塑胶模具设计CH2CH3CH4injectionmachine1.ppt

1,授課老師:鄭芳松講師NTU,塑膠模具設計,主題:射出成型機,2,射出成型,為何稱為“射出成型”?因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，故稱之。射出成型三階段充填(Filling)保壓(Packing)冷卻(Cooling),3,在這門課我能學到射出成型的哪些知識!?,認識射出成型機功能及結構認識射出模具構造了解射出成型原理了解成型時所會遇到的問題,4,射出成型機介紹,5,射出成型機主要組成單元,6,射出成型之流程,7,射出單元-1/5,組成主要由入料筒、加熱管等組成功能進料、融解、混合塑料、計量及升壓射出。分二大類1.柱塞式2.螺桿式,8,射出單元-2/5,1.柱塞式a.柱塞往復運動並計量。b.計量終了，柱塞前進。c.材料通過加熱缸內面與魚雷間通道，在此充分加熱成熔融狀態。d.從噴嘴部射出於模具內。,9,射出單元-3/5,2.螺桿式a.(加熱):由螺桿混煉產生磨擦熱(同時材料被外周的加熱器加熱)。b.(熔融輸料):沿其螺旋槽送材料至加熱缸前端部，使材料熔融並貯存於加熱缸前端。c.(計量):由材料的反作用力使螺桿後退，利用背壓並配合限制開關限定後退量，在一定位置停止螺桿的旋轉。d.(射出):藉射出裝置後部的油壓缸，對螺桿施加高壓射出。,圖片來源,10,射出單元-4/5,螺桿式與柱塞式的差異!,螺桿式較柱塞式多一旋轉動作，產生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽間產生混煉作用，增加可塑化能力。,11,射出單元-5/5螺桿式優點、缺點,a.優點：藉螺桿的混練作用，材料內部也發熱，均勻可塑化，可塑化能力大。由於加熱缸的壓力損失，可使用較低的射出壓力，亦能成型。加熱缸內的材料滯留處少，熱安定性差的材料也很少因滯留而分解。材料更換、換色操作容易。b.缺點：在射出時，熔融材料易順著螺旋槽而移往加熱缸後部，造成材料逆流。,12,鎖模單元-1/8,提供鎖模力的機構：有直壓式、肘節式及肘節直壓式三種。功能控制模具的開關、鎖模，並且頂出成品。,13,鎖模單元-2/8,直壓式直壓式合模裝置又可分為1.升壓滑塊式2.輔助缸式3.增壓缸式。其構造如右圖所示,14,鎖模單元-3/8,肘節式-1/3-以肘節接頭將油壓缸或電動機產生的力放大，使合模力增大。其中又分1.單肘節2.雙肘節式,15,鎖模單元-4/8,肘節式-2/3單肘節式,16,鎖模單元-5/8,肘節式-3/3雙肘節式,17,鎖模單元-6/8,肘節直壓式肘節直壓式鎖模裝置是組合肘節機構與直壓式鎖模缸裝置，外觀為肘節式的一種，但鎖模力的發生接近於直壓式。,18,鎖模單元-7/8,直壓式與肘節式的比較,19,鎖模單元-8/8,鎖模力(ClampingForce;F)的計算F=PA(ton)P=射出壓力(Kg/cm2)A=零件垂直射出方向投影面積(cm2),日常用品:400Kg/cm2精密零件:500700Kg/cm2,20,21,主題:塑膠射出成型模具,授課老師:NTU鄭芳松講師,22,射出成型,為何稱為“射出成型”?因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，故稱之。射出成型三階段充填(Filling)保壓(Packing)冷卻(Cooling),Processtime,Cooling,Filling,Packing,23,射出成型模具,豎澆道注料口,流道,24,二板模動作流程,二板模具構造簡單，製作容易，所有射出成形用模具的基本製作與射出原理都以此為出發點。,母模,公模,25,塑膠射出,26,三板模動作圖,與二板模的差異在兩板模具中再加一塊”脫模板”。目的：處理豎澆道及橫澆道的拔模與脫料。優點：高速自動化澆道設計容易應用：多模穴點澆口,27,塑膠射出機,28,29,30,Cycletime如何提高產品良率等。,微射出成型於LIGA製程上的應用,65,微小射出成型之所以受到重視，乃是各項微小產品之需求日益殷切所致，此技術目前已應用在下列四個領域：一、光通訊二、生醫應用三、生物應用四、探測器或致動器除可做塑膠之射出成型之外，亦可做粉末射出（包括金屬或陶瓷）,微成型技術之應用,66,微形噴嘴組立作業,67,微形噴嘴結合作業,68,69,主題：充填系統,塑膠模具設計,授課老師:鄭芳松講師,70,射出成型,為何稱為“射出成型”?因融膠黏性高，要成形必需以高壓射入模具，故稱之。射出成型三階段充填(Filling)保壓(Packing)冷卻(Cooling),Processtime,Cooling,Filling,Packing,71,射出成型模具,72,充填系統,功能引導從射出機噴嘴(Nozzle)所射出的熔融材料進入成型空間(模穴)中成型組成,流道系統的設計是否適當，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度和成形週期。,73,充填系統-示意圖與實品,74,充填系統-流道形狀,主要分三種,1.圓形,2.半圓形,3.梯形,75,流道流動,76,流道流動之不平衡及改善,77,流道流動改善,78,充填系統-澆口形式,直接澆口方形邊緣澆口搭接澆口扇形澆口薄膜澆口圓盤澆口點狀澆口潛狀澆口,並有下列幾種形式,79,1.直接澆口,熔膠由豎澆道直接進入模穴，單穴成品射出成型時，係經由模具中心射出。因此澆口痕跡將殘留於成品中央。,示意圖,實品圖,80,2.方形邊緣澆口,81,3.搭接澆口,此型澆口與方形邊緣澆口唯一不同點是熔膠間接進入模穴，可減低一部份冷膠痕跡，但澆口去除常造成困擾，因為加工不易，因此除了硬質PVC外，均適用。,示意圖,實品圖,82,4.扇形澆口,此澆口可使大型產品在短時間內充填完成。,示意圖,實品圖,83,5.薄膜澆口,常見場合,1.大而薄的成品。2.塑膠的縱向與橫向收縮率有較大差異，且無法從產品中央位置做澆口設計時。,示意圖,實品圖,84,6.圓盤澆口,單穴圓筒狀產品可以考慮使用此種澆口。,85,7.點狀澆口,亦稱為Pin-pointGate針點澆口，可以使流道和澆口在開模或頂出過程中與產品自動分離。,示意圖,實品圖,86,8.潛狀澆口,亦稱隧道式澆口（TunnelGate）特點:澆口痕跡小，位置易設置在產品不重要的部位，成品頂出過程中，同時將澆口切斷，可以達自動化的效果。,示意圖,實品圖,87,88,充填過程,充填階段時，當熔膠流入模穴時與冷的腔壁接觸，會形成薄的凝層，靠近壁上的熔膠溫度會降低，在熔膠流動的峰前，由於噴流效應(FountainFlowEffect)熔膠從中心往兩模腔壁流動造成等速的熔膠流動，同時熱熔膠從中心帶至前緣及兩邊模腔壁。在熔峰後端之熔膠則是層狀流動，在中心的流動速度最大，而凝固層邊的流速為零。,89,噴流效應之原因及防止,D/d太大中央澆口模溫低射速快由邊緣設置澆口,90,常見充填問題(1),過度保壓(overpacking)：過度保壓會增加內應力，使產品密度較大，甚至出現毛邊。保壓不足(underpacking)：保壓不足的產品在融膠冷卻後會收縮，使產品不合規格，在局部較厚的部分，其背面會出現凹陷。,91,常見充填問題(2),縫合線(weldline)：融膠遇到阻礙就必須繞行，融膠會分流。當分流的融膠重新會合時，會留下一道痕跡，就是所謂的縫合線。停滯效應：融膠會挑好走的路走，所以融膠會容易在薄的地方產生停滯，會傾向將別的部分先充填完。【形狀斷面積較大】,92,常見充填問題(3),兢流道效應(racetrackeffect)：融膠欲流向阻力較小的流道，因此充填厚度不均勻的工件，厚度大的地方融膠流得快。凝固層(frozenlayer)：凝固層出現時，射出產品會材質不均勻，表面較不平順，較嚴重的還會發生短射。,93,常見充填問題(4),流向雜亂：流向雜亂會使工件強度較差，表面的紋路也較不美觀。暗逆流：較接近主流道的入口，射出的融膠壓力較大，而壓力較大的融膠會壓迫旁邊壓力較小的融膠，將造成逆流的現象。,94,充填系統-設計目標,避免問題保壓不足、保壓過度等。同步充填流動平衡設計、管流、板流。流向單純如右圖,95,圓管流的公式,圓管流及平板流的公式，流道設計時都會考慮進去，計算壓力（P）與流量（Q）的關係，以便達到同步充填。,96,平板流的公式,97,進點配置,進點配置和縫合線的位置息息相關，也跟是否能夠同步同填有關，以下以汽車保險桿的模流分析做例子，加以說明進點配置的重要,進點在上方有四點，側方有兩點，而且上方的每二個進點距離相等，且流道尺寸亦相同，因而導致無法同步充填，因此可以改善進點的配置與流道尺寸，如下圖。,經過改良後的進點配置，流道尺寸上方中間部份較小而兩旁尺寸較大，由左圖就可以看出已經可以同步充填了。,98,流道平衡,1.融膠的性質2.流道平衡基本公式3.流道的配置4.電腦輔助模流分析,流道平衡可說是充填系統中最重要的課題，流道若能平衡，不但能避免許多充填問題，更確保了產品品質的齊一性。以下四個部分來說明如何達到流道平衡：,99,由圖中我們很容易看出上件（有按鈕的）先充飽，沒有同步充填，可能發生過度保壓。原因是上件有許多孔，融膠需求量比下件少，但是兩邊流道澆口尺寸卻一樣。,若我們把下件的流道澆口尺寸加大一些（請與上圖仔細比較），使得在同樣的時間內，融膠流入下件的量較多，就能夠同步充填了。,100,CMOLD軟體簡介及教學,零、簡介一、進入C-MOLD二、幾何模型建構(Mesh)三、選擇塑膠與模具材料(.mtl)四、選擇機器(.mtl)五、操作參數之選定(.prc)六、Run七、看結果(Visualization),101,零、簡介,主要架構分為：幾何模型、有限元素模型、材料性質輸入、機器選定、操作參數設定等。目前本實驗室所使用的C-MOLD為PC版，在Win95，Win98。,102,一、進入C-MOLD,開始程式集C-MOLDv98.1C-MOLDcontrolpanel進入。2.C-MOLD畫面告訴我們程序為Design（包含Mesh，MaterialandProcessCondition）AnalysisEvaluation（ShowResults）。3.執行Analysis之前，Mesh、Material及ProcessCondition都必須先建構與設定，分述於二、三、四如下。,103,七、看結果(Visualization),主畫面中EvaluationVisualizer進入。DataSelectAnalysisFilling或FillingEZSelectDataset觀察項目（波前流動分佈，壓力分佈，溫度分佈，分子定向與分析結果等）Plot流線分佈或陰影分佈。,104,相關網站,教育研究單位清大CAE研究室財團法人塑膠工業技術發展中心精密模具業/塑膠射出業鴻海精密工業電腦機殼塑膠材料供應商福聚股份有限公司奇美CAD/CAM/CAE台灣歐特克股份有限公司通全技研股份有限公司參數科技股份有限公司康泰科技股份有限公司冠齊資訊有限公司愛發股份有限公司虎門實業股份有限公司統達電腦股份有限公司美格特克股份有限公司震洋資訊有限公司未來趨勢科技股份有限公司RobertMcNeel&Associates塑膠資訊網模具專業網路,105,澆口的位置,為了達到同步充填的目的，澆口的位置選定也很重要，選定的原則如下：a、流動比必須在材料特有數值以下始可。b、防止噴流紋(jet