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1、注塑模具基础知识及其设计培训,注塑成型模具系列-,目录,一、注塑模具介绍总装图注塑模原理注塑模各系统二、常见术语解释三、注塑模具类型注塑模类型双色模四、注塑模具设计过程产品评估注塑模设计过程设计原则五、注塑模具加工工艺加工处理方法注塑模加工工艺,注塑模加工工艺六、注塑模具修改方式注塑模具修改方式七、注塑模具常用钢材常用注塑模具钢材八、常见注塑缺陷分析及安例常见缺陷产生的原因分析填充引起的缺陷分析及案例熔接线引起的缺陷分析及案例潜流引起的缺陷分析及案例变形引起的缺陷分析及案例,模具,模具定义,通过一定的工艺，将特殊工业材料实现具有一定外观，形状，尺寸，功能等要求的零件的模型载体（工具）.,模具定
2、义,按成型材料来分类：金属和非金属类,模具分类,金属材料模分为：铸造模，压铸模，冲压模（折弯，冲孔，落料，拉伸，整形，翻边等），锻造模（热锻，冷镦，滚轧，拉丝，挤压等），粉末冶金模(等静压成型粉末冶金、金属喷射成型粉末冶金、粉末锻造粉末冶金、压力烧结粉末冶金)等 非金属材料模分为：塑料模具,无机非金属模具,2，按模具本身材料分类：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具,玻璃模，陶瓷模,塑料模常见类型,挤塑：是将塑料原料加热，使之呈黏流状态，在加压的作用下，通过挤塑模具而成为截面与口模形状相仿的连续体，然后进行冷却定型为玻璃态，经切割而得到具有一定几何形状和尺寸的塑料制品，如我们常见的塑料水管、
3、塑料门窗、电线外包及塑料片材等.,吹塑：也叫中空吹塑，热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热（或加热到软化状态），置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品，常见的塑料桶、水箱、洗发水瓶等.,塑料模常见类型,吸塑：一种塑料加工工艺，主要原理是将平展的塑料硬片材加热变软后，采用真空吸附于模具表面，冷却后成型。如常见的包装吸塑盒、托盘、真空罩、以及打包的盒饭盖子等.,压塑：塑料或橡胶胶料在闭合模腔内借助加热、加压而成型为制品的塑料加工（也是橡胶加工）方法。一般是将粉状、粒状、团粒状、片状，甚至先作成和制品相似形状的料坯
4、，放在加热的模具的型腔中，然后闭模加压,使其成型并固化或硫化,再经脱模得制品(见图),该法特别适用于热固性塑料（见热固性树脂）的成型加工。缺点是生产周期长，效率低，制品尺寸精度差，如常见的电力系统用的相对多.,塑料模常见类型,注塑模具：是一种生产塑胶制品的工具；也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。具体指将受热融化的塑料由注塑机高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品。应用于我们日常生活用品、电器、电子、玩具、汽车、军工等各行各业。,第一节,一、注塑模具介绍,总装图,注塑模原理,注塑模各系统,浇注系统,浇注系统,浇注系统,浇注系统,浇注
5、系统,浇注系统,直接浇口,针点式,开放式,阀针式,浇注系统,浇注系统,导向系统,成型系统,抽芯系统,浇注系统,滑块,浇注系统,斜顶,顶出系统,冷却系统,排气系统,锁模板,其它辅助系统,铭牌,其它辅助系统,吊模孔,其它辅助系统,撬模坑,其它辅助系统,挡尘板,其它辅助系统,计数器,其它辅助系统,微动开关,其它辅助系统,开辟器,其它辅助系统,先复位机构：当模具滑块下排布顶针、斜销等机构时，为防止合模过程中滑块和顶针、斜销相撞，需要先复位机构，既确保合模的时候顶针、斜销先回到合模位置，然后滑块再回到合模位置。,先复位机构,其它辅助系统,精定位,精定位：为更好的使模具闭合到位，模具上额外加的定位机构。,
6、其它辅助系统,分压机构,分压机构：一般情况下，模具的公母模板是不完全闭合的（为了给模仁修改留出余量），锁模力完全靠模仁的分型面承受，当分型面比较小时，需要在模板上安装几个金属片，分担分型面上的压力。,其它辅助系统,加热装置,其它辅助系统,第二节,二、常见术语解释,常见术语解读,常见术语解读,第三节,三、注塑模具类型,两板模大水口,注塑模类型,两板模水口样式,牛角浇口,注塑模类型,三板模细水口,注塑模类型,热流道,注塑模类型,嵌件模,嵌件模只是在成型前在模具中放置金属件或已成型塑料件等外部零件，通过成型机将塑胶全部或部分裹覆在原零件外，生产出新零件的成型工艺。,注塑模类型,嵌件模的优点：嵌件模是
7、将后续的安装工序在成型过程中完成，从而节省后续组装工序，且提高了零件之间的连接紧密性。,嵌件模的缺点：嵌件需要精确的模内定位，嵌件与模具配合，易压伤模具本身，易跑飞边，易引起塑胶件的变形，甚至开裂。需要更为精确的模温控制，成型工艺控制。,双色模,双色模是在一台成型机上通过旋转，平移公模部分，与不同的母模部分合模成型，成型机分别注射同一材质不同颜色或者不同材质的塑料，从而成型出多样性的产品。双色模具也可以看成是一套普通模具外加一套嵌件模。两种颜色模具一般都是两套母模仁，一套公模仁。,双色模的优点：双色模可以成型不只两种不同的塑料，可以为多色。双色成型产品比组装件更美观，没有装配间隙。,注塑模类型
8、,双色模的缺点：双色成型需要专门的成型机双色模需要更高的模具加工、定位精度双色模需要更高的模具安装精度，以及更精准的成型工艺,双色产品样品,按钮,尾门开关,四门开关,注塑模类型,双色模,橡胶模,注塑模类型,第四节,四、注塑模具设计过程,四、注塑模具设计过程,产品评估,注塑模设计过程,浇口位置分析,塑胶流动模拟,冷却分析,翘曲分析,收缩分析,流道前沿温度分析,纤维充填取向分析,结构应力分析,浇熔接痕分析,工艺优化分析,工艺优化分析,设计原则,设计原则,设计原则,设计原则,设计原则,排位方案1,排位方案2,流动平衡理伦是说在模穴中所有的流动路径必须平衡，也就是说在相的的时间相同的压力下完成模穴的充
9、填。,设计原则,排位方案2,排位方案1,设计原则,设计原则,设计原则,浇口,浇口,设计原则,设计原则,第五节,五、注塑模具加工工艺,加工处理方法,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,注塑模加工工艺,第六节,六、注塑模具修改方式,在以下情况下需要修模正常生产中模具零件的磨损生产异常造成的撞机塑料碎屑压溃模具零件在以下情况下需要设计变更模具厂的设计错误或者是加工错误产品的设计变更在以下情况下模具需要报废模具主要零件损坏严重，维修费用超出了实际产出模具到了设计生命周期产品不再生
10、产,注塑模具修改方式,主要的修模方式：修补焊，线割入子（镶块），局部放电减铁料，整体减铁料，更换零件。修补焊：零件需要加铁料，用激光补焊，或者是氩弧焊焊接铁料上去。线割入子：通过线切割机，从模仁上割掉一块铁料，重新制作一个镶块装配到模具上。局部放电减铁料：模具上只需要减少铁料就可以满足产品要求的地方。整体减铁料：将模仁，入子，斜销，滑块，顶针等全部加工去除一部分铁料。更换零件：原来就是入子的地方，更换新的入子,注塑模具修改方式,主要的修模方式的应用范围：修补焊：补焊机头能够伸进去，或者焊条能够伸进去，不会碰到模具其他地方的地方，修补焊面积不能太大，经常受力的地方建议不用修补焊。线割入子：产品表
11、面允许有分型线，模具上没有水路、气路的地方局部放电减铁料：几乎可以在任何情况下使用。整体减铁料：在产品整体尺寸超差，模具表面花纹有更改时需要整体减铁料，同时模板上需要留有减铁料的间隙，否则模板也同样需要减铁料。,注塑模具修改方式,第七节,七、注塑模具常用钢材,常用注塑模具钢材,常用注塑模具钢材,第八节,八、常见注塑缺陷分析及安例,常见缺陷产生的原因分析,填充引起的缺陷分析及案例,熔接线引起的缺陷分析及案例,潜流引起的缺陷分析及案例,变形引起的缺陷分析及案例,第八节：分目录,常见缺陷原因分析,生产波动的原因是什么？,常见缺陷原因分析,常见缺陷原因分析,常见缺陷原因分析,常见缺陷原因分析,常见缺陷
12、原因分析,常见缺陷原因分析,常见缺陷原因分析,常见缺陷产生的原因分析,填充引起的缺陷分析及案例,熔接线引起的缺陷分析及案例,潜流引起的缺陷分析及案例,变形引起的缺陷分析及案例,第八节：分目录,填充时间结果显示了整个产品的充填模式以及各个区域上的充填速度。常用等高线和实体方式来显示填充结果。充填模式直接决定了产品的充填质量问题，常用来考察以下方面的内容：流动平衡，目标充填速度，迟滞，潜流，短射等。填充模式会引起压力分布,收缩分布等,剪切应力分布的变化,直接决定了产品的最终质量,填充时间,理想的填充模式,理想的填充模式,如果射出速度过快,浇口处波纹,浇口处晕斑（浇口外层冷料错位）,锐边处粗糙（锐边
13、外层冷料位移）,焦斑（困气难排除）,射出速度,如果射出速度太慢:,唱片纹（流动前端扭曲）,表面银纹（表面冷却快，产生浮纤）,射出速度,迟滞引起的短射,喷射/蛇纹,浇口的大小，和浇口的位置对充填模式有极大的影响，特别是针对厚壁件的充填尤其需要注意。在MF中可以通过模拟来找出浇口大小和射速之间的关系。,喷射/蛇纹解决方法,浇口附近发生的喷射及流痕,该结果显示了各个浇口所填充的产品的区域。平衡的充填模式可以获得均匀的填充体积。该结果以最直观的方式显示了填充体积的比例。通过该结果，设计人员可以快速的评估浇口位置的合理性，以帮助设计人员更好的选择合适的浇口位置。,浇口填充区域分布,料峰温度反应了胶料流经
14、某个区域时的实时温度，由于引起料峰温度波动的主要原因是模具冷却和胶料自身的剪切，所以该问题直接反映了胶料填充速度的合理性。同时，由于料峰温度决定了胶料的流动性及两股或多股胶料汇合时的融合性，所以该结果也常常用来评估熔接线的质量和产品的表观质量。,料流前沿温度,料峰温度低,料峰温度高,料流前锋温度对光泽度的影响,射出缸,料筒,流道,模穴,螺杆头压力,浇口,模穴位置1,压力,bar,时间 s,液压缸压力,模穴位置2,各不同位置压力分布状态,射出速度的优化设定:-使射出压力最低,射出速度,模穴压力 MPa,时间s,根据压力曲线优化保压压力,（不同位置保压压力）,压力 bar,s,射出阶段,机器参数:
15、射出速度 熔体温度 模具温度,质量特性:表观 表面分子配向 结晶性,影响射出的因素及问题,压力 bar,时间 s,机器参数:转压点 熔体温度 模具温度,质量特性:收缩和尺寸 飞边 重量,压缩阶段,影响VP切换的因素及问题,压力 bar,时间 s,机器参数:保压压力/时间 模具温度 锁模力,质量特性:尺寸/收缩 变形 凹陷/缩孔 内部分子定向,保压阶段,影响保压的因素及问题,常见材料压力参考范围,过保压发生在填充不平衡的时候(特别是填充路径或壁厚有变化的区域),当局部填充完成后,由于胶料要继续填充其余区域,所以该区域持续处于受压状态,从而使该区域具有较高的密度和较低的收缩.同时由于该区域处于较高
16、压力下凝固,所以残余应力会较大。甚至出现局部膨胀的现象。,过保压,速度越快，迟滞现象对流动的影响越小0.2秒流动平衡，0.7秒发生短射。,案例,短射流动不平衡迟滞潜流流痕喷射/蛇纹过保压,填充引起的质量问题,调整产品的设计 更换材料调整注塑工艺：注射速度、压力、保压等.改变产品进胶位置.提高熔料温度和模具温度,填充引起的不良解决办法,第八节：分目录,常见缺陷产生的原因分析,填充引起的缺陷分析及案例,熔接线引起的缺陷分析及案例,潜流引起的缺陷分析及案例,变形引起的缺陷分析及案例,1.熔胶波前相遇时形成的料痕影响熔接线质量的因子,料峰汇合时的角度.熔接线形成时的压力.熔料温度和模具温度因此熔接线的
17、质量评估要综合考虑,温度,压力,汇合角的影响.,熔接线,熔接线,(2-1)树脂温度偏低两股树脂流相遇时便会出现熔合。此时，两者的温度越低，熔合就越明显。由于熔合处的两股树脂流并不会相互混合（因为在喷流中一边半固化一边前进），因此如果温度偏低，表层就会变厚，纹路很明显，而且强度也会降低。这是因为两者的粘合力变弱所致。相反，如果两股树脂流的温度较高，粘合力增强，熔接痕也就变得不明显。,图3.熔合部分并不会混合在一起,图4保压会影响熔合的粘合状况,(2-2)压力偏低 在熔合处，两种熔化了的树脂受到挤压，此处的粘合状况取决于施加在该处的压力。保压越低，熔合就越明显，强度也就越低。随着固化的进行，压力传
18、递会变得更加困难。此外，如果浇口流道尺寸变小，浇口位置变差的话，则熔合的外观和强度都会恶化。,产生熔接线的原因,(2-3)排气口的排气较弱熔合是树脂的合流点，同时也可能是流动末端。此时，如果不在该位置很好地设置一个排气口来排出气体，则会使熔合的外观和强度恶化。,图5.熔合部分的排气应当充分,注意:不含增强材料的塑料的熔合线质量明显高于含增强材料塑料的熔合线质量。熔合线区域的质量与填料和增强材料的类型和含量有很大关系，加工助剂、阻燃剂等添加剂都对熔合线质量有不利的影响。含有纤维增强材料，熔合线区域的纤维的排列方向与流动方向垂直。这将明显降低部件在这一点的机械性能,产生熔接线的原因,不明显,明显,
19、模具表面温度：100C,模具表面温度：145C,案例,熔接线,熔接线,案例,熔接线接近外观面，最低熔接温度251。,熔接线接近外观面，最低熔接温度253。,案例,127,方案1-一点侧进（更差）,熔接线接近外观面，最低熔接温度247。,熔接线接近外观面，最低熔接温度241。,案例,128,方案2-两点进胶（有改善）,熔接线远离外观面，最低熔接温度253,熔接线在外观面。最低熔接温度262.2,案例,129,产品表面发生结合线组装时断裂问题,案例,流道尺寸配置暨产品厚度分布图,原始设计,案例,熔胶流动波前短射分布图,原始设计,熔胶结合线发生在产品结构较弱区域容易导致组装时产生断裂,案例,熔合线位
20、置分布图,熔合线暨积风位置分布,原始设计,分析结果与实际射出产品一致,案例,熔胶温度分布图,模穴充填满时黄色区域料温降至250度左右刚好又是结合线发生处(温度差较大),案例,充填满时熔胶温度分布图,案例,此产品射压须求为63MPa,靠近流动末端(结合线发生处)模穴的压力只剩28MPa,原始设计,压力降分布图,案例,流道尺寸配置暨产品厚度分布图,原始设计,建议设计,案例,熔合线位置分布图,原始设计,建议设计,分析结果于实际射出产品相似,案例,熔胶流动波前短射分布图,案例,熔胶温度分布图,模穴充填满时黄色区域料温降至250度左右刚好又是结合线发生处(温度差较大),整体状况良好流动波前温度平均保持在
21、280-275度左右(温度差较小),案例,充填满时熔胶温度分布图,案例,压力降分布图,案例,在产品设计初期即可预测外观面熔接痕的发生,NG,OK,熔接痕的汇合角和深度汇合角小于75则熔接痕可见。（松田试验结果）,案例,对策：通过改变胶厚来改变熔接线的汇合角，成功改善外观面的熔接线,形象动画,案例,基体壁厚：2mm 薄壁部：1mm,Gate,制品中部的直接浇口,熔接痕发生,案例,流动前沿温度,动态填充图,熔体总是向容易流动的方向(厚壁)流动,不会发生短射和熔接痕的壁厚是多少？,发生短射和熔接痕的原因,案例,壁厚1.00mm,壁厚1.50mm,壁厚1.75mm,填充NG,填充OK,填充OK,最佳壁
22、厚是多少,案例,通过导流或阻流偏移熔接线.改变进胶口位置或大小 提高熔料温度和模具温度改善外观通过调整壁厚改善熔解线的汇合角通过添加溢料包引熔接线.,总结：改善熔接线的方法,第八节：分目录,常见缺陷产生的原因分析,填充引起的缺陷分析及案例,熔接线引起的缺陷分析及案例,潜流引起的缺陷分析及案例,变形引起的缺陷分析及案例,熔体流动方向方向，内部分子配向混乱,会造成机械强度变差、外观不良（凹凸不平、光泽差等）,潜流,潜流,箭头表示流动方向,潜流,案例,内侧,外侧,案例,潜流线形成的示意图,总结：改善潜流线的方法,调整产品的设计 调整注塑工艺：注射速度、压力、保压等.改变产品进胶位置.提高熔料温度和模
23、具温度,第八节：分目录,常见缺陷产生的原因分析,填充引起的缺陷分析及案例,熔接线引起的缺陷分析及案例,潜流引起的缺陷分析及案例,变形引起的缺陷分析及案例,冷却水路,流道设计,根据经验的原始设计等待模具制造后再调整,没经过CAE分析（凭经验设计）,Moldflow分析的主要目的是找出不良产品产生的本质原因,体积收缩不均匀产品结构，壁厚不均匀，引起收缩不均匀冷却不均匀产品两侧冷却时间不一致，引起两侧收缩差异分子取向（含纤维取向）材料流动方向和垂直流动方向收缩不均匀,冷却不均匀,体积收缩不均,分子取向影响,如果能确定不良发生的原因就能有效减少修正作业的工作量,发生翘曲变形的主要原因,综合：约0.99
24、mm,冷却差：约0.26mm,收缩差：约0.16mm,取向差：约0.60mm,要因分析结果,案例,模具设计初期最重要的评估内容,可以提前验证可行性,浇口位置应该放在哪里最合适？,案例,C方案可有效降低翘曲！,浇口位置比较,浇口A方案,收缩（大）,纤维取向讨论,浇口位置比较,改善前,案例,案例：翘曲补偿,1mm,产品结果,做反变形数据,模流验证结果,实物结果：合格,案例：翘曲补偿,总结：改善变形的方法,改变胶口的位置或大小 调整产品的壁厚调整模具局部温度调整注塑工艺（注射、保压、冷却等）做翘曲补偿,总结：改善变形的方法,附页：设备发展趋势,168,附页：设备发展趋势,169,附页：模具发展趋势,附页：模具发展趋势,附页：模具发展趋势,THANKS,
