试模的潜在失效分析.doc

试模的潜在失效分析试模是指一副模具在企业内第一次试模，试模的目的是：1、确认该模具具体在企业的某个机器加工；2、确认符合产品质量的加工工艺条件；3、确认该加工条件的经济可行性；4、确认该模具的产品的状态与模具的质量。试模一般都是以注塑工程师为主，配以辅助人员的一系列工作，因而试模的工作方案也非常繁多，不论是客户提供的模具与样件，还是指定的材料试模或是新开发的模具试模都 是一项重要的工作。它基本包括以下工作流程：输入制定工艺分析、失效模式分析输出试模、修正、确认。一、 输入：产品的确认：1、 依照样品或图纸确认制品的几何形状。2、 依照样品或图纸确认制品的质量。3、 依照样品或图纸要求制定质量标准。材料的确认：1、 依照样品或图纸要求确认使用的材料，选择牌号并初步确认工艺参数。2、 选用的材料是否以进行干燥处理。3、 使用的材料是否是有配色要求。模具的初步确认：1、 模具外形尺寸的确认。2、 模具的顶出状况的确认。3、 模具的冷却状况的确认。4、 模具的安装尺寸的确认。5、 模具开模行程与顶出距离的确认。6、 模具构成的基本结构的确认。7、 预算锁模需要的锁模力。8、 侧抽芯是否需要液压抽芯等。注射机的选定：1、 模具的外形尺寸是能安装在注射机内。2、 模具的定位环是否与设备配套。3、 模具的厚度是否符合要求。4、 设备的开模行程与顶出的行程是否能满足要求，5、 注射机的注射量是否达到要求。6、 注射机的锁模力是否能满足模具所需的锁模力。7、 能否提供侧抽芯的动力。加工的工艺条件的初步确认：1、 依据所使用的材料与制件的质量，参考以前加工的经验，拟定初步的加工工艺参数。2、 根据制件的质量，确认注射量，并确认机台的熔胶行程。3、 根据加工经验和相似的产品，设计初步的注射压力，注射时间。4、 根据产品的结构特征，判断脱模力较大的部位，作为加工前的处理要点。二、 制定、分析：将以上的内容输入，形成初步的工艺文件书，包括使用的材料、加工参数、准备工作事项等。由于初步确定的的工艺条件不一定完全能满足加工要求，因而需要进行调整。这时确认加工工艺文件时，可以进行失效分析，确立相应的措施。失效分析包括可能出现缺陷形式以及故障的解除方法。三、 输出：通过工艺条件的预定后及失效分析结果，形成输出文件。输出文件包括试模的时间、参与人员、准备工作、初步确认的工艺文件、产品的验证标准、检验方法、形成样件的确认等。失效分析包括对所预见的缺陷的形式以及故障的排除。四、 试模、修正、确认：根据输出的文件进行试模。在试模的过程中，输入预定的工艺参数，进行加工，首件与样件或图纸比较分析；首件对不满足要求条件的进行修正（如注射时间、压力、温度、加工时间、顶出力等），直到生产出满足要求的制件后，对加工工艺参数进行确认。最后确认的内容包括加工样件（封样保存）、工艺参数、加工流程、质量标准、验收标准、是否后处理等。通过以上的过程，完成了全试模过程，并以书面的形式记录、存挡，作为后加工及试模的参考数据，同时也是一份有价值的技术文件。设定的工艺条件的确认及失效分析一、加工工艺条件的设定在模具初次试模时，工艺条件的设定基本上是依靠经验而定。如果将以前的经验归类归纳总结，所设定的工艺条件就有一定的规律依据，初次设定的内容如下表所列：序号项目参考依据1温度（1）根据以前使用的材料的资料，依据设备的状况，设定料筒温度及模具温度；（2）如果使用的是新材料，参考相关的材料介绍，熟悉材料的加工性能，按设备的条件设定料筒温度与模具温度。2计量值计算（称量）单位制品的质量，依据每模件数及浇注系统材料的估重算出一模的质量，依据使用螺杆尺寸计算法算出计量值，也可用以下公式进行计算：计量值（mm）=1模质量（包括浇注系统）（1/密度）（最大射出行程/最大射出容量），为了预防射出量过大，设定值比预算值少3mm-5mm3保压切换位置一般设定5mm左右，为了不让螺杆前进到注射机前进的极限，有时尽可能设定为10mm左右4注射 压力根据制品的结构特点及浇注系统的特点，计算浇注系统对压力的损失值，依据型腔压力的范围确定注射压力的范围，转换成注射机的设定值，初次应该小一些（比计算值低10%到20%）5注射 速度将保压位置设定为0，时间设定为0，在保压时间中，由于注射的惯性，有的注射螺杆会前进。如果存在这种现象，可能会超出真正计量完成的位置6注射 时间据产品的经验定： （1） 控制注射时间（从注射开始到保压为止的时间）（2）如超出此时间，螺杆的位置即使不到达切换位置也要转换成保压（3）如果时间设定得太长，在注射状态下未转换到保压，会使注射时间持续转换成保压，造成脱模困难7螺杆 转速螺杆的转速与材料及冷却时间有关，一般要求塑料塑化的时间比冷却的时间短，原则是是螺杆的转速越快越好8冷却时间一般根据产品的结构来定，对于薄壁产品冷却时间相对应短一点，对于壁厚冷却时间应长一点。冷却时间是在满足产品不变形、不发生弯曲等条件下越短越好9螺杆 背压与材料的黏度有关，理论上是越小越好，但要根据不同的情况10注射 速度根据流道、浇口、产品的大小、壁厚等设定，参考以前加工的数据1cm行程的螺杆给料量（g/螺杆行程1cm）塑料名称螺杆直径577090105120130PE1929486585107PP1828466383104PS23355880104132AS25386285111140ABS23355880104132PMMA27416893121153PA24376082107136POM314676104136172PC27416792120152COPA324879108141179二、工艺过程失效分析：1、工艺过失效分析目的和项目工艺中的失效分析是失效模式与后果分析在注塑加工中的应用，这种分析的目的是尽可能消除在过程中的缺陷，要预知缺陷可能发生的形式，而且还根据预知的能力设想那些缺陷是极可能发生的，并依据不同的性能特点，制定相应的补救措施，这种意图作为在试模过程中校正缺陷的指导思想。如果在试模分析中，失效模式分析优做得细致，那么这种严密的策划过程是一种主动的、积极的、预防方法。产品在试制过程是出现的缺陷，无非是因为设计不足或是初次加工工艺不足造成，因而失效分析是对设计不足的预见，对工艺策划设计的补救，对工艺条件参数的调校。因而在试模过程中引入失效模式分析是对试模过程的完善。失效模式分析的过程涵盖以下几个方面的内容：（1） 确定被分析缺陷的名称。根据产品的结构特征，对试模过程的工序列出每一个预知的潜在的失效分析模式，根据这种可能发生（但不一定发生，预知的不一定准确）列出次序、可能性分析、在确认过程中可以参考同一类产品或工艺的以前分析表格，以及生产加工过程中及试模过程是中经常出现的处理经验。（2） 确定可能性的排列。可能性的排列与试模者的经验、技能有关。（3） 确定缺陷产生的原因。缺陷产生的原因即潜在失效的起因/机制，是反应失效发生的原因。通过对失效原因的分析构成纠正或控制的原则。（4） 寻找纠下措施。列出纠正措施，形成预知的解决方案。通过事先对失效模式的分析，能够低成本在试模过程中对形成的缺陷进行纠正，减少盲目、被动的可能性。2、试模过程中出现的缺陷的分类及缺陷与特征的关系 在试模过程中，在初次的工艺参数下生产，会出现多种缺陷的可能。一般常风的缺陷有：充填不足、溢边、缩坑、流道纹、脱模困难、熔接线、翘曲与扭曲等。制品的缺陷常常发生在不同的形状特征上，这种缺陷与形状特征的关系如下：缺陷形状特征充填不足转角、立体形状、加强筋、支柱、螺纹、折扣、扣铰、成型远端等溢边分型面、嵌件部位、顶块、碰穿孔缩坑立体形状、加强筋、支柱支角、轴、壁厚差异较大的部位脱模困难脱模斜度不够的柱、边、筋条等熔接线孔周边、嵌件周边、壁厚差异较大的部位、多浇口流纹壁厚差异较大的部位、转角处、进浇口处三、形成缺陷的原因分析形成缺陷的原因分析名称原因分析塑件不足：主要由于供料不足、融料填充流动不良，充气过多及排气不良等原因导致填充型融料填充流动不良，充气过多及排气不良等原因导致填充型腔不满，塑件外形残缺不完整或多型腔时个别型腔填充不满 1.注射量不当、加料量不足，塑化能力不足及余料不足2.塑料拉度不同或不匀3.塑料在料斗中“架桥”4.料中润滑剂过多，螺杆或柱塞与料筒间隙大，融料回流过多5.多型腔时进料口平衡不良6.喷嘴温度低，堵塞或孔径过小，料筒温度低7.注射压力小，注射时间短，保压时间短，螺杆或柱塞退回过早8.注射速度太快或太慢9.塑料流动性太差10.飞边溢料过多11.模温低，塑料冷却快12.模具浇注系统流动阻力大，进料口位置不当，截面小，形式不良，流程长而曲折13.排气不良，无冷料穴或冷料穴不当14.脱模剂过多，型腔有水分等15.塑件壁太薄、形状复杂且面积大16.塑料内含水分及挥发物多17.融料中充气多 尺寸不稳定：主要由于模具强度不良，精度不良，注射机工作不稳定及成形条件不稳定等原因，使塑件尺寸变化不稳定 1.机器电气或液压系统不稳定2.成形条件不稳定（温度、压力、时间变更），成形周期不一致 3.模具强度不足，定位杆弯曲、磨损4.模具精度不良、活动零件动作不稳定，定位不准确5.模具合模不稳定时松时紧，易出飞边6.浇口太小或不匀，多型腔进料口平衡不良7.塑料颗粒不匀或加料量不匀8.更换注射机性能不当或塑化不匀9.塑件冷却时间太短，脱模后冷却不匀10.回用料与新料配比不当11.塑料收缩不稳定，结晶性料的结晶度不稳定12.塑件刚性不良、壁厚不匀13.塑件后处理条件不稳定 气泡：由于融料内充气过多或排气不良而导致塑件内残留气体，并呈体积较小或成串的空穴（注意应与真空泡区别） 1.原料含水分、溶剂或易挥发物2.料温高，加热时间长，塑料降聚分解3.注射压力小4.柱塞或螺杆退回过早5.模具排气不良6.模温低7.注射速度太快8.模具型腔内有水分、油脂，或脱模剂不当9.塑件不良，流道不良有贮气*角 塌坑（凹痕）或真空泡：由于保压补料不良，塑件冷却不匀，厚不匀及塑料收缩大时 1.流道、进料口太小，或数量不够2.塑件壁太厚或厚薄不均（在厚壁处背部易出现塌坑）3.进料口位置不当，不利于供料、补缩4.料温高，模温高，冷却时间短，易出凹痕5.模温低，易出真空泡6.注射压力小，注射速度慢7.注射及保压时间短8.加料量不够，供料不足，余料不够9.融料流动不良或溢料过多飞边过大：由于合模不良，间隙过大，塑料流动性太好，加料过多使塑件沿边缘挤出多余薄片 1.分型面密合不良，型腔和型芯部分滑动零件间隙过大2.模具强度或刚性不良3.模具平行度不良4.模具单向受力或安装时没有压紧5.注射压力太大，锁模力不足或锁模机构不良，注射机模板不平行6.塑件投影面积超过注射机所允许的塑制面积7.塑料流动性太大，料温高，模温高，注射速度过快8.加料量过大1.料温低，模温低熔接不良：由于融料分流汇合时料温低，树脂与附合物不相溶等原因，使融料在汇合时，熔接不良，沿塑件表面或内部产生明显的细接缝线 2.注射速度慢，注射压力小3.进料口太多，位置不当，浇注系统形式不当，流程长，流料阻力大，料温下降快4.模具冷却系统不当5.塑件形状不良、壁太薄、嵌件过多及壁厚不匀，使料在薄壁处汇合6.嵌件温度低7.塑料流动性差，冷却速度快8.模具内有水分、润滑剂、融料充气过多，脱模剂过多9.模具排气不良10.料内渗有不相溶的料，脱模剂不当，有不相溶的油质11.用铝箔等薄片状着色剂12.纤维填料分布融合不良13.有冷料塑件表面波纹：由于融料沿模具表面不是整齐流动填充型腔而是成半固化波动状在型腔面流动或融料有滞流现象 1.料温低，模温低，喷嘴温度低2.注射压力小，注射速度慢3.冷料穴不当，有冷料4.塑料流动性差5.模具冷却系统不当6.浇注系统流程长，截面小，进料口尺寸小及其形式和位置不当，使融料流动阻力，冷却快7.塑件壁薄，面积大，形状复杂8.供料不足9.流道曲折、狭窄，光洁度不良 脱模不良：由于填充作用过强，模具脱模性能不良等原因，使塑件脱模困难或脱模后塑件变形、破裂，或塑件残留方向不符合设计要求。1.模具光洁度不良2.模具脱模斜度不够3.模具镶块处缝隙太大出飞边4.成形时间太短或太长5.模芯无进气孔6.模具温度或定动模温度不合适7.模具表面有伤痕8.顶出机构不良9.注射压力高，保压时间长，料温及模温高，供料太多，注射时间长，进料口尺寸大10.脱模剂不当11.拉料杆失灵12.喷嘴与浇口套间有夹料，浇口套粘模13.型腔变形大、回跳大，使塑件落在型腔内14.冷却系统不良，冷却时间过长或过短15.活动型芯脱模不及时16.供料不足17.塑料性脆，易粘模，收缩大18.塑件形状不利脱模，塑件壁过厚、过薄或强度不足，易应力集中 云母片状分层脱皮：由于混入异料或模温低，融料沿模具表面流动时剪切作用过大，使料成薄层状剥落，物理性能下降 1.不同塑料混杂2.同一塑料不同级别相混3.塑化不匀4.混入异物5.料温低，模温低，冷料井小，料流动性差，料冷却太快6.新旧料配比不当7.银丝现象严重浇口粘模：由于浇口套内有机械阻力，冷却不够或拉料杆失灵，使浇口粘在浇口套内1.浇道斜度不够，没有脱模剂2.冷却时间短，喷嘴及定模温度高，浇道直径大3.拉料杆失灵，无冷料穴4.主浇道内壁不光滑，有凹痕划伤5.浇道和主浇道连接部分强度不良6.喷嘴温度低，喷嘴与浇口套吻合不良，浇口套孔径比喷嘴孔径小或有夹料冷块、僵块：由于有冷料或塑化不良，有未充分塑化的料，使塑件内夹有硬块塑料 1.料温、模温及喷嘴温度低，注射速度小2.塑化不匀3.注射机塑化能力不足，注射机容量接近塑件重量，成形时间短4.混入杂质或不同品级的料5.料粒不匀或过大6.无主浇道及冷料穴，或冷料穴位置不当透明度不良：由于融料与模具表面接触不良，塑件表面有细小凹穴造成光线乱放射或塑料分解，有异物杂质，或模具表面不光亮，使透明塑料透明度不良或不匀 1.模温低，料温低及融料与模具表面接触不良2.模具表面不光亮，有油污及水分3.脱模剂过多或不当4.料温高或浇注系统剪切作用大，塑料分解5.塑料中含水分高，有杂质、黑条及银丝6.塑化不良7.结晶性料冷却不良，不匀或塑件壁厚不匀 银丝斑纹：由于料内有水分或充气，及挥发物过多，融料受剪切作用过大，融料与模具表面密合不良，或急速冷却或混入异料或分解变质，而使塑件表面沿料流方向出现银白色光泽的针状条纹或云母片状斑纹（水迹痕） 1.塑料温度太高，模温高2.原料中含水分高，有低挥发物3.注射压力小4.料中充气，排气不良5.流道、进料口小，剪切作用大（尤其当模温低，料温低，注射压力高，注射速度快时更大）6.模具表面有水分，润滑油（此时塑件表面呈白色痕迹）或脱模剂过多，选用不当7.模温低，注射压力小，注射速度小时融料填充慢，冷却快，易形成白色或银白色反射光的薄层（常有冷迹痕）8.融料从薄壁流入厚壁时膨胀，挥发物气化与模具表面接触液化成银丝9.配料不当，混入异料或不相溶料（此时易发生分层脱离）翘曲，变形：由于成形时残余应力、剪切应力、冷却应力及收缩不均，造成的内应力；脱模不良，冷却不足，塑件强度不足、模具变形等原因，使塑件发生形状畸变，翘曲不平或型孔偏，壁厚不匀等现象1.冷却时间不够2.模温高3.塑件形状不当，壁厚不匀，强度不足，嵌件分布不当及预热不良4.料温低，喷嘴孔径及进料口小，注射压力高，模温低，注射速度高时剪应力大5.料温高，模温高，进料口部分填充作用过分，保压补缩过大，注射压力高时残余应力大（柱塞式注射机内应力更大）6.进料口位置不当，尺寸小，料温低，模温低，注射压力小，注射速度快，保压补缩不足,塑件形状不良,冷却不匀纤疑缝填料分布不匀等,使收缩方向性明显,收缩不匀7.模温不匀（定动模模温不匀），冷却不匀如壁厚部分冷却慢，壁薄部分冷却快或塑件易翘凸部分冷却快，易凹弯部分冷却慢。8.塑料塑化不匀，供料填充不足或过量9.冷却时间短，脱模时塑件受力不匀，脱模后冷却不当，塑件后处理不良，保存不良10.模具强度不良易变形，模具精度不良，定位不可靠，磨损11.进料口位置不当，料直接冲击型芯或型芯两侧受力不匀裂纹：由于塑件内应力过大，脱模不良、冷却不匀，塑料性能不良或塑件设计不良及其它弊病（如变形）等原因，使塑件表面及进料口附近产生细裂纹，或开裂或在负荷和溶剂作用不发生开裂等现象 1.脱模时顶出不良2.模温太低或不匀3.冷却时间过长或冷却过快4.嵌件未预热或预热不够，或清洗不净5.塑件壁薄，脱模斜度小，有尖角及缺口，易应力集中6.成形条件不当，应力过大（详见翘曲变形）7.进料口尺寸大及形式不当，进料口处内应力大8.脱模后或后处理后冷却不匀9.塑料性脆，混入异料杂质10.脱模剂不当11.ABS塑料或耐冲击聚苯乙烯塑料在顶杆顶出部位易发生白色细纹（一般经热烘即可消失）12.塑料收缩方向性过大或填料分布不匀13.塑件翘曲变形，熔接不良14.塑件保管不良与溶剂接触 黑点、黑条：由于塑料分解或料中可燃性挥发物，空气等在高温高压下分解燃烧，燃烧物随融料注入塑腔，在塑件表面呈现黑点，黑条纹，或沿塑件表面呈炭状烧伤现象 1.塑料分解（尤其对热敏性塑料）2.塑料碎屑卡入柱塞及料筒之间间隙3.料筒、喷嘴及模具有*角贮料分解4.料筒清洗不净5.模具排气不良或锁模力过大6.进料口尺寸过小，位置不当7.塑料中或型腔表面有可燃性挥发物8.水敏性塑料干燥不良，水解变黑9.料粒不匀，加料量少，料筒近料斗侧温度高，转速高，背压小，塑化时料中充气过多10.染色不匀有深色物料，颜料变质色泽不匀或变色：由于颜料或填料分布不良，塑料或颜料变色在塑件表面的色泽不匀。色泽不匀随呈现的现象不同其原因也不同，进料口附近主要是颜料分布不匀，如整个零件色泽不匀时则为塑料热稳定不良所致，熔接部位色泽不匀时则与颜料性质有关 1.铝箔或薄片状颜料，沿料流方向有光泽，进料口、熔接部位及多进料口时颜料无方向性分布，色泽不匀2.用干颜料，滚筒搅拌时颜料只附在料粒表面3.颜料质量不好4.柱塞式注射机易发生色泽不匀5.塑化不匀6.纤缝填料分布不匀，聚积外露或塑件与溶剂接触树脂