高光模具设计准则

1、高光模具设计高光模具设计流程及流程及纲要纲要課程內容課程內容前言前言高光製程高光製程的原理及高光设备运行步骤的原理及高光设备运行步骤采用采用高光製程高光製程的优势的优势采用高光采用高光製程製程易出现的问题点易出现的问题点高光模具設計流程高光模具設計流程 - - 浇注系统浇注系统設計設計 - Steam channel - Steam channel与一般冷却水路与一般冷却水路設計設計 - - 隔热板及感温线位置设计隔热板及感温线位置设计產品設計要點產品設計要點 本課程以傳統模具設計技術為基礎，考慮高光即冷即熱製程的差異點本課程以傳統模具設計技術為基礎，考慮高光即冷即熱製程的差異點說明高光模具設

2、計的流程及考慮重點，並針對不同的產品型式，藉範例說說明高光模具設計的流程及考慮重點，並針對不同的產品型式，藉範例說明其設計重點及理念。明其設計重點及理念。本課程內容融合韓國模具業界之成熟技術及在中國的實際經驗整理歸納而本課程內容融合韓國模具業界之成熟技術及在中國的實際經驗整理歸納而成，但不代表可以解決所有高光產品的模具設計難點，個別產品需使用本成，但不代表可以解決所有高光產品的模具設計難點，個別產品需使用本課程內容為基礎深入研究。課程內容為基礎深入研究。前言前言热塑性塑胶注塑机的示意图热塑性塑胶注塑机的示意图1. Principles of Heat & Cool Technology

3、注塑成型过程注塑成型过程 HOTMeltCOLDMold= Injection Mold closing合模合模Injection注射Packing保压保压Cooling冷却冷却Mold open/Ejecting开模顶出开模顶出1. Principles of Heat & Cool Technology 注塑成型注塑成型過程中過程中的的“表层表层”急冷急熱製程原理急冷急熱製程原理在傳統的注塑製程因為模具的溫在傳統的注塑製程因為模具的溫度較低，熔融塑膠進入模具後即度較低，熔融塑膠進入模具後即馬上凝固產生皮層馬上凝固產生皮層( (skin layer)skin layer)。在成型的過

4、程中所產生的很多問在成型的過程中所產生的很多問題都發生在皮層，如縫合線、流題都發生在皮層，如縫合線、流痕及浮纖痕及浮纖.等等缺陷，所以用等等缺陷，所以用高模溫避免皮層產生是解決眾多高模溫避免皮層產生是解決眾多問題的好方法。問題的好方法。傳統模具加熱利用固定模溫成型，其預熱溫度在於穩定製程傳統模具加熱利用固定模溫成型，其預熱溫度在於穩定製程工作溫度以達良好品質。創新模具加熱是在產品射出前加熱工作溫度以達良好品質。創新模具加熱是在產品射出前加熱模具，讓模溫迅速上升達高分子材料玻璃轉化溫度模具，讓模溫迅速上升達高分子材料玻璃轉化溫度Tg Tg 以上；以上；冷卻階段迅速降低模溫達冷卻階段迅速降低模溫達

5、TgTg以下，縮短冷卻時間加速產品固以下，縮短冷卻時間加速產品固化，達成動態模溫控制。化，達成動態模溫控制。急冷急熱製程原理急冷急熱製程原理玻璃轉玻璃轉化化溫度溫度( (Glass transitioGlass transition temperaturen temperature，Tg )Tg )，當聚合物當聚合物在在TgTg時，會由較高溫所呈現的時，會由較高溫所呈現的橡膠態，利於加工。橡膠態，利於加工。簡單說簡單說, , 物質到這個溫度時呈現像玻璃的狀態物質到這個溫度時呈現像玻璃的狀態, , 往上或往下改往上或往下改變溫度就會產生融熔或固態的狀態變溫度就會產生融熔或固態的狀態 急冷急熱製程

6、原理急冷急熱製程原理TgTg的現象是非結晶性的現象是非結晶性( (Amorphous)Amorphous)材材所特有，半結晶性材所特有，半結晶性材中有結中有結晶區與非結晶區，因此仍有晶區與非結晶區，因此仍有TgTg的存在。較低結晶的材的存在。較低結晶的材或是非結晶或是非結晶材材TgTg越明顯。越明顯。製程介紹製程介紹急冷急熱製程原理急冷急熱製程原理乔龙乔龙高光系统的运行步骤高光系统的运行步骤ClampClosedInjectionPacking & CoolingClampOpenEjectingHeatingCoolingHeatingInjection Molding Machin

7、eTITANBlow out Hot water with airBlow out Cold water with airOne Cycle乔龙高光系统的运作过程乔龙高光系统的运作过程在注射进程中在注射进程中的模具溫度變化的模具溫度變化RHCM Method (Ref. Ono Sankyo LTD.)采用采用高光製程高光製程的优势的优势1. 消除产品表面夹水痕/收缩痕/流纹等问题2. 增强产品表面光泽度3. 提高产品表面防刮性能4. 省却产品后加工程序(如:喷油、电镀)改善使用玻纤材料产品表面浮纤问题减少生产废品率降低射出压力5. 缩短产品成型的周期采用采用高光製程高光製程的优势如下的优势如

8、下: :采用高光采用高光製程製程易出现的问题点易出现的问题点采用采用高光製程高光製程的注意点的注意点: :1 1、毛边：由于模温高，当充填压力过高或充填不平（出、毛边：由于模温高，当充填压力过高或充填不平（出 现过保压时），易出现毛边现过保压时），易出现毛边2 2、翘曲：主要存在单面高光的产品，由于公、母模温度、翘曲：主要存在单面高光的产品，由于公、母模温度 相差较大相差较大3 3、缩痕：主要出现在高光面背后有、缩痕：主要出现在高光面背后有RibRib的区域，由于高光的区域，由于高光 面模温较高，收缩时间长；易出现缩痕面模温较高，收缩时间长；易出现缩痕4 4、烧焦：当、烧焦：当 Steam c

9、hannel Steam channel 不能均匀的加热模具或加不能均匀的加热模具或加 热时间过长热时间过长常规成型常规成型Heat & CoolHeat & CoolFlow MarkFlow MarkWeld LineWeld Line高光泽高光泽(#14000)(#14000)常规成型中塑件缺陷常规成型中塑件缺陷传统模具与高光模具的缺陷传统模具与高光模具的缺陷完美的塑件完美的塑件Conventional Injection molding传统的注塑传统的注塑成型成型Heat & Cool Injection molding运运用用高光无痕无高光无痕无夹线注塑技术夹

10、线注塑技术的注塑成型的注塑成型SEM image of Weld Line 无无缝缝表面表面传统模具与高光模具的缺陷传统模具与高光模具的缺陷增强产品物理属性增强产品物理属性抗张强度抗张强度 硬度硬度钢球测试结合线钢球测试结合线热度下降测试热度下降测试缝合线抗张强度缝合线抗张强度 光泽度光泽度抗冲击强度抗冲击强度热塑性塑料维卡软热塑性塑料维卡软化温度化温度 高光模具設計流程高光模具設計流程 浇注系统的设计浇注系统的设计1 1、浇口的分布、浇口的分布浇口的分布应确保结合线出现在浇口的分布应确保结合线出现在steam channelsteam channel区域区域应控制充填平衡应控制充填平衡应避免

11、出现包风及迟滞应避免出现包风及迟滞2 2、浇口的数量、浇口的数量浇口数量适当增多，降低射出压力浇口数量适当增多，降低射出压力，減少模穴壓力差。，減少模穴壓力差。3 3、热流道的选择、热流道的选择采用热流道时，需要防止产品表面出现瓦斯气，尽量不要采用热嘴直采用热流道时，需要防止产品表面出现瓦斯气，尽量不要采用热嘴直接进产品接进产品。若必须要采用热流道直接进产品，热嘴前端需要做周密的冷却水套来若必须要采用热流道直接进产品，热嘴前端需要做周密的冷却水套来加强冷却加强冷却，避免澆口附近成品過熱產生的色差問題。，避免澆口附近成品過熱產生的色差問題。盡量減少熱流道的長度，在冷流道設計排氣裝置，避免瓦斯氣發

12、生。盡量減少熱流道的長度，在冷流道設計排氣裝置，避免瓦斯氣發生。流道的設計應特別重視平衡。流道的設計應特別重視平衡。 LCD Front 40” Gate Design LCD Front 40” Gate Design浇口与流道系统浇口与流道系统为了方便脱落需要对Runner Holder部分进行设计浇口与流道系统浇口与流道系统采用针阀式热流道 开模时，防止模芯划伤及模具事故等问题。冷流道直径为3mm，但是经常发生未成型等问题，将冷流道加大至4mm连接Gate，问题不在发生。 高光模具，由于塑件加工过程使用高模温，为了避免浇口直接接触产品，造成烧焦.瓦斯气.胶口缩水等问题出现；热流道设计采用

13、热浇口转冷浇口进胶。 LCD Front LCD Front 3232” Gate Design” Gate Design高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計Steam channelSteam channel的设计的设计均匀：均匀： Steam channel要求分布均匀，避免温度要求分布均匀，避免温度 分布不均导致局部出现烧焦、色差分布不均导致局部出现烧焦、色差距离：距离： Steam channel与高光面距离保持一致，根据与高光面距离保持一致，根据 不同直径的水路设计相应的距离不同直径的水路设计相应的距离普通

14、冷却水路的设计普通冷却水路的设计普通冷却水路设计也应分布均匀，减少产品变形和避免模普通冷却水路设计也应分布均匀，减少产品变形和避免模具其他机构温度过高产生的问题。具其他机构温度过高产生的问题。LCD TV 模具結構模具結構高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計- Heating Input-Pressure : 8kg/cm2Heat Source : Pressurized Hot WaterInlet Temp. : 165 C- Cooling Input -Pressure : 8kg/cm2Coolant :

15、 Water Inlet temp. : 25 C Initial Condition Mold Temperature : 60InletOutlet邊界條件邊界條件模 具 設 計 及 分 析模 具 設 計 及 分 析 介 紹介 紹高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計分析結果一分析結果一 模穴表面溫度模穴表面溫度模 具 設 計 及 分 析模 具 設 計 及 分 析 介 紹介 紹高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計分析結果二分析結果二 高壓

16、水溫度分佈變化高壓水溫度分佈變化模 具 設 計 及 分 析模 具 設 計 及 分 析 介 紹介 紹高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計Point_3Point_3 Point_2Point_2 Point_1Point_1 Point_4Point_4 1010 C DistributionC Distribution分析結果三分析結果三 高壓水溫度分佈變化高壓水溫度分佈變化模 具 設 計 及 分 析模 具 設 計 及 分 析 介 紹介 紹高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam cha

17、nnel与冷却水路与冷却水路設計設計模 具 設 計 及 分 析模 具 設 計 及 分 析 介 紹介 紹高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計一般模具一般模具 溫度上升花費時間 成形時間延長 模具膨脹Core製品部壓縮蒸氣水管 製品表面不均勻注入樹脂Cavity模 具 設 計 及 分 析模 具 設 計 及 分 析 介 紹介 紹高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計降低溫度花費時間 成形時間延長 模具收縮 製品表面不均勻Core製品部 製品表面不均

18、勻注入樹脂冷却水水管Cavity一般模具一般模具模 具 設 計 及 分 析模 具 設 計 及 分 析 介 紹介 紹高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計Cavity 平面製品時可以有良好效果 型狀時 成型Cycle長 模具容易膨脹 製品表面不均勻水管壓縮蒸氣注入樹脂Core 因溫差產生導致製品表面不均勻製品部高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計Cavity 平面製品時可以有良好效果 型狀時 成型Cycle長 模具容易收縮 製品表面不均勻注入樹

19、脂Core 因溫差產生導致製品表面不均勻製品部冷却水水管高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計 表面維持一定溫度(不會不均勻) 升溫、冷卻時間大幅縮短。製品部水管CoreCavity壓縮蒸氣樹脂注入高光模具設計流程高光模具設計流程 Steam channelSteam channel与冷却水路与冷却水路設計設計即冷即热的水路结构图即冷即热的水路结构图 适用于常规平面产品 适用于规则的曲面产品 Fuji TechGE TechFuji TechFuji Tech 适用于带有较复杂曲线的塑件,平面产品一般不采用此种加工形式

20、;cavity-1,2 装上O-Ring，用螺丝拧紧螺栓后，水道不得有漏水现象;水路采用镶拼形式加工, cavity-1,2需做表面处理，模具精度要求非常高，机构较复杂。水路与边距的设计水路与边距的设计ABCD (mm) (mm)A AB BC CD D加工加工长长度度32”(68)32”(68)2.5 15202.5 15202 12162 1216相同相同相同相同10001200100012003232” ( (810)810)2.5 15202.5 1520 2 12162 1216 2.5 15202.5 1520与与B B相同相同1200150012001500水路水路间间隔距离依照

21、水路直隔距离依照水路直径径2- 2.52- 2.5倍倍为为基准基准, ,但在但在12161216或或15-2015-20范范围围之之内内. .模具模具加工加工截面截面塑胶材料塑胶材料: ABS+PMMA: ABS+PMMA( (依材料不同水路间距可适当调整依材料不同水路间距可适当调整) ) 塑件如因为结构的局限不塑件如因为结构的局限不能按规范进行水路设计能按规范进行水路设计, ,可以可以更改胶口位置让缝合线停留在更改胶口位置让缝合线停留在水路正上方水路正上方, ,建议做模流分析建议做模流分析. .若塑件为若塑件为GFGF材料材料, ,水路设计一水路设计一定要均衡定要均衡, ,避免不必要的耗能避

22、免不必要的耗能. .GE Tech-热管路-成型部分设计尺寸距产品表面低于10.0mm-常规冷却-直冷结构.以成型部分为中心进行设计。-喉管-材料: 不锈钢由于没有标准化的零部件采用了订做的方式。TITAN系统接头规格:PF1/2喉牙模具水路设计图模具水路设计图- 7mm热水路 喉管安装在模芯上,减少热能损耗,增加效率;设计时尽量不使用O-Ring.变更前变更后如上图所示,LB1系列与Fuji公司制作的LX1系列相比，结构简单，无需使用O-Ring，可以弥补 水路漏水等问题.(LB1系列当前周期时间为70sec, 而 LX1系列的周期时间为: 110sec)Heat & Cool系统

23、的IN, OUT分别为12EA， 目前模具设计正在以IN,OUT 4EA两倍，即8EA进行设计3. LB1系列是在LX1基础上的改善方案。水路的优化水路的优化LX1系列LB1系列隔热板隔热板 高光模具設計流程高光模具設計流程 隔热板的设计隔热板的设计高光模具只要求在高光面区域加热而设计均匀的高光模具只要求在高光面区域加热而设计均匀的Steam channel,防止热量损失防止热量损失,固需在模仁与其他机构间增加隔热板固需在模仁与其他机构间增加隔热板隔热板通常采用隔热板通常采用HP4M材料材料,厚度一般在厚度一般在 3 mm 5 mm之间之间 Core-Side“A” “B” 隔热板组装（绿色部

24、分为斜度块） 基 隔热板隔热板 设计时要考虑预留,热水注入口和隔热板固定部分的形状。可支撑隔热板，维持相应的形状。红色部分为连接面。 10mm15mm 隔热板固定部分尺寸约为30mm.作业人员倾向CAM倾向各个部门负责人需要参加会议,统一加工方法.隔热板与镶块隔热板与镶块-确保平面接触区间隔。-确保热流道有足够间隙和保证隔热板的支撑力。 红色接触部分的尺寸应确保精确度，底部到隔热板厚度假设为3mm，则设计尺寸应为3.05mm(隔热板公差为0.05mm.)基准面模芯于隔热板需要确保剩余空间，防止标准面保护和拆卸工具干扰等问题。基准面和拆卸工具干扰今后方案隔热板间隔隔热板间隔原方案黄色O-Ring

25、槽.黄色部分螺丝孔热流道 到隔热板和连接部分保持1.0mm的间隔隔热板间隔隔热板间隔 隔热板隔热板K01AK01BK02BK02AJ05AJ03A上，下部分结合时，可起到导向作用。-防止出现P/L 毛边现象为了确保强度较高的模仁, 采用0.5mm尺寸。 -在P/L处插入镶块 为了避免对模具面的直接冲击，采用镶块进行加固。 隔热板(3mm)模具材料: (K01A:CENA-1), (K02A,K02B,K01B,隔热加固板:HP4M), (J03A,J05A:HP1), (其它板类:SM45C)连接部分 采用镶拼形式可以有效缩短加工时间及模具安装速度，提供更多机械规格选择余地。隔热板设计图隔热板

26、设计图LX1系列中没有，但是在LB1系列中进行加强。Core的内侧为了防止热能损失而设置。T=15.0mm 隔热板安装位置靠近热水注入的固定部分。底面，侧面为T=3.0mm隔热板: 需要高温的环境下使用，在上侧需要确保温度控制及保温效果。 Heat & Cool成型时所产生的最高模具温度为190。建议采用耐久性及耐高温（400）特性较好的misumi HIPLS。 隔热板各个尺寸的T公差为0.05，“A” “B” 当前模具隔热板位置为 “A”部分.为了弥补热能损失， 可以考虑在“B”位置进行安装。LX1为最初的急冷急热系统设计，LB1为现在更改后的急冷急热系统设计。隔热板与滑块的设计隔

27、热板与滑块的设计高温注塑过程中，树脂流动性也会增大，由于增加了斜镶块，可以增加其强度。隔热板(3mm)热水路常规冷却热水注入口- - 滑块结构滑块结构- - ( (型号型号: :DB/ HD DVD DB/ HD DVD 产品名称产品名称:FRONT MAIN):FRONT MAIN)- -需要设定分析收缩率需要设定分析收缩率: : 常规注塑和急冷急热注塑时，产品尺寸会出现不同的变化。常规注塑和急冷急热注塑时，产品尺寸会出现不同的变化。感温线感温线 模具感溫點位置要儘可能處於模仁表面與高光水路之間模具感溫點位置要儘可能處於模仁表面與高光水路之間; ;高光模具設計流程高光模具設計流程 感温线的设

28、计感温线的设计建议采用质量较好的建议采用质量较好的K K型感温线型感温线感温线感温线1. 当前所使用的直径.2. 在感温线的主要功能方面，侧面的感温线公差为+0.05，因此将数值定为+0.1。-安装位置：在Steam Line Pitch之间插入感温线 最大程度上靠近模芯表面。-T1的感温线应横向安装在Steam和常规冷却之间，假如感温线无法正常使用，便会无法正常注塑成型.(系统以温度为使用基准时)导向部分剩下2025mm以大直径尺寸加工。-在感温线组装部分，确保足够的空间用以扳手作业空间。感温线在两条高光水路中间,在高光水路和产品之间.距离产品约4-5mm.约约4-5mm4-5mm感温线接口

29、感温线接口产品Rib尺寸: 高度5.0 厚度: 0.8mm(32LB1) 1.0mm (37LB1)排气设计排气设计 由于生产时采用的是高模温,产品骨位尽量使用镶件形式加工.起到散热和排气作用.防止产品困气,在P/L处需加强排气的设计.(依照主肉厚不同尺寸适当调整)高光模具设计流程高光模具设计流程1.1.产品评估产品评估 检查产品是否适合做高光模具所能提供的优势。检查产品是否适合做高光模具所能提供的优势。2.2.方案的寻找与确认方案的寻找与确认 （1 1）模具结构确认（比如哪里该走行位，镶件等模具结构确认（比如哪里该走行位，镶件等);); （2 2）浇注系统设计的确定浇注系统设计的确定; ;

30、（3 3）水路设计的确定水路设计的确定; ; （4 4）隔热板隔热板, ,斜度块斜度块, ,感温线的确定。感温线的确定。3.3.制图制图 模具模具2D2D结构图的绘制。结构图的绘制。 产品为透明塑件，按高光模具设计规范，前后模都应有高温水路通过，但按产品为透明塑件，按高光模具设计规范，前后模都应有高温水路通过，但按此模具结构设计，前模可以做高光水路，后模则无法设计水路此模具结构设计，前模可以做高光水路，后模则无法设计水路, ,从而无法达到高从而无法达到高光效果光效果. .产品结构设计要点产品结构设计要点产品设计要点产品设计要点 此产品要求红色面高光此产品要求红色面高光, ,但行位离需高光的面距

31、离太但行位离需高光的面距离太近近, , 分型面无论是从分型面无论是从A A处分处分型还是从型还是从B B处分型处分型, ,都无法通都无法通过高光水路设计来全部达到过高光水路设计来全部达到红色面的高光效果红色面的高光效果. .0.75mmA AB B产品设计要点产品设计要点 此产品要求此产品要求A A、B B 、c c 、D D四面高光四面高光, ,由于有行位由于有行位, ,且行位且行位较小较小( (行位尺寸行位尺寸:62:62* *5050* *14),14),行位里侧无法走高光水路行位里侧无法走高光水路,A,A面面离前模的高光水路距离较远离前模的高光水路距离较远, ,则则A A面无法达到高光

32、效果面无法达到高光效果. .ABCD产品设计要点产品设计要点 此产品要求前模表面高光、无缝此产品要求前模表面高光、无缝合线，传统模具里产品侧面网孔处的合线，传统模具里产品侧面网孔处的缝合线较多。此行位较大，有足够空缝合线较多。此行位较大，有足够空间走高光水路，故此产品可以按高光间走高光水路，故此产品可以按高光模具设计达到客户的高光需求。模具设计达到客户的高光需求。模具结构设计要点模具结构设计要点Channel与Steam channel距离太近.传热效果不佳(冷却水路会把高光水路的热量给带走).高光水路离产品太远,高光效果也不佳.Steam channelchannelCavity Cavit

33、y Core Core Cavity Cavity Core Core 传统模具如何修改成高光模具传统模具如何修改成高光模具传统模具设计高光模具设计 传统模具修改成高光模具,主要体现在水路设计上.此产品要求前模单面高光,在前模模芯上设计两组进出高光水路, 由于模具小,没有设计隔热板,在模板上设计两组冷却系统,防止模板温度过高.传统模具如何修改成高光模具传统模具如何修改成高光模具传统模具设计高光模具设计 此产品要求双面高光,由传统模具修改成高光模具,在传统模具的基础上,增加了热水路,隔热板,斜度块,防止模板温度过高,在模板上增加了冷却水路.传统模具如何修改成高光模具传统模具如何修改成高光模具传统模具设计高光模具设计 传统模具修改成高光模具，在传统模具的基础上，增加了热水道，隔热板，斜度块。浇口与高光水路图浇口与高光水路图 防止产品侧边(枕位处不好走高光水路)有缝合线,可以在充填平衡的前提下