模具问题解决100例.doc

生產優質成形品的基本 生產保險產品 日本的產品之所以能在全球取得信任是因為“產品保險”。日本生產現場的優點是“沒有不合規格”的生產。象塑膠成形那樣，以機械為主的生產方式比以人為主的生產方式更適合統一規格的生產。 品質管理的基礎是“重視品質的概念”和“對品質的責任”，推進方法是“統計手法”。 塑膠成形必須是均一成形，可通過對成形品的檢查進行確認。用統計手法要進行大量的檢查。 品質管理的基本是將良品交給下道工序（不交不良品），這就要求對品質要有責任感。但是，區分檢查和挑選相當重要。因品質是由生產過程決定，所以檢查是對良品的確認。穩定品質的重點有2個。一是盡可能減少人的因素。雖然人可做複雜工作，但不能一直保持相同狀態。機械雖只能做簡單的，但只要組裝、保養好，便能一直保持。 另一個是盡可能排除干擾。一般是沒有能自行排除干擾的機械，並且干擾會馬上影響生產的統一規格性。 塑膠成形品和高技術工藝品不同，生產數全為良品這一般是大量生產的工業品。“將其調好”“注意作業”等的作業手冊不是製作工業產品。 成形現場不可做“高難度的成形”。發揮最大的能力去調節，哪怕是一小點，也會產生很大的不均勻。如調節一點，其均勻度也只一點，即“簡化現場”成青工才是真正的高技術。 成形品和模具未必都是相似品。設計已補正好的模具（具體是指改變每個部位的成形收縮率），模具不僅會成為歪斜形狀，製作變麻煩，而且成形也變難。 象那樣“高難度的成形”很不均勻，自然品質變壞。因此簡單地將成形品和模具假定為“相似品”（具體方法：規定成形收縮率），進行簡單的成形（合乎規格的成形），。射出成形也不是什麼都可以做，瞭解其範圍很重要。 任何事物都有“原因”和“結果”以及聯繫它們的“緣”。“緣”分為自力（自己的努力）、他力（他人的協助）和佛力（神靈的保佑） 出現成形問題，有時也會不知道“為什麼”。一旦不知道，要簡單地下結論，採取緊急措施。不知道“為什麼”時的對策只有一個，實際上也很有效，請實施。 對策即“不明白時，什麼事情都作規定”。例如規定成形週期、室溫等。 表-1 日本人針對成形的對策方 針內 容手 段產品信譽高產品價值高自動化工序引進新技術品質保證機能相同但價格便宜可塑造的自動化設備引進外部的優秀技術使用優質部件想辦法公平競爭排列/測量精度原 因结 果缘1 自力2 他力3 佛力 不明白时任何事物都规定。圖-1 聯繫原因和結果的緣射出成形模具的原理 製作堅固的模具，可以進行大量生產 模具的作用 射出成形是一種適用範圍很廣的成形法，但實際上對形狀有很多的限制。 第一必須是模具能做出的形狀。第二即使是模具能做，但必須是現實中安裝到成形機，放入成形材料後能成形（注意成形不可中斷）的形狀（和模具）。 而且，製作模具相當費時，所以要瞭解安裝到已完成的成形機上後，開始時知道問題所在，但事實上卻沒有解決對策（沒有修改模具的時間）。 模具的打開狀態有2個，一關閉，中間便會出現空隙，在此注入成形材料（叫射出），生產成形品，射出成形的3個工序“溶解”“流動”“硬化”中，“溶解”是在射出成形機的料杆內進行，而“流動”“硬化”則在模具內。 模具可以認為是射出成形機的一部分（但每個成形品都要特別製作）。 模具非常貴，、有些比射出成形機還要貴。 公模和母模 模具由公模和母模組成，公模和母模間的空隙部分為成形品部位，模具加工的大部分都是公模母模間的加工。 公模和母模的鋼材必須是沒銷孔的信譽好的材料。 公模和母模不僅要求高精度的尺寸，作細加工（特別是研磨），而且不能因為成形壓力而出現變形、偏位等。 而且公模和母模的冷卻熱成形品的作用很重要，所以配置冷卻水孔很重要。 架台部分 公模和母模以外的部分總稱架台部。 包括未加工的公模和母模在內的成套模具市場上有銷售。只要合乎尺寸如使用現成品，可以縮短交貨期。 架台部分的主要部位有與成形機的安裝（固定側安裝板和移動側安裝板）、和成形機噴嘴的接觸（定形環）、成形品頂出機構（也叫頂杆、頂針等）。 表-1 模具的五大重點 高精度模具 模具的尺寸公差一般都為成形品尺寸公差的1/6。 做模具時即使精度很好，但實際應用時如不能維持其高精度，也就沒實用價值。不能因為成形時的高壓力（例如40Mpa）、溫度（例如材料溫度200、模具溫度40）而使模具產生變形、偏位等。要求定位。 無故障的模具 模具的構造盡可能簡單、結實。多滑塊等複雜結構的模具、剛性弱的模具、柔軟材質的模具都容易出故障。 冷卻性好的模具 模具具有冷卻固定熱又軟的成形材料的功能。正確地安裝冷卻水孔很重要 排氣性能良好的模具 為徹底地去除模具內的空氣（或是氣體），要設計排氣管。 磨性好的模具 模具的表面必須被磨得很乾淨。原則是鏡面研磨。射出成形模具的基本結構 簡易結構是基本 標準型 標準型是指1段流道的模具。 1個料道模具是將流道及滑道（使成形材料流入成形品的通路）和成形品一起組裝的，所以模具只有一個可打開的地方（合模線：模具分割面）。 原則上模具是這種形式，但由於水口（成形品部位的成形材料流入口）的種類和取數（一個模具裏可設定幾個成形品部位）的不同，有時也有不能做的時候。這時便用2個料道模具和熱流道模具。 定速型 定速型是指2個料道的模具。 2個料道模具因為是在1段流道模具裏再多設定一個流道和滑道部分，所以另一個流道、滑道部分取出時有必要和成形品區分開。打開模具的地方有2個即：分割部和流道部。此模具在取出流道、滑道部時會給成形作業帶來一定的麻煩，並很難自動化。因此通常方法是使用流道取出機（一種機器人）。 熱流道型 熱流道型模具是經常加熱2個料道模具的流道、滑道部，所以沒必要取出每個成形品。當然也適用1個料道模具。 熱流道型模具的原理很簡單，但實際上其製作和使用卻比較麻煩，所以需要一定的經驗。很麻煩的理由是在同一模具內有熱的部位（熱流道部）也有冷的部位（成形品部），而且它們非常地接近。 熱流道型模具的熱流道部的熱絕緣方法（要想辦法設定一點空隙以便利用空氣絕緣、或者在水口附近設計成形材料流入的空隙利用成形材料的塑膠絕緣等）和高精度的溫度控制相當重要。 模具的价值只有在成形时才知道。因为模具要在其成形后才能评论其好坏，所以只根据模具的价格或是成形工厂内的模具制作来讨论模具行业的予算则是一种错误。 “用牢固的模具进行简单的成形”射出成形模具的實際結構 調查實際成績進行安全設計 實際的設計作業中，大部分都是依據以前的設計，或是進行組合。依據經驗設計的話，其事故比較少，能確保安全。 如進行此行業已有相當長的時間，那麼產出實際成績的設計圖就有豐富的經驗，只要利用它稍微組合便能使用。 用這種方法進行新的設計的確有些困難，但它不花時間，沒風險。而且設計成本低，是一種很實用的方法。 射出成形模具有標準型（1個料道）、定速型（2個料道）和熱流道型3種。模具設計模具設計的順序 在產品設計上進行自動控制模具是根據成形品的圖紙製作的，但現實中只有圖紙是不能完全傳達資訊。製作模具時，成形品的設計人、成形的技術員、模具的設計者應聚集在一起進行商談。而且，模具完成後的試作成形品也要所有成員一起確認。在模具部品圖還沒全部到齊之前，要先準備材料圖、附屬部品表，所以製作最初的構造圖很重要。模具設計的順序一般情況下如下所述。“製作構造圖”模具的規模（大小）、模具的村質、取材料的尺寸（包括樣板座）、合模線的位置和形狀、下陷部位的去掉方法、頂出的方法和位置、水口的位置和種類、模具的鑲板構造、排氣管的位置和構造、冷卻水孔的位置和形狀、安裝成形機的有關尺寸、附屬部品表等。“製作模具部品圖”架台部各部品圖、模具部各部品圖（包括鑲板）等。表-1 模具設計順序設計順序重要事項模具的大小太小則剛性不足、成形困難太大則提高模具成本模具的材質考慮到使用壽命，模具部要選擇硬的材料。例如一般品用S50C、高級品用SCM、精密品用SKD等。難切屑的材料其加工費很高。取材料的尺寸安排主要部分的型材（制作圖面）大形品要特別鍛造。不要太大。可能的話用完成品（樣板座、標準部品）（配有介紹書）合模線（PL）的位置和形狀以PL為邊界，進行出模角度。PL很簡單（沒傾斜的直線）下陷部位的去掉方法定為簡單又牢固的物品（傾斜定位銷很牢固）。考慮動力源（油壓氣杆協助）和作動順序。頂出的位置和方法用簡單又牢固的物品。安在平衡性好的地方。不要影響外觀。水口的位置、種類和數量根據成形材料的流動做決定（用CAE分析流動情況，最好是整個成形品能同時、均一填充的位置。）安裝在能由厚向薄流動的位置考慮水口的切斷方法（自動切斷、用機械切斷、還是之後切斷）不會影響外觀，且成形不會很麻煩模具的鑲板（嵌入物）原則上是一起做但在不能加工的地方放鑲板。注意模具會因鑲板而變弱。如仔細看鑲板邊界，會發現有風口，並產生斷熱使得模具冷卻變得困難（成形週期延長）排氣管的位置和構造推測成形材料的流動情況安裝在終點。（用CAE分析流動過程，最好是裝在結合線的位置）冷卻水孔的位置和形狀決定於模具設計的初期。高速使水流動的構造。模具表面均一冷卻的位置。不會漏水（注意鑲板結構）安裝成形機的有關尺寸連在成形預定的成形機組上能安裝的尺寸。流道徑比噴嘴大0.5mm。附屬部品表標準部件、採購部件的式樣、數量一覽表。架台部各部品圖模具部以外的製作部件不能因為成形時的壓力和溫度而產生變形和偏位等。模具部各部品圖模具部（雌型、雄型、鑲板）。一般由成形品圖面的尺寸根據成形收縮率來計算模具尺寸。不能因為成形時的壓力和溫度而產生變形和偏位等。容易出現加工錯誤的地方劃下線。 尽早将新产品投入市场是至关重要的。但很多情况下模具都成为交货期的阻碍。因此在设计新产品的同时就得开始制作模具。 即成形品和模具的图纸要同时设计制作。 制作出成形品图纸后再给模具估价，时间上来不及。 所以组立厂、成形厂和模具厂的合作非常重要。模具的標準部件 標準部件能縮短交貨期 射出成形模具的標準部件市場上有買，所以設計時看一下標準部件的清單，以便盡可能地利用。因標準部件能馬上到手，所以能有效地縮短交貨期，降低成本。另本表中記載的模具部件名稱為普遍使用部件。標準樣板設定完成一半的模具標準樣板設定能用已組裝的模具馬上進行加工。其大小和種類有很多，可使用最合適型。模具板很多是以鉬鋼等和未處理鋼（機械結構用的炭素鋼等）2種為標準。模具的材質成形上用硬材射出成形模具因為是將高溫（如200）的塑膠成形材料放入被冷卻的模具內（如40）時，要施加很大的壓力（如模具內壓力40Mpa），所以模具要做得非常牢固（高剛性、耐摩耗）模具材料除特殊情況外，一般使用堅固的鋼材。但是，製作模具時，存在著切削速度的問題（一旦費時，便會提高成本）所以要重視切削的容易性。利用使用模具（成形時）和製作模具（切削時）的平衡度來選擇決定模具材料。如使用標準部件則能選擇適當的材料。而且模具部作為樣板座而成為標準部件。一般標準部件有鉬鋼等（精密成形品使用）和未處理鋼（一般成形品用）2種。其他的還有塑膠模具專用鋼（模具部用），但要根據用途使用。特殊的（光學部件成形用等）還有磨鏡面用的淬火鋼。注：大型模具沒有標準部件，所以要特別鍛造模具部材料。這時要延長交貨期。表-1 射出成形模具的基本材料鋼材的種類用途備註模具部淬火鋼特殊用途SKD6等鉬鋼等精密成形品用SCM等未處理鋼一般成形品用S50C等架台部淬火鋼PIN類SK3等未處理鋼板類SS41等 模具的材质会影响成形品的表面。用热传导率低的材料，会影响成形品表面的光泽。就像成形品表面涂了一层物体。 如给模具表面进行镜面研磨会导致金属结晶构造出现问题。模具的設計原則 用堅固的模具做簡單成形 模具的規模（大小） 模具的大小是模具設計的最重要點，如太小則剛性不足，成形困難；太大，則增加模具成本。箱形的成形品，其模具厚度要和1 邊的長度差不多。 合模線的位置和形狀 以合模線為界，做出模角度。合模線要直（不歪曲的直線），這點很重要。 下陷部位的去掉方法 下陷部位的去掉方法要盡可能地簡單並結實。現實中存在很多問題。 頂出（頂針）的方法和位置 頂針要裝在平衡性好、實在的地方。因頂針的後面還要安裝其他部件，所以要注意不要影響外觀。 料道的位置和種類 料道由對成形材料的流動情況的重視度決定，但料道的切斷、加工和後面的工作不可影響外觀。根據料道的種類有2個料道式模具，其成形比較麻煩。 模具的鑲塊結構 當模具不能整個一起加工時（有深、有淺的區別等），要有鑲塊結構。鑲塊的界線將被成為成形品，所以不能影響外觀。產品的設計人也會有不知道鑲塊的情況，所以模具設計員要及時提醒。 冷卻水孔 為生產優質成形品，模具的表面要控制在適當的溫度範圍內，因此必須正確地決定冷卻水孔的直徑和位置。表-1 模具設計的五原則原則內容說明提高模具的剛性不要因為射出時的壓力和熱氣使模具產生偏位和變形。（公模和母模要吻合）注意鑲塊結構。作好起模將出模角度安在1以上，研磨（#600以上）安裝排氣管模具內在成形材料流到最後的位置安裝排氣管（排出氣體的漕，例深度為0.01寬度為10）提高冷卻效率為使模具內的大量冷卻（加溫）水進行很好的迴圈，要有足夠空間和數量的冷卻水孔。注意鑲塊構造。預測流動情況要預測從料道進入的成形材料作怎樣的流動。推測結合線的位置決定模具構造。用語：下陷部位：UNDERCUT 不能同一方向打開模具的形狀。頂出 ：KNOCK-OUT 將成形品從模具中頂出的機構。模具的鑲塊構造：INSEERT BLOCK 將模具分割並嵌入範本的構造。 成形收縮率 把成形品和模具當作相似品 塑膠成形的技術包括成形材料、模具和成形機3個複雜的技術。但是出現問題時，必須以成形材料、模具到成形機的順序採取對策。例如改變成形材料，模具內的流動會產生大的變化，而導致昨天和今天的成形品尺寸不同的場合等，最開始應該檢查成形材料。 成形材料要綜合產出成形品後的外觀、尺寸精度、強度及耐熱性、耐藥性、耐候性、成形的容易度、價格等進行選擇。 但是，如因為成形條件的幅度太窄，以致成形困難而不實用。規格相差太大的材料也不可真正使用。 熱可塑性塑膠分為結晶性（分子結構的規律性很高）和非結晶性（分子結構規律性低）2種，關於成形收縮方面，結晶性1%台、非結晶性0。1%台。精密成形適合使用成形收縮率小的材料。意思是非結晶性雖好，但實際使用中，因需要耐油性，所以大部分都要選用結晶性。如用混合材料（玻璃纖維強化等），要注意方向性和場所（水口部和結合線等）的不均一。 成形收縮率的計算 成形收縮率是比較常溫下的成形品和模具尺寸得出的比例數。（大概的一個數值） 成形收縮率：（模具尺寸-成形品尺寸）/模具尺寸 成形收縮率雖會有4/1000或0。46或0。004的數值出現，但並不太精確。即使是相同成形材料，也會因材料批量、成形機、成形條件、模具和形狀部位而不同。但是，如因部位而改變成形收縮率，模具則會變成歪斜形狀，設計也困難，所以通常情況下都是以規定的成形收縮率（設計基準）進行設計。這時會有設計誤差（設定成形收縮率時的誤差）。表-1 成形收縮率（設計基準例） 非 強 化玻 璃 纖 維 強 化成形材料成形收縮率成形材料成形收縮率PS GPPS HIASABSPE LDPE HDPP PVCPCPPO變性POMPMMAPA 6PA 66CABIOTPXPSFPAR0.40.40.40.42.52.51.60.30.60.71.70.41.61.60.41.02.00.70.8ASABSPCPPO變性POMPA 6PA 66PBTPETPSFPESPEEKPPSPEILCP0.20.30.20.21.50.50.60.51.20.20.20.20.20.20.1盒式模具模具雖是針對每種成形品而專門製作的，但模具大部分都共通性，只需在專門的地方作特別的製作。這就是盒式模具。實際中，共通部分為架台，專門部分為模具部。體積大小上，架台占模具的大部分，工數方面則是模具占大部分。因此盒式模具有時也只能稍微節約部分費用。而且嵌合構造有時也會出現比整體構造的強度和精度都低的問題。但是，如是特別小型的模具，在模具製作前，可以準備一部分已加工好的盒式模具，從而可以大幅度地縮短模具交貨期，如使用市場上的小型盒式模具，通過一般的郵遞發注訂單，第二天便可收到，並能立即加工模具部。另外因準備了盒式模具部的未加工圖面，所以只要將其畫上，便能立即設計模具。而且有關成形作業方面，只要將架台部安裝到成形機上，因只交換模具部，所以能馬上更換模具。雖有嵌入，但其精度在實際工作中很少出現問題。這種模具，其優點是便宜。同時適合經驗少的人操作。 注意使用模具 成形行业中，模具占9成。意思是能否很好的成形，90%决定于模具。成形品成本中包括模具成本，例如：模具即使很贵，如成形便宜的话，就能降低成本。不能只评价模具价格。 为了不使成形品的规格出现混乱，重点是不使模具出现问题，从一开始就必须重视模具的耐用性，同时做好保养。模具的取數考慮通用性，選擇最合適的取數有關射出成形，雖理論上是取數越多越好，實際上很多情況下是越少越好，原因是雖大批量不可做小批量計算，但現實的成形行業中，因市場的變化，生產數將會減少。而且在如今競爭激烈的社會裏，取數少有它的通用性。成形機也是這樣：幾台小型機比1台大型機的通用性好。即使生產率低，生產量不高，重視其通用性，不僅是現實的做法，而且在經營上很安全。另外，如果是高精度成形，一模1個或取數少的話，比取數多的情況更方面統一規格。1模1個對消除公模間的誤差有很大幫助。多個取數的場合，當幾個公模出現問題時，雖可以減少取數的同時，繼續成形，但會造成很大的損失。假使生產率不高，但因設備投資少，所以針對市場狀態的變化，相對比較安全。定形和定位1定形環當射出壓力時，為防止整個模具出現移動或變形，要在模具上安裝定形環（高度10mm角度5）。這樣模具板的裏面和架台部及厚度方向都能進行細研磨，並防止射出壓力時產生的變形。 2導向銷關於公模、母模的模具，它是打開模具時進行導向的銷，它不僅是定位，而且能指定大概位置。 3定位銷組裝各部件時決定位置的銷，但是，有可能會因為成形時的壓力而偏位元，所以實際上和導向銷是一樣的意思。為決定正確位置，必須要（1）的定位環。模具的鑲板結構瞭解鑲板結構可能的情