塑胶模具设计郑芳松CH2CH3CH4injectionmachine1

1授課老師:鄭芳松講師NTU塑膠模具設計主題:射出成型機2※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1.充填(Filling)2.保壓(Packing)3.冷卻(Cooling)3在這門課我能學到射出成型的哪些知識!?1.認識射出成型機功能及結構2.認識射出模具構造3.了解射出成型原理4.了解成型時所會遇到的問題4射出成型機介紹5射出成型機主要組成單元6射出成型之流程7射出單元-1/5組成主要由入料筒、加熱管…等組成功能進料、融解、混合塑料、計量及升壓射出。分二大類1.柱塞式2.螺桿式8射出單元-2/51.柱塞式a.柱塞往復運動並計量。b.計量終了，柱塞前進。c.材料通過加熱缸內面與魚雷間通道，在此充分加熱成熔融狀態。d.從噴嘴部射出於模具內。9射出單元-3/52.螺桿式a.(加熱):由螺桿混煉產生磨擦熱(同時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限定後退量，在一定位置停止螺桿的旋轉。d.(射出):藉射出裝置後部的油壓缸，對螺桿施加高壓射出。圖片來源射出單元-4/5螺桿式與柱塞式的差異!螺桿式較柱塞式多一旋轉動作，產生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽間產生混煉作用，增加可塑化能力。11射出單元-5/5螺桿式優點、缺點a.優點：‧藉螺桿的混練作用，材料內部也發熱，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：‧在射出時，熔融材料易順著螺旋槽而移往加熱缸後部，造成材料逆流。12鎖模單元-1/8提供鎖模力的機構：有直壓式、肘節式及肘節直壓式三種。功能控制模具的開關、鎖模，並且頂出成品。13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。其構造如右圖所示14鎖模單元-3/8肘節式-1/3-以肘節接頭將油壓缸或電動機產生的力放大，使合模力增大。其中又分1.單肘節2.雙肘節式15鎖模單元-4/8肘節式-2/3單肘節式16鎖模單元-5/8肘節式-3/3雙肘節式17鎖模單元-6/8肘節直壓式肘節直壓式鎖模裝置是組合肘節機構與直壓式鎖模缸裝置，外觀為肘節式的一種，但鎖模力的發生接近於直壓式。18鎖模單元-7/8直壓式與肘節式的比較直壓式肘節式合模行程方面模厚調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式長一定受構造限制，不能太長容易要依模厚移動肘節裝置容易調整可用量計直讀不易調整不能直讀容易廣範圍調整速度比較快19鎖模單元-8/8鎖模力(ClampingForce;F)的計算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/cm22021主題:塑膠射出成型模具授課老師:NTU鄭芳松講師22※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1.充填(Filling)2.保壓(Packing)3.冷卻(Cooling)ProcesstimeCoolingFillingPacking23射出成型模具豎澆道注料口流道24二板模動作流程射膠鎖模關模頂出開模冷卻保壓充填二板模具構造簡單，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點。母模公模25塑膠射出26三板模動作圖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。優點：高速自動化澆道設計容易應用：多模穴點澆口27塑膠射出機282930Cycletime&Pressurehistory31ParameterAverageValueGateClosingTime1SecondMoldClosingTime4SecondsInitialInjectionTime3SecondsInitialHoldTime5SecondsCoolingTime12SecondsScrewReturntime8SecondsMoldOpenTime4SecondsEjectionTime1SecondsPartRemovalTime2SecondsMoldInspection,clean,spray,etc.2SecondsCycletime32操作窗33高性能模具34高性能模具一副高性能模具必須具備下列三個高性能系統的配合1.高性能”充填”系統2.高性能”保壓”系統3.高性能”冷卻”系統35二板模與三板模36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)、導銷、導銷襯套、頂出銷、頂出套筒、歸位銷、止銷、頂出桿、定位環、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37二板模―構件名稱與功能(一)1.固定側裝置板(固定側固定板，cavityadapterplate)a.將固定側模板、定位環、豎澆道襯套…固定在此板上b.將模具固定側安裝在射出機固定盤上2.固定側模板(定模板，cavityplate)a.將導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38二板模―構件名稱與功能(二)3.可動側模板(動模板，coreplate)a.將模仁、導銷固定在此板上b.流道、澆口、回位銷孔、豎澆道抓銷孔之加工4.承板a.具有補強之功用，使可動側模板不發生變形b.模仁之固定與加工更為容易39二板模―構件名稱與功能(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b.使頂出銷、回位銷確實定位40二板模―構件名稱與功能(四)7.頂出銷固定板(下頂出板，belowejectorplate)使整個頂出機構(上頂出板、頂出銷、豎澆道抓銷、回位銷)之位置確實固定8.可動側裝置板(可動側固定板，cavityadapterplate)a.使模具之可動側組裝起來b.將整組模具固定安裝在射出機之可動盤上面41二板模―構件名稱與功能(五)9.模心(模仁、模蕊、入子、公模，core)a.合模時，與母模構成模具之成形空間(模穴)b.開模時，射出成形品附著在此模仁上10.定位環(locatering)a.使整組模具之固定側安裝在射出機之固定盤b.使射出機之噴嘴與豎澆道襯套互相對正42二板模―構件名稱與功能(六)11.豎澆道襯套(注道襯套，spruebush)a.與射出機加熱缸之噴嘴相接觸b.塑膠料經此豎澆道襯套進入流道、模穴12.導銷(guidepin)a.安裝在動模板上，經硬化處理與研磨加工b.使整組模具之固定側與可動側能迅速且確實定位配合43二板模―構件名稱與功能(七)13.導銷襯套(guidepinbush)a.安裝在定模板上，經硬化處理與研磨加工b.也是用來使整組模具之固定側與可動側能迅速且確實定位配合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，將豎澆道內之滯留塑膠料自豎澆道襯道內抓(取)出44二板模―構件名稱與功能(八)15.頂出銷(ejectorpin)在射出完成開模時，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，使頂出機構回到原來的位置17.停止銷(stoppin)功用：可適時的調整頂出機構之高度4546三板模-點狀澆口頂出銷頂出47模具性能的評估1.合乎規格(零件、後加工、組立及材料)2.成形加工成本(成形週期、廢料、後加工)3.操作窗：愈大愈好(加工參數有….)48澆注系統的構成49豎澆道設計(spruedesign)50滯料部設計(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，下一個射出循環之前已經固化。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51流道設計(runnerdesign)為熔融的塑膠料由豎澆道進入型腔的主要通道。1.設計原則：依塑膠料之流動性、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：在PL兩側各加工半圓。3.梯形流道：只需在PL單側加工即可。就相同的斷面積，梯形流道比圓形流道有較大的接觸面積。52531.流道斷面尺寸：依塑膠料作基準、依成品重量作基準、及依投影面積作基準。2.斷面尺寸過大：缺點為浪費材料、冷卻時間長。3.斷面尺寸太小：缺點為流動阻力大，亦造成充填不足，或必須提高射出壓力。4.流道長度過大：造成壓力損失，浪費材料5.流道長度太短：殘留應力大，易生毛邊，流動不均。6.料厚2.5mm以下，重量7oz以下時：54PressureFlow55PressureFlow56PressureFlow平板流的公式57圓管流的公式58Flowinmoldrunner(round)59Flowinmoldrunner(round)60EjectionForce61EjectionForce6263類LIGA製程相關技術類LIGA製程技術光刻技術微成型技術光罩設計技術光阻塗佈技術陶瓷微射出成型微陶瓷結構燒結技術塑膠微射出成型微熱壓成型微電鑄技術電鍍液配方純金屬電鍍合金微電鑄技術微量測技術電子顯微鏡光學檢測技術微加工機技術微力感測器三軸定位平台精密控制技術曝光顯影技術微加工技術AFM量測技術顯微鏡無電解電鍍技術乾膜製程技術64利用微影製程（Lithographyprocess）和電鑄（Electroforming）所得之模具只是一個模型而已，尚須利用其它加工方法將微結構元件生產出來，然而微結構元件是非常的小，因此使用微射出成型來加工應是不錯的選擇。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成功頂出;如何提高產品良率…等。微射出成型於LIGA製程上的應用65微小射出成型之所以受到重視，乃是各項微小產品之需求日益殷切所致，此技術目前已應用在下列四個領域：一、光通訊二、生醫應用三、生物應用四、探測器或致動器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）微成型技術之應用66微形噴嘴–組立作業67微形噴嘴–結合作業加壓固定試片加溫使膠凝結6869主題：充填系統塑膠模具設計授課老師:鄭芳松講師70※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1.充填(Filling)2.保壓(Packing)3.冷卻(Cooling)ProcesstimeCoolingFillingPacking71射出成型模具72充填系統功能引導從射出機噴嘴(Nozzle)所射出的熔融材料進入成型空間(模穴)中成型組成注道主流道支流道澆口※流道系統的設計是否適當，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度和成形週期。73充填系統-示意圖與實品74充填系統-流道形狀主要分三種1.圓形2.半圓形3.梯形75流道流動76流道流動之不平衡及改善77流道流動改善78充填系統-澆口形式1.直接澆口2.方形邊緣澆口3.搭接澆口4.扇形澆口5.薄膜澆口6.圓盤澆口7.點狀澆口8.潛狀澆口並有下列幾種形式791.直接澆口熔膠由豎澆道直接進入模穴，單穴成品射出成型時，係經由模具中心射出。因此澆口痕跡將殘留於成品中央。示意圖實品圖802.方形邊緣澆口813.搭接澆口此型澆口與