筋等设计规范多

J第二章射出成型/重品^^

2-1通论

产品设计是运用材料，经设计成为新仓旧g外形或构造，以制成指定作用或目的的产品。其所须具有之条件为：

1.在功能上：要能符合使用者的需求，

2.在使用操作上：要能符合使用者的习惯与身份。

3.在外型上：要能合乎简朴的制造原则并满足使用者H勺喜好。

4.材料应用与加工措施上：要合乎经讲与合理的原则，井能求得最适化而减少成本。

即任何一新产品，从构思到生产，对一企业而言，其考量前题为如下所列各项：

•未来性：企业未来发展领域的配合，成长性。

•技术性：与该企业既有技术之关系.原料设备获得之难易及技术上成功的也许性。

•领先性：与否可中请或抵触专利及制品与否具独特性。

•销售也许性：产品的展望，推出市场之难易，销售网的建立及有无商品特性等也许性。

•经济性：研究经费人员的多寡，开发期间的长短，设备投资额之获得及获利率的大小。其他如材料之选择、加工方式、

模具的设计、二次加工方式及安全规范、法令等，皆须详加考虑。

一般塑料新制品产生的方式可分为三和：

1.再设计(redesign)：就是将既有产品的部分，做某些变化或修饰，使成为更具价值与流行的新产品。现今市场上约莫80%,

属于此类。

2.组合(combination)：结合两种以上不一样功能，发展而成之新制品。例如PC制成的潜水镜再贴上防雾腴，而成为价值

更高的新产品。此类新产品约占10%。

3.创新(innovation)：剩余的10%即为发明前所未有之新制品，此类产品山于须花费较长的时间在宣传及消劣者的接受性

上，因此一股这方面之设计比例较低。

塑料产品设计者与其他设计者最大的不一样是，前者必须详加考虑塑料之多种物性，尤其是环境变化对物性之影响及在长时

间负载下对产品之影响。

一般，塑料之物性数据是在试验室H勺环境下，根据美国原则测试措施(.ASTM)而测得。而所设计H勺塑料产品并不会正如测试样

品在同样条件下成形或被加应力。其他如：

・肉厚及形状。

・所加负载之速率及时间长短。

•玻纤之排列方向。

•缝合线。

•表面缺陷。

•成形参数。

以上这些：都会影响到塑料产品之强度及韧性。

设计者亦须考虑到温度，湿度，阳光(紫外线)，化学药剂等之影响。因此理解其产品H勺最终目的而探讨有关的物性是非常

重要的。下表2T为一原则I内设计检查表(designchecklist).

«2-1段甘械直表

羟品名________________________________________________________________________

公司________________________________________________________________________

代就________________________________________________________________________

A•羟品功能

B.操作脩件正常最大最小

操作温度_____________________________

毒命（小峙）______________________________

负载力够）二二ZZ二ZZ

旦戴畤^始ZZZ^Z二ZZZ

错束______________________________

其他一_______________

c・璟境因素化学品湿氟----------------

辗法操作之周遭温度日光直射，辗法直射

o.I^It修件

安全因素最大臂折量

尺寸公差装配方法

完成度箭代理商阍码检膜

E.功能测1击________________________________________________________________

F•其他（任何有助於了解^^品之消息或意兄）

2-2原型之设计

为了能将实物从设计I内阶段到真正的商品化，我们一般是建一原型而加以测试并修正。最佳的措施是尽量的将原型与将商品

化制造I内加工方式相近。大部份的工程盥料产品是由射出成型所制出，因比原模必须为一单模穴原型模具所制得。如下将讨

论多种制造原型之措施及其优缺陷。

2-2-1机械加工圆杆或平板、块法（machiningfromrodorslabslock）

此法是当所容许的设计时间非常短及只须少许的原型和物体的形状非常简朴的时候，我们可将其经机械加工而得。这样不仅

能力助发展至固定的设计，亦能做为有程度的测试成果条件；但千万不能将其做为最终商品化的原则，其原因如下:

其物性如强度，韧性及伸长量也许会不不小于真正的成形品，由于机械加工会在原模上留卜痕迹。

•强度及韧性也许会高于成形品，由于圆杆或平板块具较高的结晶度。

•若是加了玻纤的产品，则玻纤的J方向性影响会误导了成果。

♦成形品的特性如顶出针痕，浇口痕及不定形的表面构造将不会出目前原型上。

•无法探讨缝合线及接合线之影响。

・山于内应力之不一样，尺寸稳定性会被误导。

・在圆杆或平板，块的中间常有包气现象，以致减少了其强度。同理在成形品I内较厚肉处亦有此现象，而无法做一致的评

估C

•只有少数的圆杆或平板，块材料可供选择。

2-2-2铸模法(diecastingtool)

一般我们可以修正射出成形的原型，假如具有铸模模具H勺话。运用此铸模模具可减少对制造原型工具的须要及以低成本提供

所须的前测试。然而，此法也许也无甚助益，由于本来的模具也许是为金属铸模而设，而非塑料。因此，外壁及肋将不会最

适化：浇口一般会过大及位置不合；并且无

法有效的冷却塑料产品，导致质量具甚大的和异性。

2-2-3原型模具法(protoypetool)

尤其是对塑料产品设计而言，运用廉价的铝，黄铜或是镀铜合金制成原型是个不错的措施。由于基本的讯息如收缩度，玻纤

方向性及浇口位置皆可得之。但由于此模具只能承受有程度的射压，因此无法对•的的估算出成形周期(cyclelime),并且模

具冷却性被限制，甚至不存在。可是，在另

首先而自，其好处为此形式可以有效的提供样品做最终的目的测试及迅速的修正外形尺寸。

2-2-4生产试模法(preproductiontool)

对设计的未来发展及产品的精确性而言，最佳的措施是制造钢铁试模。它可认为单模穴模具或以多模穴模具为体的单模穴模

具（:此模穴已经机械加工完毕，只是未做硬化处理，因此仍可做某些修正,其好处为它具有与生产模具相似之冷却效果，收

缩与翘曲可被探得：尚有由于具有合适的顶

出鞘，模具可以如生产线般的循环，于是可以探得其周期。当然，最重要的是这些样品可以如最终产品般的做强度，抗冲击,

磨耗及其他物性等之测试。

以上各法都是为了能在正式大量商品化前，做最低成本及最有效的预估分析。当然，我们不能本末倒置，忘挥了最终产品的

真正须求。最佳是写下一原则产品所须表，如功能，外观，可容许I狗公差等，做个最完美的设计者。

2-3产品设计

虽然塑料之产品设计非常复杂，但总有某些基本之原理措施来减少某些成形上及产品功能上所发生的问题。如下所探讨的是

在设计上所须注意的基本细节，俾能在未来更复杂的产品设计上有所助益。

2-3-1壁厚(wallthickness)

一股产品必须具均匀的壁厚，假如变化不可防止，则运用转换区的措施来防止忽然的遽变如图2T,且浇口位于较厚处以防

止充填不满。

不均匀的壁厚会导致严重的翘曲及尺寸控制的问题。假如产品须要较高的强度，从成本的观点上来看，用肋(ribs)比增长壁

厚要好的多。但假如产品须要好的外观表面时，则因凹陷痕(sinkmarks)会在表面上产生，故须防止之。若非得用肋不可时：

则应尽量让凹陷痕出目前肋的另一面或较不显眼处。图2-2与2-3为使壁厚均匀的某些措施，图2-2乃运用协及浮凸物

(boss)，图2-3则为运用铸空法(cornig)使设计更好。

改正选之段升

隹不隹

■2<3

总之，一般的原则就是可以运用至少的壁厚，完毕最终产品所须具有的功能。表2-2为一般热塑性树脂制品之厚度表，表

2-5则为热固性塑料制品之厚度表。

表2・2都塑性塑媵裂品厚度之建"位：英叶》

熟曾辘腔最小厚度平均厚度鼻大厚度

POM0.0150.0620.125

ABS0.0300.0900.12S

座克力0.0250.0930.250

^鞋素树脂0.0250.07S0.187

微弗熊0.0100.0350.500

尼能0.0150.062012s

PC0.0400.0930.375

LDPE0.0200.0620.250

HDPE0.0350.0620.250

EVA0.0200.0620.125

PP0.0250.0800.300

PSO0.0400.1000.375

PPO/PS0.0300.0800.375

PS0.0300.0620.2S0

SAN0.0300.0620.250

PVC（硬^）0.0400.0930.375

PU0.0250.5001.500

SURLYN0.0250.0620.750

（酷子聚合能）

■2-3热固性黑唇裂后厚度之建■(M位：英时)

M小摩度小盘件用度一般厚度大灵件及最大厚度

给悠榭用

一般砒0.0500.0620.1250.187S1.000

玻璃安充0.0620.12S0.1870.18720.375

金■填充0.1250.1250.1870.200S1.000

相绘物汨

址里填无0.0400.0930.1250.187至0.500

金♦填充0.0400.1250.1870.187S0.357

尿素及美・明榭IB

玻璃城充0.0500.1250.125。・125至0・187

金4项充0.0400.0930.1870.18720.375

2-3-2半径(radii)

切莫将产品设计成具锋利的边角，由于其刻痕(notch)状会导致应力集中，以致减少「产品之抗冲击力。为门呆证设计在安

全的应力范围内，我们须〃算每个边角的应力集中因子。如图2-4为悬桁(cuulil”er)H勺情形下，应力集中国子对半径/壁

厚之图。

p=自戴

R=同向怵

ff力i

集

中

因

之

子

为了增长边角H勺强度及增进充模的能力，半•径必须在壁耳H勺25%到75%之间，一般为50%，如图2-5所示。

任不住

■2-5好的4角半在&升

2-5-3倾斜角(draftangle)

为了使产品可以轻易的从模具内顶出，外壁必须设计成具倾斜的斜角，如为2-6所示。一般每一英寸，0.5度的倾斜角是到

达有效成果所能容许之最小值。一般而言每一英寸1度是原则的做法。

假如产品的深度须要增长，一•般每增长0.001英寸之深度，须要增长1度额外之倾斜角。

2-3-4肋及角板（gussets）

肋及角板可以有效的增长产品之刚性与强度。合适的运用肋与角板不仅可以节省材料，收轻重量及减短成形周期，更能消除

如用横切面所导致的成形问题。设计肋及角板时，我们有某些基本之原则必须遵守，如图2-7与图2-8。

。■壁厚

b-U.6〜0.75。

c-2.5a-3a（若须要更禺之独厦,则加上SI外的物）

d■最少3。

<-0.25a（4角半程）

/=将温晨少/M加为

・2-7出津的肋^升

4=壁，

b=a

c-a

d=2a

e*=0.6〜0.7。

/=ift少2。

■2-8株厘的角板段什

与壁厚比较，假如肋或角板太厚的话，则可预期的会产生凹陷痕，包气、翘曲、缝合线（导致内应力）及较长的成形周期。

肋之形状最佳设计成如图2-2所示，乃因用窄形之肋骨以替代大而厚之肋骨，可减少塑料之消耗。并且肋及隹板必须被置于

可以以便流动H勺位置，如此才可以协助产品的J充填如同内流道之作用。否则，常会导致最终产品有烧焦之痕迹及包气等问题。

※注：角板乃是用作于边缘的支架，以提高强度。

2-3-5浮凸物（bosses）

浮凸物之目I内是用来连接组合螺丝钉、导销、栓或迫紧（force-fits）等作用。设计浮凸物1内最重要原则为防止其无支撑物,

并尽量让其与外壁或肋相连如图2-9所示：一般而言，肋外径须为圆孔直径的2至2.5倍，以保证有足够之强度。

■2-9核建之浮凸物及酎

假如肋自身即与外壁间隔相称远，则最佳加上角板如图2-10所示。

图2-11及图2-12为肋靠近外壁及远离外壁时，浮凸物之设计:

a壁厚

b=浮凸物项部Ifll孔之直在

c=3b|浮凸物之部）

4=3*

e=0.9d

匕最〃/比

最大e

片指斜角每遵1花

h=0.S•（肋之IB部|

i=02S.（j*角半程J

角板之H部I

呻2-11助界近外壁畤，浮凸物之六三十

尸壁I学

3济恸用部,BSfl之师

GO•阿倒恸Kf蹄

d=3a

e弟科角破1/2

卜01»^佝'1曲

9=0.954选N向

A最/J・即

呐

匕凶而板之J脚

IW2-12初速雕外W与,浮^的之称t

图2T3为浮凸物设计之范例:

t-0.6T.前.畤

/=0.4T.宜•暗

2-5-6孔洞及铸空及oles&coring)

在塑物上开孔洞或切口可使其和其他零件组合以到达更多之功能及更具吸引力。图2-14为孔洞的一般类型。

■2-14孔简的於型

全穿孔洞比半孔洞易于•加工，由丁前者之穿孔销可在两端寻得支撑，而后者由于只有一端获得支撑，易被熔融之塑流进入模

穴时，使穿孔销偏心而导致误差。因此，一般半穿孔之深度以不超过穿孔倘直径两倍为原则。若要加深半穿孔洞之深度则可

用层次孔洞如图275所示。

42-15发次孔洞

由于塑流常会在穿孔针旁形成缝合线之故，我们可以将其先做成凹痕或小叫洞，成形后再以钻孔针予以钻孔，如此可防止缝

合线导致之强度减少亦可减少模具成本如图2-16所示。

g就用H.FWJ

于成型大多数之热塑性物料时，在洞壁和塑物外壁间之宽度至少要和孔洞之直径相等及孔洞与孔洞内壁间之国度至少要和孔

洞之直径相等如图2-17所示。

出直在

S・A

C,A

£■收少0.85,之必度

F,2A

■2-17孔洞之稳・段升

若为半孔洞，则其底部之壁厚至少须为其孔洞宜径的1/6,否则模制后会膨胀如图2T8所示。

A：模磬的

B:凌裒彼座眼

■2-18

25-7螺纹(threads)与嵌入物(inserts)

不管是外螺纹或内螺纹，皆可在模具内成型，防止了运用机械加工之麻烦,设计内，外螺纹时，其基本规格设计须如图2T9

所示。

内螺收成型外螺牧成型

内螺纹底部未螺纹化的直径必须等于或不不小于螺纹的最小直径如图279(a),AMB。若是外螺纹，则其底部未螺纹化的直

径必须等于或不小于螺纹的最大值径如图2-19(b),BMA。

成型螺纹必须防止具有如羽毛般的边，以免导致应力集中，使该区域强度变弱如图2-20。

住不住住不住

外蟾校内0畋

■2”。内外0较之&甘比敦

用于塑料品的金属嵌入物，•般用以承担产品被磨损、扯破I内力量或用以与电气相连及装饰用。嵌入物之类型有两种，•种

为成型前模内插入物，另种为成型后插入物。前者具中等或极粗的刻痕以提供足够的力量防止滑动，后者可螺纹化或是藉

由热，超音波的措施来装皆。

一般模制嵌入物时，我们须考虑如下几种原因:

•插入物须能提供所需要I内机械强度。

•在所有的塑料中，型模的嵌入物须不具挠性。

・固定H勺壁厚必须围绕嵌入物之四面，以防止塑料冷却时发生裂化。

•当插入物嵌入塑物中后，也许须要再修饰，二次加工等花费金钱的环节。

嵌入物必须与塑模打开或关闭的移动方向平行。由于直角或斜角之插入物在模制时是非常困难且赞成木的如图2-21所示。

分横版

佳方

M2.21嵌入物不同方位之比皎

不管是阴或阳之嵌入物，皆须要有一肩座，以防止塑料化合物流入螺纹中如图2-22所示，（a）不具肩座嵌入物，须防止之。

（b）为单一封合肩座。（c）双封合肩座，此种最理想，但成本较高。

何劣何但付僵

012-22隔，哙嵌入物肩座之比鼓

如同孔洞设计的位置同样，插入物的位置设计措施与其大同小异。设计插入物时除考虑机械应力外，由于嵌入物自身之高热

膨胀系数，导致塑物之热应力亦须考虑。因此当塑物冷却时，塑料会比金属收缩的还多，导致应力集中以致尔后插入物周遭

龟型.防止的措施是.提供足够之塑料于插入物的四面或是增长嵌入物与外壁之距甚一左2-4为某些常用的如料于谕入物四

面所须之最小厚度以防止龟裂。

表2-4封不同直径误入物-塑腾,所须之最小壁厚（英时）

、、直径（英”）

.12S.2S0.37$.S00.7501.00

塑媵材料

ABS・125.250.375.500.7S01.00

Acctil.062.12$.187.2S0.375.500

口克力.093.125.1S7.250.375.500

Cellulo«io.125.250.37$.500,7S0i.00

EVA.040.08S不考虞不考施不考虞不考感

F.F.P.(fluor^carboa)・O25.060不考庖不考鹿不考虞不考庖

Nylon.125.2S0・37S.500.7S01.00

NoryKmodificdPRO).06?.125.187.250.375.SOO

Polyallomer，•125.2S0.375.500.7501.00

PC・062.125・I87.2S0.375.$00

HDPECH.D.).125.2S0.375.$00.7S01.00

Pohpropylcae.IZS.250.375.SOO.7S01.00

PS

最好不要有嵌入物

Polywlfooe

Surlyn(ionomer).062.093U25.187.250.312

icC-P..093.156•U7.218312343

Phenolic(mediumimpact).078.140・IS6.203•28】.312

Pheno)»c(h»ithimpact).062.125.uo.18：•?S0.281

Urea.093・1S6.18；•218・312.343

Melaroinc.125•】87.218.312.343.375

Epoxy.020.030.040.050.060.070

Alkyd.125.187•187・312.343.375

Oiatlylphlhalatr.125.187.2SQ.312.343.375

Polyotcr(premix).093.125.HO・167.250.281

2-3~8尺寸公差（dimensionaltolerance）

人部分的塑料成形品皆能维持相称紧密2尺、J公差，除了高收缩性口勺材料之外如PE,PP,Nylon.POM,EVA及软质PYC,其

收缩率到达2%至3%,而一般热塑性制品的商业许可公差为±0.5%。因此对于这些高收缩性材料必须指定较大之容许公差

方行，由于其尺寸公差很难藉模具设计予以补救。

产品设计者在选定尺寸公差时要考虑使用之塑料材料、产品形状及未来之使用条件等。随著公差的严格规定，其制造加工精

度。模具价格亦相对提高，因此产品设计者于图面上记入公差时，要审慎口勺设定合用于此公差的使用条件。因此，产品设计

者所设定之总公差应当包括了使用条件和环

境条件下口勺尺寸变化。

塑料成形品除了尺寸公差以外，对于•某丝精密成形更须考虑形状公差，由于浇口的种类和位置或是模具温度调整系统之决定，

皆须根据这些资料来设计之。

2-4模具设计

适切的射出成型模具设计乃为制导致功的塑料产品的先决条件。由于模具设计的好坏不仅影响到产品之质量，产能，操作难

易，更直接关系到整个成本构造。因此，如下我们将就模具各个重要构造，予以探讨。

2-4-1浇道衬套及其拉出机构（spruebushings&spruepullers）

浇道衬套乃连接射出成型机I内喷嘴及模具的流道系统之机构。理想的浇道应当愈短愈好以减少材料的挥霍及缩短成型周期。

为了保证浇道与衬套可以完全分离，衬套内部必须非常光滑及予以弧度化，并且使用有效性的拉出机构，如图2-23为常见

的浇道（冷料）拉出机构之三种设计：

(b)(c)

湾梢型创维型Z型

H2-23君兄之於而（冷a）拉出械漏

(a)沟槽型：此乃在浇道的侧壁开设几种沟槽，以便塑料冷凝时，能留住冷料。此构造中亦采用浇道顶杆将冷料从冷料井中

顶出，此时浇道顶杆直接切过槽里之塑料，使之仍留在槽沟里，在下一次注射周期里，注入之熔融塑料又与槽沟内之冷料融

合在一起。

(b)倒锥型；倒锥面之冷料井是最简朴之浇道拉出设计。其锥型冷料井之小端朝注口套，大端则顺冷料之拉出方向构成凹槽。

浇道顶杆，其构造与顶出机构的顶杆相似，位于冷料井之后方，以便在进行顶出时，冷料井之冷料与注口和流道的冷料一起

被顶出。

(c)Z型：此构造中，浇道顶杆之头部被加工成Z型状，在模具打开时能把冷料钩住，随顶出行程而向前移动再把尾料顶出。

2-4-2老式之模具(conventionalmolds)

2-4-2T流道(runner)之形状

流道是传动塑料从浇道到浇口的系统。流道应当具有最大之横切面积及最小的周长，亦即具高的体积对表面积比，或截面积

对圆周长比值。如此H勺流道方可使热散失，压力降的变化减到至少及防止塑料在流道内过早固化。因此圆形与正方形截面之

流道构造最佳，而半圆形和梯形节J截面则稍差，六角形则介于其中间，如图2-24所示。

闾制杉温道何仲形流道

豺*IB膨潦道

圜22,各胸m叱流道胫伏

(a)圆形流道：此为最具效益性的流道，但成本也最高，由于流道须被切成两半，各在模子的一方，精确度之规定非常高。

(b)梯形流道：由于正方形截面之流道非常难脱模，因此将两面倾斜2〜5度而成梯形流道，此流道较廉价而仍能发挥有效

的塑流传送，一般将其深度与梯形底部之长相等，以保有最大之体积对表面积比。

(c)半圆形流道：此种流道一般不提议采用，由于其体积对表面枳之比值最小。只有对于复杂分型面之模具而言，由于模具

之两边精确对准有困难，方采用之。

(d)六角形流道：它是由在分型面上，连接两个梯形而成。由模具制造者之观点来看：山于比构成圆形流动的两个半圆边配

合要轻易，其尤其合用T直径不不小于1/8英寸的流道。

由于塑流通过流道时与模穴的冷表而接触，塑料温度会迅速减少而逐渐凝固，如此外围便起了绝热作用而保持了流道内中心

部分塑料的高温。因此浇口位于流道中心在线的全圆形流道和六角形流道，对射出成形而言，最具效益性。但在多层模具里,

由丁机械之顶出较为困难，一般采用梯形或改良白梯形的U形流道。

2-4-2~2流道之尺寸

在决定流道之尺寸时，应考虑下列这些原因如：塑件之体积、壁厚与流动长度、流道之长度及冷却，机台的容量能力，浇口

大小及成形周期等。山于流道之横截面积应大到足以让熔融塑料在流道内凝固定之前进入模穴，并可进行保压以赔偿塑料之

收缩。一般而言，流道之直径在0.1875至0.375英寸(10mm)之间。除了硬质PVC与丙烯酸类塑料例外，可用到直径达13mm

的流道，山于其黏度较高。但流道之横截面积也不应当太大，以免增长了成形周期。因此，在理论上，主流道的横截面积应

当等于或超过支流道横截面积之总和，可达流道尺寸之最适化。目前.,我们也可以运用计算机模具塑流模拟分析的措施算得

最佳的流道尺寸。

总之，流道须大到可以使压力流失减到至少，小到使塑料产生剪切热以助其流动。在这两者间求得一折衷。

2-4-2-3流道之布局(runnerlayout)

流道之布局取决于如下几种原因：①模穴数，②塑物的形状，③模具为双板式模具抑是多层模具，④浇口之类型。

在设计流道布置时，流道之长度应尽量时短以减少压力损失并且流道系统应是平衡的，即充填各模穴之时间与压力必须相似，

如图2-25所示。

傅就之流遒

改暹通的流道

■2-25旅道侨届

MUMM

oTirTTl

最好的H型平衡流道

B2-25(»)

当然并非所有IKJ多模穴都具相似之大小，我们可层次性的变化流通直径，及变化浇口大小来到达上述之规定。

一般之单穴型模具，由于塑料直接由浇口进入模穴，因此无需设置流道系统，但为了防止塑物之表面有注口痕迹，可采用如

图2-26所示之短流道，但模穴自身必须偏置。这样做对大型模穴而言会发生问题。由于注射压力会产生一种不平衡之力而

使塑物带毛边(flash).

o

■2・26K穴型模穴

若为设计双模穴模子如图2-27所示：流道可取两模穴之间的最短距离如图(a),但由于浇口的最适位置不一定总是在模具的

中心在线，此时可用T字型流道如图(匕)，流道伸出模穴之一端，然后用短的支流道再与浇口相连；或采用S型流道如图(c),

此时不必设置H勺支流道，S型流道自身即可接至两模穴的浇口。

S2-27壁模穴楂具

其他三穴型，四穴型以至多穴型模穴都是以上述类似之措施尽量的到达平衡各模穴时间与压力的规定。

2~4~2-4冷料井(coldslugwelIs)

在所有流道之交界处，主流道至少须超过支流道•种直径距离以匕如图2-28所示而成•冷料井。它可以让熔融塑流前端

冷向、高黏度的高分子停留于此，使后方热的、低翦度的高分子易于进入模穴内。因此冷料井U以防止冷料进入模穴而影响

最终之产品性质。

92-28冷料井之段鼾

2-4-3无浇道模具(runnerlessmolds)

无浇道模与老式模具之最大不•样处在于前者延伸r熔融料筒及喷嘴(nozzle)的功能而保有与料筒内塑流相近之温度和黏

度°一般使用无浇道模具的树脂必须对温度不敏感，在低温时也轻易流动及热变形温度高，以利塑品能从模具内迅速顶出，

尚有为了能将树脂迅速除热，热传导率宜高。无浇道模具一般可分为绝热浇道及热浇道。

2-4-3-1绝热浇道(insulatedrunner)

与老式之模如图2-29比较，绝热浇道如图2-30所示，能让熔融塑流流入浇道，然后冷却，于浇道之内壁形成一固态塑料绝

缘层。此绝缘层会减少浇道之直径并使熔融塑料保持固定之温度，以等待下一次之成型。

□雒道裱套

1-：就道（流道）

O陡口

■2-29■就之冷淡由模具

■2-30也角处曲・具

绝热浇道系统必须设计成其体积不超过模穴之体积。由于浇道内之所有熔融高分子，于每次成型时，皆会被完全射入模穴,

若浇道过大会使绝缘层过厚导致熔融温度降差太大。

绝热浇道之好处在于：

•各流通平衡的须要没有那么重要。

•减少材料之受剪切力。

成形后的塑晶旦较一•致性的体积.

较短之成形周期。

•减少浇道之废料。

•增进型品的外观。

•减少模具的磨耗。

相对的其害处为：

・较复杂的模具设计及高成本。

・稳定的开始环节较难掌握。

•也许会导致熔融高分子之热裂解。

•换颜色较为困难。

•维护成本较高。

闪比基本上，我们并不赞成用绝热浇道，假如真要用无浇道系统H勺话，下节所谈的热浇道系统，将处很好之选择。

2-4-3-2热浇道(hotrunners)

尤其是对大型及多模穴之模具，热浇道如图2-31所示为最佳之选择，其好处有如绝缘浇道，却无冗长的稳定开始环节。当

然无可防止的，其设计较复杂，制造不易且成本极高，由于它须要装置热分流管并平衡分流管所供应之热，尚有要使塑流的

停滞现象减至最低。

小熟分流管

■2-31热潴道模具

热分流管之功能如同喷嘴之延伸，维持从喷喷到浇口这•段有所须之固定温度。由于高温之关系，要注意模之热膨胀效应及

分流管与浇口与否稳当连接。

2-4~4浇口（gates）

浇口是一种连接流道（浇道〉及模穴的孔或通道，它必须小到能让流道与塑物很轻易的分离却又须大到可以防止塑流过早凝

结导致填充局限性。•般设计浇口之大小，是由小渐大直到可以填充完全，但最小的浇口其直径不得不不小于0.03英寸且

不得超过流道或浇道之直径。一般浇口之大小为塑件

壁厚之二分之一。

2-4-4-1浇口之位置

浇口之位置与最终产品之性质关系甚例如如下所列：

1.外观：残留之浇口痕一般不可防止.因此尽量让其位于较不明显之处。

2.应力：切勿将浇口设于近高应力区.由于浇口自身之附近会产生残留应力且浇口导致之粗糙表面轻易导致应力集中。

3.压力：招浇口设于塑物之较厚部位U保证充填完美并能防止凹陷及包气的产牛

4.分子方向性(orienlalion)：高度的轴分子方向性会导致型物只具单方向之强度。因此调整浇口之位,置，让测流进入模穴

后能辐射似的流动。

5.缝合线：一般将浇口位于能使流动到模穴各部位之长度一定如图2-32(c)所示。图(b)则为侧浇口所导致之缝合线。而图

(a)由于有插入物之关系，缝合线更为严重，处理措施为将浇口设近于插入物处，使之产生较大之涡流以减轻缝合线。

■2-32溟择流口之位置以消弭、裸合碌

6.充填(filling)：将浇口设于壁之对端，重迭式进料以增长涡流来消除流痕及浇口附近之毛边如图2-33所示。

楂

■2-33JTN加口仪■以增加高分子之改勤

总之，浇口最理想之位置是能使熔融塑料均匀的进入模穴且把模穴的各个部位同步填满。

2-4-4~2浇口之种类

选择最佳之浇口类型，其重要性如同浇口之位置与大小。图2-34为多种不一样之浇口图。

圆2-34决口之桎爆

(a)浇道浇口(spruegale)：此为经由浇道衬套或直接制造于模穴中之锥形孔。一般用于单模穴模具或是须要对称性流动之

模具，其长处为材料之受剪应力及压力损失较低，材料温度较均匀：缺陷则为须要后加工以消除明显之断痕。

(b)边缘浇口(sideoredgegate)：比种浇口合用于双层板之多模穴模具及较厚部位I内羽物。其长处为浇口之横断面较简

朴，易于加工，浇口之尺寸较精确且易于修改：缺陷则为浇口冷却去掉后，痕迹仍然明显。

(C)点状浇口(pingate)：此种浇口一般用来取代边缘浇口以减少后加工之处理。常应用于三板式、模底注粒模具，就是在

凹模板后再设有一块板以装置流道系统，点状浇口再直接地或通过度浇口以把模穴和流道连接在一起。其限制为它只合用了

较溥之塑件。

(d)边缘点状浇口：如同点状浇口，它只合用于较薄之塑件。其长处为将浇道与成形件分开，有较不明显之断痕，缺陷则为

较大之压力损失，经由局部过热有损成形材料之性质。

(e)耳式浇口(tabgate)：在模穴之一侧设置耳槽，然后在耳槽上设一种一般的矩形边缘浇口。山于熔料进入模穴前必须先

拐90°H勺弯，防止了宜接进料所产生之喷射，因此塑料能平稳均匀的填满模穴。

(f)膜状浇口(diaphragmgate)：用于单模穴模具且塑物为环形具较小内部宜径的。其长处为较少之残留应力，缺陷则为须

要之射出材料较多，后加工较为困难。

(g)内环形浇口(internalringgate)：如同膜状浇口般合用于制造环形物之单模穴模具，但塑物处具较大内部直径的。

(h)外环形浇口(externalringgate)：用于多模穴模具之环形物制造。

(i)潜伏式浇口(submarinegate)：它是一种圆形或椭圆形浇口，港伏在分模面之下向模穴供料，其长处为：

火模穴设在一块模皮里，不存在配合之问题且可得较精确之尺寸。

@不受浇口冷却封闭时间的膨响而能直接控制充斥模穴的时间。

#在顶出时，浇口尾料和塑件可被自动切断。

2-4-5排气(vents)

当模具充斥塑料后，所有之内部空气必须排掉，否则模穴内被压缩之空气会产生热而将塑品烧焦。排气可位于分模在线任何

一处，尤其是在模穴内最终填满的地方，如图2-35所示。

熊可避免

/之短射

傥焦痕排氟

n2-35排氨位置之退身I

对于未显现的肋及浮凸物，排气可在顶出轴方向上磨一小平块而设置。排气装置是由浅、小而渐大，但假如太大会导致塑物

在排气口有毛边现象。对于热塑性塑料，射出成型之排气装置其尺寸规格一般如图2-36所示。

0.003*

。・125"£，大多敷之熊迈

性限族，除了Nylon,

POM以外

0.500a

0.010*

■2-36热果性材料於射出成电桢中，探氨之我以

若嘉Nylo逮FOM,即]A

焉0.0015・，其除不赞

H2-36(Ml)

2-4-6顶出机构(ejectionmechanisms)

•种良好之顶出机构设计不仅能不损坏塑品,节行人力,更能节省成本.如下各项为涉计顶出机构所苑考虑之原状I：

•塑品之形状及壁厚。

•所用材料为何。

•塑品体积多大。

­与分模线之相对位置。

顶针的形状可为原则的平头顶针、刀切型顶针，阀形顶针，或分段层次型顶针。其位置最佳于塑物形状有大变化之地方如边

角，肋或浮凸物等，由于这些地方较易卡在模具内。

要有效的顶出塑物，设计者必须算出所须要的顶出面积及力量。假如面积不够的话，塑物表面会遭破坏，如下是计算所须顶

出力量的方程序(2-1).

P=St•E•A•uD[(D/2T)-(D/4T•Y)](2-1)

1>=所须之顶出力量(lbs)

£=弹性模数(elasticmodulus)(psi)

八=顶到塑品之面积(in2)

u=塑品与钢之磨擦系数

D=围绕公模芯塑面之圆周长(in)

T=塑品之壁厚(in)

Y=塑品之蒲松比(poissonratio)

St=热膨胀系数XAT(in)

AT=热变形温度(HDT)一顶出时之温度

2-4-7冷却

冷却模具H勺目的在于使刚成形之塑品可以迅速移去热量以被顶出模穴外。冷却的措施是在模壁内制造通道以进行热互换，所

用之冷却液有水，冰水，水加抗冻剂及油类等四种。对于某些有几何限制上之制品，由于直接钻挖之冷却道，有时并局限性

以能完全到达冷却之作用，此时我们可在冷却

系统上装设如图2-37之辅助装置。

IW2-37丽律出砌阳

(a)挡板(bafTle)：于冷却道上插入一平板使冷却液由板之一边进，再由另一边出，导致对流以移走热量。

(b)喷泉管(bubbler)：