模具结构与技术

模具结构与技术一.塑料模具的初步认识1.模架（模架）2.模具7大系统二模具质量等级分类1.一级质量模具*CYCLES：必须能有一百万或以上的啤次。*一级模具的要求如下：（1）、详细的模具设计（连电脑图和物料）；（2）、模架硬度最少要有HB280；（3）、模仁,入子必需最少淬硬HRC50,所有滑块及配件等亦必要淬硬;；（4）、要加中托司(EGP)；（5）、滑块必定要有耐磨片；（6）、建议将全部冷却水道做镀镍（ELECTROLESSNICKELPLATING）（7）、分模面必要加定位锁。2、二级质量模具*CYCLES：要求大约50万啤次。*此乃二级和高级质量的模具，必须用好的物料及配件，并于模具的公差亦有一定的标准（尺寸精度）。*此模亦要求有顶好的质量*二级模具的要求如下：a、建议做详细的模具设计；b、模架硬度最少要有HB280；c、模仁、入子必需最少淬硬HRC48，所有滑块及配件等亦必要求热处理；d、分模线必要加定位锁；e、以下之要求会于个别要求及在报价时而定立：（a）、要加中托司(EGP)；（b）、滑块加耐磨片；（c）、型腔电镀。3.三级质量模具*CYCLES：要求大约25万啤次。此乃一般的模具要求，生产亦为中生产模具。*三级模具的要求如下：（1）、建议做模具设计；（2）、模架硬度最少要有HB165；（3）、模仁、入子必需最少为HB280；（4）、除以上3点基本要求外，其它均视作选择性的额外要求。4.四级质量模具*CYCLES：要求大约1万啤次。此乃低生产模具，一般而言没有什么特别要求，但模具质量仍需好及客户接受。*四级模具的要求如下：（1）、建议做模具设计；（2）、模架可能是一般的铜材或铝；（3）、入子可用铝或用客户同意下的钢材；（4）、除以上3点基本要求外，其它均视作选择性的额外要求。三塑胶模具常用钢材1.王牌钢（中炭钢或45号钢）美国标准编号：AISI1050~1055日本标准编号：S50C~S55C德国标准编号：1.1730硬度：HB170~HB220特性：价格便宜,加工容易用途：在模具上用作模架,顶柱，及一些不重要的零件上,市场上一般标准模架是采用此种钢材;2.P20预硬塑胶模具钢美国、日本、新加坡、香港、中国标准编号：AISIP20，德国及有些欧洲国家编号：DIN：1.2311、1.2378、1.2312硬度：HRC280~400特性：1.此种钢是预硬钢，一般不适宜热处理，但是可以氮化处理，2.硬度比中炭钢高，变形也比中炭钢稳定3.由于已作预硬处理，机械切削也不太困难，用途：很合适做一些中下价模具的镶件，有些生产大批量的模具模架也采用此钢材常规品牌：瑞典：718S（330~340HRC）,718H（340~380HRC）日本：NAK80（400HRC+20）,NAK55（400HRC+20）德国：GS-711（硬度340~360HRC）GS738（硬度320~350HRC）GS808VAR（硬度380~420HRC）GS318（硬度290~330HRC）GS（硬度290~330HRC）注意：1.NAK80做母模镶件，2.NAK55做公模镶件，但不能直接做EDM纹（含硫）；3.GS312含硫不能做EDM纹，在欧洲做模架较为普遍，公模3.H13热作钢美国、中国、香港、新加坡、标准编号：AISIH13，DIN：（欧洲）1.2344日本：SKD61硬度：HB185~HB230须热处理。特性：1.用在塑胶模具上的硬度一般是480~520HRC，也可氮化处理2.由于须要热处理，加工较为困难，故在模具的价格上比较贵一些3.若是须要热处理到40HRC以上的硬度，模具一般用机械加工比较困难，所以在热处理之前一定要先做工件的粗加工4.运水孔，螺钉孔，及攻牙必须做好才进行热处理，否则要退火重做，那么是费时失事的常规品牌：一胜百（ASSAB）：8407；德胜（THYSSEN）：GS344ESR或GS344EFS。（一般用在定件的是GS344ESR，用在动件的是GS344EFS）；日本大同制钢：DAIDOSTEELHI5.420（不锈钢）AISI：420STAVAXDIN：1.2083硬度：HB180~240，特性：1.须要热处理，应用硬度480~520HRC，2.不适合氮化热处理（锐角的地方会龟裂），3.耐腐蚀及抛光的效果良好，一般用于透明胶件及有腐蚀性的胶料，例如：PVC及防火料等等常规品牌：一胜百（ASSAB）：S-136ESR德胜：GS083-ESR、GS083GS083VAR；6.420预硬不锈钢DIN：1.2316AISI：420STAVAX硬度：HB265~380，特性：1.不适用于透明胶件，因为抛光到高光洁度时，由于硬度不够很容易有坑纹，同时在啤塑也很易有花痕，要经常再抛光，2.硬度不高，机械切削较易，3.耐腐蚀，常用于具腐蚀性的胶料。常规品牌：一胜百(ASSAB）：S-136H（HB290~330）德胜钢厂(THYSSEN）：GS316（HB265~310）GS316ESR（30~34HRC）GS083M（HB290~340）GS128H（38~42HRC）日本大同（DAIDO）：PAK90（HB300~330）10.油钢AISI01，DIN1.2510&AISI02，DIN1.2842硬度：HB220~230特性：要热处理，应用硬度580~600HRC用途：一般作为滑块的硬片，压紧块，垃圾钉等常规品牌：一胜百（ASSAB）：DF2，德胜（THYSSEN）：GS-510及GS-842，龙记（LKM）：2510。11.BeCu铍铜用途：此材料一般用在塑胶模具难于做冷却的位置上特性：散热效果好常规品牌：MOLDMAX30，硬度为：260~320HRCMOLDMAX40，硬度为：360~420HRC德胜（B2）出厂硬度为350HRC。型模之熱處理及表面處理•退火•淬火•回火•氮化•电镀，镀着•對鋼料施行适合正确之熱處理能使硬度,強度,韌性等机械性能提高.•再者,施行電鍍作表面處理,型模表面精度提高,表面光洁,使脫模良好,成形品外觀成為光洁,能使成形性向上.因之,型模壽命增長,品質向上必選用适當之材料等外,對於熱處理及表面處理方法之選定亦极重要.•以下對型模普通施行之熱處理及表面處理方法作概要之說明.退火*為使鋼質軟化,調整結晶組織,再者消除內部應力,加熱至适當溫度后徐徐冷卻之操作(圖2),但由於目的及材料之不同,退火溫度及操作亦各各相异.*此應型模加工時极普遍施行之事項,此有將應力去除,材料軟化,切削性提高之目的.有下述之事項.(1)消除應力退火為使將加工所生之內部應力消除,施行熱處理,特別對有淬火必要之型模場合,大多在粗切削及中切削作業間施行.不施行退火消除加工內部應力,淬火時麻田散鐵變態所生之應力大,成為淬火開裂,撓曲等原因.(2)球狀化退火為使改善加工性,退火后韌性增加,防止淬火開裂,有必要將鋼之碳化物球狀化.為此目的對工作施行加熱,然后冷卻之操作.淬火•淬火為使鋼之硬度增加,加至适當溫度,在适當之冷卻劑中急冷之操作(圖3),但有种种不同之方法,最普通施行之方法如下所述.(1)普通淬火*將鋼加熱至A,及A1變態點以上之适當溫度,然后在水或油中急冷由此在气冷中得麻田散鐵組織之方法.*普通淬火之際,加熱必需注意之點為過熱及氧化脫碳之防止.型模部份為肉厚非常不均一之制品之場合,將有不均一之加熱,由於各部之溫度差發生熱膨脹差,致影響變態點,引起變態差,成為應力,淬火開裂之原因.*氧化,脫碳之防止方法為使用能調整气氛之加熱爐及鹽浴爐,但如無法獲得之場合,則可在被覆以淬火用鹽粉之件制箱中加熱.*為防止熱處理變形,使用淬火溫度低之鋼料,選用自硬性大,有气冷程度淬火之鋼料等,為有效之措施.(2)麻淬火(Marquenching)加熱至被處理材料之淬火溫度后,投入於溫度為Ms點(冷卻時由活斯田鐵轉為麻田散之開始溫度)之熱鹽槽中,使鋼材之溫度成為均一后,取出气冷緩慢引起麻田散鐵變態,形成硬化(圖5),气冷后施行回火處理.此法不致發生淬火開裂,淬火應力.回火•鋼材於淬火狀態中,有非常硬脆,成為不安定狀態.回火將淬火所生之內部應用除去形成安定狀態外,為使能賦与适合各种用途之硬度及韌性,加熱至A1變態點以下之适當溫度后,再行冷卻之操作.•依照回火之目的,分為低溫回火及高溫回火兩种.•淬火硬度需要相當高之場合,使用高碳鋼,施行溫度在200℃左右之低溫回火,其目的系將由於淬火所生之應力消除;构造用鋼之場合,回火之目的,系將其組織轉化為有高韌性之糙斑鐵,施行溫度在500~600℃之高溫退火.•高合金鋼及高速鋼施行一次回火,回火效果不能充份之場合,得施行2~3次之返复回火.此外,為使提高机械性能之場合,亦得施行2~3回之返复回火.•圖7示含碳量為0.45%之碳素鋼,不同回火溫度時机械性能之變化.氮化氮化亦為使鋼件表面硬化之方法,在氨气或含氮之适當媒劑中加熱,使形成局部含氮量增加之操作.氮化層非常硬,有特殊卓越之耐磨耗性,耐蝕性亦較良好.因之對型模,特別為摩擦部分有非常效果.氮化有諸多方法,普通施行者有下列方法.(1)气体氮化法被處理件裝於氮化箱內,置入於爐中,通入氨气,溫度為500~550℃左右,氮化時間為50~100小時.此种方法為低溫處理,使熱處理變形接近於無,氮化層非常硬,大至在Hv1000~1200左右.氮化層厚度標准,使用氮化鋼之場合,50小時為0.5mm,100小時為0.7mm.使用材料希望為含鋁之氮化鋼.(2)低溫鹽槽氮化方法(軟氮化法)此种方法施行於氯化鉀(KCN)等熔解鹽槽中,處理溫度為約550℃.在熔解鹽槽施行氮化与滲碳處理方法相同,但以氮化為主之處理溫度較低.氮化時間較气体氮化法為极短,1~2小時.此种方法所得之表面層硬度,低碳鋼,中碳鋼場合約為Hv570~680左右,較气体氮化法為低,耐磨耗性,韌性等卓越,燒接及燒合等防止有特殊效果.再者,熱處理應力极為微小.使用材料以不含氮化生成元素之普通鋼為佳.電鍍•電鍍為在型模表面被覆其他金屬,增加表面光澤,提高表面硬度,增強耐蝕性等之表面處理方法,對型模作下列處理.•(1)鍍硬鉻•此為對型模廣泛施行之處理.此電鍍法將型模浸入於以無水鉻酸為主体之電解液中,通以電流,鉻析出電著於型模表面.•普通鍍層厚約為0.005~0.05mm,施行於型模場合,以0.01~0.02mm左右最為适當.•在型模表面施行電鍍硬鉻之場合,得提高增進下列各項特征.•1)脫模良好.鍍鉻面光滑如鏡,脫模非常卓越.•2)鍍層面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷.鍍層面硬度約為Hv900~1000左右.•3)形成良好之耐蝕性.鉻面除對鹽酸,稀硫酸等一部份化學品有作用外,對其他藥品安定.•4)有良好光澤.鉻面具有精美之光澤,能反映於成形品上,能提高成形品之商業价值.•(2)無電解鍍鎳•此法不經電解作用,以化學方法施行鍍著(例如無電解鍍著法).鍍著經由附著於被處理材上之触媒劑傷鎳被還原,行成表面鍍著層.此种鍍著之特性為.•1)不致發生電鍍之鍍層厚度差,為較為均勻鍍著法.•2)表面不生針孔,光滑而硬.經由熱處理硬度更能上升.鍍層硬度偶而可達Hv500左右,施行熱處理者可上升至Hv800~900左右.•3)密著性良好,不易剝离.•4)耐蝕性良好.鍍著面之化學耐蝕性几与純鎳相匹.模具设计合理化RationalizationofMoldDesign模具設計合理化的目的•一副模具的好壞，有三個主要關鍵：模具設計、加工技術、以及鉗工組立。•隨著機台加工精度的提昇，現今模具廠的加工技術都有水準之上。模具的好壞，設計人員與鉗工的功力變成了決定因素。•在模具尚未加工前，如果能在設計圖上按照順序檢查出可能的問題，並且加以解決，模具的問題自然減少。模具設計圖•模具設計圖是一副模具的基本資料。如果有標準的檢查表，就能夠從模具設計圖面上找出可能的問題。•對於非模具專業人員，一份組立圖往往看的頭昏腦脹。其實，如果瞭解模具設計人員的想法，並且依照上述檢查點檢視圖面，模具圖的檢查工作其實是非常容易的。塑膠模具設計順序•分模面設計PartingPlaneDe