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模具設計合理化及異常分析大綱成品設計的合理化模具設計的合理化異常案例分析THEEND成品設計的合理化材料的選擇成品注意事項表面處理材料的選擇30~150材料的選擇30~150材料的選擇30~150130~150材料的選擇•雙色成型材料混成的親和性材料的選擇塑膠壁厚與冷卻時間塑膠壁厚與冷卻時間(S)壁厚(mm)ABSPAHDPELDPEPPPSPVC0.51.81.81.00.81.82.53.02.33.01.82.11.02.93.84.53.54.52.93.31.24.05.26.14.86.24.04.51.55.77.08.06.68.05.76.31.87.48.910.08.410.07.48.12.09.311.212.510.612.59.310.12.211.413.414.612.714.711.412.22.513.715.917.515.217.513.714.73.220.523.425.522.525.520.521.73.828.532.034.530.934.528.530.04.538.242.245.341.045.338.240.05.04953.957.552.457.54951.15.761.066.871.065.071.061.063.56.475.080.085.079.085.075.077.5材料的選擇塑膠材料特性表back成品注意事項•平均肉厚成品肉厚以各處均一為原則,決定肉厚的大小及形狀必需考慮成品構造強度,脫模強度等因素.不合理合理•RIB比值成品注意事項A1=A2B1=B2A1B1T1T2(B-A)/H≦1/100B=0.5~0.7T•段差比值(防止成型后表面留下痕跡)不合理合理成品注意事項•脫模角度要求(不含咬花)成品注意事項脫模角度一般應取整數值(如0.5,1,1.5等)成品的外觀角度取值較大,為了便於成型時脫模在不影響制品性能的情況下,應采取較大脫模角•BOSS注意事項成品注意事項BOSS的外部尺寸拔模時應拔小,內部尺寸應拔大,常取拔模角度值為0.5,1等•BOSS注意事項成品注意事項為防止成品的BOSS部位出現縮水,應做防縮水結構—“火山口”此處有尖角back表面處理•模具的表面光潔度(拋光要求)在製造模具時必須注意到在模具的不同部位,其所要求的表面加工后的光潔度也隨之改變。而注塑時塑料所接觸到的模具表面,客戶一般都會有指定要求。尤以注塑透明塑料的產品,表面光澤是會對產品的賣相和價值有著正面的影響。•模具的表面光潔度(拋光要求)表面處理(i)美國標准SPI將模具光潔度分為12級不同標准。每種光潔度所使用的處理材料都不同SPI標准是使用厚3/8in,直徑1in的H-13鋼料。再在圓形平面上以下表所列的表面處理材料加工而成。表面光潔度標准及加工所使用的處理材料(SPIAR-106)單位:inch•模具的表面光潔度(拋光要求)表面處理(ii)日本標准JIS標准是將模具光潔度分為6級。每級所使用的處理材料有其特定規格。JIS標准是使用直徑18mm,硬度由HRC56至60之間的鋼材。再在圓形平面上以下表所列的表面處理材料加工而成。表面光潔度標准及加工所使用的處理材料(JISK7140)單位:mm•模具的表面光潔度(拋光要求)表面處理不同加工方法下所得的表面光潔度范圍•模具的表面光潔度(拋光要求)表面處理不同加工方法下所得的表面光潔度范圍其他其他其他•模具的表面光潔度(拋光要求)表面處理不同加工方法下所得的表面光潔度范圍其他其他其他•模具的表面咬花規格表表面處理咬花MT版常用規格表(每千分之一英寸,拔模為1°-1.5°)•模具的表面咬花規格表表面處理咬花MT版常用規格表(每千分之一英寸,拔模為1°-1.5°)•模具的表面咬花規格表表面處理咬花MT版常用規格表(每千分之一英寸,拔模為1°-1.5°)back模具設計的合理化澆注系統設計的合理化排氣槽的設計冷卻系統設計的合理化澆注系統設計的合理化澆注系統的設計(見超連接澆注系統)back排氣槽的設計•在分模面上開出排氣槽(型式如下)•在公模仁中割出對插形式的排氣入子(型式如下)•將深肋或圓柱割成入子,以便排氣(型式如下)•各種塑膠材料的排氣槽深度排氣槽的設計back序設計者應知道成型周期相當大的部分﹐有時可占到成型周期的80%﹐要用于冷卻。因而對于生產率要求較高的模具﹐將這種“損失“時間控制到最小是絕對必要的。而用於冷卻的工具就是水路。所以水路的排布在整個模具設計過程中占有非常重要的地位。在這一部分我主要講述了水路排布的原則﹑水路的基本形和水路規格。在‘水路排布原則‘一章主要從以下几部分來闡述﹕1.水路設計的目的﹔2.冷卻的基本原理﹔3.水路設計過程中應注意的几個問題﹔在’水路形式及規格’一章中主要列舉了實際設計中用到的冷卻水路的基本形式。在最后﹐將以往分析的兩個經典案例進行綜合講解﹐以加深對前述內容的理解和記憶。冷卻系統設計的合理化水路分布原則水路設計過程中應注意的几個問題水路的基本形式及規格大綱冷卻系統設計的合理化水路設計的目的﹕水路設計的目的是使成品均勻冷卻﹐并在較短時間內頂出成型。水路排布的好壞直接影響到產品的成型品質和生產周期(成本)。•對品質的影響﹕在成型時水路是用來控制模具溫度的﹐而模具溫度及其波動對制品的收縮率﹑變形﹑尺寸穩定性﹑機械強度﹑應力開裂和表面質量等均有影響。主要表現在﹕表面光潔度﹔殘余應力﹔結晶度﹔熱彎曲。•對生產周期的影響﹕一個成型周期主要由以下几部分構成。縮短冷卻時間就是提高成型效率。注射時間保壓時間冷卻時間開模時間相關時間占整個周期的80%占整個周期的5%占整個周期的15%水路分布原則MFC02塑膠中的熱量來自於冷卻水路的交換熱輻射散熱對流散熱A散失到模板的熱量冷卻的基本原理–從塑料到模穴壁的熱傳導:冷卻系統的行為受從塑料中移走的熱量和轉移到模穴表面的溫度的影響。它會受到材料性質、熔體溫度和模具表面溫度的差異以及冷卻中的塑料和模具材料之間接觸好壞的影響。層流的溫度梯度2300淤紊流的溫度梯度230063deg.C43deg.C23deg.C20deg.C塑膠/金屬的界面水/金屬的界面冷卻液冷卻的基本原理–從模穴壁到水管壁的熱傳導:冷卻系統行為也受通過模具材料到達冷卻水管的熱傳導的影響。模具材料的性質﹐包括熱傳導率、冷卻水管和塑料表面的距離﹐和塑料熔體與冷卻水管內部溫度之差﹐也影響冷卻系統行為。水管距離模穴越近﹐熱量移走得越快﹐然而﹐把它們放置得離模穴過近﹐會產生模穴表面溫度的局部變化﹐除非增加額外的水管減小相鄰水管的距離。因此﹐最優化的水管放置應是均勻冷卻與快速冷卻的折中。冷卻的基本原理–從水管壁到冷卻介質的熱傳導:冷卻系統行為也受從模具材料到冷卻介質熱傳導的影響﹐熱傳導受冷卻液流經模具材料時的紊亂程度、冷卻液進口溫度、冷卻液的性質及冷卻液的流速的影響。冷卻液紊亂時混合作用的影響﹐從水管外壁到冷卻液的熱傳導比層流有效得多。過大的紊亂會浪費泵功率﹐而且沒有獲得更大的熱傳導能力。在考慮冷卻介質時﹐要確保成型廠有能力提供足夠多的冷卻液體積﹐在足夠的壓力下達到所需的流速﹐并在一個溫度和所需的速率下釋放熱。back•加強熱點的冷卻﹔避開冷點所謂熱點就是肉厚相對較厚且不能充分散熱的區域。公模仁母模仁熱量集中在這個區域熱(相對於未收縮區域的收縮區域引起翹曲)熔化塑膠凝固塑膠水路設計過程中應注意的几個問題水路設計過程中應注意的几個問題•靠近高熱量區﹔遠離低熱量區。分模線高溫等溫線冷卻液區域3區域1區域2冷卻液等溫線區域2TM002P04T=50℃T=50℃水路設計過程中應注意的几個問題積熱區水路設計過程中應注意的几個問題所謂冷點肉厚較薄處﹑滯流區及波前對接處。不要在此區域的上方加冷卻水路水路設計過程中應注意的几個問題圈示產品的凹陷區域有滯流區。固不能在此上方排冷卻水路。水路設計過程中應注意的几個問題•水管的長度不能太長﹕冷卻液從水管進口到出口的溫度變化就在5度以內。較精密的產品就控制在3度以內。水路設計過程中應注意的几個問題•在用熱澆道在型的模具中﹐需加強對熱澆道的冷卻。在下面的例子中﹐最初設計時﹐沒有排冷卻熱澆道的水路(其為倒裝模)。在公模側熱澆道的附近溫度較高(進水溫度設為50度)。最高溫度為90℃水路設計過程中應注意的几個問題設變水路為﹕在熱澆道的周圍加一圈如圖中紅色的水路。溫度明顯降低最高溫度為72℃back•冷卻系統的基本形如下。我們最常用的有A﹑F。特殊情況下用冷卻棒.•在模具中的基本排布方式﹕水路的基本形式及規格水路的基本形式及規格串聯水路優點統一的流動率統一的熱交換缺點較高的壓降並聯水路優點用在入子的周圍最好高體積低壓力缺點沒有統一的流動率易於堵塞•水管規格與成品肉厚的關係:4水路的基本形式及規格確定冷卻水孔的直徑應注意的問題是,無論多大的模具,水孔的直徑不能大於14mm,否則冷卻難以形成亂流狀況。一般水孔的直徑可根據制品的平均肉厚來確定。平均肉厚為2mm時,水孔的直徑取8~10mm;平均肉厚為2~4mm時,水孔的直徑取10~12mm;平均肉厚為4~6mm時,水孔的直徑取10~14mm。水路的基本形式及規格改善前改善后水路的基本形式及規格•水路的排布及冷卻形式﹕(1)採用模板循環水路直接冷卻形式:水路的基本形式及規格(2)採用模板循環水路直接冷卻形式:水路的基本形式及規格水路的基本形式及規格(3)採用模板循環水路直接冷卻形式:水路的基本形式及規格水路的基本形式及規格水路的基本形式及規格(4)採用模板循環水路直接冷卻形式:(5)滑塊中水路的冷卻形式(6)採用推套推出結構時,小直徑型芯的冷卻回路水路的基本形式及規格(7)圓形制品的型腔採用入子結構的冷卻回路:(8)在模穴中設置特殊隔板的冷卻回路:水路的基本形式及規格水路的基本形式及規格(9)在氣閥及推桿內設置的冷卻回路:(10)對主流道部位採用噴水式冷卻回路:水路的基本形式及規格(11)在氣閥及推桿內設置的冷卻回路:(12)高熱傳材料插入型芯中的圖例水路的基本形式及規格(13)高熱傳材料插入型芯中的圖例(14)適用於箱形制品的冷卻回路:水路的基本形式及規格15)沿制品形狀設置的冷卻回路:16)適用於小直徑型芯的冷卻回路水路的基本形式及規格17)採用渦流式冷卻回路圖示18)採用徘徊式冷卻回路圖示水路的基本形式及規格19)採用渦流式冷卻回路圖示20)採用渦流式冷卻回路圖示水路的基本形式及規格21)公模一側的澆口部位強行冷卻回路圖示21)冷卻回路的綜合運用形式圖示水路的基本形式及規格back異常案例分析彈簧問題PM02001案例分析彈簧問題一﹑首先計算出沖孔與下料的總剪斷力(P)﹐P=LXSXT﹕L=剪斷的外圍周長總和(m/m)S=材料的抗剪強度(kg/mm2)T=材料厚度(m/m)。二﹑求出剝料板之力量F(kg),F=(0.07~0.2)*剪斷力(P)﹐材料超薄剝料板力量(P)只要約百分之七的剪斷力(P),材料超過3m/m以上﹐我們建議用百分之二十三﹑計算出模具行程并選用適當的彈簧個數﹑種類﹑行程。四﹑使用東發模具彈簧時﹐在下表內之各最大壓縮量的80%以內使用時彈簧壽命最長。五﹑裝設彈簧時請先預壓﹐預壓量=(0.03)~(0.05)*彈簧自由長六﹑彈簧力量(kg)=定數*壓縮量(m/m)。設計使用東發模具彈簧于沖壓模具時的步驟與要領﹕日本東京發條強力彈簧之使用次數與壓縮比的關系:彈簧問題日本東京發條強力彈簧之使用次數與壓縮比的關系使用回數種類100萬回自由長(%)50萬回自由長(%)30萬回自由長(%)最大壓縮量自由長(%)色別輕小荷重--TF40.0%45.0%50.0%58.0%黃色輕荷重--TL32.0%36.0%40.0%48.0%藍色中荷重--TM25.6%28.8%32.0%38.0%紅色重荷重--TH19.2%21.6%24.0%28.0%綠色極重荷重--TB16.0%18.0%20.0%24.0%茶色耐熱彈簧--TR40.0%45.0%50.0%60.0%銀色耐熱彈簧--TY4