塑模设计训练讲议

1、K/S成型塑模開發模具設計訓練講議(試行版)大綱1. 前言2. 模具設計作業辦法3. 塑模設計原則4. 快速提昇電腦輔助設計效率5. 模具設計要項查檢6. 圖面標注與模具加工7. 組立試模8. 模具設計檢討前言本教材用於內部教育訓練。訓練對象必須具備以下條件:熟練成型機參數調整, 熟知塑模結構,具有良好的塑模組立/維修實踐經驗,能使用AUTO-CAD或其它軟體。訓練目標為: 合格的塑模設計工程師塑模設計原則塑膠模具設計原則 每種塑料對於模具設計之要求不同,同時模具設計又隨生產之形態及現有之成型設備之不同而有所變化,盡管如此 ,模具設計仍有些原則可循: 1)模具設計上應與熱交換器相似: 由於模具

2、溫度之冷卻及控制對整個注塑周期及物料性質有很大影響;故模具必須具有熱交換器式的設計。計算進入模具的熱量可以利用以下公式: Q1=W*S*CR*t1.其中 W-射出重量(kg/次) S-每小時射出次數(次/hr) CR-樹脂比熱(kcal/kgc) t1-射出溫度與平均取出溫度的差Q2=*d*l*h*t2 係水帶走熱量之計算公式其中 d-冷卻孔徑 l- 冷卻孔長 h-界膜係數 (kcal/m2hrc) t2-模具與水平均溫差 (°c)同時可以利用以下公式計算進入冷卻水的熱量:Q3=v*c*e* t3其中 v-水流量 (m3/hr) c-水的比熱 (kcal/kg.c) e-水的熱容量(

3、kg/m2) t3-出水與入水口溫差如此,模具達到熱平衡就有:Q1=Q2=Q3,不難確定冷卻水道的直徑及長度.實際設計時,考慮水垢等因素可將計算值提高到2倍的能力,只要增加管長,內面積即可。界膜係數即使增大,只要水溫接近模溫,並不會有問題。 2).採用平衡式流道系統: 平衡式流道易加工,更重要的是平衡式流道最容易使每一個模腔達到相同壓力,有利於保證每個零件均質生產。這對於連接器來說尤其重要。 3).模具設計標準化: 盡量採用標準的模具組件及附件。這不但可加速繪圖過程(因標準製品已儲存於電腦系統),更可減低模具的生產成本及維修成本。在連接器模具方面可以有以下標準化部件: A,B板及其固定板,引料

4、接頭,水栓,導柱套及頂針,回位銷,彈簧,近定位以及部分架構件等。 4).足夠的排氣裝置: 模腔內氣體的順利排出可以減少零件包封,不飽模,髒污及模仁腐蝕。通常可以通過設置頂針,分割模仁,開排氣槽及採用特殊材料來排氣。排氣槽的位置在遠GATE,零件結合線處,以及肉薄處。 對於電子連接器而言,有一種趨勢: 只要位置許可,排氣槽越開越多,可視模腔內壓力不同而深淺不一化。當然,最後要確保排氣暢通直至模具外,以免前功盡棄。 5).確保快速修模,設計時預留修模量: 精密模具除了塑膠原料本身固有之收縮率外,還需要克服其它如肉厚不均造成的脫模後變形。後者的難處在於:不同的零件將有不同的變形量及變形方式,變形位置

5、。因此,像電子連接器生產用之精密模具必須依照經驗設置修模餘量,以確保試模時可以快速修正局部模仁 ,使得可以花較少成本, 就可以快速使零件符合規格要求, 在產品開發段尤其重要。 6).以容易組立,不易出錯為原則: 電子連接器的塑膠零件料號眾多,有些差別不大 ,連接器製造廠從成本考慮 ,大多采用多料號共用一套模生產; 設計模具時應考慮在模仁上做MARK, 鍵槽, 掛腳,以減少在組立多料號模具時出錯, 即模具設計中的”防呆法” 。 7).以模具易加工,精度適當為原則: 在進行模具結構設計時,應充分了解各種加工方法及所能達到的精度。 連接器功能與配合部位相對精度要求較高, 其對應的模仁部位應保證足夠的

6、精度及均質。如可將該部分設計成完全由磨床的方式加工,對其表面粗糙度作進一步要求;有些既無功能又無配合要求的部位,模仁加工時盡可以放寬公差,如一些外形的倒角等。當然,以上也是出於對模具加工成本降低的考量。(詳情見第6章)模具設計要項查檢1).注塑模具設計之計算工式1.模具設計理論尺寸計算 : L=µ*L0L: 模具理論尺寸 µ:原料各向收縮率 L0:零件設計尺寸2. 模具設計實際尺寸計算 : =L+a1+a2+ a3- a4: 模具實際尺寸 L: 模具理論尺寸 a1: 預置變形量 a2: 脫模斜度餘量 a3: 塑膠零件熱膨脹量 a4: 模具熱膨脹量3.回位銷及頂出板變形量計算

7、 : =(* 3)/(n*E*I): 最大變形量(cm) E:縱彈性係數(kgf/cm2) I:截面2次矩(cm4) :頂出板重量/彈簧輸出力(kg) n:係數(懸臂梁時n=3) :承受彎曲長度(cm) 4.模具彈簧輸出力計算 : =(d4*G*)/(8*N*D3): 輸出力(kgf) N:線圈的有效圈數 D:線圈的中心直徑(mm)d:線徑(mm) G:橫彈性係數(kgf/cm2) :變形量(mm)5.模具彈簧剪斷力計算 : =k*(8*D*)/(*d3):剪斷應力(kgf/cm2) d:線徑(mm) D:線圈中心直徑(mm):負荷(kgf) k:依線徑與線圈直徑比m=D/d而變化的剪應力修正

8、係數6.塑膠零件脫模力計算 : RP-n*P1R:最大脫模阻力(kgf) P:頂出力(kgf) P1:彈簧反作用力(kgf) n:彈簧支數7.頂針大小及長度計算 : R=4*2*(E*I)/ 2R:最大脫模阻力(kgf) E:縱彈性係數(kgf/cm2) I:截面2次矩(cm4) :頂針長度8.塑化量計算 : G=(m1+m2)/T)*G: 塑化量(g/min) m1:零件重量(g) m2:料頭重量(g) T:成型周期(min) : 安全係數9.鎖模力計算 : CS*(P0-P1-P2-P3)C:鎖模力 S:零件及料頭投影面積 P0: 注射壓力 P1:噴嘴壓力降 P2:流道壓力降 P3:模腔流

9、動壓力降10.流體力學及熱力學公式適用2).注塑模具結構設計1.模具構造形式二板、三板、Heat Runner、單/多滑塊抽芯、簡易/快速模2.模具注射系統gate位置/大小、Runner截面形狀、Runner平衡及模穴數排布、模流分析3.模具頂出機構普通圓/扁銷頂出、剝料板頂出、套筒頂出、兩次頂出、模內cut、斜銷頂出、氣體輔助4.模具溫度控制冷卻水道排布、block內水道設計、冷媒及迴路密封性5.分型系統設計分型面選取、模仁分割、死角處理(側向抽芯機構設計)6.模具材料選用 考量:模具精度、被切削性、鏡面加工性、耐磨耗性、靭性、耐腐蝕性、強度、電加工性能以及材料價格(S55C,RAMAX,

10、SKD61,VIKING,SKD11)7.概念設計與拆模正確讀懂產品設計圖、收縮率計算與調整、平面layout、立体assm圖、模仁分割8.模具設計製圖(詳見第6章)layout圖:圖框欄位、模仁件號、模穴中心尺寸、邊界尺寸、插破位置尺寸、關鍵高度方向尺寸、block內水道、滑塊鑲件、頂針孔位置、模仁相對位置零件圖: 圖框欄位、配合公差與互換性、清角&逃角、表面粗糙要求、各種mark、成型工藝需求(脫模角/鏡面) 、標注加工方法、精度過剩、標準件使用、缺少尺寸、尺寸鏈封閉、累計公差吸收、圖面排布整潔美觀、局部視圖運用assy圖:圖框欄位、頂針及標準品、模板尺寸/編號及相對位置、複雜頂出

11、機構示意圖面標注與模具加工1). 塑模圖面標注基本要求: a.模具加工者及模具組立者易讀懂: b.圖面標注不應超過必要及欠充分: c.現場作業者應無需再作計算: d.採用標準化圖框及一個件號一張圖紙.2).圖面標注方法:+0-0.01a. 架構件及模仁六面體配合件外形公差取±0.002,著眼於模具精度要求,減少累計公差;架構件高度取公差 +0.01+0.005+0.01+0 b.模仁高度靠破方向理想尺寸、實際尺寸、公差一般為: A、A+0.01、或 ±0.005,其理想尺寸為依收縮率計算所得。若無變形預置及脫模角,則實際模仁尺寸為理想尺寸。 d.掛腳部分高度公差為±

12、;0.01, 掛腳與槽深的理論值差值為0.02 mm。(如: 掛腳 3.99mm, 槽深4.01mm)+0-0.005+0.01+0.005 e.配合(無論是動、靜)模仁公差考量排氣與原料溢料值。PPS間隙<0.005mm,如為LCP、PBT、PA6T、PCT等原料,孔尺寸A銷尺寸為A 方孔、槽配合也是如此。 f.頂針孔尺寸配合:模仁A,墊板A+0.10, M02板A+1, M03板A+0.5mm (實際需考量A值及頂針規格) 。 g.脫模角與斜靠保證成型後零件尺寸大小端均在規格內。(如原料:PBT,Y軸,藍圖:1.20±0.05,模仁大端取1.24mm/小端取1.18mm)

13、h.FOXCOnn mark選用標準字型 ( 1# , 2# ,3# , 4# , 5# ),明確標示”霧面亮字”或”霧字亮面”、或字深”霧面亮字”)標示模仁圖; i.同一方向尺寸,選用同一基準。盡量使得加工基準與標注基準一致,通常選大平面/外形中心作為標注基準。 j.模板公差取標準件,保證大面平行度, A/B板需配加工。 k.圖面版次更新一定在右上方注明原因,並簽名,寫日期。 l.尺寸標注以實體為主,便於量測及現場加工。3).常用加工代號對照REF.參考尺寸 TYP.點型尺寸 THR.通孔TAPER 錐度 TAPER START 脫模角起始線DEEP 深度 HIGH 高度 BOTTOM 底部VIEW 向視圖 SEC剖視圖 DETAIL放大圖LARGE大端 SMALL小端 MARK 記號SQ 正方形 LP 拋光 “CB” 螺栓沉頭孔W/E線切割 G 成形磨 P/G 光學研磨W/E0 油割 J/G治具研磨 M 銑削8-M8*10 - 8個M8螺孔牙深10mmR0.03 清角0.04 maxFINISH 熱處理硬度(HR