠進入模具之注入孔(實際是為澆道澆口之類)模具模腔部份中心部份流速快複雜交錯之塑膠分子因為配向作用而拉伸的塑膠分子沿著模壁流速較快射出成形之際,發生塑膠材料因為流動所致之分子配向作用A:应考虑与成形品之每模穴数,如一模多穴,首要的事乃是在熔融之配向性配向性(a)配向性C)箭頭表示澆口位置,點線表示變形設置於平板上之澆口位置與成形材料流動所致之變形澆口一點,設於長邊的中央時澆口一點設於短邊中央時三點澆口時情形薄膜澆口的情形不可良防止因為成形材料之配向性而發生變形的設計例子成形材料注入各模腔的时候,要做到同步充填以及同步结束B:以成形外观和机能为着眼点,尽量选择不显眼处和不防碍功能处C:以成形品的后加工为着眼点,如有可能开潜入式或针点式D对成形品残留应力方面的考虑,尽量选择在不受外力作用的位置,甚至考虑设置在即使发生应力也不致酿成重大事故的位置E:以成形材料之配向性为着眼点F:以成形品之形状和尺寸大小为着眼点,大而长的成形品,有时虽为一模一穴,如采用一点进胶,往往无法完全充填,增加数目浇口的同时,也需注意熔合痕的问题G:留意成形品上会形成孔眼的部份,注意不使模销受到自浇口处高速流入模腔之成形材料的直接冲击而弯曲,以致偏离原有的位置3-1-2浇道配置及浇口之平衡調節澆口之斷面積以取得平衡(階段部取1.2mm一定長度澆口的深度階段部的長度澆道澆口部分之名稱A:将浇口之阶段部份的长度规制于一定的范围,并将其宽度和深度(即浇口之断面积)作应有之调整.B:对于规划配置使成形材料同时到达全部模腔之浇口方面的工作,也是非常重要的.C:尤其重要的是,无论如何都必须使自料管到模腔之浇口为止的距离应尽量均匀一致,并且力求缩短长度D:溢流标尺(overflowscale)的基本构造是在浇道未端适当的地方开一道大约宽6mm,深0.5mm的长沟槽,并在该沟槽的底面上每隔3mm作一道刻划3-1-3浇道形状和尺寸大小A:以成形材料及其相对应之流动性,成形能率之类的要点决定.B:圆形之断面形状是最好的一种浇道在澆道未端設計溢流標尺C:浇道的尺寸越大成形材料易于流动,但冷却时间很耗时D:经验大致标准,较小的成形品为3-5mm,较大时为6-10mm.E:含玻纤及热硬性塑料应该使用尺寸稍大一点的浇道3-1-4热硬化性塑料成形用浇道系统:热硬化性塑料比热塑性塑料在熔融阶段时,其材料黏度显著地高出许多,材料硬化作用因化学反映而自动持续地进行着,随着经过时间的延伸,最后会失去材料的流动性,由于对材料流动的阻抗必须做到特别地小,而且浇道和浇口比起热可塑性塑料所使用者的尺寸要稍大一点3-2浇口种类3-2-1竖浇道(spru)以及直接浇口(sprugate)A:竖浇道入口直径一般为3-6mm,赋予2-40的脱模斜度B:直接浇口的优点:流动性良好,充分发挥成形压力的的效果,使成形表面缺点较少,适合一模一穴和含玻纤(尤其含长纤)的材料.缺点:浇口周围容易承受过大的压力,产生残留应力而导致成形品发生龟裂梯形半圓形圓形澆道之斷面形狀C:竖浇道下部应设有料头钩销(sprulockpin)用以方便自料管中拨出射料管之废料头D:”Z”形的料头钩销,虽然较易拉出浇道,但会产生断掉之问题,所以pc成形品之射料澆口設計例子料頭鉤銷模腔模板頂出板(上)頂出板(下)射料管廢料頭鉤銷不易使用在全自动成形作业C:料头钩销同时担任冷料井(slaggate)的任务,冷料井的深度相当于竖浇道下端的直径尺寸3-2-2标准射料口,即侧浇口(sidegate).重迭浇口与侧浇口相比之下,因其浇口断面积较大的效果,有改善成形材料流动性的优点3-2-3搭接浇口(tabgate)此种浇口常使用于流动性较差的成形材料,如硬PVC,PC,PMMA.如此不但可以防止浇口附近因为残留应力所引起之应变扭曲和龟裂,还能防止成形品在浇口附近产生喷痕3-2-4薄膜浇口(filmgate)此种浇口常使用带有强烈配向性之强化塑料,如pom,pp和热硬化性塑料3-2-5扇形浇口(fangate)澆口澆口寬度搭接澆口澆口寬度澆口長度澆口澆道標準澆口(側面澆口)3-2-6圆盘浇口(dishgate)隔膜浇口(diaphramgate)具有较之射料管直径为大之贯穿窗孔,而在贯穿窗孔的四周低浅薄的圆板状浇口3-2-7环形浇口(ringgate)使用于细长圆筒状成形品之浇口设置的情况中,此一类形状的成形品.若是在圆筒侧面(中央部份)设置浇口时,成形品有时会在浇口的内侧呈现弯曲变形的情形.在这种状况下以澆口部放大圓盤形澆口(隔膜澆口)H薄膜閘門部分成品肉厚(2.5-3.5mm)圓盤形澆口尺寸設計標準辅助浇口的姿态呈圆环形状围绕着成形品,而以横载面较薄的环状浇口做为浇道与成形品之间的连系.3-2-8潜入式浇口(submarinegate)隧道式浇口(tunnelgate),此浇口在成形品自模具顶出之际,由于能够籍着设置于浇口附近之顶出销将浇口部份自动切断,而使得全自动成形作业变得容易进行.3-2-9针点浇口(pingate)针点浇口的孔越小,其残留痕迹越不显眼.使用此浇口射出压力损失将会变大.因而必要增高射出压力,一般而言澆口澆道薄膜澆口澆口扇形澆口薄膜澆口及扇形澆口澆道潛入式澆口澆口直徑孔径以0.8-1mm左右为标准.3-3.无浇道(runnerless)方式的模具.3-3-1何谓无浇道模具:A.一模单穴模腔式模具a-1延长射嘴方式a-2前室射料嘴(蓄液井式)B.一模多穴模腔式模具b-1绝缘浇道式b-2热浇道式頂出銷澆道二次澆口肉厚之60%-80%澆口直徑模具在關閉狀態澆口切斷部份模具打開澆口被切斷的狀態具有兩次澆道之潛入式澆口成形品上設置凸殼,並採用潛入式澆口的情形針點澆口方式(四點澆口)3-3-2无浇道方式模具的特征A.优点a成形材料变小b充填时间变短,模具开闭冲程变短,而行程周期变短.c可全自动方式运转.B:缺点a模具构造复杂化,造价高b温度范围狭窄,易引起材料分解,尤其pom,pc应特别注意3-3-3延长射嘴方式,此方式相对的使得浇道部分的温度上升,因而对于成形品的外