精英模具设计规范.doc

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1、精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-01-A制作人 :職位 :審批人 : 職位 : 日期 :1.1 功能:流道系統是將熔融的塑料從注塑機熔膠引到工模的每一個內模.因此流道系統的結構,長短大小及駁接方式都會影響注塑填充的效果,從而直接影響制品的品質,此外,設計流道系統更要從經濟效益著眼.達到快冷卻及短周期.如圖一示意圖.圖一1.2 結構流道系統包括四個結構.1.2.1 澆道(Sprue)澆道是指連接注射機噴嘴與分流道的塑料通道.它是流道系統的第一個組成部份.1.2.2 流道(Primary and Secondary Runner)1.2.2.1 作用流道是連接主

2、流道與內模的澆口的塑料通通,使熔融能流入內模.在兩板模的情況下,流道的設置是在分模線上的.1.2.2.2 有效的流道設計設計流道時要注意其切面形狀及大小.流道的切面形狀一般有四種:全圓形,梯形,改良梯形及六角形.如圖二從注射壓力傳送方面考慮,流道的切面面積愈大愈好;而從熱傳導的觀點考慮,切面表面積愈小愈好.因此切面面積與表面積比數愈大,流道愈有效.從表一中得知圓形及方形切面流道設計的R值為最大.因圓形切較方形冷卻較快.,所以圓形切面設計最好.圖二表一 精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-02-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：1.2.2.3 流道直徑與長度

3、關係流道直徑與長度有關, 流程越長, 直徑越大.同時考慮流道要盡量細,盡量短.每种膠料都有一個最小直徑要求, 小過最細直徑時塑料不能流到模腔.流道直徑一般比成品膠位厚1.0mm.避免流道塑料比成品先凝固而不能保壓. 例如膠位為 .060”.080”時, 流道直徑需為3/32 .100”.125” 時, 流道直徑需為5/32 .150” 時, 流道直徑需為3/16 .200 時, 流道直徑需為1/4(加一次分流)下表為不同膠料與流道直徑之關系. (流道每轉向一次,流道切面面積要加多20%)膠料 流道直徑361015PE/PP/DERLIN/ACETAL/NYLON.062.093.125.187

4、ABS/PS.093.109.125.187ACRYLIC/PC.125.156.203.2501.2.2.4 流道加工方法流道的表面必須平滑防止塑膠流動時會產任何阻礙.同時,因流道會和制品一齊脫模.因此流道表面不應有任何機械加工的痕跡.使流道有黏模的現象.故此流道必須用B2#400以上沙紙打磨平滑.通常流道的直徑都依據制模刀具而定,以公制刀具而言,直徑一般由2mm開始.公制每1mm增加至13mm.而英制則由1/8”每1/16增加至1/2”. 精英制模有限公司題目 : 流道系統文件編號 :SP-03.02.16-23-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖十五1.6.11 勾形澆口的頂針設

5、計:精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-03-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：W 4L 81.2.2.5 流道系統的流道和澆道的直徑計算方法計算公式: D=(D=流道直徑(mm或in);W=制成品的重量(gm或oz); L=流道長度)例:先計算流道D1,D2的直徑,再計算澆道D3.當成品#1W1=3oz;流道長度:L1=1inD1=3 41=0.2168當成品#2:W2=1oz;流道長度L2=1inD2=1 41=0.1258澆道直徑D3的計算方法:因: D1流道重量= p r2 x Lx 0.5= p(0.109 x 0.109) x 1 x 0.5=

6、 0.02oz D2流道重量= p r2 x Lx 0.5= p(0.062 x 0.062) x 1 x 0.5= 0.01oz W3 = W1+W2+ D1重量+D2重量 =3+1+0.02+0.01= 4.03oz L3 = 4in故: D3= = = 0.354注:所有塑料成品重量為成品體積的50%盎司.如圖三4.03 44 8W3 4L3 8 精英制模有限公司題目 : 流道系統文件編號 :SP-03.02.16-04-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖五圖四1.2.3 澆口1.2.3.1 澆口在流道的位置當塑料流入流道時,塑料接近模面最先降熱(冷卻)及凝固.塑料再向前流動時只

7、是在此凝固的塑料蹭流過.又由於塑料是低傳熱物質.固態的塑料形成絕綠層及保持蹭的仍可流動.所以,在理想的情況下,澆口應設置在橫流道蹭位置,使得最佳的塑料流動效應.此情況最常見於圓形及六角形的橫流道.然而梯形的橫流道無法達致此效果,因澆口不能設置於流道的中間位置.1.2.3.2 直接澆口(Direct Gate)或大水口(Sprue Gate)澆道直接供應塑料到制成品. 澆道黏附在制成品上.在兩板的工模.大水口通常是一 出一隻，但在三板模或熱流道工模的設計上,可以一啤多隻。缺點：在制成品表面形成水口印會影響成品外觀.而水口印大小在於 (i)唧咀的細直徑孔 (ii)唧咀的脫模角 (iii)唧咀的長度

8、 因此大水口印可以減細,只要將上述唧咀的呎寸改小.但唧咀的直徑受爐咀直徑的影響，而水口要易於出模的關係，脫模角不能少過3度.所以只有唧咀長度可以減短,用加長爐咀即可.精英制模有限公司題目 : 流道系統文件編號 :SP-03.02.16-05-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖一圖二1.2.5 注意事項 :1.流道必須要用B2#400以上沙紙打光.2.多模腔時入水尺寸必須劃一.3.鏡面成品之水口必須打光至少A2,當成品之一部份來處理4.多模腔模具設計必須是平衡入水,參考圖一各種形式 5.當同一套模出兩件或以上成品時, 其中有部分膠位較薄時, 水口要加粗,加多少視乎成品 大小而定. 一般,

9、厚膠位的成品,流動較好,所以壓力正常,薄膠位的成 品,流動較差.所以壓 力會變大, 故此如想同時啤滿成品可能厚膠位的成品會走披鋒, 為了盡量避免這些問題 發生,所以薄膠位的成品之流道要加粗,補償壓力損失.如圖二:精英制模有限公司題目 : 流道系統文件編號 :SP-03.02.16-06-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：1.3 澆口(Gate) 澆口是一條橫切面面積細小的短槽,用以連接流道與模穴.橫切面面積所以要小,目的是要獲得 以下效果: 1.模穴注不久, 澆口即冷結. 2.除水口簡易. 3.除水口完畢,僅留下少許跡 4.使多個模穴的填料較易控制. 5.減少填料過多現象. 1.3.1

10、設計澆口的方法並無硬性規定,大都是根據經驗而行,但有兩個基本要素須加以折衷考慮: 1. 澆口的橫切面面積愈大愈好,而槽道之長度則愈短愈佳,以減少塑料通過時的壓力損失. 2. 澆口須細窄,以便容易冷結及防止過量塑料倒流.故此澆口在流道中央,而它的橫切面 應盡可能成圓形.不過, 澆口的開關通常是由模件的開關來決定的. 1.3.2澆口尺寸 澆口的尺寸可由橫切面積和澆口長度定出,下列因素可決定澆口最佳尺寸: 1.膠料流動特性 2.模件之厚薄 3.注入模腔的膠料量 4.熔解溫度 5.工模溫度 1.3.3 決定澆口位置時,應緊守下列原則 : 1.注入模穴各部份的膠料應盡量平均. 2.注入工模的膠料,在注料

11、過程的各階段,都應保持統一而穩定的流動前線. 3.應考慮可能出現焊痕,氣泡,凹穴,虛位,射膠不足及噴膠等情況. 4.應盡量使除水口操作容易進行,最好是自動操作. 5. 澆口的位置應與各方面配合。 1.3.4 澆口的平衡 如果不能獲得平衡的流道系統,可採用下述澆口平衡法.以達到劃一注模的目標.這種方法適 用於有大量模穴的工模。 (i) 澆口的平衡法有兩種 (ii) 改變澆口槽道的長度及改變澆口的橫切面面積。 在另一種情況下,即模穴有不同的投影面積時, 澆口也需要平衡.這時,要決定澆口的大小, 就要先將其中一個澆口尺寸定出,求出它與其對應模穴體積相較的比率,並且把這個比率 應用到其澆口與各對應模穴

12、的比較上,便可相繼求出各個澆口的尺寸.經過實際試注后, 便可完成澆口的平衡操作。精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-07-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：最少2D1.2.4 冷膠井1.2.4.1 功用冷膠井的作用是儲存凍膠,防止在注射時將冷料注入型腔,造成缺陷.1.2.4.2 注意事項所有流道盡頭要有冷膠料約1-1/2D.如下圖:所有膠井應有排氣.精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-05-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：1.2.3.3 澆口的種類為獲得最佳填狀況,須小心選擇澆口的類型.常見的澆口有下列各類:如下圖.

13、 大水口側面入水位重疊入水位 扇形入水位 碟形入水位 環形入水位 薄膜式入水位 針孔式入水位 潛水式入水位 垂片形入水位 勾形入水位 精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-09-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖一1.6澆口系統的設計 1.6.1直接澆口(Direct Gate)或大水口(Sprue Gate) (圖一) 主流道直接供應塑料到制成品.主流道黏附在制成品上.在兩板的工模.大水口通常是一 出一隻，但在三板模或熱流道工模的設計上,可以一啤多隻。 缺點：在制成品表面形成水口印會影響成品外觀.而水口印大小在於 (i)唧咀的細直徑孔 (ii)唧咀的脫模

14、角 (iii)唧咀的長度 因此大水口印可以減細,只要將上述唧咀的呎寸改小.但唧咀的直徑受爐咀直徑的影響，而水口要易於出模的關係，脫模角不能少過3度。所以只有唧咀長度可以減短,用加長爐咀即可。精英制模有限公司題目 : 流道系統文件編號 :SP-03.02.16-10-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：塑料類別塑料常數(n)PE,PS0.6POM,PC,PP0.7CA,PMMA,PA0.8PVC0.9h=nt t=成品壁厚n = 塑料常數可簡化公式為: h = t/2W=2h圖二 1.6.2側面澆口側面澆口是一般常用的澆口,它的結構最為簡單.只是在工模的一邊加工此澆口,藉此將流道及成品連接.

15、 如圖二優點 : (i) 切面面積簡單,容易加工, (ii)澆口的尺寸大小容易準確控制及快捷改良 (iii)當塑料充填時,成品容易控制,易受澆口冷卻凝固影響及 (iv)所有的塑料適合彩此種澆口.缺點 : 成品表面有明顯的水口瑕玭.澆口的尺寸 : W=澆口, h=澆口深度, L=澆口長度(Land Length)通常,在澆口長度(L)位置會產生壓力降,因此澆口的長度最好愈短愈好.但由於流道距離內模間的鋼材又不能太單薄,因此實際上澆口的長度最好在0.50.75mm之間.澆口深度(h)選用不同塑料有不同的計算常數,因此用下述概括方式將不同塑料分類:因澆口的切面面積(h x W)控制塑料的流量,如果深

16、度與成品厚度關係成立的話,則澆口闊度可以控制塑料的流動尺寸.澆口的闊度可以從下述的經驗公式所算作參考: W=(nA)/30 W=澆口闊度; A=成品內模的表面面積精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-11-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖三 1.6.3 重疊式入水位(Overlap Gate) (圖三)重疊式入水是長方形入水的改良,適合某類形狀的製品.優點 : (i)避免有噴射紋的現象, (ii)適合大形製品的啤塑及 (iii)適合任何塑料注塑,除掉硬質PVC.缺點 : 澆口黏附在成品的表面,須要特別小心去除澆口瑕玭.澆口尺寸計算公式為: Land Le

17、ngth(L1)=流道至成品距離(0.50.7mm) 澆口闊度(W)=(nA)/30 澆口深度(h)=nt 澆口長度(L2)=h+W/2精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-12-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖四 h2 = w h1 / D h1 = 第一級深度(成品) A = 成品表面面積 h2 = 第二級深度(成品) D = 水口直徑 W = 扇形闊度 h1 = n tW = (nA) / 301.6.4 扇形入水位(Fan Gate) (圖四)扇形入水的改良,它的深度及闊度並不是固定的.如闊度(由流道至成品)w增加而同時深度則減小。因在成品的位置

18、,澆口是特別闊的關係,大量塑料在短時間內流入內模.優點 : (i) 適合啤塑大形,薄壁制成品, (ii) 當塑料流入模內,塑料是由細而擴大流入故形成塑料流動性好,減小流紋及夾水紋 (iii) 適合任何塑料,特別是PMMA,但硬質PVC除外. 缺點 : 特大的水口瑕玭,須要特別小心加工去除水口.精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-13-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：D=流道直徑t =成品壁厚Y=DX=0.9tZ=1.5D(最少呎吋)圖五1.65 垂片形入水位(Tab Gate) (圖五)此種澆口的設計適合啤塑大而實芯的制成品,那Tab的位置在成品則邊而由

19、長方形的澆口連接流道及Tab.因經那90直角轉彎才流入成品.成品表面並無流紋或噴射紋.與重疊式澆口共通處是熔融都是順滑及平均地流入內模,兩者的選擇在乎那明顯的澆口瑕玭.因影響外觀,此澆口變適合一般的塑料,尤其是PMMA.澆口尺寸大小計算分為兩部分:(i)長方形澆口同前述一樣 (ii)Tab的呎吋精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-15-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖八1.6.8 薄膜形入水位 (圖八) 此種澆口設計可視為長方形澆口的設計分別不大,只是此種設計的澆口適合啤一些大形很薄壁厚的塑件,尤其是容易變形的產品.此澆口通常是選擇成品窄的一邊闊度造入

20、水位置,與碟形或環形澆口一樣,可使塑料大量澆入內模,在很短時間內完成.澆口尺寸 : h=0.7 t Land Length(L)=1.3mm這是因為第二橫流道與內模太接近的關係,故此為著加強鋼材強度,L才加大.此種澆口適合任何塑料,特別是那些容易縮水的塑料,而又不能在成品中內入水.精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-16-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：膠料nPS, HIPS, ABS, PE0.119ACETAL, PC, PP0.139NYLON, PMMA0.159PVC0.1791.6.9 潛水式澆口 (圖九)此種澆口的開關為圓形或橢圓形.在塑模

21、分離面下注入模槽.潛水式澆口與圓的側面澆口的形狀相同或近乎相同,都是由模槽旁入水,但與圓形的側面澆口相比,有下列各點好處:(i) 由於這類澆口只需一個半邊模切削形.因此形狀方面並沒有配合的問題.同時可以有準確的尺寸.(ii) 若採用較橢圓的形狀,可以獨立控制入水智謀與澆口的封閉時間. (iii) 在澆口脫模之時,自動從模件切,因此能有簡便的自動除水口.(c = 1.03 t )圖九 潛上模 潛下模 “ D ” 形潛水潛入水孔計算方法:d = nc (4A)d = 入水孔直徑n = 物料常數A = 成品表面面積 (PROJECTED AREA)t =膠位厚度c = 膠位厚度函數t0.03”0.0

22、4”0.05”0.06”0.07”0.08”0.09”0.1”c0.1780.2060.2300.2420.2720.2940.3090.326* 成品表面面積並非投影面積,必須考慮外圍四邊面積.* D 形潛水之面積應等于直通膠位潛入水之面積.注: 可簡化公式為 d=t/2精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-17-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：1.6.9 潛水式澆口 (圓頭形) 精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-18-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：結晶体 - 圓頭潛澆口Crystalline - Round

23、Gate非結晶体 - 錐形潛澆口Amorphous - Conical GateNYLON,PAABS, PMMA, SAN,PETPBTASA, PPO, SBPETCAB, PSU, TPUPOMPC, PVCPPSPEI, PVCPPES, PVCCSemi-Crystalline 半結晶体PP (COPOLYHER/HOMO - POLYMER)PE优點:- 入水時,溫度能夠維持結晶体狀態.- 避免水口輾膠 - 适合圓角位置(圖十)- 水口斷面良好,不會拖絲.优點:- 水口冷卻快,生產周期短.- 容易加工,經濟.缺點:- 水口冷卻時間長- 加工時要很小心,及精确.缺點:- 水口直徑大時

24、,成品可能拖絲.(凸膠現象)圓頭及錐形潛澆口圖十D1=T+2mmD=1.2TConical GateRound gate的選擇方法熱塑性塑膠料分主要結晶体 Crystalline和非結晶体 Amorphous, 半結晶体 Semi-crystalline三大類.因分子結构不同,導致其收縮率因走水方向,及膠料厚薄不同而有不同收縮率.所以開始設 計模具時,必須每次詢問客人收縮率(Shrinkage Factor).避免生產造成錯誤.設計澆口時, 必須注意塑料是居于何种塑料. 以下是指定潛水設計. D形入水或錐形入水. 除客人指定其設計外,必須遵守.精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-

25、03.02.16-19-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：1.6.9 潛水式澆口 (潛頂針計算潛頂針入水面積步驟:1. 首先用普通潛水公式計算入水面積.2. T之計算跟D形潛水一樣.3. d =1 至1.5倍普通潛水之入水面積.圖十一)精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-20-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：d =0.5 wall thickness圖十二1.6.10 針尖式入水位(Pin-Point Gate) (圖十二) 針尖式澆口亦稱作針式澆口或限制澆口,是圓形的澆口,用以進給模件的底部,除用於模 件底部中心澆口外,亦常用於多點澆口及點離中心

26、澆口(off-center). 這種澆口最大的好處在於脫模時澆口自從模件中脫離而不需要後加工. 最大的缺點則是由於其開關而不能獨立控制入水位的封閉時間(seal time)及入水速 率(filling rate).為防止入水位弄裂其旁的模件,通常需要把入水位弄尖使入水位在 主澆口或支澆口的接點分裂,這類的入水口只適用於若干類型的塑模,如三板式塑模,底 部入水塑模,熱流道塑模。精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-21-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖十三1.6.10 細水口(Pin-point gate)精英制模有限公司題目 :流道系統文件編號 :SP-03.02.16-22-A制作人:職位:審批人: 職位: 日期：圖十四1.6.11 香蕉形/勾形澆口