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1、,主題: 射出成型原理 內容 : 1.塑膠材料 2.射出成型 3.保壓及冷卻 4.收縮及翹曲 5.革新型射出成型,報告人: 陳冰興 日期: 2019/10/28,1. 塑膠材料,廠內產品常用之塑膠材料為ABS及PC, 成型時, 以 3:7 比例混合後, 經射出成型機射出至特定形狀之模具以成型之。,ABS材料特性:,樹脂名 機械特性 比重 熱特性 成型特性 抗拉強度 衝擊強度 硬 度 耐熱溫度 熱變型溫度 射出壓力 金型溫度 通氣孔適宜 收縮率 溫度 (kgf/cm2) (kg.cm/cm2) (連續) (18.6g/cm2) (kgf/cm2 ) () 深度(mm) (%) () 丙烯睛-丁二
2、烯 490560 10.921.8 R110115 1.01.08 88110 114118 5601750 5060 0.03 0.3 260 -苯乙烯(耐熱用) (23) 0.8 288 丙烯睛-丁二烯 350420 27.343.7 R100105 1.021.04 7799 102103 5601750 6080 0.03 0.3 193 -苯(耐衝擊用) (23) 0.8 274,PC材料特性:,樹脂名 機械特性 比重 熱特性 成型特性 抗拉強度 衝擊強度 硬 度 耐熱溫度 熱變型溫度 射出壓力 金型溫度 通氣孔適宜 收縮率 溫度 (kgf/cm2) (kg.cm/cm2) (連續)
3、 (18.6g/cm2) (kgf/cm2 ) () 深度(mm) (%) () 聚碳酸酯 560670 30100 R115 1.2 121 130138 7001400 90110 0.01 0.5 274 (23) 0.7 331,2.射出原理,射出成型各工作機搭配實物 b.射出成型作動示意圖 c.模具結構 d.射出單元 e.鎖模單元 f. 射出成型週期 g.射出壓力時間(P-T)圖 h.射出壓力體積時間(P-V-T)圖 i.流道澆口系統,a. 射出成型各工作機搭配實物,射出成型機,模具,鎖模機,b. 射出成型作動示意圖,c.模具結構,I.模具所要滿足的五大條件為: 成形, 傳輸, 冷卻
4、, 開閉, 頂出,II.模具基本結構,進料射出,d.射出單元,射出單元必須滿足四大功能: 進料, 融膠, 混合, 升壓 射出裝置的主要作用在於使熔融的塑料以適當的速度、壓力從加熱缸中將塑料射入模穴中，以下介紹兩種最常見的方式：柱塞式、螺桿式。,I.柱塞式,II.螺桿式,e. 鎖模單元,鎖模單元必須滿足三項功能: 開閉, 鎖模, 調整 鎖模裝置雖然是在操縱活動模版以達到開啟閉合的目的，但其主要作用則在如何鎖緊塑模而不使射入塑料從分模面洩出，由於射料壓力很高，鎖模的壓力也要與它相對應。開模閉模的方法可以分別採用液壓力（油壓式）或機械力（肘節式），也可兩者兼用（複合式）,I.油壓式,II. 肘節式,
5、II-1 單肘節式,II-2 雙肘節式,III. 複合式,射出成型可分為兩部份, 其階段如下: 1. 模具機械動作部份: 鎖模階段充填階段保壓階段冷卻階段開模頂出階段 2. 融膠於模具內部份: 充填保壓冷卻,f. 射出成型週期:,g.射出壓力時間(P-T)圖,01: 射出充填階段 13: 保壓階段 34: 冷卻階段(點4的模穴壓力降為1大氣壓, 表示成品已與模壁分離) 45: 開模 56: 頂出,h. 射出壓力體積時間(P-V-T)圖,PVT 圖 為針對外型及製程的零件厚度方向尺寸變化進行預測(但複雜外型較有困難),i. 流道澆口系統,流道平衡: 流道為熔膠行至模穴各點之通道, 若流道至模穴距
6、離太遠, 熔膠可能行經半途及冷卻凝固, 導致較遠的模穴充填不足, 而熔膠進而選擇較短的流道, 造成較近的模穴產生搶進, 推擠的現象(亦即毛邊溢出現象)。 因此模具設計者必須事先計算各流道之效益是否均衡, 以免產生上述狀況及其他衍生問題。,I.流道示意圖,I.流道不平衡,II.流道平衡,進料點,進料點,II. 流道形狀及效率,I.流道形狀效率=面積/周長 II.流道形狀,圓形,方形,梯形,改良式梯形,六角形,最理想的流道斷面, 面積為圓形的 82%, 但製造不易, 不考慮使用。,結合圓形與梯形的優點, 面積僅比圓形多14%, 十分實用的流道斷面。,是為改善方形流道缺點而衍生的,其面積比圓形流道多
7、出39%,更為浪費,但比圓形與方形流道的唯一優點是製造簡便。,其流道效率雖高（與圓形相當),但面積卻比圓形流道多出27%, 增加了射出廢料,而且會造成頂出力量增加的現象。,其優點是流道形狀效率較高,可達0.25D,但其缺點是增加製作費用及成本,稍不注意會造成流道交錯而影響流動效率。,III.澆口形狀及特性,I.澆口 澆口為熔膠經流道進入模穴之匝口, 主要扮演的是流量控制的 角色, 澆口設計不當, 易導致結合線混亂, 影響成品品質。,II.澆口形狀,1.直接澆口 7.圓盤澆口 2.方型邊緣澆口 8.點狀澆口 3.搭接澆口 9.潛式澆口 4.扇形澆口 5.薄膜澆口 6.環狀澆口,5. 革新型射出成
8、型,a.氣體輔助射出成型 (Gas-assisted injection Molding GAIM) b.射出壓縮成型 (Injection Compression Molding) c.雙料共射射出成型 (Co-Injection Molding) d. 多色成型 (Multi-color Injection Molding),a.氣體輔助射出成型 (Gas-assisted injection Molding GAIM),以氣體(通常是氮氣)壓力取代傳統射出成型機之持續加壓, 以達保壓效果, 其壓力可有效且均勻的施加在融膠塑料上。,I. 射出壓縮成型作動示意圖,氣體輔助射出成型示意圖,II
9、.氣體輔助射出成型應用範圍,(1).管狀及棒狀製品: 衣架, 扶手, 握把 (2).平板及圓盤等大面積結構件: 傢俱、汽車儀表板、電腦週邊設備外殼 (3).厚薄截面組成的複雜件: 汽車的電動窗導軌,III.氣體輔助射出成型的優缺點,優點: 1.可降低成品的殘留應力及翹曲變形 2.消除收縮凹陷的現象 3.可降低鎖模力 4.成品可以有不同的肉厚設計 5.可節省塑料,缺點: 1.模具開發困難 2.製程複雜性高 3.經驗值取得不易 4.冷卻系統設計不易,b.射出壓縮成型 (Injection Compression Molding),射出壓縮成型其操作方式結合射出成型及壓縮成型兩加工技術。其原理為,
10、充填時, 模具不完全閉鎖, 當充填達適量原料時, 再利用鎖模機構閉鎖模具。,I.射出壓縮成型作動示意圖,1.短射射出壓縮成型,2.全射射出壓縮成型,3.射出壓縮同動成型,II. 射出壓縮成型應用範圍,射出壓縮成型應用現著重於需要高精密尺寸以及考慮光學性質的光學用精密塑件。 如:鏡片, 光碟片,III.射出壓縮成型優缺點,優點: 1.降低射出壓力 2.降低殘留應力 3.減少分子定向 4.均勻保壓減少不均勻收縮 5.克服凹陷, 翹曲 6.減少成品雙折射率 7.緩和比容積變化 8.增進尺寸精度,缺點: 1.製程複雜性高 2.先進技術不易獲得 3.經驗值為商業機密,c.雙料共射射出成型 (Co-inj
11、ection Molding),雙料共射射出成型(Co-injection Molding)又稱三明治射出成型製程(Sandwich Injection Molding)。其原理為,傳統射出機多加一根料管和改良式噴嘴(Nozzle), 在熔膠射出過程可以同時或間隔式順序將不同熔膠射入成型模穴中。,I.雙料共射射出成型作動示意圖,雙料共射出成型示意圖,II.雙料共射射出成型應用範圍,1.發泡結構: 一般機器外殼, 電腦外殼, 車身等。 2.多色射出: 電腦鍵盤, 汽車尾燈, 手機按鍵等。,III.雙料共射射出成型優缺點,優點: 1. 核心料可降低射出壓力 2. 核心料可使用二次料, 較環保 3. 核心料可用發泡塑料以減重 4. 可使用二次料以降低成本 5. 核心料可使用特殊材料: EMI and ESD solution. 6. 雙料配合可增加產品強度及改善成品表面性質,缺點: 1. 製程複雜性高 2. 設備昂貴 3. 技術取得不易,
