模具設(shè)計(jì)注射成型1

塑膠模具設(shè)計(jì)主題:射出成型機(jī)1※射出成型※為何稱為“射出成型”? 因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，故稱之。射出成型三階段充填(Filling)保壓(Packing)冷卻(Cooling)2在這門課我能學(xué)到射出成型的哪些知識(shí)!?認(rèn)識(shí)射出成型機(jī)功能及結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)射出模具構(gòu)造了解射出成型原理了解成型時(shí)所會(huì)遇到的問題3射出成型機(jī)介紹4射出成型機(jī)主要組成單元5射出成型之流程6射出單元-1/5組成

主要由入料筒、加熱管…等組成

功能

進(jìn)料、融解、混合塑料、計(jì)量 及升壓射出。分二大類

1.柱塞式

2.螺桿式7射出單元-2/51.柱塞式

a.柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)並計(jì)量。

b.計(jì)量終了，柱塞前進(jìn)。

c.材料通過加熱缸內(nèi)面與魚雷間通道，在此充分加熱成熔融狀態(tài)。

d.從噴嘴部射出於模具內(nèi)。8射出單元-3/52.螺桿式

a.(加熱):由螺桿混煉產(chǎn)生磨擦熱(同時(shí)材料被外周的加熱器加熱)。

b.(熔融輸料):沿其螺旋槽送材料至加熱缸前端部，使材料熔融並貯存於加熱缸前端。

c.(計(jì)量):由材料的反作用力使螺桿後退，利用背壓並配合限制開關(guān)限定後退量，在一定位置停止螺桿的旋轉(zhuǎn)。

d.(射出):藉射出裝置後部的油壓缸，對(duì)螺桿施加高壓射出。

圖片來源/ch/support/tech/inj/intro_inj_ani1.html9射出單元-4/5螺桿式與柱塞式的差異!螺桿式較柱塞式多一旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，產(chǎn)生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽間產(chǎn)生混煉作用，增加可塑化能力。10射出單元-5/5螺桿式優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)

a.優(yōu)點(diǎn)：

?藉螺桿的混練作用，材料內(nèi)部也發(fā)熱，均勻可塑化，可塑化能力大。

?由於加熱缸的壓力損失，可使用較低的射出壓力，亦能成型。

?加熱缸內(nèi)的材料滯留處少，熱安定性差的材料也很少因滯留而分解。

?材料更換、換色操作容易。

b.缺點(diǎn)：

?在射出時(shí)，熔融材料易順著螺旋槽而移往加熱缸後部，造成材料逆流。

11鎖模單元-1/8提供鎖模力的機(jī)構(gòu)：有直壓式、肘節(jié)式及肘節(jié)直壓式三種。

功能

控制模具的開關(guān)、鎖模，並且頂出成品。12鎖模單元-2/8直壓式

直壓式合模裝置又可分為

1.升壓滑塊式

2.輔助缸式

3.增壓缸式。其構(gòu)造如右圖所示13鎖模單元-3/8肘節(jié)式-1/3

-以肘節(jié)接頭將油壓缸或電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力放大，使合模力增大。其中又分

1.單肘節(jié)

2.雙肘節(jié)式14鎖模單元-4/8肘節(jié)式-2/3

單肘節(jié)式15鎖模單元-5/8肘節(jié)式-3/3

雙肘節(jié)式16鎖模單元-6/8肘節(jié)直壓式

肘節(jié)直壓式鎖模裝置是組合肘節(jié)機(jī)構(gòu)與直壓式鎖模缸裝置，外觀為肘節(jié)式的一種，但鎖模力的發(fā)生接近於直壓式。17鎖模單元-7/8直壓式與肘節(jié)式的比較

直壓式肘節(jié)式合模行程方面模厚調(diào)整方面在合模壓力上在模子開閉速度方面可依模厚改變可依肘節(jié)式長(zhǎng)一定受構(gòu)造限制，不能太長(zhǎng)容易要依模厚移動(dòng)肘節(jié)裝置容易調(diào)整可用量計(jì)直讀不易調(diào)整不能直讀容易廣範(fàn)圍調(diào)整速度比較快18鎖模單元-8/8鎖模力(ClampingForce;F)的計(jì)算

F=P×A (ton)

P=射出壓力(Kg/cm2)

A=零件垂直射出方向投影面積(cm2)日常用品:400Kg/cm2精密零件:500~700Kg/cm219主題:

塑膠射出

成型模具授課老師:NTU鄭芳松講師20※射出成型※為何稱為“射出成型”? 因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，故稱之。射出成型三階段充填(Filling)保壓(Packing)冷卻(Cooling)ProcesstimeCoolingFillingPacking>>>21射出成型模具豎澆道注料口流道22二板模動(dòng)作流程射膠鎖模關(guān)模頂出開模冷卻保壓充填二板模具構(gòu)造簡(jiǎn)單，製作容易，所有射出成形用模具的基本製作與射出原理都以此為出發(fā)點(diǎn)。母模公模23塑膠射出24三板模動(dòng)作圖與二板模的差異

在兩板模具中再加一塊”脫模板”。目的：處理豎澆道及橫澆道的拔模與脫料。優(yōu)點(diǎn)：高速自動(dòng)化

澆道設(shè)計(jì)容易應(yīng)用：多模穴 點(diǎn)澆口25塑膠射出機(jī)262728Cycletime&

Pressurehistory29ParameterAverageValueGateClosingTime1SecondMoldClosingTime4SecondsInitialInjectionTime3SecondsInitialHoldTime5SecondsCoolingTime12SecondsScrewReturntime8SecondsMoldOpenTime4SecondsEjectionTime1SecondsPartRemovalTime2SecondsMoldInspection,clean,spray,etc.2SecondsCycletime30操作窗31高性能模具32高性能模具一副高性能模具必須具備下列三個(gè)高性能系統(tǒng)的配合

1.高性能”充填”系統(tǒng)

2.高性能”保壓”系統(tǒng)

3.高性能”冷卻”系統(tǒng)33二板模與三板模34模具的功能及組成功能

1.成型

2.融膠傳輸

3.冷卻（溫控）

4.合模﹑閉模﹑鎖模

5.頂出基本組成元件模板(上、下模板)、導(dǎo)銷、導(dǎo)銷襯套、頂出銷、頂出套筒、歸位銷、止銷、頂出桿、定位環(huán)、豎澆道襯套、豎澆道、流道、拔料銷。主要分為二類二板模三板模35二板模―構(gòu)件名稱與功能(一)1.固定側(cè)裝置板(固定側(cè)固定板，cavityadapterplate) a.將固定側(cè)模板、定位環(huán)、豎澆道襯套…固定在此板上 b.將模具固定側(cè)安裝在射出機(jī)固定盤上2.固定側(cè)模板(定模板，cavityplate) a.將導(dǎo)銷襯套固定在此板上或模穴的加工 b.亦可裝置豎澆道襯套 c.流道、澆口之加工36二板模―構(gòu)件名稱與功能(二)3.可動(dòng)側(cè)模板(動(dòng)模板，coreplate) a.將模仁、導(dǎo)銷固定在此板上 b.流道、澆口、回位銷孔、豎澆道抓銷孔之加工4.承板 a.具有補(bǔ)強(qiáng)之功用，使可動(dòng)側(cè)模板不發(fā)生變形 b.模仁之固定與加工更為容易37二板模―構(gòu)件名稱與功能(三)5.間隔塊(spacerblock) a.確保成品的頂出距離 b.間隔塊高度=頂出銷固定板厚度+頂出銷定位板 厚度+停止銷凸緣高度+頂出距離+8~10mm6.頂出銷定位板(上頂出板，aboveejectorplate) a.使成品頂出方位正確與平穩(wěn) b.使頂出銷、回位銷確實(shí)定位38二板模―構(gòu)件名稱與功能(四)7.頂出銷固定板(下頂出板，belowejectorplate)使整個(gè)頂出機(jī)構(gòu)(上頂出板、頂出銷、豎澆道抓銷、回位銷)之位置確實(shí)固定8.可動(dòng)側(cè)裝置板(可動(dòng)側(cè)固定板，cavityadapterplate) a.使模具之可動(dòng)側(cè)組裝起來 b.將整組模具固定安裝在射出機(jī)之可動(dòng)盤上面39二板模―構(gòu)件名稱與功能(五)9.模心(模仁、模蕊、入子、公模，core) a.合模時(shí)，與母模構(gòu)成模具之成形空間(模穴) b.開模時(shí)，射出成形品附著在此模仁上10.定位環(huán)(locatering) a.使整組模具之固定側(cè)安裝在射出機(jī)之固定盤 b.使射出機(jī)之噴嘴與豎澆道襯套互相對(duì)正40二板模―構(gòu)件名稱與功能(六)11.豎澆道襯套(注道襯套，spruebush) a.與射出機(jī)加熱缸之噴嘴相接觸 b.塑膠料經(jīng)此豎澆道襯套進(jìn)入流道、模穴12.導(dǎo)銷(guidepin) a.安裝在動(dòng)模板上，經(jīng)硬化處理與研磨加工 b.使整組模具之固定側(cè)與可動(dòng)側(cè)能迅速且確實(shí)定位配合41二板模―構(gòu)件名稱與功能(七)13.導(dǎo)銷襯套(guidepinbush) a.安裝在定模板上，經(jīng)硬化處理與研磨加工 b.也是用來使整組模具之固定側(cè)與可動(dòng)側(cè)能迅速且 確實(shí)定位配合14.豎澆道抓銷(spruesnatchpin) a.通常安裝在模具中心位置 b.在射出完成開模時(shí)，將豎澆道內(nèi)之滯留塑膠料自 豎澆道襯道內(nèi)抓(取)出42二板模―構(gòu)件名稱與功能(八)15.頂出銷(ejectorpin) 在射出完成開模時(shí)，將附著在模仁上之成品頂出16.回位銷(returnpin) 在射出完成頂出成品之後，合模完畢時(shí)，使頂出 機(jī)構(gòu)回到原來的位置17.停止銷(stoppin) 功用：可適時(shí)的調(diào)整頂出機(jī)構(gòu)之高度4344三板模-點(diǎn)狀澆口頂出銷頂出45模具性能的評(píng)估合乎規(guī)格(零件、後加工、組立及材料)成形加工成本

(成形週期、廢料、後加工)操作窗：愈大愈好

(加工參數(shù)有….)46澆注系統(tǒng)的構(gòu)成47豎澆道設(shè)計(jì)(spruedesign)48滯料部設(shè)計(jì)(slugwelldesign)又稱為冷料井(coldslugwell)，功能：1.射出完成後，噴嘴前端有少量熔料殘留，下一個(gè)射出循環(huán)之前已經(jīng)固化。2.冷料井用來收集這些已固化的塑膠料3.已固化的塑膠料之影響： a.造成流道或澆口阻塞 b.成品外觀不良49流道設(shè)計(jì)(runnerdesign)為熔融的塑膠料由豎澆道進(jìn)入型腔的主要通道。1.設(shè)計(jì)原則：依塑膠料之流動(dòng)性、成品重量、及投影面積來決定流道斷面形狀與大小。2.圓形流道：體積最大，接觸面積最小。缺點(diǎn)：在PL兩側(cè)各加工半圓。3.梯形流道：只需在PL單側(cè)加工即可。就相同的斷面積，梯形流道比圓形流道有較大的接觸面積。50511.流道斷面尺寸：依塑膠料作基準(zhǔn)、依成品重量作基準(zhǔn)、及依投影面積作基準(zhǔn)。2.斷面尺寸過大：缺點(diǎn)為浪費(fèi)材料、冷卻時(shí)間長(zhǎng)。3.斷面尺寸太?。喝秉c(diǎn)為流動(dòng)阻力大，亦造成充填不足，或必須提高射出壓力。4.流道長(zhǎng)度過大：造成壓力損失，浪費(fèi)材料5.流道長(zhǎng)度太短：殘留應(yīng)力大，易生毛邊，流動(dòng)不均。6.料厚2.5mm以下，重量7oz以下時(shí)：52PressureFlow53PressureFlow54PressureFlow平板流的公式55圓管流的公式56Flowinmoldrunner(round)57Flowinmoldrunner(round)58EjectionForce59EjectionForce6061類LIGA製程相關(guān)技術(shù)類LIGA製程技術(shù)光刻技術(shù)微成型技術(shù)光罩設(shè)計(jì)技術(shù)光阻塗佈技術(shù)陶瓷微射出成型微陶瓷結(jié)構(gòu)燒結(jié)技術(shù)塑膠微射出成型微熱壓成型微電鑄技術(shù)電鍍液配方純金屬電鍍合金微電鑄技術(shù)微量測(cè)技術(shù)電子顯微鏡光學(xué)檢測(cè)技術(shù)微加工機(jī)技術(shù)微力感測(cè)器三軸定位平臺(tái)精密控制技術(shù)曝光顯影技術(shù)微加工技術(shù)AFM量測(cè)技術(shù)顯微鏡無電解電鍍技術(shù)乾膜製程技術(shù)62

利用微影製程（Lithographyprocess）和電鑄（Electroforming）所得之模具只是一個(gè)模型而已，尚須利用其它加工方法將微結(jié)構(gòu)元件生產(chǎn)出來，然而微結(jié)構(gòu)元件是非常的小，因此使用微射出成型來加工應(yīng)是不錯(cuò)的選擇。但是仍然有些問題是我們必須要克服的，例如:要如何才能將成品從模具內(nèi)成功頂出;如何提高產(chǎn)品良率…等。微射出成型於LIGA製程上的應(yīng)用63微小射出成型之所以受到重視，乃是各項(xiàng)微小產(chǎn)品之需求日益殷切所致，此技術(shù)目前已應(yīng)用在下列四個(gè)領(lǐng)域：

一、光通訊二、生醫(yī)應(yīng)用三、生物應(yīng)用四、探測(cè)器或致動(dòng)器除可做塑膠之射出成型之外，亦可做粉末射出（包括金屬或陶瓷）微成型技術(shù)之應(yīng)用64微形噴嘴–組立作業(yè)65微形噴嘴–結(jié)合作業(yè)加壓固定試片加溫使膠凝結(jié)66主題：

充填系統(tǒng)

塑膠模具設(shè)計(jì)

67※射出成型※為何稱為“射出成型”? 因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，故稱之。射出成型三階段充填(Filling)保壓(Packing)冷卻(Cooling)ProcesstimeCoolingFillingPacking>>>68射出成型模具69充填系統(tǒng)功能

引導(dǎo)從射出機(jī)噴嘴(Nozzle)所射出的熔融材料進(jìn)入成型空間(模穴)中成型

組成注道主流道支流道澆口※流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否適當(dāng)，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度和成形週期。70充填系統(tǒng)-示意圖與實(shí)品71充填系統(tǒng)-流道形狀主要分三種1.圓形2.半圓形3.梯形72流道流動(dòng)73流道流動(dòng)之不平衡及改善74流道流動(dòng)改善75充填系統(tǒng)-澆口形式直接澆口方形邊緣澆口搭接澆口扇形澆口薄膜澆口圓盤澆口點(diǎn)狀澆口潛狀澆口並有下列幾種形式761.直接澆口熔膠由豎澆道直接進(jìn)入模穴，單穴成品射出成型時(shí)，係經(jīng)由模具中心射出。因此澆口痕跡將殘留於成品中央。示意圖實(shí)品圖772.方形邊緣澆口783.搭接澆口此型澆口與方形邊緣澆口唯一不同點(diǎn)是熔膠間接進(jìn)入模穴，可減低一部份冷膠痕跡，但澆口去除常造成困擾，因?yàn)榧庸げ灰?，因此除了硬質(zhì)PVC外，均適用。示意圖實(shí)品圖794.扇形澆口此澆口可使大型產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)充填完成。示意圖實(shí)品圖805.薄膜澆口常見場(chǎng)合1.大而薄的成品。

2.塑膠的縱向與橫向收縮率有較大差異

，且無法從產(chǎn)品中央位置做澆口設(shè)計(jì)時(shí)。示意圖實(shí)品圖816.圓盤澆口單穴圓筒狀產(chǎn)品可以考慮使用此種澆口。827.點(diǎn)狀澆口亦稱為Pin-pointGate針點(diǎn)澆口，可以使流道和澆口在開?；蝽敵鲞^程中與產(chǎn)品自動(dòng)分離。示意圖實(shí)品圖838.潛狀澆口亦稱隧道式澆口（TunnelGate）

特點(diǎn):澆口痕跡小，位置易設(shè)置在產(chǎn)品不重要的部位，成品頂出過程中，同時(shí)將澆口切斷，可以達(dá)自動(dòng)化的效果。示意圖實(shí)品圖8485充填過程充填階段時(shí)，當(dāng)熔膠流入模穴時(shí)與冷的腔壁接觸，會(huì)形成薄的凝層，靠近壁上的熔膠溫度會(huì)降低，在熔膠流動(dòng)的峰前，由於噴流效應(yīng)(FountainFlowEffect)熔膠從中心往兩模腔壁流動(dòng)造成等速的熔膠流動(dòng)，同時(shí)熱熔膠從中心帶至前緣及兩邊模腔壁。在熔峰後端之熔膠則是層狀流動(dòng)，在中心的流動(dòng)速度最大，而凝固層邊的流速為零。86『噴流效應(yīng)』之原因及防止D/d太大〈中央澆口〉模溫低射速快由邊緣設(shè)置澆口87常見充填問題(1)過度保壓(overpacking)：過度保壓會(huì)增加內(nèi)應(yīng)力，使產(chǎn)品密度較大，甚至出現(xiàn)毛邊。保壓不足(underpacking)：保壓不足的產(chǎn)品在融膠冷卻後會(huì)收縮，使產(chǎn)品不合規(guī)格，在局部較厚的部分，其背面會(huì)出現(xiàn)凹陷。88常見充填問題(2)縫合線(weldline)：融膠遇到阻礙就必須繞行，融膠會(huì)分流。當(dāng)分流的融膠重新會(huì)合時(shí)，會(huì)留下一道痕跡，就是所謂的縫合線。停滯效應(yīng)：融膠會(huì)挑好走的路走，所以融膠會(huì)容易在薄的地方產(chǎn)生停滯，會(huì)傾向?qū)e的部分先充填完?！拘螤顢嗝娣e較大】89常見充填問題(3)兢流道效應(yīng)(racetrackeffect)：融膠欲流向阻力較小的流道，因此充填厚度不均勻的工件，厚度大的地方融膠流得快。凝固層(frozenlayer)：凝固層出現(xiàn)時(shí)，射出產(chǎn)品會(huì)材質(zhì)不均勻，表面較不平順，較嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生短射。90常見充填問題(4)流向雜亂：流向雜亂會(huì)使工件強(qiáng)度較差，表面的紋路也較不美觀。暗逆流：較接近主流道的入口，射出的融膠壓力較大，而壓力較大的融膠會(huì)壓迫旁邊壓力較小的融膠，將造成逆流的現(xiàn)象。91充填系統(tǒng)-設(shè)計(jì)目標(biāo)避免問題

保壓不足、保壓過度…等。同步充填

流動(dòng)平衡設(shè)計(jì)、管流、板流…。流向單純

如右圖92圓管流的公式圓管流及平板流的公式，流道設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)考慮進(jìn)去，計(jì)算壓力（P）與流量（Q）的關(guān)係，以便達(dá)到同步充填。93平板流的公式94進(jìn)點(diǎn)配置

進(jìn)點(diǎn)配置和縫合線的位置息息相關(guān)，也跟是否能夠同步同填有關(guān)，以下以汽車保險(xiǎn)桿的模流分析做例子，加以說明進(jìn)點(diǎn)配置的重要進(jìn)點(diǎn)在上方有四點(diǎn)，側(cè)方有兩點(diǎn)，而且上方的每二個(gè)進(jìn)點(diǎn)距離相等，且流道尺寸亦相同，因而導(dǎo)致無法同步充填，因此可以改善進(jìn)點(diǎn)的配置與流道尺寸，如下圖。經(jīng)過改良後的進(jìn)點(diǎn)配置，流道尺寸上方中間部份較小而兩旁尺寸較大，由左圖就可以看出已經(jīng)可以同步充填了。95流道平衡

1.融膠的性質(zhì)2.流道平衡基本公式3.流道的配置4.電腦輔助模流分析流道平衡可說是充填系統(tǒng)中最重要的課題，流道若能平衡，不但能避免許多充填問題，更確保了產(chǎn)品品質(zhì)的齊一性。以下四個(gè)部分來說明如何達(dá)到流道平衡：96

由圖中我們很容易看出上件（有按鈕的）先充飽，沒有同步充填，可能發(fā)生過度保壓。原因是上件有許多孔，融膠需求量比下件少，但是兩邊流道澆口尺寸卻一樣。若我們把下件的流道澆口尺寸加大一些（請(qǐng)與上圖仔細(xì)比較），使得在同樣的時(shí)間內(nèi)，融膠流入下件的量較多，就能夠同步充填了。97CMOLD軟體簡(jiǎn)介及教學(xué)

零、簡(jiǎn)介

一、進(jìn)入C-MOLD

二、幾何模型建構(gòu)(Mesh)

三、選擇塑膠與模具材料(.mtl)

四、選擇機(jī)器(.mtl)

五、操作參數(shù)之選定(.prc)

六、Run

七、看結(jié)果(Visualization)

98零、簡(jiǎn)介主要架構(gòu)分為：幾何模型、有限元素模型、材料性質(zhì)輸入、機(jī)器選定、操作參數(shù)設(shè)定等。目前本實(shí)驗(yàn)室所使用的C-MOLD為PC版，在Win95，Win98。99一、進(jìn)入C-MOLD開始→程式集→C-MOLDv98.1→C-MOLDcontrolpanel進(jìn)入。2.

C-MOLD畫面告訴我們程序?yàn)镈esign（包含Mesh，MaterialandProcessCondition）→Analysis→Evaluation（ShowResults）。

3.

執(zhí)行Analysis之前，Mesh、Material及ProcessCondition都必須先建構(gòu)與設(shè)定，分述於二、三、四如下。100七、看結(jié)果(Visualization)主畫面中Evaluation→Visualizer進(jìn)入。Data→SelectAnalysis→Filling或Fi