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1、从注塑的角度进行模具设计（教材）,注塑成型工艺基础,注塑周期,四种关键成型工艺参数：温度速度压力 产品性能基本就由它们决定。,温度如何影响产品结构,加热：塑料膨胀；粘度下降；,冷却：使分子相互靠近；凝固使应力集中；,温度来源,预热：料筒加热元器件；机台正常运转后：绝大部分由螺杆旋转产生的剪切/摩擦热；,显示料筒内壁的金属温度,体积变化,通常每20膨胀约1%。螺杆行程控制，注射的重量会变化。例如：注射温度每上升10，注射体积的重量会下降约0.5%。,粘度变化,结晶型塑料:每升高1会使粘度下降3-5%。非结晶型塑料:每升高1会使粘度下降7-10%。例如：当温度由200升到210将导致：結晶性塑料粘
2、度下降30-50結晶性塑料粘度下降70-100,降解/分解,不同的塑料有不同的抵抗热降解的能力，但如果加热过量，所有的塑料最终都会降解。降解将打断塑料本身的高分子链：粘度下降，流动性好；强度降低。,速度如何影响产品结构,速度：剪切热；分子排向；,剪切流动是熔融流体在外力下的相对滑动。,(1)剪切流动(Shear Flow),剪切率是熔融流体剪切流动的速率。,(2)剪切率(Shear Rate),剪切应力是熔融流体剪切流动的抵抗力，高粘度造成高剪切应力。,(3)剪切应力(Shear Stress),剪切,分子排向,各相异性：在流动方向和垂直方向有不同的强度性能，在这两个方向的缩水量也不同。当塑料
3、进入型腔后会形成一个流动波前，在中心的地方流动快，在靠近模壁的地方流动慢。由於流动速度不同产生剪切，从而导致分子排向。,熔体流率如何影响分子排向,排向数量和程度,低,高,慢,快,熔体流率,A,B,C,压力如何影响产品结构,压力：使分子紧靠在一起；收缩/密度；,注射速度（V）与注射压力（P）的关系,分阶段:充填、压缩分主次：,最大注射压力设置得太低将限制充填速度控制系统提供快注射速度的能力。,a.最大注射压力设置意味着溢流阀压力上限，在模具许可的情况下，往上设。b.最大注射压力设的太小，导致有时候调速度失效。c.时间、位置控制同时设置，哪个先到哪个起作用。,注射压力配合注射速度,通过控制进入注射
4、液压缸油的流率来控制模具中的塑料的流率。,多段充填,多段充填,多段保压,目的：操作：,保压压力充填完毕后，使用几个不同的注射压力，改变保压速率设置几个连续的保压压力段。,结晶结构,模具温度越高，凝固时间越长，结晶体越大，收缩越大。不均匀结晶将导致内应力大。,内应力,类型：分子间的拉应力与压应力 单分子内的排向应力来源：温度不均匀 收缩不均匀 结晶差异 分子排向,如果分子不受应力影响，他们之间有一平均距离。拉应力(Internal tensile stress)分子间距比自然情况下要远。压应力力(Internal compression stress)分子间距比自然情况下要近。,A.沿长度方向截
5、面的应力 1.在浇口的一端 a.较大的压应力 b.较小的拉应力 2.在远离浇口的一端 a.较小的压应力 b.较大的拉应力 c.导致更大的收缩,B.在产品厚度截面的应力 1.在厚度截面，在冷却期间拉应力增加,C.由晶体形成导致的应力 1.结晶-分子堆叠成紧密结构（结晶体）2.冷却速度影响：a.结晶体大小 b.结晶体数量/结晶量 3.快速冷卻：a.产生小晶体 b.减小结晶百分比 c.收缩小,4.缓慢冷却：a.产生大晶体 b.增大结晶百分比 5.在产品上，外部将有小晶体，內部有大晶体。a.结晶塑料比非结晶塑料收缩大 b.大晶体比小晶体收缩大,冷却速度的变化对内应力的影响,较低模温（快速冷却）a.较高
6、压应力b.较高拉应力c.较小的初始收缩（initial shrinkage)d.较大的出模收缩（post-mold shrinkage）较高模温（慢速冷却）则反之,不均匀冷却对内应力的影响,产品较慢冷却的一侧较慢冷却侧的压应力降低最高拉应力区域向较慢冷却侧移动较慢冷却侧的收缩更大注意：大部分产品的设计本身就具有不均匀的冷却。设计工程师应该根据产品设计相应的冷却系统，使产品冷却均匀。公母模通常要求用温度控制来消除翘曲。,熔体温度的变化对内应力的影响,增加熔体温度a.升高整个模穴压力降低沿模穴长度方向的压力差b.降低产品横截面上的应力差c.增加初始收缩d.减小出模收缩,注塑成型流变力学,如果对一种
7、液体施加一个力，则根据流动速度可以测出它的粘度 快速流动=低粘度液体 较慢流动=高粘度液体,a.熔融指数(melt index)测试 在一个预定温度，用一个预定的重量来使熔化的塑料通过一个小标准信道。熔融指数就是在10分钟内被挤压通过这个装置的塑料的克数：高熔融指数=低粘度，低熔融指数=高粘度。b.熔料流变仪(melt rheometer)熔料流变仪是一个测量粘度的装置，它迫使塑料通过一个小口，这个装置能够在测量压力时，改变流动速度 用熔料流变仪，能绘出一个“压力流动速度”曲线,测量粘度,1、温度对粘度的影响2、分子长度对粘度的影响短分子更容易流动，所以粘度较低长分子更易纠缠在一起，不易流动，
8、所以粘度较高3、添加剂对粘度的影响有的添加剂加快流动，如：润滑剂(Lubricants)有的添加剂减少流动，如：填料(Fillers),纤维(Fibers),粘度影响因素,流动对粘度的影响,刚开始流动时，分子相互纠缠在一起，流动阻力很大。当流动速度增加时，纠缠的分子会变顺，从而使分子间磨擦减小，流动变得更容易。整个塑料体的流动变得更容易，因为在靠近墙壁的分子被拉顺。粘度下降,流动产生热,在分子相互滑过的区域，在分子间会产生磨擦或剪切，剪切会产生热量。最高剪切区域是在靠近模穴的墙壁的区域。流动分子间剪切产生的局部热将：近一步降低粘度会使部份塑料过热并降解,螺杆控制优化设定,螺杆的功能 熔化 混合
9、 注射熔体进入型腔,螺杆后退位置设定决定了可用于注射的熔体量 螺杆后退位置是螺杆停止旋转的点 决定了可用于注射的熔体量和料垫量 确保在挤压、保压时存有料垫量,螺杆后退位置或停止点设定,有的机器采用闭环控制系统来保证料垫量；在成型的过程中，任何原因导致的料垫量变化，会使螺杆后退位置在两周期之间自动调整；料垫量自动控制可以防止短射，但也可掩盖止回环的泄漏问题；一般来说料垫量要尽量小使熔体温度变化最小化。,料垫量控制,背压设定,背压当螺杆旋转以熔化，输送下一次注射所需的塑料时，为防止螺杆后退，注射液压缸中的压力。,背压设定将影响：熔体温度塑料混合的程度螺杆复位时间,背压增加将：熔体温度增加混合效果增
10、加复位时间增加,如何决定背压范围：每一周期都升高背压，直到螺杆在开模前来不急返回到开始位置；这是此时所用熔体温度、RPM的上限背压；,背压设定最好的开始点：零与可用背压上限之间的中间范围；技术要点：当用小背压成型大件时，螺杆的复位时间比所需冷却时间还长。这种情况下可以增加一喷嘴阀，喷嘴阀可以使螺杆在保压、冷却甚至开模的过程中旋转，这时保持型腔压力靠的是喷嘴阀，而不是螺杆。,螺杆转速设定：确定理想的螺杆转速范围1）必须足够快，以便在开模之前完成塑化；2）但不要设得太高，以防止过度剪切，产生降解；理想的螺杆转速应该是在开模之前的很少的几秒钟便完成塑化，使等待注射过程中熔体温度变化最小。,螺杆松退（
11、压力释放）设定：熔体或螺杆压力释放是指在熔体塑化完成之后，螺杆稍微向后退；典型的熔体压力释放设置为2mm或更少；如果不进行压力释放，将导致流涎；松退量太大料筒将吸入空气；流涎建立起的冷料可损坏喷嘴、喷嘴加热器、热电偶。,影响熔体温度的方面：螺杆设计背压设置转速设定料筒温度设定,为何存在差异：熔体温度测量与料筒温度读数可能会相差很大，因为熔体绝大多数热量来自螺杆的剪切热，而不是料筒加热器；,温度差异程度：在一般的成型周期中，熔体与料筒金属的温度差异可以高达25 C；,精确测量熔体温度：中断成型，注射单元后退；向金属容器注射；继续成型；将热电偶放于熔体中，测量熔体的温度；在一定范围内移动热电偶；读
12、数会出现峰值，用其作为熔体温度；,康佳学院,模塑现场问题分析与解决对策,缩水、缩痕-Sink Mark,制品表面产生凹陷的现象。由塑胶体积收缩产生,常见于局部肉厚区域，如加强肋或柱位与面交接区域。,原因及对策-缩水,(1)注射压力、保压压力不足、塑胶熔体补缩不足。(2)保压压力保持时间不足，塑胶熔体补缩不足，同时也容易造成回流(back flow)。(3)注射速度过慢，塑胶熔体补缩不足。(4)注射量不足。(5)料温、模温偏高，冷却慢，塑胶收缩完全而产生收缩下陷。,原因及对策-缩水,(6)流道、浇口尺寸偏小,压力损失增大,同时浇口凝固太早，补缩不良。(7)局部肉太厚。(8)注塑机的Cushion
13、 Volume 不足或止逆阀动作不畅时，产品壁厚均匀也会产生缩水，产品表面有波浪现象。,缩孔、气泡 Void&Bubble,制品局部肉厚处在冷却过程中由于体积收缩所产生的真空泡，叫缩孔（Void）。塑胶熔体含有空气、水份及挥发性气体时，在注塑成型过程空气、水份及挥发性气体进入制品内部而残留的空洞叫气泡(Bubble)。,原因及对策-缩孔,增加浇口和流道尺寸,使压力有效作用于成型品的肉厚部。必要时也可调整胶口位置。提高保压压力、延长保压时间。提高填充速度,在塑胶冷却固化以前可以达到充分压缩。射胶转保压（V/P）太早。区别对待薄壁件与普通产品。产品结构。使肉厚变化圆滑些,并提高此部分的冷却效率。,
14、对策-气泡,胶粒预先充分干燥除去水份。料筒温度设定不宜偏高,可有效防止分解气体之产生。换用小螺杆或机台，防止螺杆产生过度剪切。升高背压,使气体能由料筒排出。适当降低填充速度，气体有充足时间排出。,缺胶、不饱模-Short Shot,塑胶熔体未完全充满型腔。,原因及对策-不饱模,(1)塑胶材料流动性不好。流长比L/t。(2)制品与注塑机匹配不当,注塑机塑化能力或注射量不足。(3)料温、模温太低，塑胶在当前压力下流动困难。(4)塑料熔化不充分，流动性不好，导致注射压力降过大。(5)射胶速度太慢。(6)射胶时V/P转换太早或保压压力过低。,原因及对策-不饱模,(7)流道中冷料井预留不足或不当，冷料头
15、进入型腔而阻碍塑胶之正常流动。(8)流道和浇口太小，流程太长，塑胶填充阻力大。(9)不平衡排布多腔不平衡充填。(10)模具排气不良时,空气无法排除。,充填所需注射压力注射压力（P）基本取决于：,P,h,Q,L,熔体粘度流长L流率Q壁厚h3,壁厚，为三次方，所以是影响熔体充填能力的最重要的因素。,P=,12 LQ,Wh3,L/t比0100：容易成形的厚壁件(Heavy-Walled Part)，肉厚2mm。成形周期在20 sec以上。L/t比100200：大部分塑件，容易成形。L/t比200300：不易成形的薄壁件(Thin-Walled Part)，肉厚1mm。成形周期在10 sec以下。L/
16、t比300以上：相当不易成形的超薄件，需特殊设备。,毛边、批锋-Burring&Flashing,塑胶熔体流入分模面或镶件配合面将发生Burring；锁模力足够,但在主浇道与分流道会合处产生薄膜状多余胶料为Flash。,熔体的粘度、压力和间隙的宽度决定是否出现毛边。对绝大多数塑料来说，0.025-0.05 mm的间隙一般都不会产生毛边。熔体尽量进入，但立刻凝固，堵住流动。,压力,充填末端,型腔长度,浇口端,高熔体温度,低熔体温度,高压（毛边）,原因及对策-毛边,(1)锁模力不足,射入型腔的高压塑胶使分模面或镶件配合面产生间隙，塑料熔体溢进此间隙。(2)模具(固定侧)未充分接触机台喷嘴,公母模产
17、生间隙。（没装紧）(3)模温对曲轴式锁模系统的影响。(4)排气槽太深。,原因及对策-毛边,(4)模具导柱导套摩损/模具安装板受损/拉杆(哥林柱)强度不足发生弯曲，导致分模面偏移。(5)异物附着分模面。(6)型腔投影面过大/塑胶温度太高/过保压。,烧焦-Burn Mark,一般所谓的烧焦(Burn Mark)包括制品表面因塑胶降解导致的变色及制品的填充末端焦黑的现象。烧焦是滞留型腔内的空气在塑料熔体填充时未能迅速排出（困气），被压缩而显著升温，将材料烧焦。,对策-烧焦,困气区域加强排气，使空气及时排出。降低注射压力,但应注意压力下降后注射速度随之减慢，容易造成流痕及熔接痕恶化。采用多段控制填充，
18、在成型过程末端采用多段减速方式以利气体排出。采用真空泵抽取型腔内的空气，使型腔在真空状态下填充。清理排气槽,防止堵塞。浇口太细或太长，导致塑胶降解。,熔接痕、夹水纹-Weld&Meld Line,模具采用多浇口进浇方案时，胶料流动前锋相互汇合；孔位和障碍物区域，胶料流动前锋也会被一分为二；壁厚不均匀的情况也会导致熔接痕。,避免-熔接痕,减少浇口数量。在熔合部附近增设材料溢料井,将熔合线移至溢料井,然后再将其切除。调整浇口位置（壁厚不均匀）。改变浇口位置、数目,将发生熔合线的位置移往他处。,避免与改善,改善-熔接痕,在熔合线区域加强排气,迅速疏散此部分的空气及挥发物。升高料温与模温，增强塑胶的流
19、动性,提高融合时的料温。提高注射压力，适当增加浇注系统尺寸。增大射出速度。缩短浇口与熔接区域的距离。减少脱模剂的使用。,喷痕、蛇纹-Jetting,高速通过浇口的塑胶熔体直接进入型腔,然后接触型腔表面和空气而固化,接着被随后的塑胶熔体推挤,从而残留蛇行痕迹。侧浇口,塑胶经过浇口后无滞料区域或滞料区域不充足时,容易产生喷痕。,对策-喷痕,调整浇口位置，使塑胶熔体通过浇口后碰撞销类或壁面。改变浇口形式,采用重叠浇口或凸耳浇口,在浇口区域设置足够的滞料区域。可减慢塑胶熔体的初段注射速度。增大浇口厚度/横截面积，使流动前峰立即形成。升高模具温度,防止材料快速固化。,银丝、银条-Sliver Strea
20、k,制品表面或表面附近，沿塑料流动方向呈现的银白色条纹。银丝的产生一般是塑胶中的水分或挥发物或附着模具表面的水分等气化所致，注塑机螺杆卷入空气有时也会产生银条。,原因及对策-银丝,(1)塑胶含水分、挥发物。(2)塑料熔体过热或滞留料筒太久而降解，产生大量气体，排出不完全，在固化时便产生银丝。(3)模具温度低，塑料熔体迅速固化导致排气不完全。(4)模具表面附有油或水分或脱模剂，蒸发而成气体状,随着塑料熔体的冷却固化而液化。,原因及对策-银丝,(5)螺杆卷入空气。料斗下部的冷却充分,则料斗侧的温度低,与料筒有温度差,胶粒常擦伤螺杆，易带入空气。(6)注射初期排气不良。初期射出的塑料熔体迅速固化，因
21、而气体排出不完全，发生银线。(7)注射压力过高、注射速度过快。当肉厚变化剧烈时,流动中的压缩塑料熔体急速地减压而膨胀,挥发分解气体与模穴接触后液化。,回收料的循环过程,破裂、龟裂-Cracking&Crazing,制品表面裂痕严重而明显者为破裂(Cracking)。制品表面呈毛发状裂纹，制品尖锐角处常呈现此现象谓之龟裂（Crazing），也常称为应力龟裂。,原因及对策-破裂,脱模不良。内应力太大。熔接线位置。收缩差异导致内应力太大。过度充填。过大的射出压力导致过度充填，制品内部应力过大，脱模时造成裂纹。同时,模具配件的变形也增大,更难脱模,肋常破裂。,原因及对策-龟裂,浇口龟裂。Insert-
22、molding中界面龟裂。塑料的膨胀系数为金属的数倍,成型后收缩产生应力造成该部位之龟裂(crazing),严重者破裂(cracking)。模具表面温度太低时,纤维在拉伸状态下固化，配向引起的应力常造成龟裂。化学物质和紫外线。退火处理。,塑件破裂的细分类型在表面附近平行流向的破裂（排向）表面碎裂，表面上细小的破裂。（腐蚀）,没有扩展到表面的内部破裂（内部拉应力）拐角处的破裂（应力集中，减小收缩）浇口或浇口附近的破裂（排向）,圆角半径对应力的影响,应力正比于,h,R2,0,.1,.2,.3,.4,.5,.6,.7,.8,.9,.11,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,R,壁厚（h）
23、,应力比,R h,此图表示拐角处应力如何随着半径与壁厚之比的减小而增加。例如，如果半径为壁厚的30%，拐角集中的应力增加1.8倍；半径为壁厚的10%，拐角集中的应力增加3倍。所以半径应为壁厚的50%或更多，以使应力最小。,翘曲变形-Warpage,变形可分成翘曲与扭曲两种现象。平行边变形者称为翘曲(Warpage)。对角线方向的变形称为扭曲(Torsion)。,原因及对策-翘曲变形,肉厚不均、冷卻不均。塑胶的冷却速度不一样，冷却快的地方收缩小、冷却慢的地方收缩大，从而发生变形。料温高，收缩大，从而变形大。分子排向差异。,侧壁的内弯曲。制品脱模时的内部应力所致的变形,是制品未充分冷却固化前从模具
24、顶出所致。一般为防止制品变形,可在顶出后,用夹具对制品定型,矫正变形或防止进一步的变形,但制品在使用中若再次碰到高温时又会复原,对此点需特别加以注意。,分子之间的应力不均匀产生翘曲的实例1.不均匀壁收缩2.拐角收缩,拐角收缩对产品的影响更大，所以绝大多数塑件翘向型芯。,尺寸偏差-Dimensional Variation,塑件尺寸取决于：塑料型号，包括添加成分。模具收缩指数。成型条件。,由于模具和塑料材料已经确定，所以成型作业员只能通过改变成型条件来调整塑件尺寸。,原因及对策-尺寸偏差,塑件总体收缩不合理。长度与宽度方向的尺寸变化差异。塑件内部尺寸变化。型腔之间的尺寸差异。,表面光泽不良,制品
25、表面失去材料本来的光泽,形成乳白色层膜、模糊状态等皆可称为表面光泽不良。,原因及对策-表面光泽不良,模具表面的抛光不良。模温太低。使用过多的脱模剂或油脂性脱模剂亦是表面光泽不良的原因。材料吸湿或含有挥发物及异质物混入污染亦是造成表面光泽不良的原因之一。润滑剂过多或挥发物含量多时,塑胶经过浇口后,其压力下降而气化,凝结于模穴表面,发生乳白色模糊状,润滑剂粒子过大时发生浓白条纹。,透明度不足,原料含杂物。材料降解。温度低，塑化不良。高模温有助改善透明度。干燥不充分。抛光不良。,流痕-Flow Mark or Halo,塑胶熔体流动的痕迹,以浇口为中心而呈现的条纹波浪模样。,原因及对策-流痕,流痕是
26、最初流入型腔内的塑胶熔体冷却过快,与其后流入的塑胶熔体间形成界限所致。残留于注塑机喷嘴前端的冷料,直接进入型腔内。,原因及对策-流痕,塑胶熔体温度低则粘度增大而发生流痕。模温低则夺走大量的塑胶熔体热量,使塑胶熔体温度下降,粘度增大而发生流痕。射出速度慢,填充过程塑胶熔体温度降低增多,粘度增大而发生流痕。,波纹-Ripples,在模具填充过程中，型腔内的塑胶熔体温度下降,以高粘度状态充填,接触模面的塑胶熔体以半固化状压入,表面发生垂直流向的无数细纹,导致制品表面产生类似指纹的波纹。塑胶熔体温度再下降时,填充不完全就固化,造成充填不足。波纹常发生于产品边缘附近和填充末端。,原因及对策-波纹,浇口冻
27、结太快，补缩不足。升高塑胶熔体温度及模具温度,充填中的塑胶熔体保持高温,在低粘度状态充填,同时适当增加浇口尺寸。保压不足导致补缩不足。滞流区域塑胶熔体温度下降超出成型温度范围，产生波纹。此时须调整浇口位置或冷却水路。塑胶熔体的充填速度过慢时,充填中温度下降过大,补缩不足导致波纹。增大螺杆的速度及压力,或施行外部润滑剂处理,防止压力损失过大。,气纹,排气不良。对策:排气槽、排气镶件等。,色差、变色-Discoloration,部分降解。塑化不均匀。对策:增大背压，改善塑化均匀性。回收料混合不均匀。冷却不均。,注意顺序进胶、气辅成型。,黑条-Black Streak,制品有黑色条纹的现象，其发生的
28、主要原因是塑料材料的降解所致,常见于热稳定性不良的材料。,原因及对策-黑条,制品小、料筒尺寸大，塑胶滞留太久而分解。回收料加入比例不当，反复加热而分解。螺杆局部受损或止回环间隙大。粘度高的材料要特别注意。塑胶异常升温，引起塑胶局部分解。螺杆胶粒咬入不良，卷入过多空气。塑料润滑剂不足时，摩擦严重，产生过多剪切热，排气不良时而引起燃烧。添加适当润滑剂，但如超过0.2%的剂量时，润滑剂的可燃性挥发物反令燃烧容易发生而产生黑条。,料花,干燥不足。,喷嘴流涎,R角不匹配。装模不正，喷嘴未对准。喷嘴损伤。螺杆松退不够。烘干不足（尼龙+玻纤）。,喷嘴堵塞,铁屑、小螺丝等杂物混入料筒。温度过低。适当退炮台。,
29、下料不良,下料口冻结。下料口堵塞，如杂物、碎布、水口料大。,水口拉丝,料温太高，适当放松退量（5-6 mm）。,强度减小、发脆-Brittleness,降解，分子链断裂变小。熔接线。结晶不良。残余内应力太大。材料不相容。回收料太多。过度干燥。,表面拖花、拉伤,脱模斜度不够。抛光不良。压力太大，过充/过保压。,模具结构优化设计,塑料模具的基本组成及功能,塑料模具的基本组成及功能,塑料模具的基本组成及功能,常见注塑模类型,一般来说，一种新工艺对应一种模具。,普通的两板模、三板模热流道气辅成型多组份共注塑Insert-moldingOver-moldingMucell微发泡,两板模是塑料模具当中最普
30、遍,使用最广泛的模具结构。它由公模和母模组成，又称动模和定模。,两板模,三板模-在动模与定模板之间,这有一块活动的流道板。1.中心进料的多型腔模具.2.中心进料的点浇口单型模具.3.表面进料多点浇口注射模.,三板模,双分型面,开模行程大，当大型模具采用中心点浇口时建议采用热流道，避免大的开模行程。,注塑模具设计思路,注塑模具设计思路,注塑模具设计思路,一般通过参考以往类似模具的尺寸等，凭经验和感觉来决定的；避免模具因高压力而导致损坏；避免将模具作得过大而带来的不必要的浪费。利用材料力学的计算公式，进行理论计算后求得该厚度的推荐值。,定模尺寸确定,具体计算取决于：定模的外形形状(立方体或圆柱等)
31、定模的构造(整体式或镶件式),定模尺寸确定,不致破坏的最小壁厚,分体式底面长方形定模,定模尺寸确定,定模尺寸确定,整体式底面长方形定模,定模尺寸确定,l,定模尺寸确定,动模板绕度计算,动模板绕度计算,动模板绕度计算,按ASTM D955标准，注塑成型收缩率的模塑试样有两种：条形：12.73.2127mm(0.50.1255in)浇口开在样条的一端。碟形：厚度3.2 mm（0.125in），直径102mm（4in）径向单点水口开在边缘,缩水率,材料特性产品肉厚长、宽方向,缩水率,补偿量/留模量,为保证尺寸，有时除缩水率外，还必须设定补偿量。,型腔排布,型腔数量机台注射量精度要求型腔排布平衡式非平
32、衡式家族模具配套件叠模,浇口套尺寸设计要求,浇注系统-主浇道,浇注系统-主浇道,浇注系统-主浇道,大型模具（600吨以上注塑机）的主流道设计,S12210065:定位环。材料：S55C.S12210020：浇口套（1）。材料：s55c,硬度：氮化HRC5256。S12211051：浇口套（2）。材料：黄铜。S1413000：耐高温密封圈。注：浇口套长于120mm时“B”处尺寸可为1度,双螺纹,水力直径是一个衡量通流能力的量，水力直径大，说明该流道的流动性能好。,D：水力直径A：流道横截面积P：周长,浇注系统-流道,改良型梯形流道：,浇注系统-流道,比较圆形流道截面积(AR)与改良型梯形流道截面
33、积(AT)。假设圆形流道的直径与改良型梯形流道的高度相等。,H/2(L),DH-水力直径,改良型梯形流道：,改良型梯形流道所使用的材料比圆形流道的材料多了20.38%。,浇注系统-流道,流道尺寸设计公式：,D:流道直径(mm)W:下游塑料重量(g)L:流道长度(mm),注:本公式仅适用于300克以下的塑胶产品。,流道设计通常采用由分流道开始向主流道一侧设计的方式设计。计算流道直径需要按照实际使用刀具直径修正。所取刀具直径不能小于计算直径。,浇注系统-流道,3.7,流道尺寸设计实例,流道尺寸设计实例,钨钢球刀,球刀选择,算出的 是2.38mm，可供选择的钨钢球刀(2刃)半径有1mm 和1.25m
34、m，其直径分别为2mm 和2.5mm。可选半径是1.25mm的钨钢球刀,2.5/,球刀选择,算出的 是4.32mm，可供选择的钨钢球刀(2刃)半径有2mm 和2.5mm，其直径分别为4mm 和5mm。可选半径是 2.5mm 的钨钢球刀,注塑机喷嘴与模具接触部分、热流道热咀与模具芯接触部分，因热传递的关系，其温度总是低于设定的加工温度，这部分区域中的塑料温度总是低于塑料的熔融温度，我们称之为“冷胶”。冷胶是一种非均相的、温度非均一的物质，它是玻璃态（固态）、与粘流态（流动态）的混合体。,浇注系统-冷料井,冷料井的长度为流道直径的1.5-2倍。,浇注系统-冷料井,ABS、HIPS、PP、PE等塑料
35、制品对于冷料井的要求不十分严格，因为这类塑料对剪切比较敏感，当这类胶体通过浇口时的剪切作用可以使胶体的温度重新升高，可以通过调节注塑速度、加大剪切作用来作一定程度的补偿。PC、PC+ABS等来讲，胶体通过浇口时的剪切升温作用小，注塑速度调整的效果不明显，主要通过冷料井来收集、储藏冷胶，防止冷胶混入产品来克服。厚壁的产品对冷料井的要求不如薄壁的制品来得严格。,浇注系统-冷料井,浇注系统-浇口数量,浇口数目确定原则,增加一个浇口，至少要增加一条熔接痕，同时还要增加一个浇口痕迹、较多的气穴以及流道的体积。在型腔能够如期充填的前提下，浇口的数目是愈少愈好。为了减少浇口的数目，每一浇口应在考虑流长/壁厚
36、比的基础上，找出可以涵盖最大产品面积的进浇位置。,L/t比0100：容易成形的厚壁件(Heavy-Walled Part)，肉厚2mm。成形周期在20 sec以上。L/t比100200：大部分塑件，容易成形。L/t比200300：不易成形的薄壁件(Thin-Walled Part)，肉厚1mm。成形周期在10 sec以下。L/t比300以上：相当不易成形的超薄件，需特殊设备。,浇口位置选择时应考虑流动平衡良好保压,避免缩水和缩孔等。外观功能结构,浇注系统-浇口位置,流动平衡是塑料射出成型产品和模具设计最重要的原则之一。,单型腔，流动平衡意味着熔胶波前于同一时间抵达型腔各末端。多型腔，流动平衡意
37、味着熔胶波前于同一时间抵达各型腔末端。流动平衡的设计，熔胶的压力、温度以及体积收缩率分布均匀，品质均一。精密模具，关键尺寸位置尽量作到压力状况基本一致。,浇注系统-浇口位置,良好充填和保压,避免不饱模、缩水和缩孔等。,浇注系统-浇口位置,浇口类型-矩形,浇口类型-扇形,浇口类型-针点,浇口类型-浇口井,浇口类型-潜伏式,浇口类型-直接,D:直浇口入口直径(mm)Inlet diameter of sprue gate in mmDave:直接浇口平均直径(mm)Average diameter of sprue gate in mm W:下游塑胶重量(g)Downstream plastic
38、weight L:直接浇口长度(mm)Length of sprue gate in mm,小透明件模具浇注系统,主流道8 分流道6扇形浇口:放于胶位最厚处慢注射速度 4S,大流道大浇口避免过多腔数,冷却系统,均衡冷却温度场均匀关键区域独立控制流动阻力平衡有效冷却周期最短 入口温度低于理想模温10-20度,冷却系统-水路,a,b,冷却系统-水路,当雷诺数小于2,100，流体是层流。当雷诺数在2,100和10,000之间，流体从层流过渡到紊流。当雷诺数到了10,000，流体全然成为紊流。,冷却系统-挡水板,为减小冷却液在模具中的流动阻力，提高模具的冷却效率，按照等效流动半径原则。,单位为mm,铍
39、铜合金的厚度取制件厚度的34倍即可。如果焊接有困难，只需插住不掉就可以了。铍铜合金和钢的间隙会因为铍铜的热膨胀而消失。,冷却系统-喷泉管,内径/外径=0.707,关键区域能够独立控制模温：缩水熔接线无痕注塑技术,多腔模排位解析,(1)非平衡式(2)平衡式(3)家族模具(4)叠模,主浇道冷却不充分,(1)问题(2)尤其大产品(3)措施,机位人手控制,(1)流道与产品分离(2)浇口与产品分离(3)毛边、变形、粘模等问题(4)自动化,注塑生产的稳定性,(1)机台稳定性(2)机台的维护/保养(3)成型窗口(4)模具的维护/保养,模具审查/验收,模具审查/验收,模具审查/验收,注塑机选择,根据模具来定机
40、台，主要参考：锁模力注射量常以g为单位，测试用料为比重1.05的PS硬胶。熔料体积 cm3,注塑机选择,选择注射部分注意事项,1、不可采用大注射量机台注塑小塑件：小塑件对应小模具，会使模板有过分弯曲，影响产品品质，甚至使模板破裂。同时容易导致熔料长时间停留而降解。2、单啤总重量应该为注射重量的30%85%之间。薄壁制品周期短，有可能将最小注射量减少到理论注射重量的15%30%。3、根据原料特性，对螺杆类型作出相应的选择，包括加工特性和表面处理特征。,试模,塑件是否满足设计要求找出模具问题 寻求最佳工艺参数,效果主要取决于模具，同时塑料材料和机台性能也有重要影响。,标准试模流程,试模的目的是为了
41、找出模具上的缺陷并加以修改,以适应后续的批量生产。,第一步:设定料筒温度(根据材料供应商)须使用感应器测量实际熔体温度.,第二步:设定模具温度(根据材料供应商)须使用感应器测量实际模腔温度.同时测量模腔各点温度是否平衡.要求:温差5C,最好2C;否则须检查模具冷却系统.,标准试模流程,第三步:在无保压和保压时间的前提下,作短射填充试验(一级速度),找出压力切换点(即产品打满95-99%的螺杆位置).目的:把握熔体流动状态;验证浇口是否平衡(注意:模温不均匀,对于尤其是热敏性材料及浇口很小的情况下,些微的模温差异都会造成自然平衡流道的不平衡).查看熔体最后成型位置排气状况,决定是否需要优化排气系
42、统,标准试模流程,第四步:找出优化的注射速度(一级),即:转压注射压力最低时的注射速度.,实际注射压力取决于负载;在其他条件不变的情况下取决于压力切换点和注射速度的设定,同时获得实际注射压力(注意:设定的注射压力必须时刻大于实际显示的射压),查看流动状态(是否有喷射等),产品表观以及注射压力是否过大决定是否需要流道尺寸,浇口尺寸和位置等.,标准试模流程,第五步:找出保压时间(即浇口冷凝时间).每次取2模产品,然后称重(不含料头).保压时间就是产品重量开始稳定的时间.每次加0.5s(小产品的话可以取小),保压时间太短:会造使熔体从模腔内倒流,从而造成产品重量,尺寸,料垫的不稳定以及产品凹陷,空洞
43、.保压时间太长:实际上就是冷却时间,反而会造成产品内部应力从而产生变形,裂纹等问题,标准试模流程,第六步:找出设定的冷却时间:不断降低冷却时间直至产品不出现缺陷的最短时间.,查看产品各部分冷却状况是否一致,以决定哪部分需要强化或弱化冷却.通过下面的公式估算冷却时间.如果实际找出的冷却时间和估算值相比过长,则需考虑是否需要进行冷却系统的改进.,标准试模流程,第七步:找出保压压力(一级):,首先找出最低保压压力:产品刚出现充模不足,凹陷,内应力,尺寸偏小等问题时的保压压力.然后找出最高保压压力:产品刚出现毛刺,内应力,脱模不良,尺寸扁大等问题时的保压压力.,理想的保压压力=(Plh+Phh)/2
44、分析最大保压和最低保压的范围,并通过可能的模具修改来使他们的范围尽量扩大.在最低保压和最高保压之间每隔100bar 或50bar(取决于最低最高保压之间的范围)取值;然后在取的保压压力下各生产2模;研究保压和尺寸之间的关系,以决定可接受的保压压力Ph或修改模具尺寸.,标准试模流程,第八步:记录并保存以上工艺参数;修模.,第九步:修模后重新试模尽量采用和上一次相同的工艺参数,第十步:(在模具修改完毕后)在确定的参数基础上生产2小时,取产品50模一模一模称重并测量某一或几个关键尺寸,研究重量和尺寸之间的关系,确定可接受的重量控制偏差.根据如下”产品模重变动范围和参数变动范围的关系”确定批量生产时参
45、数控制范围.,多级注射,多级保压:只有当模具无法修改而产品依然有问题时,才考虑使用.,模具点检、保养-一级保养,针对在机位上进行正常生产的模具，由模具管理员负责实施，每12小时进行一次。检查与保养的内容包括：检查模面上是否有油污、胶丝、胶粉及其它杂物。用干净的软布清洁模面上的油污与杂质，保持模面的整洁。对于抹不掉的杂物只能用铜刷清除。检查导柱与导套、行位与锁紧块是否出现松动与磨损，如有应及时通知模具维修员进行检查与修复。用干净的软布清除导柱与导套、行位与锁紧块滑动面上的旧润滑油，然后均匀地涂上新润滑油。,检查顶针、司筒针、斜顶有无松动，检查顶针板回程是否顺畅。将顶针板置于顶出位置，用软布清除顶
46、针、司筒针、斜顶上的旧润滑油，然后涂上适量的高温润滑油；将顶针板完全置于回程位置，给模具C板间的顶针喷涂适量的顶针油，反复顶出5次左右，让润滑油充分渗透到配合部位。要求：保养后顶针板在弹簧的作用下能顺畅地复位。,模具点检、保养-一级保养,检查模具复位机构、顶针回程保护装置有无松动并取到有效的作用。检查模具开合动作是否有干涉，码模螺丝、冷却水管与加温油管接头有无松动，冷却水或传热油有无渗漏。检查模具热流道温度控制是否正常。模具管理员在进行点检、保养后，应认真填写模具点检、保养记录表，做好文字记录工作。,模具点检、保养-一级保养,模具点检、保养-二级保养,拆卸模具上的行位、压紧块进行彻底清洁清理，
47、涂上新的润滑油后重新进行安装。小模，二级保养主要由模具管理员在机位上进行，生产时间累积每达72小时进行一次。大模具，生产时间累积每达90天进行一次。模具保养由模具管理员完成。,模具点检、保养-三级保养,三级保养是一种彻底保养，它要求落模进行，生产时间累计每达180天时进行一次。将模具全部拆卸，对各个零部件进行检查与清洁，然后重新进行组装。对于长时间不生产的模具，每年进行一次三级保养。模具保养由模具管理员完成。,模具标示、存放与管理,类型（大小、精度、内外单等）款式客户时间直接垒放和存放架标明模具状态（待用、使用、待修、检修、报废等）,模塑新工艺,热流道气体辅助注塑成型双色注塑成型Decoupl
48、ed molding,热嘴与分流板间密封,在加热和冷却的过程中，会随着热流道板的接触与膨胀而移动，热嘴本体与热流道板之间必须有灵活的密封。,热嘴与分流板间密封,热嘴密封形式(1)弹力(2)直接锁在分流板，螺丝等。(3)热膨胀,热嘴与分流板间密封,如果不按照建议的模温与热嘴温度成型，将导致密封失效元件损坏漏料,热流道使用过程常见问题及防止对策,漏料降解浇口区域外观不良腔间尺寸差异冷胶流涎色差气缸漏气,漏料,热嘴密封失效未达操作温度加热过度，导致不可恢复的损坏。,冷间隙,漏料,实例60 mm厚的分流板和40 mm的热嘴组件（总高度100mm），当温度升高到230度的操作温度后，通常会膨胀0.26
49、mm。,密封改良,27 度,可与分流板相对运动；模腔间距有限制；,刚性密封,弹性密封 110 度,漏料诊断,通常情况漏料较难发现，两个主要观察手法：注射量（少用，新系统试模）不饱模,关闭 冷却 查因 检查部件,降解,热流道结构工艺温度异常,浇口区域外观不良,优化浇口处外观，依赖于良好的热嘴嘴尖的温度充足的浇口冷却避空,水分或杂料熔体或模具太冷高剪切导致浇口处高温,腔间尺寸差异,温度差异导致不平衡流动。,冷胶,浇口凝固通常为热嘴温度问题热嘴嘴尖温度不足以保持熔融有时热流道系统机械的故障或杂料都可导致浇口堵住,流涎,开放式浇口能够影响浇口拉丝的加工条件热嘴嘴尖温度太高熔体温度太高浇口冷却不充分熔体
50、压力释放不足保压时间太长注射时间太长浇口损坏、磨损、腐蚀，更换或重新加工,在阀浇口系统中，动作时间不正确或，或基本的活塞功能失效动作时间问题纠正时间是否密封不良检查阀针或阀套是否磨损压力是否太低必要时清理阀套和更换密封保压时间和注射时间太长也会导致浇口拉丝/流涎,色差,顺序进浇容易导致制品表面色差。,气缸漏气,气体动力系统当热流道达到它的工作温度时，打开气体；气体开得太早将漏气。,热流道系统启动,1.在热流道系统加热前，料筒开始加热。热流道熔体通道相对小，需求的热良较料筒相对小；成型机料筒所以需要更多的时间达到工作温度；两者在温度上都要有充分的稳定时间，尽量做到同时达到工作状态。2.在注射之前
