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1、注注塑塑模具模具设计设计注注塑塑模具模具设计设计 徐昌煜 Charles HsuCharles Hsu 先进成型技术学会 创会事 201011月17、18日 于深圳禧莲酒店 模具设计的程模具设计的程 分型面设计(Parting Plane Design)分型面设计(Parting Plane Design) 侧向分模与抽芯机构设计 浇注系统设计 (Filling System Design) 排气系统设计 (Venting System Design)排气系统设计 (Venting System Design) 却系统设计 (Cooling System Design) 脱模系统设计脱模系统设
2、计 (Ejecting System Design) 导向装置设计 (Guiding System Design) 模架的确定和标准件的选用 浇注系统设计浇注系统设计 FilliStDiFilling System Design 徐 昌 煜徐 昌 煜 Charles Hsu 浇注系统设计的优先浇注系统设计的优先顺序顺序浇注系统设计的优先浇注系统设计的优先顺序顺序 Priorities of Filling System Design 产品设计 (Pt Di)产品设计 (Part Design) 型腔设计 (Cavity Design) 浇口设计 (Gate Design) 道设计 (Runne
3、r Design)道设计 (Runner Design) 喷嘴设计 (Nozzle Design) 典型的浇注系统典型的浇注系统典型的浇注系统典型的浇注系统 Typical Filling System 主道 Sprue 分道 产品 Part 浇口 Gate 分道 Main Runner 井 Cold Slug Well 次分道 Branch Runner 浇口设计浇口设计浇口设计浇口设计 Gate DesignGate Design 徐 昌 煜徐 昌 煜 C Charles Hsu 浇口数目浇口数目浇口数目浇口数目 The Number of Gates 每增加一个浇口，至少要增加一条熔接痕
4、，同时还要增加一个浇口 痕迹、较多的困气以及道的体积。 Once a gate is added, one weld line, at least, one gate mark, more air traps and more runner volume will be added. 在型腔能够如期充填的前提下在型腔能够如期充填的前提下，浇口的数目是愈少愈好浇口的数目是愈少愈好。在型腔能够如期充填的前提下在型腔能够如期充填的前提下，浇口的数目是愈少愈好浇口的数目是愈少愈好。 As long as the cavity is able to be filled, as expected, gat
5、es are the less the better. 为减少浇口的数目，每一浇口应就塑所能及的长/壁厚比之 内，找出可以涵盖最大产品面积的进浇位置。 In order to reduce the number of gates each gate shall be locatedIn order to reduce the number of gates, each gate shall be located at where the melt is able to cover maximum part area based on the largest melt flow length/t
6、hickness ratio . L/t t (mm) ABS160 2801 5 4 0ABS 160-280 1.5-4.0 CA醋酸纤维素220-300 1.5-4.0 最最 GPS 220-300 1.4-4.0 HIPS160-2801 5-5 5 最最 大大 HIPS 160 280 1.5 5.5 PA 200-320 0.8-3.0 长长 PC 100-150 1.5-5.0 PE 200-280 0.3-3.0 长长 / PMMA 100-150 1.5-5.0 POM150 2501 5 5 0 壁壁 厚厚POM 150-250 1.5-5.0 PP 160-280 0.6
7、-3.0 厚厚 比比 PVC(Rigid) 100-150 1.5-5.0 比比 Gate位置同，需注意位置同，需注意L/t变化变化 （以以10型型wide导光板导光板为为）Courtesy: JSW（以以10型型wide导光板导光板为为） 6 .25087235 22 =+=L235 mm 短辺侧短辺侧 Courtesy: JSW 4186 . 0/6 .250/=tL mm m 7 mm) 即使同尺寸及肉即使同尺寸及肉 厚厚，gate的位置的位置 132 0.6t 10 mm (87 m 厚厚gate的位置的位置 同，同，L / t则 会大大同！ 则 会大大同！ 235 mm Gate 3
8、5 mm 22 mm 0 6t 2496 . 0/4 .149/ 4 .14970132 22 = =+= tL L 132 0.6t 70 mmGate165 mm 长辺侧长辺侧 2009. 7.10.JSW泽田 靖彦于清云科技大学 熔胶前沿推进熔胶前沿推进 Melt-front Advancement 充填模式, 气穴和熔接痕 Filling patterns, air-traps and weld lines location 风扇外框支架于熔接痕处断风扇外框支架于熔接痕处断 风扇外框 PBT+ABS+ 注射成型机或/ 风扇外框, PBT+ABS+ 20%GF, 熔接痕处断裂, 2000
9、. 2. 10 浇口1 Gate #1 注射成型机或/ 和辅机稳 时，射压/保压 或温时而偏 低，形成熔接 痕的前沿 浇口2 Gate #2 痕的前沿 (meltfront)难 以熔合，这样以熔合这样 的熔接痕产生 在断面积小的 浇口3 Gate #3 熔接痕纹 细框而又承受 外时，容 断。 Gate #3 断。 风扇外框支架于熔接痕处断风扇外框支架于熔接痕处断 模具设计: 原来三个针点浇口 浇口1 的直径都一样大， 为将熔 接痕移出细框，1号浇口调得 比2和3号浇口大藉CAE比2和3号浇口大。 藉CAE 模拟之助，找出三个浇口的 优化直径，使得熔接痕从原 浇口2 优化直径使得熔接痕从原 来的
10、薄弱处移到较强的断面 。 浇口3 熔接痕纹 浇口3 气穴气穴气穴气穴 Air Traps 透明管帽上的气穴透明管帽上的气穴透明管帽上的气穴透明管帽上的气穴 Air Trap on a Transparent Cap 顶出 左图显示一透明带牙 销痕 管帽顶部沟槽旁(顶出销 痕的左下方)，有一白班， 此一白班使整个产品的此一白班使整个产品的 质蒙羞-当然，客户是 无法接受的。 试各种无法接受的试各种 各样的成型条件，白斑 依然故我，厂商为此伤 白斑 透脑筋！ 原始设计原始设计原始设计原始设计 Original Design 气穴 以CAE模拟 原始设计， 气穴 发现在出现 白斑处有一 气穴气穴(a
11、ir trap)，如左 图所示。图所示。 合假设和对策合假设和对策 Reasonable Assumptions d S l ti 合假设： and Solutions 充填时，在相对于管帽顶部生成白斑的型腔处，熔胶前沿 (melt front)包围空气，空气无可走，在升压升温的情() 况下，前沿塑氧化、解(degrade)、变色。 对策： 气穴的位置，由充填模式(filling pattern)决定。 在产品已 经定型的情况下，改变充填模式最有效的方法就是改变浇 口的位置口的位置。 原始设计浇口位置原始设计浇口位置原始设计浇口位置原始设计浇口位置 Original Gate Location
12、 左图显示 原始设计 的两个浇 口是在管 二浇口痕 口是在管 帽开口端 (open(open end)紧贴 U型缺口 的两侧。 3D造型造型3 造型造型 3D Model 借助3D CAE的模拟， 可以评估同浇口设计 对充填模式的影响。 要注意的是，牙的造 型对充填模式的影响是型对充填模式的影响是 可轻忽的，为避免 牙的造型失真，须要牙的造型失真须要 采用3D造型、以3D CAE进模拟。 左图显示改善设计的两 个浇口位置。 改善设计改善设计改善设计改善设计 Revised Design 气穴 左图显 示气穴 移到管 帽顶部 中央中央。 顶出销修改成排气销顶出销修改成排气销顶出销修改成排气销顶出
13、销修改成排气销 Ejector Pin Modified to be Venting Pin 为么要将气穴移到管帽的顶部中央呢？ 因为该处 的动模(core)侧，本来就有一顶出销，将顶出销的顶 部磨掉一圈再为加工就可改成排气销(ti部磨掉一圈，再为加工，就可改成排气销(venting pin)，气穴能在管帽的顶部中央形成，被包围的气体 就可以从该处的排气销的排气口(venting land)和排就可以从该处的排气销的排气口(venting land)和排 气沟(venting groove)逃到大气，至于在型腔中 危害产品的质。 调整浇口，使得熔接痕与气调整浇口，使得熔接痕与气 穴移至对强与外
14、观敏感穴移至对强与外观敏感 处处。处处。 动平衡动平衡 Flow Balance 就单型腔而言，动平衡意味着熔胶前沿于同 一时间抵达型腔各末端一时间抵达型腔各末端。 就多型腔而言，动平衡意味着熔胶前沿于同 一时间抵达各型腔末端一时间抵达各型腔末端。 动平衡的设计，熔胶的压、温以及体积 收缩分布均匀，质均一。 动平衡是注塑产品和模具设计最重要的原则 之一。 200411月19200411月19 日，徐昌煜、 陈夏宗、钟文 仁、Ho Kwan Lee、 Seok- WL摄于韩Woo Lee摄于韩 国仁川市的 Korea InstituteKorea Institute of Industrial
15、Technology( KITECH) 30” LCD TV Rear Housing g 3.0 2.0 ABS(ChiMei PA-765A) 913.5 5 2.5 500 Nominal Thickness: 3mm 81 Case (5 Gates) 12.7mm () 10mm/ 3.0mm3.0mm Case (5 Gates) Concerns Weld Lines Case (3 Gates) 12.7mm 10mm/ Hot Runner 3.0mm Hot Runner Case (3 Gates)() Weld Lines Comparison between 5Comparison between 5 Gate and 3 Gate Designs Case (5 Gates) Case (3 Gates)(5 Gates)(3 Gates) Inject. Pressure (MPa)86.1783.98 Clamp Force (m ton）2,5982,295 StrengthLess Strength Weld Lines Strength Concern Less Strength Concern Ai TVt itVt iiAir TrapsVent
