l模具一般模具的作用, 模具设计的作用l模具材质模具材质不同特征l模具结构主要部品 (Sprue, Runner, Gate, Cooling Line, Cold Slug / Overflow Well),模具的种类 (代表性种类, 2断/3断 模具)模具设计顺序l模具管理模具管理的重要性模具管理方法模具一般模具一般1/2)1/2)Cyking42421: : : :l模具的作用产品形象的体现产品冷却与取出l模具设计的作用产品的厚度gate/取出/冷却 system产品的外观/机械性能工程 cycle time生产性/效率效率性 模具一般模具一般2/2)2/2)Cyking42422: : : :l模具加工模具加工时时要求的性要求的性质质机械加工性良好硬度均匀研磨性优秀放电加工后没有硬度上升熔接性良好 (热影响部的硬度变化小)均匀的高温腐蚀性充分的强度,韧性l模具模具钢钢特性特性间间的一般相的一般相关关关关系系研磨性提高硬度均匀性提高耐磨损性提高放电加工性提高 镜面性, 熔接性低下 腐蚀加工性低下机械加工性低下 硬度低下Plastic Plastic 模具要求的性模具要求的性质Cyking42423: : : :l主要使用 KP和NAK series材材质质SS41S55KP-1KP-4KP-4MNAK-55NAK-80STAVAX名名称称一般一般结结构构用用钢钢材材机器机器结结构构用用碳碳素素钢钢Plastic 模具模具钢钢Plastic 模具模具钢钢Plastic 模具模具钢钢模具模具钢钢模具模具钢钢SUS420J2 改改质质Maker-斗山斗山(汉汉中中)斗山斗山(汉汉中中)斗山斗山(汉汉中中)日本日本日本日本瑞典瑞典硬度硬度 (HRC)10 1514 1825 3027 3230 3535 4046 60用途及特征用途及特征, , Cavity加工性加工性/热处热处理良好理良好内内部部应应力去除力去除硬度均硬度均匀匀耐磨耐磨损损性性优优秀秀硬度硬度/精密性精密性优优秀秀硬度硬度/精密性精密性优优秀秀模具材模具材质(1/2)(1/2)Cyking42424: : : :l模具材质不同的特征NAK 55 / NAK 80作为热处理好的产品,可以直接利用到形象加工.研磨面和光泽出色.放电/切断加工后研磨良好.透明, 光泽产品, 精密模具中有利.STAVA耐腐蚀性和耐磨损性优秀.不会发生冷却Line的腐蚀问题, 有效果的冷却可能.KP-1/KP-4/KP4M加工性优秀,加工时间短.通过适当的热处理可以去掉残留应力.加工中变形发生的危险小.模具材模具材质(2/2)(2/2)Cyking42425: : : :SUS420J2SUS420J2改良改良改良改良区区区区分分分分General Plastic MoldGeneral Plastic Mold通用模具材通用模具材通用模具材通用模具材Special Plastic MoldSpecial Plastic Mold高高高高级级级级模具材模具材模具材模具材使用硬度使用硬度使用硬度使用硬度( (HS)HS)KSKSMMa an nu uf fa ac ct tu ur re er r韓韓韓韓 重重重重DAIDODAIDOJSWJSWKOBEKOBE模具材模具材模具材模具材 特征特征特征特征283328333743374340464046496049605057505736743674S55CS55C改良改良改良改良SCM440SCM440改良改良改良改良SNCM SNCM 改良改良改良改良STD61 STD61 改良改良改良改良锡锡锡锡出硬化出硬化出硬化出硬化钢钢钢钢HP1AHP1AHP4AHP4AHP4MAHP4MAHFH1HFH1HP70HP70HEMS1AHEMS1APDS1PDS1PDS3PDS3PDS5,PDS5,PX5PX5DH2FDH2FNAK80NAK80- -NPM2XNPM2XNPM4XNPM4X- - - - -KTSM21KTSM21KTSM31KTSM31KTSM3MKTSM3MKTSM41KTSM41KTSM40EKTSM40EKTSM420KTSM420ASSABASSAB760760- -IMPAXIMPAX- -718718STAVAXSTAVAX腐腐蚀蚀加工性加工性机械加工性机械加工性腐腐蚀蚀加工性加工性机械加工性机械加工性耐磨耐磨损损性性耐耐质质化性化性镜镜面性面性放放电电加工性加工性机械加工性机械加工性超超镜镜面性面性耐耐蚀蚀性性耐磨耐磨损损性性机械加工性机械加工性Plastic Plastic 模具模具钢的的选择Cyking42426: : : :固定固定侧侧形板形板(HP4A, HP4MA, HP70)Core(HP4A, HP4MA, HP70)可可动侧动侧形板形板 (HP1A, HP4A, HP4MA, HP70)接板接板(HP1A, HP4A)板板类类(SM25C, SB41P)固定固定侧设侧设置板置板(SM25C, SB41P)Guide Pin / Bush (STC3, STC5, STS2)Return Pin(STC3, STC5, STS2)Locate Ring(SM20C, SM55C)Sprue Bush(SM55C, STC3, SCM4)模具部位模具部位类别使用素材使用素材Cyking42427: : : :注塑模具普通模具特殊模具2段模具IN-MOLD模具1 CAVITY3段模具1 CAVITY多数 CAVITY多数 CAVITY新技术模具GAS ASSIST模具RUNNERLESS模具离面GATE模具注塑注塑 模具的模具的种类Cyking42428: : : :l注塑成形品及模具制约条件是?PARTING LINE : 成形品从模具内部拉出来的分割线.锥度 : 把成形品从模具容易离形的倾斜角度.收缩 : 随成形品温度变化的体积差异(尺数差异)l模具的主要部Mold base形板.CAVITY部(成形部的形象)流动,主入部(SPRUE,RUNNER)成形品推出部(EJ-PLATE,EJ-PIN,SLEEVE)模具温度调节关节(冷却水,HEATER)成形机上的附着关系(设置板)其它(模具的要素部品及周边装置)注塑成形和模具注塑成形和模具Cyking42429: : : :lMOLD BASE模具的标准化 制作期限缩短初期流动阶段的材料订单模具用模具用语- -Mold baseMold baseCyking424210: : : :lScrew Bushing和Nozzle Tip的关系R rD d (一般一般, D d = 0.5 - 1.0 mm)1)2)3)1)正常正常 (R r + 1 mm)2)Sprue 离离形形 不良不良 (R r)3)紧紧贴贴 不良不良 (R=r, D d)DRrd 一般在 Screw Bushing中使用的模具的硬度/强度低有破损的危险 , 所以经常要确保多余的部分.R : Screw Bushing 曲率半曲率半径径D : Screw Bushing 内径内径 r : Nozzle 曲率半曲率半径径 d : Nozzle 内径内径模具用模具用语 - -SprueSprue bushing/nozzle tip bushing/nozzle tipCyking424211: : : :lScrewScrew 尺数设定Dco (Screw 直直径径 2) tmax (Runner 直直径径) + 1.5 mm Ds (Screw 直直径径 1) Dn (Nozzle 直直径径) + 1.0 mm 1 - 2 tan = (Dco - Ds )/ 2L, L : Screw 长长度度 : C-Mold Design Guide模具用模具用语 - -SprueSprueCyking424212: : : :lRunner1)通过 Screw和Runner/ Gate流入到模具Cavity.2)Runner和 Gate的 形象和大小支配树脂的Cavity内流入, Runner/Gate的形态和大小要考虑发生磨擦热, 流动均衡, 流动 Pattern 等以后决定.3)把合适地计算的 Runner的直径反映在模具加工, 多数开取模具的情况下设计的自由度提高,模具也减小,能作出更多的Cavity设计可以提高生产性. 4)Runner的端面形象是考虑传达的树脂的体积,有效单位面积最大的有利,从这个侧面推荐圆形端面.5)Runner balancing 后实施 gate balancing.模具用模具用语 - -Runner(1/4)Runner(1/4)Cyking424213: : : :lRunner BalancingSymmetric Runner BalancingAsymmetric Runner Balancing与Runner的直径不同长度地设定.树脂变或成形条件变有 unbalanced molding的可能.模具用模具用语 - -Runner(2/4)Runner(2/4)Cyking424214: : : :lRunnerRunner设计的基本概念1)各Cavity上树脂要同时同量地到达. (Runner )2)压力损失和温度下降要最小化.; 端面积小,表面积大的形态可以指望. (圆形端面)3)Runner 本身的体积要最小化.4)要合适地设置Cold 和气泡放出.lRunner的尺数 (经验式)产品厚度比 3.2 mm小, 产品的重量在 200g 以下的情况,D = 0.2654 (W)1/2 (L)1/3D = Runner的直径 (3.2 9.5 mm)W = 产品的重量 (Screw和Runner除外)L = Runner的长度Rab De = 4ab/2(a+b)ah bDe = 4ah+(b-a)h/(a+b+2h/sin)模具用模具用语 - -Runner(3/4)Runner(3/4)Cyking424215: : : :l随树脂种类的Runner的一般尺数 (Runner中的 降压最小化的经验值)出出处处 : C-Mold Design Guide模具用模具用语- -Runner(4/4)Runner(4/4)Cyking424216: : : :lGate模具设计中最重要的要素中的一个是Gate位置和尺寸的确定. 树脂通过Gate流入,Gate的尺寸和位置将左右产品的品质. 通过合适的Gate设计, 调节注塑压/ Weld Line的位置等.Gate的直径对树脂流入时流动抵抗增加有很大的影响,随Gate的固化时间 保压工程得到支配.lGate的作用 把溶化树脂流入到产品中.防止逆流考虑生产性的设计是必需的.把后加工最小化.把Gate痕迹引起的表面不良最小化.通过位置和个数的最佳化,把产品的不良率和 scrap最小化.模具用模具用语 - -GateGateCyking424217: : : :l 一个方向流动的原则一个方向流动是指树脂的流动方向可能的话从Gate到流动终端一直维持一个方向.按流动方向发生一定的,可以把产品收缩率的最小化, 也可以预防变形的发生.l流动均衡的原则模具内的树脂流动在哪个流路上都要保持流动均衡.即在流动终端要同时,同压力地填充. 要是流动不均衡压力传递的偏差增加,可能发生Over Pack引起的变形或Flash, Burr,压力损失大的流路上可能发生未成形现象.l 一定降压的原则树脂往流路填充时单位长度的降压一定对于填充举动最有效率.降压一定是指模具的哪个区域树脂的流动Pattern都同一,这样的话残留应力,外观状态等物性没有区域性偏差,整体上可 以一定地维持的意思.Gate Gate 设计的原的原则(1/5)(1/5)Cyking424218: : : :l界限全段应力树脂填充时发生的全段应力应该维持在使用的材料的界限值以内. 全段应力的界限值是根据材料的种类不同. 根据流动抵抗所发生的全段应力留在产品内部以残留应力的形态 维持,成为使用中随外部环境的变化产品强度低下的原因.材料的界限全段应力在普通的通用树脂的情况下一般取0.20.3MPa 程度的值,材料中使用添加玻璃纤维等的Grade时可以 相当地增加.lWeld Line位置的调节Weld Line是影响产品的外观品位和强度.根据Gate的数值和位置Weld Line可能会变更, 产品中有不能避免的 Weld Line时最好把位置弄在用肉眼看不见,强度上影响较小的地方.Gate Gate 设计的原的原则(2/5)(2/5)Cyking424219: : : :l要避免Flow hesitation产品的厚度变化大的地方最好设置Gate.流动静体现象是指树脂的流动在特定的区域非常迟缓,表面上形成波纹状痕迹的现象.发生流动静体现象时温度下降加深,注塑压增加可能发生未成形现象.就算成形也会形成很大的残留应力,产品的物性低下加深.l要避免Under Flow现象有必要设计避免树脂的填充压力差异引起流动方向往相反方向改变的现象产品设计.Under flow现象发生时形成很大的局部残留应力,使产品强度低下,表面上留下流动痕迹,使产品外观不良.Flow reverses.Frozen layer re-melts结构性缺点扩散大.产品的品质逐渐减少.Gate Gate 设计的原的原则(3/5)(3/5)Cyking424220: : : :l为填充均衡的厚度调节原则图谋树脂填充的均衡,要部分调节产品的厚度. 为促进流动部分增加厚度的设计叫 Flow Leader Flow Leader.Flow DeflectorFlow Deflector为抑制向各各区域的流动,部分减少厚度的设计.这样可以人为地变 更随产品形态的流动Pattern, 可形成树脂的填充均衡.l利用人为的磨擦热合适地决定模具的Runner/Gate 直径, 树脂通过时瞬间发热降低粘度, 减少流动抵抗同时 全段应力也降低.特别是对热比较弱的难燃树脂在注塑期升高Cylinder温度的状态下长时间滞流会进行热化, 成为产品的物性深刻地低下的原因.所以要充分地利用树脂填充时的磨擦热.Gate Gate 设计的原的原则(4/5)(4/5)Cyking424221: : : :l要考虑Gate的固化时间为防止过度的成形时间的延长或通过Gate的树脂的逆流现象要正确计算Gate的固化时间, 决定保压时间.如果Gate凝固前去除保压,被压缩的Cavity的树脂通过Gate逆流体积收缩增加,周边形成 像皱纹一样的流动痕迹,发生外观不良现象.Gate凝固后继续进行保压作用是通过Cavity压力不再被传达,所以浪费能量,不必要地延长了 Cycle Time.l维持适当的 Runner/Cavity 比适当地决定Screw, Runner的直径,把用Scrap扔掉的材料最小化.特别是把Multi Cavity Mold中 Runner排热最佳化,尽可能地减小 Runner 的体积.采择Runner的流动均衡的人为的设计,可以把Runner部的 Scrap大幅度地减少.实际上Multi Cavity Mold的小型成形品的时候, 模具设计成形成自然的 Runner均衡, 以Screw, Runner, Gate消耗的部分的重量比产品的重量更大的情况也有.Gate Gate 设计的原的原则(5/5)(5/5)Cyking424222: : : :l后加工(切断作业)必要的 Gate (Screw) Gate薄的 产品.单一 Cavity.冷却时间长.Gate 切断痕迹残存.Tap Gate平坦的薄的产品.成形后切断的Tap部位上应力集中, 减少残留应力. Gate可以只设置在外观上不成问题的位置上.有预防现象的效果.有后加工时产品切断的危险.模具用模具用语 Gate Gate 种类(1/3)(1/3)Cyking424223: : : :l后加工(切断作业)必要的 GateFan Gate均匀的填充流度. 有利于尺数稳定性的确保.宽度和厚度上要求锥度. () GateImpeller/Motor housing等结构上有用.有利于同心度确保.取出时有产品被破损的危险 . Gate( Gate的一种)与 Gate 类似的目的使用 . 与 Gate 比较, 虽然容易但是有可能发生 Weld Line的危险 .Film () Gate诱导均匀的填充.有利于尺数稳定性的确保.有发生流痕的危险.模具用模具用语 GateGate种类(2/3)(2/3)Cyking424224: : : :l后加工(切断作业)不必要的 Gate Gate3段 模具.流动距离长设置多数的Gate的情况.保压均匀化及变形最小化优秀. () Gate产品的表面上设置 Gate 困难的情况. 设置在移动侧(Core侧). 树脂是软质的情况, 取出过程中有产品可能被撕的危险. Runner对流动距离长的产品有利.产品表面上不留 Gate 痕迹.不发生Scrap.填充压力减小的效果.通过顺次注入的 Weld Line 防止位置调节可能. ( Gate)/的管理重要.模具用模具用语 GateGate种类(3/3)(3/3)Cyking424225: : : :l冷却Line成形品的冷却在品质面上与产品变形发生有密切的关系,同时决定 Cycle Time 对生产费节减有很大的影响.l冷却Line 设计时考虑事项顶针等产品取出结构模具 产品形象模具大小Gate 位置/个数, Runner 设计冷却Line长度冷却 Pump效率使用的 /入水口/出水口数字模具用模具用语 冷却冷却Line(1/5)Line(1/5)Cyking424226: : : :l主要部品冷却Line设计原则冷却管间距和Cavity面间的距离体现均匀的模具温度的排热, Cavity面间的距离维持冷却Line 直径 23倍. 温度上升(入水 出水)2 3 C 以下过长的冷却回路避免排热.用压力损失来减少热传递效率冷却Line的直径考虑热传递(热容量)效率防止局部的温度上升, , 设置考虑模具材质部分使用铜/铍合金等来改善热传递. 模具用模具用语 冷却冷却Line(2/5)Line(2/5)Cyking424227: : : :l冷却Line的长度及方式OutInaOutInbcOutInOutIn产品整体的温度差异大能得到比a均匀的温度分布B的情况时入出口冷却水温度差异有 3 以上的情况下由两个 冷却Line分离各各回路上的压力强弱和流速不一定. 随着情况很难看到一定的冷却效果能克服并列回路的短处.短处是冷却 回路的长度变长, 需要更长的冷却Pump.直列冷却回路并列冷却回路模具用模具用语 冷却冷却Line(3/5)Line(3/5)Cyking424228: : : :l冷却Line的设计 例(冷却Line的间距)b = 23 X 冷却管直径 (D)a = 最大 3 X 冷却管直径 (D)abWDabD成形品成形品成形品的不均匀的温度分布发生产品 厚度 (W)Line 直径 (D) 2 mm8 10 mm 4 mm10 12 mm 模具 标准模具 模具损伤的原因磨损/腐蚀 作动 设计 模具管理模具管理(1/2)(1/2)Cyking424241: : : :l模具设计顺序1)确认产品的形象/尺数以后决定固定/移动侧.2)决定Cavity , , 等的形象和个数.3)考虑 Gate 的种类/位置,设定分割线.4)决定 Cavity的个数/排热.5)决定 Runner 排热/尺数.6)决定 冷却Line 排热/尺数.7)决定 Cavity侧原板/形板的尺数.8)决定 顶针种类/排热/尺数.9)决定 排热/尺数.10) 决定 /型板的尺数.11) 决定 尺数.12) 决定 , 顶板的尺数.13) 决定 气泡放出的位置/尺数.14) 决定 ASSY方式/位置/尺数 .模具模具设计顺序序Cyking424240: : : :l模具管理方法通过周期性的检查和修理确保可用性.模具表面灰/渣形态残存在表面的树脂完全去除.水分或污垢要利用洗剂完全去除.适当地弄点Grease等以后保管.冷却Line投入洗剂把冷却管内部的Scale完全去除.使用压缩空气把冷却管内部完全弄空后保管. Runner检查 / 等的正常作动余否. 内部的树脂完全去除.模具管理模具管理(2/2)(2/2)Cyking424242: : : :