注塑件培训资料.ppt

注塑及模具培训资料 内部培训资料 模具开发流程塑料模具钢材的选用热流道与冷流道的区别产品设计注意事项 模具开发流程 工程部新模流程 模具开发流程2 塑料模具钢材的选用 塑料模具钢材的选用 1引言一般把注射模按使用寿命的长短为五级 一级在百万次以上 二级是50万 100万次 三级30万 50万次 四级在10万 30万次 五级在10万次以下 一级与二级模具都要求用热处理硬度在50HRC左右的钢材 否则易於磨损 注射出的产品易超差 故所选的钢材既要有较好的热处理性能 又要在高硬度的状态下有好的切削性能 当然还有其它方面的考虑 2注射模材料應滿足的條件及要求2 1滿足工作條件要求 1 耐磨性 塑膠在模具型腔中塑性變性時 沿型腔表面既流動又滑動 使型腔表面與塑膠間產生劇烈的摩擦 從而導致模具因磨損而失效 所以材料的耐磨性是模具最基本 最重要的性能之一 硬度是影響耐磨性的主要因素 一般情況下 模具零件的硬度越高 磨損量越小 耐磨性也越好 另外 耐磨性還與材料中碳化物的種類 數量 形態 大小及分佈有關 塑料模具钢材的选用1 塑料模具钢材的选用 2 強韧性 模具的工作条件大多十分恶劣 有些常承受较大的冲击负荷 从而导致脆性断裂 为防止模具零件在工作时突然脆断 模具要具有较高的强度和韧性 模具的韧性主要取决于材料含碳量 晶粒度及组织状态 3 疲劳断裂性能 模具工作过程中 在迴圈应力的长期作用下 往往导致疲劳断裂 其形式有小能量多次冲击疲劳断裂 拉伸疲劳断裂 接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂 模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度 韧性 硬度 以及材料中夹杂物的含量 4 高温性能 当模具的工作温度较高时 会使硬度和强度下降 导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效 因此 模具材料应具有较高的抗回火稳定性 以保证模具在工作温度下 具有较高的硬度和强度 5 耐冷热疲劳性能 有些模具在工作过程中处于反复加热和冷卻的状态 使型腔表面受拉 压力变应力的作用 引起表面龟裂和剥落 增大摩擦力 阻礙塑性变形 降低了尺寸精度 从而导致模具失效 冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一 这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能 塑料模具钢材的选用2 塑料模具钢材的选用 6 耐蚀性 塑膠模在工作时 由于塑膠中存在氯 氟等元素 受热后分解析出HCI HF等强侵蚀性气体 侵蚀模具型腔表面 增加其表面粗糙度值 加剧磨损失效 2 2满足工艺性能要求模具的制造一般都要经过锻造 切削加工 热处理等几道工序 为保证模具的制造品质 降低生产成本 其材料应具有良好的可锻性 切削加工性 淬硬性 淬透性及可磨削性 还应具有小的氧化 脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向 1 可断性 具有较低的热锻变形抗力 塑性好 锻造温度范围宽 锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低 2 退火工艺性 球化退火温度范围宽 退火硬度低且波动范围小 球化率高 3 切削加工性 切削用量大 刀具损耗低 加工表面粗糙度值低 4 氧化 脱碳敏感性 高温加热时抗氧化性能好 脱碳速度慢 对加热介质不敏感 产生麻点倾向小 5 淬硬性 淬火后具有均勻而高的表面硬度 塑料模具钢材的选用3 塑料模具钢材的选用 6 淬透性 淬火后能获得较深的淬硬层 采用缓和的淬火介质就能淬硬 7 淬火变形开裂倾向 常规淬火体积变化小 形状翘曲 畸变轻微 异常变形倾向低 常规淬火开裂敏感性低 对淬火温度及工件形状不敏感 8 可磨削性 砂轮相对损耗小 无烧伤极限磨削用量大 对砂轮品质及冷卻条件不敏感 不易发生磨伤及磨削裂纹 2 3满足经济性要求在给模具选材时 必须考虑经济性这一原则 尽可能地降低制造成本 因此 在满足使用性能的前提下 首先选用价格较低的 能用碳钢就不用合金钢 能用国产材料就不用进口材料 另外 在选材时还应考虑市场的生产和供应情况 所选钢种应尽量少而集中 易购买 塑料模具钢材的选用4 塑料模具钢材的选用 6 淬透性 淬火后能获得较深的淬硬层 采用缓和的淬火介质就能淬硬 7 淬火变形开裂倾向 常规淬火体积变化小 形状翘曲 畸变轻微 异常变形倾向低 常规淬火开裂敏感性低 对淬火温度及工件形状不敏感 8 可磨削性 砂轮相对损耗小 无烧伤极限磨削用量大 对砂轮品质及冷卻条件不敏感 不易发生磨伤及磨削裂纹 2 3满足经济性要求在给模具选材时 必须考虑经济性这一原则 尽可能地降低制造成本 因此 在满足使用性能的前提下 首先选用价格较低的 能用碳钢就不用合金钢 能用国产材料就不用进口材料 另外 在选材时还应考虑市场的生产和供应情况 所选钢种应尽量少而集中 易购买 塑料模具钢材的选用5 塑料模具钢材的选用 3国际上常用钢材 1 中碳钢 又称为黄牌 国际代码AISI1050 日本代码JISS50C 出厂硬度170 220HB 相当于17 20HRC 材料特性 材料硬度低 韧性好 抛光性能差 不耐磨 不耐腐蚀 钢材易生锈 价格低廉 主要用于做模坯或不重要的零件以及试验模 热处理要求 热处理只能通过渗碳的方法使材料表面硬度达到52 56HRC 不能使用淬火和氮化的热处理方式 加工要求 切削加工方便 2 铬镍合金钢 又称为P20料 材料特性 ASSAB公司共生产3种P20料 为718S 718H 618 P20料硬度高 韧性好 抗拉性强 但是不耐腐蚀 耐磨性差 其中718H为718S料出厂前通过材料热处理获得 其中618料是这3种料级别最低的 相当于GS2311料 抛光性能差 生产寿命在10万次以下 718S和718H料抛光性能好 可用于透明热抛光模 其中718H的抛光性能高于718S 这两种料的生产寿命为30万次 热处理要求 整个P20 材料在钢材出厂前均经过预硬处理 都不再宜于淬火处理 P20料淬火容易爆裂 只能进行表面氮化处理 氧化的要求为表面0 1mm 硬度为65 68HRC 加工要求 P20料切削加工性能一般 当P20材料最小尺寸大于300mm时 如果在加工过程中存在大量线切割或电火花放电加工工序时 在线切割或电火花放电加工完成后 必须理做一次回火 塑料模具钢材的选用6 塑料模具钢材的选用 3 不锈钢材料 又称为420料 国际代码 AISI420 欧洲代码 DIN1 2316 DIN1 2083 材料特性 ASSAB公司共生产6种420料 为168 S136 S136H S136SUP S136HSUP POLMAX 他们各自的特点不同 从耐腐蚀性来说 从强到弱的排裂是 POLMAX S136HSUP S136SUP S136H S136 168 从抛光性能来说 从强到弱的排列是 POLMAX S136 S136H S136SUP S136HSUP 168 其中POLMAX可以加工各种光学镜头模具 S136和S136H适应加工高酸性条件下的模具 热处理要求 ASSAB公司出厂的168 S136H S136HSUP无须淬火 只能氮化S136 S136SUP POLMAX材料必须热处理 淬火到53HRC 不能再进行表面氮化 加工要求 S168材料热稳定性差 尽量避免放电加工工艺 确实不能避免 请在放电加工后 做好回火工艺 当S136 S136SUP POLMAX材料最小尺寸大于300mm时 如在热处理后再进行大量放电加工 在加工后必须再次安排一次回火工艺 塑料模具钢材的选用7 塑料模具钢材的选用 4 热作工具钢 又称为H13料 国际代码 AISIH13 材料特性 H13料的最大特点是耐磨性好 材料的淬透性优异 材料热处理后 大大提高工件的使用寿命 热处理要求 8407和8402的热处理最大硬度达52HRC 如果零件的最小尺寸大于300mm时 热处理后的硬度应该控制在50HRC以内 加工要求 当8407 8402材料最小尺寸大于300mm时 并在热处理后再进行大量放电加工 在放电加工后必须再次安排一次回火去应力的工艺 塑料模具钢材的选用8 模具钢材类型 日本PX4 PX5 NAK55 NAK80瑞典8407 QRO 90 718S 718H S136 S136H法国2738 2738H 2316 2083 SP300德国2344 2738 塑料模具钢材的选用9 塑料模具钢材的选用10 塑料模具钢材的选用11 热流道与冷流道的区别 浇口位置与浇口形式的选择 热流道与冷流道的区别1 冷流道和热流道之分 简言之 热流道就如同注塑机炮筒的延伸 使塑胶流道一直保持熔化状态 热流道模具相对复杂一些 冷流道一般都有料柄 热流道则没有 而且浇口美观 特別是针阀试热流道 澆口就和顶针印一样 相当漂亮 冷流道是注塑模具的基本形式 所谓冷流道就是常规的注塑模具 注塑结束后在流道中有凝料需要取出 随着资源的减少 市场的竟争 原材料价格大幅度上漲 这就非常有必要在节省材料這一问題上大做文章 这也是热流道产生的一个重要原因 可以说是社会工业化发展的必然产物 热流道的出现解决资源浪費 节约成本的问題 同時在注塑工艺加工上也取得了比较大的成果 热流道已经逐步发展为注塑模具发展的大方向 必将得到普及 由于成本核算问題 有很多中小模具还未应用热流道 还有很少一部分材料必须 更好控制 应用冷流道模具注塑 所以現在在注塑模具行业里有冷流道和热流道之分 热流道与冷流道的区别2 产品设计注意事项 塑胶产品设计注意事项 塑胶制品设计特点 塑胶产品的设计与其他材料如钢 铜 铝 木材等的设计有些是类似的 但是 由于塑胶材料组成的多样性 结构 形状的多变性 使得它比起其他材料有更理想的设计特性 特別是它的形装设计 材料选择 制造方法选择 更是其他大部分材料无可比拟的 因为其他的大部分材料 其设计者在外形或制造上 都受到相当的限制 有些材料只能利用弯曲 熔接等方式来成形 当然 塑胶材料选择的多样性 也使得设计工作变得更为困难 如我们所知 目前已经有一万种以上的不同塑胶被应用过 虽然其中只有数百种被广泛应用 但是 塑胶材料的形成並不是由单一材料所构成 而由一群材料族所组合而成的 其中每一种材料又有其特性 这使得材料的选择 应用更为困难 塑胶制品设计原则 依成品所要求的机能决定其形状 尺寸 外观 材料 设计的成品必须符合模塑原则 既模具制作容易 成形及后加工容易 但仍保持成品的机能 产品设计注意事项1 塑胶产品设计注意事项 塑胶制品设计程序 为了确保所设计的产品能夠合理而经济 在产品设计的初期 在外观设计者 机构工程师 制图员 模具制造者 成形厂以及材料供应厂之间的紧密合作是必须的 因为没有一个设计者 能夠同时拥有如此广泛的知识和经验 而从不同的事业观点所获得的建议 将是使产品合理化的基本前提 除此之外 一个合理的设计考虑程序也是必须的 以下将就设计的一般程序作出说明 確定产品的功能需求 外观 在产品设计的初始阶段 设计者必须列出对该产品的目标使用条件和功能要求 然后根据实际的考量 决定设计因数的范围 以避免在稍后的产品发展阶段造成可能的时间和费用的漏失 下表为产品設計的核对表 它将有助于確认各种的设计因数 产品设计注意事项2 產品設計的核對表 产品设计注意事项3 塑胶产品设计注意事项產品設計的核對表 产品设计注意事项4 塑胶产品设计注意事项 二 绘制预备性的设计图 当产品的功能需求 外观被确定以后 设计者可以根据选定的塑胶材料性质 开始绘制预备性的产品图 以作为先期估价 检讨以及原则模型的制作 三 制作原型模型 原型模型让设计者有机会看到所设计的产品的实体 并且实际的核对其工程设计 原型模型的制作一般有两种方式 第一种就是利用板状或棒状材料依图加工再接合成一完整的模型 这种方式制作的模型 经济快速 但是 缺点是量少 而且较难作结构测试 另一种方式 是利用暂用模具 可作少量生产 需花费较高的模具费用 而且所费的时间较长 但是 所制作的产品较类似于真正量产的产品 需要特殊模具机构的部分 可能成形后再以机械加工成形 可做一般的工程测试 而且建立的模具 成形经验 将有助于产品针对实际模具制作 成形需要而作正确的修正或评估 四 产品测试每一个设计都必须在原型阶段 接受一些测试 以核对设计时的计算和假想和实体之间的差异 产品在使用时所需要做的一些测试 大部分都可以籍著原型做有效的测试 此时 面对了所有设计的功能要求 并且能夠达成一个完整的设计评估 模拟使用测试通常在模型产品阶段就必须开始 这种型态的测试价值 取决于使用状态被模拟的程度而定 机械和化学性质的加速化测速通常被视为模型产品评估的重要项目 产品设计注意事项5 塑胶产品设计注意事项 五 设计的再核对与修正对设计的检讨将有助于回答一些根本的问题 所设计的产品是否达到与期的效果 价格是否合理 甚至于在此时 许多产品为了生产的经济性或是为了重要的功能和外形的改变 必须被发掘並改善 当然 设计上的重大改变 可能需要做完整的重新评估 假若所有的设计都经过这种仔细检讨 则能夠在这个阶建立产品的细节和规格 六 制定重要规格规格的目的在于消除生产时任何的偏差 以使产品符合外观 功能和经济的要求 规格上必须明确说明产品所必须符合的要求 它应该包括 制造方法 尺寸公差 表面加工 分模面位置 毛边 变形 颜色以及测试规格等 七 开模生产当规格被谨慎而实际的订定之后 模具就可以开始被設計和制作 模具的设计必須谨慎并咨询专家的意思 因为不适当的模具设计和制造 将会使得生产费用提高 效率降低 并用可能造成品质的问题 八 品质的控制对照一个已知的标准 订定对生产产品的规律检测是良好的检测作法 而检测表应该列出所有应该被检查的项目 另外 相关人员 如品管者或设计者也应与成形厂联合订定一个品质管制的程序 以利于在生产的产品能夠符合规格的要求 产品设计注意事项6 塑胶产品设计注意事项 產品設計細節確定 一 分模線之選定不得位于明顯影響外觀的位置開模時不形成死角 undercut 的位置位于模具易加工的位置位于成品后加工容易的位置位于不影響尺寸精度的位置 尺寸關系重要的部分盡量放在模具的同一邊 二 脫模斜度脫模斜度是為了便于產品從模具中脫出而設置的 脫模斜度一采用1 2度 最小不小于0 5度 具體數值視成品形狀 成形材料的類別 模具結構 表面精度 以及加工方等會有所不同 在不影響產品品質的前提下 脫模斜度愈大愈好 三 產品外形及肉厚產品外形盡量采用流線外形 避免突然的變化 以免在成形時因塑膠在此處流動不順引起氣泡等缺陷 并且此處模具易產生磨損 产品设计注意事项7 塑胶产品设计注意事项 決定肉厚的主要因素 結構強度是否足夠能否抵脫模力能否均勻分散所受的沖擊力有埋入件時 能否防止破裂 如產生熔合線是否會影響強度成形孔部位的熔合線是否會影響強度盡可能肉厚均勻 以防止產生縮水棱角及肉厚較薄部分是否會阻礙材料流動 從而引起充填不足肉厚不均對成形性的影響 成形品之冷卻時間取決于肉厚較厚的部分 使成形周期延長 生產性能降低肉厚不均則成品冷卻后收縮不均 造成縮水 產生內應力 變形 破裂等我們經常用的材料有 PC ABS PMMA等幾種 它們的標准肉厚如下 PC 1 5 5 0ABS 1 2 3 5PMMA 1 5 5 0加強與防止變形方法 1 轉角部位加R塑膠產品的尖銳轉角常常是造成產品破壞的最大因素 消除產品尖銳的轉角 不但可以降低該處的應力集中 提高產品的結構強度 也可以使得塑膠材料成形時有流線型的流路 以及成品更易於頂出 另外 從模具的觀點 園角也是有益於模具加工和模具強度 產品所有的內側和外側的周邊轉角園弧都必須盡可能的大 以消除應力集中 但是 太大的園弧可能造成縮水 特別是在肋或突柱根部轉角園弧 原則上 最小的轉角園弧為0 020到0 030inch 产品设计注意事项8 塑胶产品设计注意事项 綜上所述 園角對於成形品的設計會有以下的一些優點 1 園角使得成形品提高強度以及降低應力 2 尖銳轉角的消除 自動地降低了龜裂的可能性 就是提高對突然的震動或沖擊的抵抗能力 3 塑膠的流動狀態將被重大的改善 園形的轉角 使得塑膠能夠均勻 沒有滯留現象以及較少應力的流入模穴內所有的斷面 並且改善成形品斷面的密度之均勻性 4 模具強度獲得改善 以避免模具內尖銳的轉角 造成應力集中 導致龜裂 特別是對於需要熱處理或受力較高的部分 園弧轉角更為重要 園角加大 應力集中減少 內圓角R0 8T 几乎無應力集中2 增設加強肋肋根部厚度約為 0 5 0 7 T 肋間間距 4T肋高L 3T 产品设计注意事项9 塑胶产品设计注意事项 3 利用變化肉厚及形狀側壁加強既可防止變形 也可改善流動性邊緣加強用變化的邊緣形狀來加強 防止變形周邊加強較大的平面易發生翹曲變形 用周邊凹凸或波浪形來防止變形底部加強箱形件底部 為加強及防變形常采用如下方法 五 BOSS之設計1 BOSS的長度一般不超過本身直徑的兩倍 否則必須加加強肋 長度太長時會引起氣孔 燒焦 充填不足等 2 BOSS的位置不能太接近轉角或側壁3 BOSS的形狀以圓形為主 設計在底部時取3個 其它形狀則加工不易 且流動性也不好 4 BOSS周圍可用除去部分肉厚來防收縮下陷 产品设计注意事项10 塑胶产品设计注意事项 孔及凹陷之設計孔的形狀和位置的選擇 必須避免造成產品的脆弱性以及生產上的復雜性 在成形孔的一般方法中 塑料被射出模穴 然后沿著心梢的周邊流動而形成孔 因此 當塑料在心梢一端會合時 會形成接合線 這些接合線位置就成為成品本身的潛在脆弱性 1 孔與孔之間距離為孔徑2倍以上2 孔與成品邊緣之間距離為孔徑3倍以上3 孔與側壁之間距離為孔徑3 4倍以上4 孔周邊的肉厚宜加強 尤其針對有裝配性 受力的孔 切開的孔周邊也宜加強 产品设计注意事项11 塑胶产品设计注意事项 5 垂直于材料流動方向的盲孔 孔徑在1 5mm以下時 孔深不得超過孔徑的2倍 只有一端支撐的模仁梢比起兩端都有支撐的模仁梢會高出48倍的變形量 6 孔徑不變的通孔不宜設計為兩邊對合成形 會產生偏心 可將任一邊的孔徑加大 或設計為不用對合成形的孔 孔的形狀設計比較 产品设计注意事项12 塑胶产品设计注意事项 七 成形螺紋及輥紋設計 成形螺紋設計注意事項 1 避免使用32牙 inch 螺距0 75mm 以下的螺紋 最大螺距可采用5mm2 長螺紋會因收縮的關系使螺距失真 應避免使用 如結構需要時可采用自攻螺絲鎖緊3 螺紋公差小于成形材料收縮量時應避免使用4 螺紋不得延長至成品末端 因如此產生的尖銳部會使模具及螺紋的端面崩裂 壽命降低 所以至少要留0 8mm的平坦部分 5 螺紋需有2 4度的拔模角輥紋通常是平行于脫模方向的溝槽 輥紋間距通常為3 0mm 最小為1 5mm 為防模具崩裂及使后加工容易 輥紋與分模面間至少留0 8mm的平坦部分 产品设计注意事项13 塑胶产品设计注意事项 八 埋入件設計埋入件舉例 埋入件需注意點 1 由于流動性的關系 會在埋入件的周圍產生熔接痕 由于塑膠與金屬的收縮率不一樣 成形后易產生開裂2 使用埋入件成形時 會使周期延長3 埋入件高出成形品少許 可避免在裝配時被拉動而松脫 产品设计注意事项14 塑胶产品设计注意事项 成形品設計要點改善 1 外觀的改善 A 原肋為表面形成收縮下陷之原因盡量減薄 肋原 0 5 0 6T B 光澤表面可施行一些如放電 噴砂 腐蝕加工等防止收縮下陷及保持表面無痕跡 C 盡可能地使分模面變得容易 可使模具加工容易及毛邊 澆口切除容易 D 肉厚均一 可防收縮下陷 E 內部肉厚去除 使肉厚均一 防止收縮下陷 产品设计注意事项15 塑胶产品设计注意事项 F 凸彀周圍 除去部分肉厚 防止收縮下陷 G 凸彀之設置在同樣強度下 可以多數以小凸彀代替 可防止收縮下陷 H 格子連接凸彀之場合 可防收縮下陷 並可使強度顯著增加 2 強度的改善A 肉厚較薄之孔 把孔邊肉厚增加及高度增高以補強 B 切離之孔周邊肉厚宜增加 C 曲面的設置 可使強度增強 产品设计注意事项16 塑胶产品设计注意事项 D 脫模時 心型銷受收縮力 使成形品頂出時造成破裂 可設置凸彀承受頂出力量 E 角隅設R 可改善強度 防止應力集中 變形破裂 F 加設補強肋及角隅部設R 增強凸彀之強度 G 孔與孔之間距 孔與邊緣之距離 應有適當之距離 可防止破裂之發生 产品设计注意事项17 塑胶产品设计注意事项 3 模具及成形品的改善A 銳角薄內部分 易使材料充填不足 B 透明成形品 肩角部設充分之脫模斜度 頂出時不被刮痕 才不致於影響透明性 C 斜向凸彀 使模具構造變為復雜 改善凸彀方向的形狀 使成直角向之分模 D 將側面之孔癖開 可消除UNDERCUT而不用側向心型 E 上下對合 可免除使用側向心型 使模具構造簡化 F 上對對合之孔 恐有偏心之處 宜將另一方孔擴大 产品设计注意事项18 塑胶产品设计注意事项 G 外緣波紋之成形品 后加工不易 毛邊去除 澆口切離 可改為邊緣 使變為容易 H 手扭止滑部 凸形場合模具之切削加工容易 I 分模線為階斷形 模具制作困難 毛邊修整不易 宜改為直線形式曲線形 J 底部設置凸緣 可使分模線單純 后加工容易 K 切削時左右對稱形狀加工容易 非對稱者加工困難 L 車削加工比銑削加工速度快且廉價 成形品應盡量設計為圓形 产品设计注意事项19 塑胶产品设计注意事项 M 成形品加飾 宜