塑胶模具设计高级篇一总体结构设计分模面Partingsurface为

塑胶模具设计高级篇一总体结构设计分模面Partingsurface为塑膠模具設計(高級篇)PAGEPAGE10一.總體結構設計１．分模面(Partingsurface)為使產品從模具中取出模具必須分成公母模側兩部分此分介面稱之為分模面它有分糢和排氣的作用但因模具精度和成型之差異易產生毛邊結線有礙產品外觀及精度選擇分模面時注意：不可位於明顯位置而影響產品外觀開模時應使產品留在有脫模機構的一側位於模具加工和產品後加工容易處對於同軸度要求高的產品盡可能將型腔設計在同一側避免長抽芯考慮將其放在公模開模方向如一定要有應將抽芯機構盡量設在公模側－般不採用圓弧部分分模這樣會影響產品外觀對於流動性好易溢邊之塑膠應採用插破方式分型可防治毛邊產生對於高度高脫模斜度小之產品可取中間分模型腔分兩邊以有利於脫模一套模具的分模面可能有一個或多個在確定分模面時還應考慮如下因素：產品的形狀尺寸壁厚詳加研究分析找最佳方向來分模俗稱“拆模”瞭解塑膠性能和成型性以及澆注系統的佈局注意排氣和脫模簡化模具結構操作方便加工容易它的形式有多種：水平階梯斜面垂直曲面２．脫模斜度(Draft)為使產品容易從模具中脫出模具上必須設置脫模斜度其大小視產品形狀塑膠模具結構表面精度和加工方式不同而異一般為１－３∘目前尚無確切數值和公式大多是依經驗值在不影響產品外觀和性能之情形下脫模斜度愈大愈好１．箱盒和蓋：類型小於50mm50—100mm大於100mm淺薄件杯狀S/H1/30—1/351/30—1/601/60以下1/5—1/10母模側大於公模側２．柵格：柵格形狀尺寸及肉厚不同應有不同的脫模斜度經驗公式如下0.5(AB)/H=1/12—1/14A=大端尺寸B=小端尺寸H=高度柵格節距在4mm以下之場合,脫模斜度為1/10左右,柵格肉厚超過８mm斜度不可過份加大可在母模側多留膠位處分模如柵格段膠位加大可考慮加大斜度加強筋：可改善料流防止應力變形並起補強作用ａ．縱肋：0.5(A-B)/H=1/500—1/200ｂ．底肋：0.5(A-B)/H=1/150—1/100ｃ．凸柱：0.5(大端直徑–小端直徑)/Ｈ＝1/30—1/20(內外孔在模具同一側)母模側：0.5(大端直徑–小端直徑)/Ｈ＝1/50—1/30公模側：0.5(大端直徑–小端直徑)/Ｈ＝1/100—1/50(內外孔在模具兩側)注:母模側脫模斜度可較公模側大些以利於脫模３．肉厚（Thickness）產品的肉厚會直接影響到成型周期和生產效率並會因肉厚不均引起縮收下陷和應力產生設計模具時決定肉厚應注意:產品機械強度是否充分能否均勻分散衝擊力和脫模力不發生破裂有埋入件時須防止破裂是否會因肉薄產生結合線而影響強度盡可能肉厚一致以防縮收下陷肉太薄是否會引起充填不足或阻礙料流以下為常見塑膠標準肉厚參考:塑膠PEPPPAPOMPSPBTABSPMMAPVCPCAS肉厚0.5—3.00.6—3.00.5—3.01.5—5.01.2—3.50.8—3.01.2—3.51.5—5.02.0—5.01.5—5.01.2—3.5４．凸柱（Boss）一般為產品上凸出之圓柱它可增強孔的周邊強度裝配孔及局部增高之用必須防止因肉厚增加造成縮水和因聚集空氣造成充填不滿或燒焦現象設計時注意點:其高度以不超過本身直徑之兩倍為宜否則須增設加強筋其位置不宜太接近轉角或側壁以利於加工優先選擇圓形以利於加工和料流如在底部可高出底面0.3—0.5mm５．孔(Hole)在多數產品上都有孔的存在其主要有三種方法來取得:在產品上直接成型在產品上先成型預留孔再機加工完成成型後完全由機加工鑽孔設計時須注意以下幾點:孔與孔之間距離須孔徑2倍以上孔與產品邊緣之距離應為孔徑之3倍以上孔之周邊宜增加肉厚孔與產品側壁之距離應為孔徑0.75倍以上孔之直徑在1.5mm以下時很容易產生彎曲變形須注意孔深不宜超過孔徑2倍以上分模面在中間之通孔為防止偏心可將不重要一側之孔徑加大６．螺紋(scrow)為裝配之用產品上有時會有螺紋設計它可以直接成型也可以在成型後再機械加工對於經常拆卸或受力大之螺紋則採用金屬螺紋鑲件設計時注意如下原則:螺距小於0.75mm之螺紋避免使用最大可使用螺紋5mm之螺紋因塑膠收縮原因避免直接成型長螺紋以防螺距失真螺紋公差小於塑膠收縮量時避免使用如內外螺紋配合須留0.1—0.4mm之間隙螺紋部分應有1--3∘脫模斜度螺牙不可延長至產品末端須設0.8mm左右之光桿部位以利於模具加工和螺紋壽命在一些類似瓶蓋產品上它會設一些豎琨紋其間距宜大最小為1.5mm一般為3.0mm在分模面設至少0.8mm平坦部位７．鑲嵌件(Insert)為了防止產品破裂增加機械強度或作為傳導電流之媒體及裝飾之用在產品成型時常埋入鑲嵌件注意要點:保證鑲件牢靠性鑲件周圍膠層不能太薄鑲件和鑲件孔配合時須松緊合適不影響取放為使鑲件與塑膠結合緊密埋入部分常設計成粗糙或凹凸之形狀(壓花鑽孔沖彎切槽倒扣等)其他要點(Other)加強筋不可太厚一般不超過肉厚的一半以防縮水只要不影響外關和功能光面盡量改為咬花面這樣可減少模具加工難度增加美感防止縮水產生在凸柱周邊可除去部分肉厚以防止收縮下陷肉厚較薄之孔應將孔邊及高度增加以便補強心芯梢受收縮力影響產品頂出時易造成破裂可設置凸邊承受頂出力轉角設Ｒ可改善強度防止應力集中有利於料流避免銳角薄肉部份易使材料充填不足外邊有波紋之產品為方便後加工可改為加強邊緣分模面有階段形時模具加工不易考慮改為斜線或曲線分模貫穿之抽芯易發生故障改為兩側抽芯為佳因圓形比其他形狀加工更易可降低成本優先選用在產品上加蝕文字或圖案時如無特殊要求盡量設計凹字便於模具加工二.澆注系統設計澆注系統是塑模設計中一重要環節常分為普通和無流道澆注系統它跟所用塑膠產品形狀尺寸機台分模面有密切關係設計時注意以下原則:流道盡量直盡量短減少彎曲光潔度在Ra=1.6—0.8um之間考慮模具穴數按模具型腔佈局設計盡量與模具中心線對稱當產品投影面積較大時避免單面開設澆口以防注射受力不均澆口位置應去除方便在產品上不留明顯痕跡不影響產品外觀主流道設計時避免塑膠直接沖擊小型芯或小鑲件以免產生彎曲或折斷主流道先預留加工或修正餘量以便保證產品精度主流道設計主流道是連接機台噴嘴至分流道入口處之間的一段通道是塑膠進入模具型腔時最先經過的地方其尺寸大小與塑膠流速和充模時間長短有密切關係太大造成回收冷料過多冷卻時間增長包藏空氣增多易造成氣泡和組織鬆散極易產生渦流和冷卻不足如流徑太小熱量損失增大流動性降低注射壓力增大造成成型困難一般情況下主流道會製造成單獨的澆口套鑲在母模板上但一些小型模具會直接在母模板上開設主流道而不使用澆口套主流道設計要點:澆口套內孔為圓錐形(2--6∘)光潔度在Ra=1.6—0.8um錐度須適當太大造成壓力減少產生濣流易混進空氣產生氣孔錐度過小會使流速增大造成注射困難澆口套口徑應比機台噴嘴孔徑大1—2mm以免積存殘料造成壓力下降澆道易斷一般在澆口套大端設置倒圓角(R=1—3mm)以利於料流主流道與機台噴嘴接觸處設計成半球形凹坑深度常取3—5mm特別注意澆口套半徑比注嘴半徑大1—2mm一般取R=19—22mm之間以防溢膠主流道盡量短以減少冷料回收料減少壓力和熱量損失主流道盡量避免拼塊結構以防塑膠進入接縫造成脫模困難為避免主流道與高溫塑膠和射嘴反復接觸和碰撞一般澆口套選用優質鋼材加工並熱處理其形式有多種可視不同模具結構來選擇一般會將其固定在模板上以防生產中澆口套轉動或被帶出2.分流道設計分流道是主流道的連接部分介於主流道和澆口之間起分流和轉向作用分流道必須在壓力損失最小的情況下將熔融塑膠以較快速度送到澆口處充模其截在截面積相等的條件下正方形之周長最長圓形最短面積如太小會降低塑膠流速延長充模時間易造成產品缺料燒焦銀線縮水如太大易積存過多氣體增加冷料延長生產周期降低生產效率對於不同塑膠材質分流道會有所不同但有一個設計原則:必須保證分流道的表面積與其體積之比值最小即在分流道長度一定的情況下要求分流道的表面積或側面積與其截面積之比值最小分流道型式有多種它因塑膠和模具結構不同而異常用型式有圓形半圓形矩形梯形Ｕ形正六邊形如圖：設計時基本原則：在條件允許下分流道截面積盡量小長度盡量短分流道較長時應在末端設置冷料穴以容納冷料和防止空氣進入而冷料穴上一般會設置拉料桿以便於膠道脫模在多型腔模具中各分流道盡量保持一致長度盡量短主流道截面積應大於各分流道截面積之和其表面不要求過份光滑(Ra=1.6左右)有利於保溫如分流道較多時應考慮加設分流錐可避免熔融塑膠直接沖擊型腔也可避免塑膠急轉彎使塑膠平穩過渡分流道一般採用平衡式方式分佈特殊情況可採用非平衡方式要求各型腔同時均衡進膠排列緊湊流程短以減少模具尺寸流道設計時應先取較小尺寸以便於試模後有修正餘量一般的流道直徑（尺寸）樹脂流道徑mm)ABS.AS4.8~9.5ACETAL(P.O.M)3.2~9.5壓克力8.0~9.5耐衝擊用壓克力8.0~12.7酢酸塞璐珞4.8~11.1IONOMER2.3~9.5耐龍1.6~9.5PC4.8~9.5PB4.8~9.5其缺點是因進澆口較小易造成壓力損耗成型時產生一些不良(流痕燒焦黑點)其形狀有菱形單點形雙點形多點形側澆口:一般開設在模具一邊分模面上由內側或外側進膠截面多為矩形適用於一模多穴直接澆口:直接由主流道進入模腔適用於單穴深腔殼形箱形模具其流道流程短壓力損失少有利於排氣但澆口去除不便會留明顯痕跡潛伏澆口:其澆口呈傾斜狀潛伏在分模面一方在產品側面或裏面進膠脫模時可自動切斷針點澆口適用自動化生產設計要點:進膠口應開設在產品肉厚部分保證充模順利和完全其位置應選在使塑膠充模流程最短處以減少壓力損失有利於模具排氣可通過模流分析或經驗判斷產品因澆口位置而產生之結合線處是否影響產品外觀和功能可加設冷料穴加以解決在細長型芯附近避免開設澆口以免料流直接衝擊型芯產生變形錯位或彎曲大型或扁平產品建議採用多點進澆可防止產品翹曲變形和缺料盡量開設在不影響產品外觀和功能處可在邊緣或底部處澆口尺寸由產品大小幾何形狀結構和塑膠種類決定可先取小尺寸再根據試模狀況進行修正一模多穴時相同的產品採用對稱進澆方式對於不\同產品在同一模具中成型時優先將最大產品放在靠近主流道的位置在澆口附近之冷料穴盡端常設置拉料桿以利於澆道脫模4.熱流道目前澆注系統發展和改進的一個重要方向就是開發熱流道模具它與一般注射模具的主要區別就是注射成型過程中澆注系統內之塑膠不會冷卻擬固也不會形成澆道與產品一起脫模[[因此也稱無流道模具在大型和精密模具設計中應用已越來越廣泛它有以下優點:縮短成型周期省去剪澆口修整產品破碎回收等工序節約人力物力提高生產效率因無冷膠可減少材料消耗因生產中溫度嚴格控制顯著提高產品質量降低次品產生因澆注系統中塑膠始終處於融熔狀態有利於壓力傳遞可降低注射壓力利於成型因無澆道產生所以可縮短開模行程有利於模具和機台壽命但熱流道模具結構復雜溫度控制要求嚴格需要精密的溫控系統製造成本較高不適合小批量生產根據不同塑膠特性對熱流道模具有不同要求見下表:PEPPPSABSPOMPVCPC井式噴嘴可可稍困難稍困難不可不可不可延長噴嘴可可可可可不可不可絕熱流道可可稍困難稍困難不可不可不可半絕熱流道可可稍困難稍困難不可不可不可加熱流道可可可可可可可三.頂出系統設計產品完成一個成形周期後開模產品會包裹在模具的一邊必須將其從模具上取下來此工作必須由頂出系統來完成它是整套模具結構中重要組成部分一般由頂出復位和頂出導向等三部分組成按動力來分手動頂出:當模具開模後由人工操縱頂出系統頂出產品它可使模具結構簡化脫模平穩產品不易變形但工人勞動強度大生產率低適用範圍不廣一般在手動旋出螺紋型芯時使用機動頂出:通過注射機動力或加設之馬達來推動脫模機構頂出產品它可通機臺上的頂桿\推頂針板來達到脫模目的也可在公母模板上安裝定距拉桿或鏈條靠開模力拖動頂出機構頂出產品調模時必須注意控制開模行程適用於頂出系統在母模側之模具液壓頂出:在模具上安裝專用油缸由注射機控制油缸動作其頂出力速度和時間都可通過液壓系統來調節可在合模之前頂出系統先回位氣動頂出:利用壓縮空氣在模具上設置氣道和細小的頂出氣孔直接將產品吹出產品上不留頂出痕跡適用於薄件或長筒形產品二.按模具結構分一次頂出機構二次頂出機構母模頂出機構澆注系統頂出機構螺紋頂出機構等設計原則:選擇分模面時盡量使產品留在有脫模機構的一邊頂出力和位置平衡確保產品不變形不頂破頂針須設在不影響產品外觀和功能處盡量使用標準件安全可靠有利於製造和更換頂出系統形式多種多樣它與產品之形狀結構和塑膠性能有關一般有頂桿頂管推板頂出塊氣壓復合式頂出等頂桿它是頂出機構中最簡單最常見的一種形式其截面積形式主要有如下圓形因圓形製造加工和修配方便頂出效果好在生產中應用最廣泛但圓形頂出面積相對較小易產生應力集中頂穿產品頂變形等不良在脫模斜度小阻力大等管形箱形產品中盡量避免使用當頂桿較細長時一般設置成台階形的有托頂針以加強剛度避免彎曲和折斷設計要點:頂出位置應設置在阻力大處不可離鑲件或型芯太近對於箱形類等深腔模具側面阻力最大應採用頂面和側面同時頂出方式以免產品變形頂破產品阻力均衡時頂桿應對稱設置使受力平衡當有細而深之加強筋時一般在其底部設置頂桿若模具上有鑲件頂針設在其上效果更佳在產品進膠口處避免設置頂針以免破裂當產品表面不允許有頂出痕跡時可設置頂出耳再剪除對於薄肉產品在分流道上設置頂針即可將產品帶出頂針與頂針孔配合一般為間隙配合如太松易產生毛邊太緊易造成卡死為利於加工和裝配減少摩擦面一般在模仁上預留10—15mm之配合長度其餘部