模具理解教材

模具理解教材第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一模具一般模具的作用,模具設(shè)計的作用模具材質(zhì)模具材質(zhì)不同特征模具結(jié)構(gòu)主要部品(Sprue,Runner,Gate,CoolingLine,ColdSlug/OverflowWell),模具的種類(代表性種類,2斷/3斷模具)模具設(shè)計順序模具管理模具管理的重要性模具管理方法模具一般1/2)Cyking421:第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一模具的作用產(chǎn)品形象的體現(xiàn)產(chǎn)品冷卻與取出模具設(shè)計的作用產(chǎn)品的厚度gate/取出/冷卻system產(chǎn)品的外觀/機(jī)械性能工程cycletime生產(chǎn)性/效率效率性

模具一般2/2)Cyking422:第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一模具加工時要求的性質(zhì)機(jī)械加工性良好硬度均勻研磨性優(yōu)秀放電加工后沒有硬度上升熔接性良好(熱影響部的硬度變化小)均勻的高溫腐蝕性充分的強(qiáng)度,韌性模具鋼特性間的一般相關(guān)關(guān)系研磨性提高硬度均勻性提高耐磨損性提高放電加工性提高鏡面性,熔接性低下腐蝕加工性低下機(jī)械加工性低下硬度低下Plastic模具要求的性質(zhì)Cyking423:第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一主要使用KP和NAKseries材質(zhì)SS41S55KP-1KP-4KP-4MNAK-55NAK-80STAVAX名稱一般結(jié)構(gòu)用鋼材機(jī)器結(jié)構(gòu)用碳素鋼Plastic模具鋼Plastic模具鋼Plastic模具鋼模具鋼模具鋼SUS420J2改質(zhì)Maker----斗山(漢中)斗山(漢中)斗山(漢中)日本日本瑞典硬度(HRC)10~1514~1825~3027~3230~3535~4046~60用途及特征??????????,??,Cavity加工性/熱處理良好內(nèi)部應(yīng)力去除硬度均勻耐磨損性優(yōu)秀硬度/精密性優(yōu)秀硬度/精密性優(yōu)秀模具材質(zhì)(1/2)Cyking424:第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一模具材質(zhì)不同的特征NAK55/NAK80作為熱處理好的產(chǎn)品,可以直接利用到形象加工.研磨面和光澤出色.放電/切斷加工后研磨良好.透明,光澤產(chǎn)品,精密模具中有利.STAVA耐腐蝕性和耐磨損性優(yōu)秀.不會發(fā)生冷卻Line的腐蝕問題,有效果的冷卻可能.KP-1/KP-4/KP4M加工性優(yōu)秀,加工時間短.通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢匀サ魵埩魬?yīng)力.加工中變形發(fā)生的危險小.模具材質(zhì)(2/2)Cyking425:第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一SUS420J2改良區(qū)分GeneralPlasticMold通用模具材SpecialPlasticMold高級模具材使用硬度(HS)KSManufacturer韓重DAIDOJSWKOBE模具材特征28~3337~4340~4649~6050~5736~74S55C改良SCM440改良SNCM改良STD61改良錫出硬化鋼HP1AHP4AHP4MAHFH1HP70HEMS1APDS1PDS3PDS5,PX5DH2FNAK80-NPM2XNPM4X----KTSM21KTSM31KTSM3MKTSM41KTSM40EKTSM420ASSAB760-IMPAX-718STAVAX腐蝕加工性機(jī)械加工性腐蝕加工性機(jī)械加工性耐磨損性耐質(zhì)化性鏡面性放電加工性機(jī)械加工性超鏡面性耐蝕性耐磨損性機(jī)械加工性Plastic模具鋼的選擇Cyking426:第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一固定側(cè)形板(HP4A,HP4MA,HP70)Core(HP4A,HP4MA,HP70)可動側(cè)形板(HP1A,HP4A,HP4MA,HP70)接板(HP1A,HP4A)板類(SM25C,SB41P)固定側(cè)設(shè)置板(SM25C,SB41P)GuidePin/Bush(STC3,STC5,STS2)ReturnPin(STC3,STC5,STS2)LocateRing(SM20C,SM55C)SprueBush(SM55C,STC3,SCM4)模具部位類別使用素材Cyking427:第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一注塑模具普通模具特殊模具2段模具IN-MOLD模具1CAVITY3段模具1CAVITY多數(shù)CAVITY多數(shù)CAVITY新技術(shù)模具GASASSIST模具RUNNERLESS模具離面GATE模具注塑模具的種類Cyking428:第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一注塑成形品及模具制約條件是?PARTINGLINE:成形品從模具內(nèi)部拉出來的分割線.錐度:把成形品從模具容易離形的傾斜角度.收縮:隨成形品溫度變化的體積差異(尺數(shù)差異)模具的主要部Moldbase形板.CAVITY部(成形部的形象)流動,主入部(SPRUE,RUNNER)成形品推出部(EJ-PLATE,EJ-PIN,SLEEVE)模具溫度調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)(冷卻水,HEATER)成形機(jī)上的附著關(guān)系(設(shè)置板)其它(模具的要素部品及周邊裝置)注塑成形和模具Cyking429:第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一MOLDBASE模具的標(biāo)準(zhǔn)化制作期限縮短初期流動階段的材料訂單模具用語-MoldbaseCyking4210:第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一ScrewBushing和NozzleTip的關(guān)系R>rD>d(一般,D–d=0.5-1.0mm)1)2)3)正常(R>r+1mm)Sprue離形不良(R<r)緊貼不良(R=r,D<d)DRrd※一般在ScrewBushing中使用的模具的硬度/強(qiáng)度低有破損的危險,

所以經(jīng)常要確保多余的部分.R:ScrewBushing曲率半徑D:ScrewBushing內(nèi)徑

r:Nozzle曲率半徑

d:Nozzle內(nèi)徑模具用語-Spruebushing/nozzletipCyking4211:第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一ScrewScrew尺數(shù)設(shè)定Dco(Screw直徑2)tmax(Runner直徑)+1.5mmDs(Screw直徑1)Dn(Nozzle直徑)+1.0mm1o-2otan=(Dco-Ds)/2L, L:Screw長度??:C-MoldDesignGuide模具用語-SprueCyking4212:第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一Runner通過Screw和Runner/Gate流入到模具Cavity.Runner和Gate的形象和大小支配樹脂的Cavity內(nèi)流入,Runner/Gate的形態(tài)和大小要考慮發(fā)生磨擦熱,流動均衡,流動Pattern等以后決定.把合適地計算的Runner的直徑反映在模具加工,多數(shù)開取模具的情況下設(shè)計的自由度提高,模具也減小,能作出更多的Cavity設(shè)計可以提高生產(chǎn)性.Runner的端面形象是考慮傳達(dá)的樹脂的體積,有效單位面積最大的有利,從這個側(cè)面推薦圓形端面.Runnerbalancing后實施gatebalancing.模具用語-Runner(1/4)Cyking4213:第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一RunnerBalancingSymmetricRunnerBalancingAsymmetricRunnerBalancing與Runner的直徑不同長度地設(shè)定.樹脂變或成形條件變有unbalancedmolding的可能.模具用語-Runner(2/4)Cyking4214:第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一RunnerRunner設(shè)計的基本概念各Cavity上樹脂要同時同量地到達(dá).(Runner???)壓力損失和溫度下降要最小化.;端面積小,表面積大的形態(tài)可以指望..(圓形端面)Runner本身的體積要最小化.要合適地設(shè)置Cold????和氣泡放出.Runner的尺數(shù)(經(jīng)驗式)產(chǎn)品厚度比3.2mm小,產(chǎn)品的重量在200g以下的情況,D=0.2654(W)1/2(L)1/3 D=Runner的直徑(3.2–9.5mm) W=產(chǎn)品的重量(Screw和Runner除外) L=Runner的長度RabDe=4ab/2(a+b)ahbDe=4{ah+(b-a)h}/(a+b+2h/sinα)模具用語-Runner(3/4)Cyking4215:第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一隨樹脂種類的Runner的一般尺數(shù)(Runner中的降壓最小化的經(jīng)驗值)出處:C-MoldDesignGuide模具用語-Runner(4/4)Cyking4216:第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一Gate模具設(shè)計中最重要的要素中的一個是Gate位置和尺寸的確定.樹脂通過Gate流入,Gate的尺寸和位置將左右產(chǎn)品的品質(zhì).通過合適的Gate設(shè)計,調(diào)節(jié)注塑壓/WeldLine的位置等.Gate的直徑對樹脂流入時流動抵抗增加有很大的影響,隨Gate的固化時間保壓工程得到支配.Gate的作用把溶化樹脂流入到產(chǎn)品中.防止逆流考慮生產(chǎn)性的設(shè)計是必需的.把后加工最小化.把Gate痕跡引起的表面不良最小化.通過位置和個數(shù)的最佳化,把產(chǎn)品的不良率和scrap最小化.模具用語-GateCyking4217:第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一一個方向流動的原則一個方向流動是指樹脂的流動方向可能的話從Gate到流動終端一直維持一個方向.按流動方向發(fā)生一定的??,可以把產(chǎn)品收縮率的???最小化,也可以預(yù)防變形的發(fā)生.流動均衡的原則模具內(nèi)的樹脂流動在哪個流路上都要保持流動均衡.即在流動終端要同時,同壓力地填充.要是流動不均衡壓力傳遞的偏差增加,可能發(fā)生OverPack引起的變形或Flash,Burr,壓力損失大的流路上可能發(fā)生未成形現(xiàn)象.

一定降壓的原則樹脂往流路填充時單位長度的降壓一定對于填充舉動最有效率.降壓一定是指模具的哪個區(qū)域樹脂的流動Pattern都同一,這樣的話殘留應(yīng)力,外觀狀態(tài)等物性沒有區(qū)域性偏差,整體上可以一定地維持的意思.Gate設(shè)計的原則(1/5)Cyking4218:第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一界限全段應(yīng)力樹脂填充時發(fā)生的全段應(yīng)力應(yīng)該維持在使用的材料的界限值以內(nèi).全段應(yīng)力的界限值是根據(jù)材料的種類不同.根據(jù)流動抵抗所發(fā)生的全段應(yīng)力留在產(chǎn)品內(nèi)部以殘留應(yīng)力的形態(tài)維持,成為使用中隨外部環(huán)境的變化產(chǎn)品強(qiáng)度低下的原因.材料的界限全段應(yīng)力在普通的通用樹脂的情況下一般取0.2~0.3MPa程度的值,材料中使用添加玻璃纖維等的Grade時可以相當(dāng)?shù)卦黾?WeldLine位置的調(diào)節(jié)WeldLine是影響產(chǎn)品的外觀品位和強(qiáng)度.根據(jù)Gate的數(shù)值和位置WeldLine可能會變更,產(chǎn)品中有不能避免的WeldLine時最好把位置弄在用肉眼看不見,強(qiáng)度上影響較小的地方.Gate設(shè)計的原則(2/5)Cyking4219:第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一要避免Flowhesitation產(chǎn)品的厚度變化大的地方最好設(shè)置Gate.流動靜體現(xiàn)象是指樹脂的流動在特定的區(qū)域非常遲緩,表面上形成波紋狀痕跡的現(xiàn)象.發(fā)生流動靜體現(xiàn)象時溫度下降加深,注塑壓增加可能發(fā)生未成形現(xiàn)象.就算成形也會形成很大的殘留應(yīng)力,產(chǎn)品的物性低下加深.要避免UnderFlow現(xiàn)象有必要設(shè)計避免樹脂的填充壓力差異引起流動方向往相反方向改變的現(xiàn)象產(chǎn)品設(shè)計.Underflow現(xiàn)象發(fā)生時形成很大的局部殘留應(yīng)力,使產(chǎn)品強(qiáng)度低下,表面上留下流動痕跡,使產(chǎn)品外觀不良.Flowreverses.Frozenlayerre-melts結(jié)構(gòu)性缺點擴(kuò)散大.產(chǎn)品的品質(zhì)逐漸減少.Gate設(shè)計的原則(3/5)Cyking4220:第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一為填充均衡的厚度調(diào)節(jié)原則圖謀樹脂填充的均衡,要部分調(diào)節(jié)產(chǎn)品的厚度.為促進(jìn)流動部分增加厚度的設(shè)計叫FlowLeader.FlowDeflector為抑制向各各區(qū)域的流動,部分減少厚度的設(shè)計.這樣可以人為地變更隨產(chǎn)品形態(tài)的流動Pattern,可形成樹脂的填充均衡.利用人為的磨擦熱合適地決定模具的Runner/Gate直徑,樹脂通過時瞬間發(fā)熱降低粘度,減少流動抵抗同時全段應(yīng)力也降低.特別是對熱比較弱的難燃樹脂在注塑期升高Cylinder溫度的狀態(tài)下長時間滯流會進(jìn)行熱化,成為產(chǎn)品的物性深刻地低下的原因.所以要充分地利用樹脂填充時的磨擦熱.Gate設(shè)計的原則(4/5)Cyking4221:第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一要考慮Gate的固化時間為防止過度的成形時間的延長或通過Gate的樹脂的逆流現(xiàn)象要正確計算Gate的固化時間,決定保壓時間.如果Gate凝固前去除保壓,被壓縮的Cavity的樹脂通過Gate逆流體積收縮增加,周邊形成像皺紋一樣的流動痕跡,發(fā)生外觀不良現(xiàn)象.Gate凝固后繼續(xù)進(jìn)行保壓作用是通過Cavity壓力不再被傳達(dá),所以浪費能量,不必要地延長了CycleTime.維持適當(dāng)?shù)腞unner/Cavity比適當(dāng)?shù)貨Q定Screw,Runner的直徑,把用Scrap扔掉的材料最小化.特別是把MultiCavityMold中Runner排熱最佳化,盡可能地減小Runner的體積.采擇Runner的流動均衡的人為的設(shè)計,可以把Runner部的Scrap大幅度地減少.實際上MultiCavityMold的小型成形品的時候,模具設(shè)計成形成自然的Runner均衡,以Screw,Runner,Gate消耗的部分的重量比產(chǎn)品的重量更大的情況也有.Gate設(shè)計的原則(5/5)Cyking4222:第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一后加工(切斷作業(yè))必要的Gate????(Screw)Gate薄的產(chǎn)品.單一Cavity.冷卻時間長.Gate切斷痕跡殘存.TapGate平坦的薄的產(chǎn)品.成形后切斷的Tap部位上應(yīng)力集中,減少殘留應(yīng)力.???Gate可以只設(shè)置在外觀上不成問題的位置上.有預(yù)防??現(xiàn)象的效果.有后加工時產(chǎn)品切斷的危險.模具用語–Gate種類(1/3)Cyking4223:第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一后加工(切斷作業(yè))必要的GateFanGate均勻的填充流度.有利于尺數(shù)穩(wěn)定性的確保.寬度和厚度上要求錐度.???(?????)GateImpeller/Motorhousing等結(jié)構(gòu)上有用.有利于同心度確保.取出時有產(chǎn)品被破損的危險.????Gate(???????Gate的一種)與???Gate類似的目的使用.與???Gate比較,雖然容易但是有可能發(fā)生WeldLine的危險.Film(???)Gate誘導(dǎo)均勻的填充.有利于尺數(shù)穩(wěn)定性的確保.有發(fā)生流痕的危險.模具用語–Gate種類(2/3)Cyking4224:第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一后加工(切斷作業(yè))不必要的Gate????Gate3段模具.流動距離長設(shè)置多數(shù)的Gate的情況.保壓均勻化及變形最小化優(yōu)秀.????(??)Gate產(chǎn)品的表面上設(shè)置Gate困難的情況.設(shè)置在移動側(cè)(Core側(cè)).樹脂是軟質(zhì)的情況,取出過程中有產(chǎn)品可能被撕的危險.?Runner對流動距離長的產(chǎn)品有利.產(chǎn)品表面上不留Gate痕跡.不發(fā)生Scrap.填充壓力減小的效果.通過順次注入的WeldLine防止位置調(diào)節(jié)可能.(??Gate)??/?????的管理重要.模具用語–Gate種類(3/3)Cyking4225:第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一冷卻Line成形品的冷卻在品質(zhì)面上與產(chǎn)品變形發(fā)生有密切的關(guān)系,同時決定CycleTime對生產(chǎn)費節(jié)減有很大的影響.冷卻Line設(shè)計時考慮事項頂針等產(chǎn)品取出結(jié)構(gòu)模具??????產(chǎn)品形象模具大小Gate位置/個數(shù),Runner設(shè)計冷卻Line長度冷卻Pump效率使用的??/??入水口/出水口數(shù)字模具用語–

冷卻Line(1/5)Cyking4226:第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一主要部品冷卻Line設(shè)計原則冷卻管間距和Cavity面間的距離體現(xiàn)均勻的模具溫度的排熱,Cavity面間的距離維持冷卻Line直徑2~3倍.???溫度上升(入水–出水)2~3'C以下過長的冷卻回路避免排熱.用壓力損失來減少熱傳遞效率冷卻Line的直徑考慮熱傳遞(熱容量)效率防止局部的溫度上升??,???,??設(shè)置考慮模具材質(zhì)部分使用銅/鈹合金等來改善熱傳遞.模具用語–

冷卻Line(2/5)Cyking4227:第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一冷卻Line的長度及方式

OutInaOutInbcOutInOutIn產(chǎn)品整體的溫度差異大能得到比a均勻的溫度分布B的情況時入出口冷卻水溫度差異有3o以上的情況下由兩個冷卻Line分離各各回路上的壓力強(qiáng)弱和流速不一定.隨著情況很難看到一定的冷卻效果能克服并列回路的短處.短處是冷卻回路的長度變長,

需要更長的冷卻Pump.直列冷卻回路并列冷卻回路模具用語–

冷卻Line(3/5)Cyking4228:第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一冷卻Line的設(shè)計例(冷卻Line的間距)b=2~3X冷卻管直徑(D)a=最大3X冷卻管直徑(D)abWDabD成形品成形品的不均勻的溫度分布發(fā)生產(chǎn)品厚度(W)Line直徑(D)<2mm8–10mm<4mm10–12mm<6mm12–15mm得到比較小的冷卻Line和間距小的均勻的溫度分布冷卻channelsize及間距確定模具用語–

冷卻Line(4/5)Cyking4229:第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一冷卻Line的設(shè)計例(冷卻Line的排熱)高溫等溫線冷卻水分割線Zone3Zone1Zone2冷卻水等溫線Zone2

不均勻的冷卻引起????部分的溫度上升,成為???變形的原因.通過冷卻Line合適的配置可以得到均勻的溫度分布.模具用語–

冷卻Line(5/5)Cyking4230:第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一Airvent利用??的分割,P/L面來加工一定的縫隙,成形時發(fā)生的GAS及AIR能順利排出的加工形象.模具用語–

氣泡放出(1/5)Cyking4231:第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一Plastic模具的氣泡放出錯誤的氣泡放出線痕,未成形,脆弱的WeldLine,對沖擊弱的部分,粗糙的表面,腐蝕的模具取出不良等問題發(fā)生.Cavity內(nèi)留有的空氣不能排出,在高壓下隔熱壓縮,樹脂被碳化.沒有氣泡放出模具:持續(xù)的問題發(fā)生的原因品質(zhì)不良,生產(chǎn)性下落,模具的壽命縮短等模具設(shè)計時考慮適當(dāng)?shù)乜紤]往Cavity的流動,要讓Cavity內(nèi)的空氣適當(dāng)?shù)貜??Line放出,考慮Gate的位置后再進(jìn)行設(shè)計.最近模具放電加工技術(shù)的發(fā)達(dá)更加突出氣泡放出不良問題.模具用語–

氣泡放出(2/5)Cyking4232:第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一Runner上的氣泡放出Cavity內(nèi)空氣量的50~80%可能在Runner.應(yīng)該把這個空氣在到達(dá)Cavity前去除掉.Cavity上的氣泡放出對氣泡放出必要的實際面積不確定的時候Cavity的SHUTOFFEDGE?Gate反面各各面粗糙地?Line?.從Cavity和Runner排出的Cas容易排出地????????.模具用語–

氣泡放出(3/5)Cyking4233:第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一氣泡放出利用Runner,分割線,???/頂針等的縫隙(Clearance)把注塑中發(fā)生的空氣向模具外部排出.空氣??深度及位置很重要,需要有考慮Burr的充分的??深度.分割線氣泡放出設(shè)置在填充末端部位,??末端,WeldLine部位等.分割線氣泡放出設(shè)計Guide0.5mm??0.03mm分割線產(chǎn)品模具用語–

氣泡放出(4/5)Cyking4234:第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一Cold????/Spruepuller(Spruelockpin)防止Nozzle線端的殘留材料的產(chǎn)品流入模具用語–Cold????Cyking4236:第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一氣泡放出???/頂針氣泡放出???/頂針圓周上加工一個槽

???/頂針加工成0.02mm程度小.確?？諝饽芘懦龅目p隙0.01mm0.03mm0.03mm氣泡放出?模具用語–

氣泡放出(5/5)Cyking4235:第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一代表性種類移動側(cè)固定側(cè)P移動側(cè)固定側(cè)P模具結(jié)構(gòu)(1/2)Cyking4237:第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一代表性種類固定板移動板P固定板移動板P1P2模具