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1、 1 東南技術學院機械工程系 專題製作報告 射出成形模穴的 重力影響探討 指導老師：張 竹 學 生：張銘正、任雅嵐 鄭郁儒、陳嘉伶 劉昆榮 2 中華民國91年12月11日 專 題 製 作 摘 要 專題製作名稱：射出成形模穴的重力影響探討 射出成型過程中常見的問題就是產品的厚度設計不良所導 致的產品縫合線位置不當、排氣不良與翹曲扁形等問題；而無所 不在的地心引力也是影響射出成形的原因之一。所以此次分析目 的為考慮在實際射出情況下，觀察塑料在模穴內受重力和慣性的 影響。 使用分析軟體為Mo l d Pl a s t i c In s i g h t 3.1，將CAD模型匯 入作分析並設計流路系統。
2、且將射出成型機的規格輸入軟體內 （如：最大鎖模力、螺桿直徑、螺桿行程、循環時間等），使分 析結果更能接近實際狀況。利用改變模穴大小、材料和射出速度 等分析條件，在不設定保壓、及不考慮是否短射的情況下，觀察 塑膠流動狀態。最後製作壓克力模，用針筒注入二行程機油來代 替塑膠，模擬流動狀態。 指導老師：張竹 學 生：張銘正、鄭郁儒、劉昆榮、任雅嵐、陳嘉伶 中 華 民 國91年12月11日 3 目 錄 第一章 前 言 1 第二章 塑膠射出成形概 論 2 2-1流路系統介 紹 2 2-2 塑膠射出成形參考資 料8 2 - 3塑 膠 射 出 成 形 不 良 原 因 及 因 應 對 策13 第三章 軟體介紹
3、與建構模 型2 2 3-1軟體CAE介 紹 2 2 3-2建構CAD模 型 2 8 3-3流路系、參數設 定 2 9 第四章 分 析 35 4-1分析條 件 35 4-2常用塑膠種類和性 質 3 6 4 4-3 材質的影 響 3 7 4-4厚度的影 響 4 7 4-5射出速度的影 響 4 9 4-6 結 論 5 1 第五章 壓克力模製 作 5 2 5-1模座爆炸 圖 5 2 5-2 設計圖 ( 2 D ) 5 4 5-3 製作過 程 5 5 5-4 製作步 驟 5 5 第六章 參考文 獻 5 6 第一章 前言 生活中舉凡民生所需用品，包括電子、資訊及機械產業等 產品，都直接或間接的與塑膠產品與
4、模具設計製作有密切關係。 如何生產出經濟效益高，又能以最低成本獲得最大利潤的產品是5 每家廠商的共同目標，因此產品設計及模具設計成為非常重要的 課題。 然而，傳統的塑膠產品設計，由於設計者多半僅精專於機構 設計，對塑膠材料相當陌生，因此所設計的塑膠產品常常不符合 塑膠射出成形特性的要求，導致後續的產品發與模具設計造成很 多不必要的成本與時間的浪費。傳統的產品開發與模具設計程序 必須經常進行現場試模、修模的試誤程序（Tr i a l a n d e r r o r ）， 但是這個程序卻是相當花費時間與金錢；因此業界已逐漸採用電 腦試模的方式來取代傳統現場試模程序。 在產品設計與模具設計完成後，如
5、何避免潛在成形問題以及 找出造成成形問題的可能原因與因應的解決之道，就要利用電腦 輔助工程分析CAE的技術了。CAE可以幫助在產品設計階段、實 際開模生產前獲生產過程中，經由電腦模擬的結果，瞭解此產品 在填充過程中的各種狀態，如填充過程的流動行為、縫合線的位 置、溫度壓力分佈等等，甚至預見產品設計與模具設計的問題 所在，及早預防。 第二章 塑膠射出成形概論 2-1流路系統介紹 6 流路系統是指熔融的塑料離開射出機的噴嘴後，到達成形模 穴之前所經過的路徑。流路係包括有注道、流道及澆口三個主要 部分。 (圖2.1) 注道（Sp u r e ）： 注道是指熔融的塑料，離開射出機的噴嘴後，到達流道之間
6、 的一段錐形孔道而言，他是引導塑料進入模穴中最先與塑料接觸 的部位，為了脫模方便，將其前端製成較小孔徑，末端的孔徑較 大，而成3 5 的錐孔。注道常以襯套方式製作，為了承接射出機 的噴嘴所射出的塑料不得外漏，因此： )( 1 . 0mm+= 噴嘴凸出圓弧半徑注道凹型圓弧半徑)( 1 mm+= 噴嘴射料直徑注道小端直徑流道（Ru n n e r ）： 流道是指塑料由流道的尾端到達澆口之間的這一段通路，是 影響塑料流動關係最密切的部位，流道設計不良是造成模穴填料 不足的最主要原因，因此，塑料在流道流動，不允許產生亂流， 否則成品會發生內應力與空氣等缺點。流道的尺寸視成品的大小 而作適當的配置，過大
7、會造成材料的浪費，成形時間拉長，射出 壓力增加等缺點；尺寸過小則會造成壓力的損失，多模穴時需考 慮其對稱性及流道長度的均等性來配置。 7 (圖2.2) Sh a p e Re q u i r e d d i m e n s i o n s Ci r c u l a r d i a m e t e r (2r ) Se e A b e l o w An n u l a r o u t e r d i a m e t e r (d o ), i n n e r d i a m e t e r (d i ) s e e B b e l o w Ha l f -c i r c u l a r d i
8、a m e t e r (2r ), h e i g h t (t ) Se e C b e l o w Re c t a n g u l a r w i d t h (a ), h e i g h t (b ) Se e D a n d E b e l o w Tr a p e z o i d a l t o p w i d t h (t ), b o t t o m w i d t h (a ), h e i g h t (b ) Se e F a n d G b e l o w U-s h a p e w i d t h (W), h e i g h t (H) Se e H b e l
9、 o w 8 Ot h e r Eq u i v a l e n t d i a m e t e r , s h a p e f a c t o r u s e r -d e f i n e d (圖2.3) (圖2.4) 9 澆口： 澆口就是熔融的塑料從流道進入模穴的小孔道入口，是流道 的終點，模穴的入口，它能控制塑料進入模穴的流動，並再成形 能輕易地從流道分開，雖然它在射出模中只是一個小孔道的入 口，但它具有下列幾種功能： 1、控制射入塑料的流量、流速等流動狀態。 2、減輕入口附近的殘餘應力，防止產品發生裂痕、收縮。 3、塑料通過澆口時有加熱作用，提升塑料溫度，促進塑料的流 動性。使流道在
10、成形後易於脫模。 手工修剪Ma n u a l l y t r i m m e d g a t e t y p e s ： A、直接澆口Di r e c t (s p u r e ) g a t e ： 直接澆口屬非限制式的澆口。它與注道連成一體，又稱為注道形澆口，塑料直接由注道進入模穴，在注道與模穴之間沒有一縮小孔道來控制塑料的流動，因此，它是屬非限制式的澆口，此形澆口的塑料填充生好，含玻璃纖維的樹脂也容易成形，壓力的損失小，較適用於大的單件製品成形，但成品與注道分離不易，且會留下較大的痕跡是其缺點。 (圖2.5) (圖2.6) 10 B、標準型澆口Ed g e (s t a n d a r
11、 d ) g a t e ： 標準型澆口又稱為側面澆口，因為它是設置在成型品的側面 或端面，其澆口的斷面形狀有圓形、矩形、正方形等，最常用的 是矩形，它的製作容易，塑料流動平穩。 C、扇型澆口Fa n g a t e ： 射出成型品面積大且薄的形狀，熔融的塑料 進入模具時需成扇型而得名。此型澆口的附近不 易產生缺陷，平板式的產品都採用此型澆口。 D、膜狀澆口Fi l m (f l a s h ) g a t e ： 此形澆口的寬度大而且薄，故稱為膜狀澆口，成 品大而薄時，塑料填充困難，且會留下縫合線痕跡， 採用膜狀澆口可使塑料流速穩定、迅速填充及防止 變形和氣泡產生。 E、盤狀澆口Di s k
12、 (d i a p h r a g m ) g a t e ： 射出成形製品的形狀為圓盤，圓板或圓環狀，無論是深碗式還是淺盤式，其成品表面不允許有塑料的接合痕跡時，採用盤狀澆口，澆口是設計在成品之圓孔處或薄板的端面上。 F、環形澆口Ri n g g a t e ： 圓筒形的射出成形品要獲得一致的塑料流動方向所 採用的一種澆口形式，它是在圓筒形成品的外側，圍繞(圖2.7) (圖2.8) (圖2.9) 11 第一圈圓形的流道，再由圓形流道設置一圓板狀的環形澆口而進 入模穴。 自動修剪AUTOMATICALLY TRIMMED GATE TYPES： G、針狀澆口Pi n g a t e ： 常用於
13、流動性良好之塑料的成形，而成品外觀又 不允許出現澆口痕跡時的產品製造，此種澆口有下列 幾項優點： 澆口在成品的殘留痕跡小，易於由後加工去除。 流道容易自動去除，便於自動化作業。對大件成品， 採多點澆口，其潛在應力與應變較小。塑料通過小澆 口，因摩擦而生熱，提高塑料溫度，易於充填。 H、潛形澆口Su b m a r i n e g a t e ： 澆形澆口又稱隧道澆口，其澆口部分以傾 斜角度潛入固定側模板或可動側的模板內，當 模具開啟時或頂出產品脫模時，澆口自動被切 斷，適用於自動化成形作業，常用在成品表面 不得設置澆口的產品製造。 I、無流道模： 傳統的射出成形模具，將熔融的塑料由射出機的噴嘴射出 後，必須經過注道、流道、澆口才進入成形的模穴，在流路系上 的塑料每一次脫模後即成為廢料，又要考慮流路系的澆口平衡、 頂出機構等裝置。針對以上的缺點，將模具內之注道，流道加熱 或保持塑料在熔融狀態，使流路系內的塑料保持在流動狀態下， 在每次射出成形成形完時，只需取出成形品，流路系仍能在模具 內保有熔融之塑料，無須作流道的頂出脫模。 優點：1、可節省流路系所形成的廢料，塑料較節省。 (圖2.10) (圖2.11) (圖2.12) 12 2、節省開模、閉模、頂出的時間，縮短成形週期。 3、流道不必脫模，澆口自動分離，可全自動操作生 產
