1、(財(cái))塑膠工業(yè)技術(shù)發(fā)展中心 產(chǎn)品設(shè)計(jì)暨射出發(fā)展技術(shù)組 林 耀 宗 Tel:04-23595900分機(jī):706 Email:.tw,模 具 設(shè) 計(jì) 基 本 介 紹,塑膠模具設(shè)計(jì)原則 模具倒勾與滑塊之設(shè)計(jì) 模具常用材質(zhì)與加工方式,模 具 設(shè) 計(jì) 基 本 介 紹,模 具 設(shè) 計(jì) 基 本 介 紹,產(chǎn)品設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)性,1.人無我有 2.人有我優(yōu) 3.人優(yōu)我廉 4.人廉我走,塑膠原料與塑膠製品產(chǎn)業(yè)的差異性?,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,模具的種類與分類,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠射出成型用模具,傳統(tǒng)臥式射出成型機(jī),二板式模具結(jié)構(gòu)作動(dòng)示意,三板式模具結(jié)構(gòu)作動(dòng)示意,塑膠產(chǎn)

2、品母模面,塑膠產(chǎn)品公模面,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠射出成型用模具的種類,1.二板式模具(two plates mold) 2.三板式模具(three plates mold) 3.無流道模具(runnerless mold),二板式模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),三板式模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠射出模具各部零件名稱,1.固定側(cè)裝置板 2.定模板 (固定側(cè)型模板) 3.動(dòng)模板 (可動(dòng)側(cè)型模板) 4.承板 5.間隔塊 6.上頂出板 (頂出銷定位板) 7.下頂出板 (頂出銷固定板) 8.可動(dòng)側(cè)裝置板 9.定位環(huán) 10.澆口襯套 (注道襯套) 11.導(dǎo)銷 12.導(dǎo)銷襯套 13.頂出銷

3、 14.復(fù)歸銷 (回位銷) 15.定位銷 (停止銷),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具流道系統(tǒng)、澆口設(shè)計(jì),1.流道系統(tǒng)的功用，是在導(dǎo)引從成形機(jī)的噴嘴所射出的熔融材料，進(jìn)入成形空間中成形。 2.流道系統(tǒng)主要由: 注道、流道、澆口等所組成。 3.流道系統(tǒng)之設(shè)計(jì)，直接影響成形品的外觀、物性、尺寸精度與成形週期。,流道系統(tǒng)各部位名稱,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具流道系統(tǒng)、澆口設(shè)計(jì),一般常用注道抓銷設(shè)計(jì),1.一般流道滯料部長(zhǎng)為流道直徑之1.01.5倍。 2.梯形流道模具加工省時(shí)，因此常被使用。 3.流道若斷面尺寸過大時(shí)，將造成材料浪費(fèi)與增加冷卻時(shí)間。,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,

4、塑膠模具澆口設(shè)計(jì),1.澆口是位於流道與成形空間的小通道。 2.澆口的位置、數(shù)量、形狀、尺寸等設(shè)計(jì)，將直接影響到成形品的外觀、尺寸精度、物性和成形效率。 3.澆口的種類可分為: 非限制澆口(直接澆口)與限制澆口。,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,直接澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a.省去流道之加工。 b.射出壓力損失少。 c.可成形大型或深度較深之成形品。 2.缺點(diǎn): a.澆口殘留痕跡會(huì)影響產(chǎn)品外觀，並增加後加工。 b.平而淺的成形品易翹曲、扭曲。 c.澆口附近易殘留應(yīng)力。 d.一次只能成形一個(gè)成形品。,適用材料:硬質(zhì)PVC、PE、PP、PC、PS、PA、POM、AS、ABS、PMMA,Direct g

5、ate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,側(cè)狀澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a.澆口與成形品容易分離。 b. 可防止材料流動(dòng)。 c. 澆口部產(chǎn)生摩擦熱，可再次提昇材料溫度，促進(jìn)充填。 2.缺點(diǎn): a. 壓力損失大。 b. 流動(dòng)性不佳之材料易造成充填不足或半途固化。 c.平板狀或面積大之成形品，由於澆口狹小易造成氣泡或流痕之不良現(xiàn)象。,適用材料:硬質(zhì)PVC、PE、PP、PC、PS、PA、POM、AS、ABS、PMMA,Side gate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,重疊澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a.可防止成形品產(chǎn)生流痕。 b. 具側(cè)狀澆口之各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。 2.缺點(diǎn): a. 壓力損失大。 b. 澆口切離稍困難。

6、,適用材料:硬質(zhì)PVC、POM、AS、ABS、PMMA,Over lap gate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,凸片澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a. 澆口附近的收縮下陷可消除。 b. 可排除過剩充填所致的應(yīng)變，以及流痕的發(fā)生。 c. 可緩和澆口附近之應(yīng)力集中。 2.缺點(diǎn): a. 壓力損失大。 b. 澆口切離稍困難。,適用材料:硬質(zhì)PVC、POM、AS、ABS、PMMA,Tab gate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,膜狀與扇形澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a. 可均勻充填，防止成形品變形。 b. 可得良好外觀之成形品，幾無不良現(xiàn)象發(fā)生。 2.缺點(diǎn): a. 澆口部切離稍困難。,1.適用材料:PP、POM

7、、AS、ABS 2.主要適用於平板狀或面積較大之成形品,Fan-gate and Film-gate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,環(huán)形澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn):可防止流痕之發(fā)生。 2.缺點(diǎn):澆口切離稍困難。 3. 圓筒狀之射出成形品常使用此種澆口。,適用材料:POM、ABS,Ring-gate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,盤形澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a. 可防止流痕之發(fā)生。 b. 省去流道之加工。 c. 具直接澆口之功用，壓力損失減少。 2.缺點(diǎn): a. 澆口切離稍困難。 b. 一次只能成形一個(gè)成形品。 c. 成形品之孔中心必須與注道對(duì)應(yīng)。 3. 主要用於成形品中央有較注道直徑大的貫穿產(chǎn)品。,

8、適用材料:PS、PA、AS、ABS,Disk-gate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,點(diǎn)狀澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a. 澆口痕跡不顯著，可不必後加工。 b. 澆口位置可自由選擇。 c. 澆口可從數(shù)點(diǎn)注入，應(yīng)力及應(yīng)變較小。 d. 適合多數(shù)成形品之成形。 e. 具限制澆口之優(yōu)點(diǎn)。 2.缺點(diǎn): 壓力損失大。,適用材料:PE、PP、PC、PS、PA、POM、AS、ABS,Point-gate,有螺紋設(shè)計(jì)模穴頂出之點(diǎn)狀澆口設(shè)計(jì),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,潛狀澆口設(shè)計(jì),1.優(yōu)點(diǎn): a. 澆口自動(dòng)切斷，免除後加工。 b. 成形品之外側(cè)或內(nèi)側(cè)可自由設(shè)定澆口位置。 2.缺點(diǎn): 壓力損失大。,適用材料:PS

9、、PA、POM、ABS,Submarine-gate or tunnel-gate,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具流道平衡設(shè)計(jì),1.熔融材料若要進(jìn)行一模多穴充填時(shí)，因材料到達(dá)模穴內(nèi)充填的時(shí)間可能不盡相同，因此需做模具流動(dòng)平衡之設(shè)計(jì)。 2.流動(dòng)不平衡:產(chǎn)品尺寸差異、短射、收縮下陷、其它等因素。,流道平衡配置(OC)之設(shè)計(jì),流道不平衡之設(shè)計(jì),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具流道平衡設(shè)計(jì),一模多穴流道設(shè)計(jì) (調(diào)整流道尺寸以求平衡),自然平衡流道設(shè)計(jì),減少流動(dòng)阻力流道設(shè)計(jì),Spark流道平衡設(shè)計(jì),射出充填流動(dòng)平衡之設(shè)計(jì),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,

10、塑膠模具排氣孔(Air vent)設(shè)計(jì),1.模具在射出成型前，模穴內(nèi)通常含有空氣。 2.在射出成型過程中，若模穴內(nèi)的空氣未排出，將會(huì)造成壓縮之空氣而產(chǎn)生熱，而致材料產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象或氣泡產(chǎn)生。,模具排氣孔之設(shè)計(jì),不發(fā)生毛邊的排氣孔深度,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具排氣孔(Air vent)設(shè)計(jì),流道處之排氣孔設(shè)計(jì),杯蓋類之排氣孔設(shè)計(jì),深肋處之排氣孔設(shè)計(jì),頂出銷處之排氣孔設(shè)計(jì),凸轂處之排氣孔設(shè)計(jì),以銷類之配合間隙當(dāng)排氣孔,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具排氣孔(Air vent)設(shè)計(jì),大分模面之排氣孔設(shè)計(jì),分割模仁之排氣孔設(shè)計(jì),數(shù)位相機(jī)記憶卡,模 具 倒 勾 與 滑 塊 之 設(shè)

11、計(jì),倒勾(Undercut)處理,1.成形品側(cè)面具有凸出或凹入部份，如側(cè)面之孔、溝槽、凸緣等，在射出成形後無法從模具中直接取出成形品。 2.成形品使用材料之限制:PE、PP 3.產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用例,內(nèi)側(cè)強(qiáng)制脫模,外側(cè)強(qiáng)制脫模,模 具 倒 勾 與 滑 塊 之 設(shè) 計(jì),外側(cè)斜銷模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),斜銷與彈簧模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),倒勾(Undercut)處理,1.無法利用強(qiáng)制脫模時(shí)，處理倒勾的模具設(shè)計(jì) 2.Undercut設(shè)計(jì)可分為:外側(cè)undercut與內(nèi)側(cè)undercut 3.滑塊之設(shè)計(jì)大都在公模側(cè),內(nèi)側(cè)斜銷模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),模 具 倒 勾 與 滑 塊 之 設(shè) 計(jì),倒勾(Undercut)處理,雙斜銷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意

12、,單斜銷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意,油杯蓋斜銷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (公模面),油杯蓋斜銷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (母模面),模 具 倒 勾 與 滑 塊 之 設(shè) 計(jì),產(chǎn)品設(shè)計(jì)的用途? 要求:,板材輸送墊片,板材輸送墊片,彈性體材料,工程塑料,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,其它特殊模具開模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),有螺紋設(shè)計(jì)之模穴開模與頂出機(jī)構(gòu)示意,一模兩穴模具設(shè)計(jì),具有埋入件(金屬)射出之模具設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)一模多穴可活動(dòng)式灌嘴(Sprue)之目的?,鏈條驅(qū)動(dòng)螺紋之模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,其它特殊模具開模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),產(chǎn)品具有內(nèi)凹之模具機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),塑膠瓶蓋:PE、PP、PVC,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,其它特殊模具開模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),D

13、ie Slide Injection Process,其它特殊模具開模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,Die Slide技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),1.塑膠成型品的頂出取決於成形材料、成形品的形狀、模具的構(gòu)造等。 2.頂出方法較常使用者為: a.頂出銷 b.頂出套筒 c.剝料板 d.空氣壓,剝料板頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),頂出套筒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),頂出銷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,塑膠模具頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),3.兩段頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì):當(dāng)成形品內(nèi)側(cè)或外側(cè)具有少許凸緣，使用一段頂出而無法脫模時(shí)而設(shè)計(jì)之。,利用彈簧和剝料板做兩段頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),利用頂出套筒與頂出銷做兩

14、段頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),優(yōu)良模具設(shè)計(jì)條件,塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,1.能符合成形品所要求之形狀(特色)及尺寸精度 2.成形品事後之加工及二次加工能減至最少 3.模具構(gòu)造能有良好之成形良率 4.能有短時(shí)間射出作用之流道系統(tǒng)，成形品冷卻快速，頂出作用迅速確實(shí) 5.構(gòu)造堅(jiān)固耐久:磨耗損傷少，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)用亦不致引起故障 6.構(gòu)造適當(dāng)，縮短製作時(shí)間，降低製作費(fèi)用,模具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的事項(xiàng),成品設(shè)計(jì):外觀(Parting-line)、死角處理、脫模角度(公模角度小、母模角度大) 經(jīng)濟(jì)效益:模穴數(shù)與模具成本、依訂單量決定模穴數(shù) 塑料選用:種類(熱塑性、結(jié)晶性等)、規(guī)格(添加物種類、比例) 成形收縮率:決定模具

15、的尺寸、成品肉厚、流道設(shè)計(jì) 變形:彎曲變形、翹曲(扭曲),塑 膠 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則,模具常用材質(zhì)與處理方式,模具材料,模具材料的選用: 1.模具壽命、加工性、精度等。 2.需視模具的構(gòu)造、使用的成形材料、成形品的機(jī)能、外觀、尺寸精度、物性而異。 選擇模具材料的基本條件: 1.取得容易。 2.機(jī)械加工性良好。 3.表面加工性良好，能獲得良好之加工面。 4.耐磨耗性大，耐蝕性良好，耐熱性好。 5.組織均一，無針孔等內(nèi)部缺陷。 6.熱處理容易，熱變形小。 7.銲接性良好。,模具常用材質(zhì)與處理方式,模具材料的種類與用途,1.一般構(gòu)造用壓延鋼材。(SS) 2.機(jī)械構(gòu)造用碳素鋼。(SC、SCK) 3

16、.碳素工具鋼。(SK) 4.合金工具鋼。(SKS、SKD) 5.軸承用高碳鉻鋼。(SUJ) 6.不銹鋼。(SUS) 7.鎳鉻鋼。(SNC) 8.鎳鉻鉬鋼。(SNC) 9.鉻鉬鋼。(SCM) 10.鋁鉻鉬鋼。(SACM),模具材料之熱處理,模具常用材質(zhì)與處理方式,1.鋼材經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，可增加材料的硬度、?qiáng)度、耐磨耗性、韌性等。 2.模具材料熱處理之方式: a.正?；?主要消除材料加工時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力。 b.退火:為了使材料軟化、調(diào)整結(jié)晶組織、除去內(nèi)部應(yīng)力，加熱到適當(dāng)溫度後，徐徐冷卻。(退火方式可分:製程退火、球狀化退火) c.淬火及回火:為了將鋼硬化或增加強(qiáng)度，因此需加熱至變態(tài)點(diǎn)以上約3050，

17、再利用淬火液急冷。 (模具零件常用的淬火方法: 普通淬火、麻淬火、麻回火、回火),模具常用材質(zhì)與處理方式,1.模具鋼材經(jīng)過表面處理後，可提高模具表面光澤度、容易脫模改善成形性。 2.模具表面處理:主要以加熱或化學(xué)處理方式，使模具表面某一厚度具有較高的硬度產(chǎn)生。 3.模具材料表面處理方式: a.滲碳淬火: 固體滲碳、氣體滲碳、液體滲碳。 b.高週波淬火:用於零件必需要求表面耐磨之情況下。 c.火焰淬火:主要利用火焰急速將模具表面加熱至淬火溫度，再以水急冷淬硬。 d.氮化處理:利用氨氣或含氮?jiǎng)┲屑訜?，將模具鋼材表面硬化?e.鍍金:以其它金屬包覆鋼的表面，增加表面硬度、光度、耐蝕性。 f.被覆處理

18、:可分PVD被覆處理與CVD被覆處理。,模具材料之表面處理,所謂IMD (In Mold Decoration):是一種利用彩色印刷的方式，在透明的薄膜上做彩色印刷，之後再放入塑膠模具模穴內(nèi)做射出成型，以產(chǎn)生塑膠產(chǎn)品表面的彩色美觀效果。 目的:取代或減少塑膠產(chǎn)品表面外觀上的噴漆製程或貼紙加工，並可增加產(chǎn)品外觀上的色澤度及增加耐刮強(qiáng)度。,Source:LUSTRECAL Corp.,IMD (In-mold Decoration)製程,IMD (In-mold Decoration)製程,1.IMD網(wǎng)版印刷油墨調(diào)配與開發(fā)開發(fā),2.IMD薄膜多色網(wǎng)版印刷加工,3.IMD印刷薄膜 3D複雜曲面真空加壓成型(或熱壓成型)