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1、从注塑成型问题诊断探讨产品、模具从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化与工艺设计的优化 Reviewing Part, Mold and Process Design Optimization from the Point of View of TroubleshootingCharlesHsu2011年5月15和16日于酒店1从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化试模及量产时,经常遭遇的问题包括银纹、波纹、虎皮纹、流痕、气痕、缩痕、熔接痕、应力痕、黄化、脆裂、变形、周期时间长等,使得材料、能源、机器、设备、时间、人力及金钱浪费、良率偏低、甚至无法交货。若无正本清源之道,只
2、有走上败亡之途。试模和量产中80%的问题源自设计不当,产品、模具与工艺设计是救亡图存、反败为胜的关键。2从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化强度、应力、强度、应力、降降解与污染解与污染(60分钟分钟)3从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化对材料施加外力时,材料产生阻力而变形。换言之,材料受外力而在内部积蓄应变能。在变形的初期,以分子内原子间的距离变化或分子间距离的变化来应对,之后逐渐无法应对而发生各种构造变化,如部分分子向外力方向,或分子链从结晶中拉出等。这时,部分能量则因材料的粘性效应而变为热能逃出。若继续对材料做功,材料则形成新表面以便放掉能量,这就是破坏,而这时的
3、材料的限界阻力就是强度。强度强度Strength4从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化外力有:(1)拉伸、(2)压缩、(3)剪、(4)弯曲和(5)扭转,这些是由外力的方向差产生的。外力外力External Force FF拉伸剪弯曲扭转5从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化当外力施加于材料时,材料内部产生一种阻挡这外力的内力。每单位面积的内力叫做应力。外力F,应力时:A是内力作用面的截面积。材料的强度系以每单位面积可以承受的内力即应力表示。应力和强度应力和强度Stress and Strength6从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化拉伸拉伸应力、应力、拉伸
4、拉伸应变和应变和弹性弹性模量模量whereF:tensileforce拉伸力拉伸力A:areawhereFapplies拉伸拉伸力所施之面积力所施之面积 (紅色紅色):tensilestress拉伸应力拉伸应力:tensilestrain拉伸应变拉伸应变E:modulusofelasticity弹性模量弹性模量:Poissonsratio泊松比泊松比Fl1d2d1l2=(unitlateralcontraction)/(unitaxialelongation)7从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化whereF:shearforce剪力剪力Aacmn:areawhereFapplie
5、s剪力所施之面积剪力所施之面积 :shearstress剪切应力剪切应力:shearstrain剪切应变剪切应变G:shearmodulus剪切模量剪切模量剪切应力、剪切应变和剪切模量剪切应力、剪切应变和剪切模量ccaabdFmnl8从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化rBByxyzydASECB-Bwherex:bendingstressinthexdirectionx 方向弯曲应力方向弯曲应力M:bendingmoment弯曲力矩弯曲力矩I:momentofinertiaofAwithrespecttozaxis惯性力矩惯性力矩A:cross-sectionalarea断面积断
6、面积 (断面线处断面线处)whereE:modulusofelasticity弹性模量弹性模量EI:flexuralrigidityofthebeam梁之弯曲刚性梁之弯曲刚性弯曲应力弯曲应力9从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化mndxxTmndxabc ddcdArroTorsion and Torque扭力与转矩扭力与转矩 10从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化WhereG:shearmodulus剪切模量剪切模量:shearstrain剪切应变剪切应变r0:outsidediameteroftheshaft轴外径轴外径r:dA形心至轴之中心线之距离形心至轴之中心
7、线之距离:theangleoftwistwhichisproportionaltothedistancexofthecross-sectionfromthefixedend扭转角扭转角(与断面和固定端的距离与断面和固定端的距离x成正比成正比):=d/dx,theangleoftwistperunitlengthoftheshaft单位轴长之扭转角单位轴长之扭转角 T:torque(appliedcouple)转矩转矩(所施之力偶所施之力偶):shearstressondAdA上的剪切应力上的剪切应力:shearstressattheoutersurfaceoftheshaft轴外径表面之剪切应
8、力轴外径表面之剪切应力J:polarmomentofinertia极惯性力矩极惯性力矩mndxabc ddcdArroTorsion and Torque扭力与转矩扭力与转矩 11从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Residualstressisaprocess-inducedstress,frozeninamoldedpart.Itcanbeeitherflow-inducedorthermal-induced.Residualstressesaffectapartsimilarlytoexternallyappliedstresses.Iftheyarestrongenoug
9、htoovercomethestructuralintegrityofthepart,thepartwillwarpuponejection,orlatercrack,whenexternalserviceloadisapplied.Residualstressesarethemaincauseofpartshrinkageandwarpage.残余应力是制程中凝固在成型品中的应力。它可能是流动引起的或热引起的。残余应力对产品的影响与外力产生的应力相似。如果它们大到足以克服产品结构的完整性,产品在脱模时就会变形,而在之后受到外力时开裂。残余应力是收缩翘曲的主因。p.145,“C-MOLDDes
10、ignGuide”残余应力残余应力Residual Stress12从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Theprocessconditionsanddesignelementsthatreduceshearstressduringcavityfillingwillhelptoreduceflow-inducedresidualstress.Likewise,thosethatpromotesufficientpackinganduniformmoldcoolingwillreducethermal-inducedresidualstress.Forfiber-filledmate
11、rials,thoseprocessconditionsthatpromoteuniformmechanicalpropertieswillreducethermal-inducedresidualstress.在型腔充填期间能够减少剪切应力的工艺条件和设计要素可以减少流动引起的残余应力。同样地,举凡促进充分保压和均匀冷却者可以减少热引起的残余应力。至于添加纤维的材料,举凡增进机械性均布者可以减少热引起的残余应力。p.145,“C-MOLDDesignGuide”残余应力残余应力Residual Stress13从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化流动引起的残余应力流动引起的残余应
12、力 Flow-induced Residual StressUnstressedlong-chainpolymermoleculestendtoconformtoarandom-coilstateofequilibriumattemperatureshigherthanthemelttemperature(i.e.,inamoltenstate).Duringprocessingthemoleculesorientinthedirectionofflow,asthepolymerisshearedandelongated.Ifsolidificationoccursbeforethepolym
13、ermoleculesarefullyrelaxedtotheirstateofequilibrium,molecularorientationislockedwithinthemoldedpart.Thistypeoffrozen-instressedstateisoftenreferredtoasflow-inducedresidualstress.无应力的长链高分子在熔点以上倾向于任意卷曲的平衡状态。制程中被剪切和拉伸的高分子依流向排列,如果高分子在充分松弛前被凝固,分子排列便被锁在成型品中,此一凝入的应力就是流动引起的残余应力。p.145,“C-MOLDDesignGuide”14从注
14、塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Becauseofthestretchedmolecularorientationinthedirectionofflow,itintroducesanisotropic,non-uniformshrinkageandmechanicalpropertiesinthedirectionsparallelandperpendiculartothedirectionofflow.因为伸张的高分子沿流向排列,所以流向和垂直流向的机械性质不同而收缩率也不同。p.145,“C-MOLDDesignGuide”流动引起的残余应力流动引起的残余应力 Flow-in
15、duced Residual Stress15从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化热引起的残余应力热引起的残余应力Thermal-induced Residual StressThermal-inducedresidualstressoccursduetothefollowingreasons:Materialshrinksasthetemperaturedropsfromtheprocesssettingstotheambientconditionsreachedwhentheprocessiscomplete.Thematerialelementsexperiencediffe
16、rentthermal-mechanicalhistories(e.g.,differentcoolingratesandpackingpressures)asthematerialsolidifiesfromthemoldwalltothecenter.热引起的残余应力的起因如下:制程从设定温度降到室温时材料收缩。当材料从模壁向型腔中心固化时,材料单元经历了不同的热力过程(如不同的冷却率和保压)。p.147,“C-MOLDDesignGuide”16从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Changingpressure,temperature,andmolecularandfibe
17、rorientationresultinvariabledensityandmechanicalproperties.Certainmoldconstraintspreventthemoldedpartfromshrinkingintheplanardirections.改变压力、温度和分子/纤维排列产生不同的密度和机械性质。某些模具的拘束阻止了成型品在面向的收缩p.147,“C-MOLDDesignGuide”热引起的残余应力热引起的残余应力Thermal-induced Residual Stress17从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Thesinglebiggestcon
18、tributortothepoorperformanceofthemoldedpartisanexcessivelossofmolecularweight.-Thesecondlargestcontributoriscontamination.成型品功能不足的单一最大原因是分子量过度减损。-第二大原因是污染。TheMaterialsAnalyst,Part27:ContaminationspringsfromcostpressuresIMMDecember1999成型品功能不足的原因成型品功能不足的原因Contributors to the Poor Performance of The Mo
19、lded Part18从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Longerpolymerchainsmeanhighermolecularweight,increasedchainentanglement,andimprovedproperties.Thepropertythatbenefitsthemostfromhighermolecularweightisimpactstrength.Anytimeapolymerisheatedorsubjectedtothestressesofmeltprocessing,thereisthepotentialforthesepolymerc
20、hainstobreak.-长的高分子链意味着高分子量、增加的高分子链纠缠和改善的物性-受益最大者是冲击强度。无论何时,高分子在熔胶过程中受热或遭到应力,都有断链的倾向。-TheMaterialsAnalyst:Part1:Brittlepolycarbonate,IMMSeptember1997分子量与熔融指数分子量与熔融指数Molecular Weight and MFR19从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化-Inaddition,somematerialsreactnegativelyandthepolymerchainsbreakupwhentheyareheatedto
21、meltprocessingtemperaturesinthepresenceofexcessmoisture.-Molecularweightisrelatedtothepropertyofviscosityormeltflowrate(MFR).-有些材料含水量过多而又加热到制程的熔胶温度时,会有逆反应,高分子链会被打断。-分子量是与黏度或熔融指数(MFR)相关的。-TheMaterialsAnalyst:Part1:Brittlepolycarbonate,IMMSeptember1997分子量分子量 Molecular Weight20从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化以
22、熔融指数帮助诊断降解问题以熔融指数帮助诊断降解问题熔融指数仪(meltindexer)是一圆筒状装置,内置特定温度的熔胶,上置特定重量的配重(weight),量测每10分钟自底部镶件小孔中流出的熔胶克数,即为熔融指数(meltindex或MFR)。Meltindexisameasureoftheamountofmaterialthatisextrudedfromasmallorificein10minat300kPa.Themeltindexiscalculatedandgivenasgramsper10min.21从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化-Formostmateria
23、ls,comparingtheMFR(melt-flowrate)ofmoldedpartstotherelatedrawmaterialprovidesagoodgaugeoftheeffectthatprocessinghasonthepolymer.-就大多数材料而言,比较成型产品的熔融指数(MFR)和该产品原材料的熔融指数,可以衡量整个制程对高分子材料的影响。TheMaterialsAnalyst:Part64:Trackingdownthesourceofdegradationduringprocessing,IMMFebruary2005熔融指数与降解熔融指数与降解MFR and
24、Degradation22从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化-Thereareseveralstepsintheprocessthatcancontributetodegradation,andbymonitoringtheMFRofthematerialasitpassesthroughthese,itispossibletoidentifythesourceoftheproblem.-在整个制程中有几个阶段是可能造成降解的,在这几个阶段监测材料的熔融指数,就可能认明问题的根源。TheMaterialsAnalyst:Part64:Trackingdownthesourceof
25、degradationduringprocessing,IMMFebruary2005熔融指数与降解熔融指数与降解MFR and Degradation23从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Thefirststepisdryingthematerial-Therearenowell-interpreteddatatoshowthatdryingtoaverylowmoistureleveldoesanyharmtoamaterial.-However,itistruethatdryingamaterialforaprolongedperiodoftimeatanelevatedt
26、emperaturecancauseoxidation,whichinturnresultsindegradation.-第一阶段是干燥材料-没有数据解释干燥致使材料含水量非常低时对材料会有损害。-然而,在高温下长期干燥,会使得材料氧化,而氧化造成降解。TheMaterialsAnalyst:Part64:Trackingdownthesourceofdegradationduringprocessing,IMMFebruary2005干燥器干燥器 Dryer24从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Thenextstepistheheatingcylinder.Alothappen
27、shereandtheconcerncommontoallpolymersistimeandtemperature.Theseworktogetherandmustbeconsideredtogether.Amelttemperaturethatmaybeappropriateforaresidencetimeof5minutesmaybedisastrousfor10minutesakeyconsiderationifajobismovedbetweenpresseswithdifferentbarrelcapacities.下一阶段是加热料筒。 很多事在此发生,时间和温度对高分子材料的作用
28、是要一并考虑的。停留时间5分钟对某一熔胶温度可能是合适的,10分钟的停留时间就可能造成灾难这是在不同射胶量的注射机上成型时的关键考虑。TheMaterialsAnalyst:Part64:Trackingdownthesourceofdegradationduringprocessing,IMMFebruary2005料筒料筒 Cylinder25从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Theotherconcernduringmeltprocessingisthepossibilityofhydrolysis,ordegradationthroughachemicalreaction
29、withwater.-Ifyouareprocessingpolyesters,polycarbonates,nylons,polyurethanes,orblendscontaininganyofthesematerials,thenthecontributionsfromexcessivemoisturecontentmustbeconsidered.另一顾虑是水解(与水起化学反应而产生的降解)的可能性。-如果成型的是polyesters、聚碳酸酯、尼龙、polyurethanes(TPU)、或是包含任一上述高分子材料的复合材料,那么,含水量过多造成的水解问题就必须考虑。TheMateri
30、alsAnalyst:Part64:Trackingdownthesourceofdegradationduringprocessing,IMMFebruary2005料筒料筒 CylinderTPU是ThermoplasticUrethane的简称,中文名称为热塑性聚氨酯弹性体)26从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Hotrunnerdemandspecialconsideration.-Wecanreadthetemperatureonthevariouszonecontrollers,butwedonottrulyknowthetemperatureofthemeltata
31、llthepointsinthesystem.Well-designedsystemshaverelativelyuniformtemperaturewithinazone,arefreeofdeadspots,andstrikeagoodbalancebetweenresidencetime,pressuredrop,andshear.热流道要特别留意。-我们可以读取温控器上不同区域的温度,但是并不确知系统中各点的温度。设计好的系统的每一温控区温度均一、没有死角、在停留时间、压力降和剪切之间保持良好的均衡。TheMaterialsAnalyst:Part64:Trackingdownthes
32、ourceofdegradationduringprocessing,IMMFebruary2005热流道热流道 Hot Runner27从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化Finally,wehavetheeffectsofthemold.-thegateusuallyrepresentsthepointofgreatestshearstress,itisbesttotesttherunnerandpartsseparately.最后,要看模具的影响.-浇口常常代表最大的剪切应力点,最好分别量测流道的熔融指数和产品的熔融指数。TheMaterialsAnalyst:Part64:
33、Trackingdownthesourceofdegradationduringprocessing,IMMFebruary2005浇口和型腔浇口和型腔 Gate & Cavity28从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化以熔融指数帮助诊断降解问题以熔融指数帮助诊断降解问题样品 熔融指数(g/10min)熔融指数增加的百分比SampleMFRIncreasefromvirgin刚从袋中取出的新料11Pelletsfrombag出自除湿干燥器的塑料129%Pelletsfromdryer注射机的喷嘴注射的塑料1427%Purgingfrombarrel注射成型的冷流道料1536%Run
34、ners注射成型的产品料1864%Moldedparts量测的熔融指数从上游到下游分阶段列表CheckingamaterialsMFRaftereachstepshowsthatthelargestchangeoccursasthematerialpassesthroughthesubgatesandentersthecavities.+9%+18%+9%+28%29从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化MaterialtypeAcceptableincreaseinpellets-to-partsMFR材料型式成型品熔融指数超过原料熔融指数的百分比Unfilledmaterials
35、40%未加充填料的材料10-15%glassfilledmaterials100%加了10-15%玻纤的材料30-50%glassfilledmaterialsBC,使得浇口处熔胶温度高低为:浇口1浇口2浇口3,从而使得流变不平衡非常明显(见右下图)。为了充填平衡,调整浇口或降低射速,工艺窗口都不宽,最好是在设计时间就能兼顾几何平衡与流变平衡。112233电机风叶轮,PA6-GF45,震动,噪音兼顾几何平衡兼顾几何平衡(geometric balance)与流变平衡与流变平衡 (rheological balance)61从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化传统模具结构出现的问题传
36、统模具结构出现的问题传统三板模具结构在三板模具中,一般认为只要保证冷流道的尺寸一致或保持浇注系统几何对称,就可以使得产品的充填达到平衡。62从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化但是在实际注塑成型时却发现,流道及产品的充填都出现了不平衡现象。实际注塑成型情况实际注塑成型情况63从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化偏摆、震动和噪音的原因偏摆、震动和噪音的原因123由于流动的不平衡,造成流经浇口1的熔胶少于浇口2和3,这样使得风叶中,浇口1周围的熔胶密度小于浇口2和3周围者,由于整体密度分布不均,高速旋转时所产生的离心力不同,导致偏摆、震动和噪音。为了达到流动平衡,减小动平衡
37、误差,增加浇口1的尺寸,虽然充填达到了平衡,但是当保压时,由于浇口2和3尺寸较小,先冻结,而流经浇口1的溶胶又增加,从而又造成密度分布不均,导致偏摆、震动和噪音。12364从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化在浇注系统尺寸相同的情况下为什么会出现充填不平衡现象?通过Moldflow分析,也预测出在浇注系统尺寸相同情况下出现的充填不平衡现象。65从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化aaccbb截面a-a截面b-b截面c-c剪切速率图剪切速率图通过对剪切速率图的分析,发现在流道转角位置的剪切高于其它位置。66从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化122剪切速率图剪
38、切速率图从剪切速率图可知,分流道2的蓝圈位置处的剪切速率明显大于分流道1处,分流道2中塑流较快,流动不平衡。aa截面a-a67从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化改进风叶动平衡及偏摆的新型模具结构改进风叶动平衡及偏摆的新型模具结构根据剪切造成流动不平衡的现象,提出新型模具结构-四板模。主流道二级分流道三级分流道四级分流道产品面板与水口推板之间又增加了一块“拉料板”,从而使得浇注系统结构发生了改变。一级分流道68从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化aaccbb截面a-a截面b-b截面c-c由剪切速率图可知,浇注系统进行更改后,各个分流道的剪切速率相差很小。Moldflow
39、分析验证分析验证(剪切速率剪切速率)69从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化1从剪切速率图可知,采用四板模结构后,在分流道1处的剪切速率相差很小,从而保证了熔胶在流经各个分流道时都能达到相同的温升和流动性,达到了充填的平衡。11aa截面a-aMoldflow分析验证分析验证(剪切速率剪切速率)70从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化通过流动分析可知,新型模具结构能够使得熔胶在产品及浇注系统中保持流动平衡。Moldflow分析验证分析验证(充填充填)71从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化实际试模验证实际试模验证通过实际的试模验证,浇注系统及产品充填都达到了平
40、衡。将这一新型结构应用于其他风扇也达到了满意的效果。 72从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:以流动平衡的几何平衡和流变平衡为原则,采用四板模结构,可以有效的预防产品由于剪切所造成的流动不平衡现象,从而解决了风叶产品的动平衡及偏摆问题工艺设计:电机风叶轮电机风叶轮变形变形73从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化C.Hsu:几何和流变都不平衡,可以改善空间颇大。轮盘,PA-GF30,台湾省,偏摆,2010.7.8.原来采两板模、轮缘相对二点(隔180)进胶,老板取经后,采三板模三针点进胶(如图示),虽有改善,变形和偏摆仍然不能接受。74从注塑成型问题诊
41、断探讨产品、模具与工艺设计的优化C.Hsu:如左图,采四板模,四针点浇口置几何平衡处,自X形流道中央交点向上拉一流道与一级分流道接,以达流变平衡。一级分流道主流道轮盘,PA-GF30,台湾省,偏摆,2010.7.8.原来采两板模、轮缘相对二点(隔180)进胶,老板取经后,采三板模三针点进胶,虽有改善,变形和偏摆仍然不能接受。75从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化医疗器械塑件不平医疗器械塑件不平产品:医疗器械塑件材料:PA6-GF30注射成型机:132吨,料筒加装超临界流体注射嘴。简述:采用MuCell和2浇口时,平面度略为改善;仍不合格,虽无外观要求,中央熔接痕颇为显眼。问题:不
42、平76从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化医疗器械塑件A,PA6-GF30,采用MuCell和2浇口时,平面度略为改善;仍不合格,虽无外观要求,中央熔接痕颇为显眼。:背后置浇口 医疗器械塑件不平医疗器械塑件不平77从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化浇口1浇口2医疗器械塑件A,PA6-GF30,采用MuCell&2浇口时,平面度略为改善;堵掉浇口2后,平面度OK,中央熔接痕消除。医疗器械塑件不平医疗器械塑件不平78从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:采单浇口从一端进胶,以符合单一方向流原则。工艺设计:采用超临界流体微发泡注射成型工艺。医疗
43、器械塑件变形医疗器械塑件变形79从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化可以导致单一方向流的浇口设可以导致单一方向流的浇口设计,较能产出平直的产品。计,较能产出平直的产品。 80从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品:曲线锯外壳材料:PA6-GF30模具:采用2个针点浇口简述:上下机壳组装后,合缝明显,于是借助治具来减少合缝。问题:变形曲线锯外壳曲线锯外壳变形变形81从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化材料:PA6-GF30问题:变形上下机壳组装后,合缝明显,于是借助治具来减少合缝。曲线锯外壳曲线锯外壳变形变形82从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优
44、化Case2:两个侧浇口Case1:两个针点浇口曲线锯外壳曲线锯外壳变形变形83从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化2006年2月16日第一次试模软胶包覆硬胶后的上、下机壳在组装后显示的合缝大为减小未锁螺丝前,合缝仅0.8mm。Case2Case1曲线锯外壳曲线锯外壳变形变形84从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:从2个针点浇口的三板模改成2个侧浇口的二板模,以符合单一方向流的原则。工艺设计:曲线锯外壳曲线锯外壳变形变形85从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化2008 Moldflow User Conference in Taiwan
45、May9,2008JananesecustomerscasestudiesJananesecustomerscasestudies在日本MoldflowCAESoftware的应用事例TaiwanTaiwanTaiwan东日本技术部长八木隆行MoldflowJapanK.K.MoldflowJapanK.K.TakayukiTakayukiYagiYagi86从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化整合性翘曲变形实际模具预测不均匀收缩不均匀冷却真圆度评估,个案研究真圆度评估,个案研究根据分析判断纤维配向为翘曲的主要原因材料:ABS-GF10(压力无法解决之问题)纤维配向性C.Hsu:由
46、左图可知,不均匀收缩的影响大于纤维配向的影响!0.7991(Max.)-0.1570(Min.)=0.6421(differentialshrinkage)0.2942(Max.)-0.0046(Min.)=0.2896(orientationeffects)2.328E-07(Max.)-5.821E-08(Min.)=0.0000001746(DifferentialCooling)87从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化2点阀口3点阀口4点阀口最大约0.27mm最大约0.17mm最大约0.12mm浇口点数浇口点数(24)与浇口与浇口位置位置的优的优化化配向平衡改善向4点圆度改
47、善C.Hsu:较之2浇口,4浇口的流动较平衡,而最大流长也较短,所以不均匀收缩的情形有所改善。88从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化真圆真圆度评度评价价 个案研究个案研究 3次元测定机测量结果VS分析结果分析运用精度提升89从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化汽车后视镜外壳变形汽车后视镜外壳变形产品:汽车后视镜外壳材料:ABS模具:二型腔模,每一型腔单一潜伏式浇口进胶。浇口的动模侧附近钻了冷却水孔,定模侧则无。简述:即使提早脱模,乘外壳尚温软时将镜片嵌入,多数镜片居然被变形的外壳搅碎。问题:变形90从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化汽车后视镜外壳,ABS
48、,Indonesia,翘曲变形,199?91从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化原始设计原始设计Original Design92从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化冷却孔道直径、深度和节距冷却孔道直径、深度和节距 Diameter, Depth & Pitchof Cooling ChannelD:直径为10至14mmDiameterofCoolingChannel,10to14mmd:深度为2D至3DDepth,2Dto3DP:节距为3D至5DPitch,3Dto5D93从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化改善设计改善设计 Revised DesignA
49、ASEC.A-A94从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:主流道衬套(spruebushing)外加冷却套管,将水引到定模侧浇口附近,使得浇口处来自动定模侧的冷却均衡。工艺设计:汽车后视镜外壳变形汽车后视镜外壳变形95从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化机座变形机座变形产品:机座材料:PA66-GF25模具:四型腔模,每一型腔由2潜伏式浇口(0.9mm厚,加在厚1.35mm产品上)进胶。定模侧钻了冷却孔,动模侧则无。简述:合理冷却时间脱模变形,若要减少变形,冷却时间和周期时间太长。问题:变形96从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化机座,公称
50、壁厚2mm,PA66-GF25,四型腔模,注射时间5秒,周期时间3738秒太长,早出模变形,2009.11.30.机座变形机座变形2(0.9t)潜伏式浇口加在1.35t产品上2mm,PAcycletime14s97从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化冷却不均使得产品变形冷却不均使得产品变形加上长的周期时间加上长的周期时间Uneven Cooling Causes Warpage and Long Cycle Time动、定(coreandcavity)模温差太大,往往使得产品变形,而且拖长了周期时间。可借CAE之助,合理化冷却孔的配置,调整冷却液的温度和流量,使得动、定模侧的散热与
51、型腔的中心面对称,将扳转产品弯曲的不对称残余应力减到最少,不需借助模具为治具和延长冷却时间,成型的产品尺寸稳定。98从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:1.在动模侧加冷却孔道,平衡定模侧的冷却。2.潜伏式浇口厚度0.9mm加到(1.35x0.9=)1.2mm。工艺设计:从U型曲线找出最适化注射时间并采用之。机座变形机座变形99从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化U型曲线型曲线(注射压力注射压力vs注射时间注射时间)DVD盒(PP)模温设定8C;料温设定260C对应最小射压的注射时间为1.2秒。100从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化盖,
52、HDPE,浙江省瑞安市,warp,convexinward,2004.3.7.101从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化成型盒形产品时,如果内部冷却不够,取出产品后,就会如左图般变形。长方形盒的变形长方形盒的变形成型盒形产品时,如果内部冷却过度,取出产品后,就会如左图般变形。102从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化以焊接封止。入子分分析析结结果果产产品表面温度品表面温度变变形形入子无冷却170CNG入子有冷却70COK改善改善基基盘盘盒模盒模冷却冷却以减少变形以减少变形基盘盒材料:PBT-GF40设置在约13mm厚入子的冷却孔道。2008.5.9.MFTWUSERSC
53、ONF.103从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化采用串接的障板管加强冷却采用串接的障板管加强冷却长方型盒状制件的内角长方型盒状制件的内角104从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化UPSBezel,ABS,台湾省台北县,变形,2010.3.17.内角隅四顶针占据了可置障板管(baffle)的最佳位置。潜伏+楔形浇口2.5t76105从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化106从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化107从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化108从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化109从注塑成型问题诊断探讨产品
54、、模具与工艺设计的优化C先生:课堂上我讲过:变形预测是用来定性的,而非定量的。就定性而言,障板管移近四个角落,变形的确是减少了!以(变形.所有因素:)变形来看,最大位移从0.8806mm减少到0.7707mm,减少了12.5%。以(变形.所有因素:)Z方向位移来看,(最大Z位移-最小Z位移)从(0.2273-0.2437=)0.4710mm减少到(0.2054-0.1748=)0.3802mm,减少了19.3%。何况可以改善的空间还很大,例如目前母模侧的水孔距外角太近,可以将其移离外角远一些,以对应公模侧障板管和内角的距离。徐昌煜2010年3月25日于浙江省温州市110从注塑成型问题诊断探讨产
55、品、模具与工艺设计的优化长方形盒内角冷却的加强长方形盒内角冷却的加强在动模模仁的四个角隅,以热传导好的金属(如铍铜合金)镶块置换,增加长方形盒内角的冷却效率,平衡内外角的热传。收缩自然均匀。铍铜合金的厚度取产品厚度的34倍即可。如果焊接有困难,只需插住不掉就可以了。铍铜合金和钢的间隙会因为铍铜的热膨胀而消失。111从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化盒状物盒状物铍铜镶块铍铜镶块铍铜镶块 34”电视机气辅前框模具112从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品:风扇外框材料:PBT+ABS+20%玻纤模具:日本设计制造。三板模;每一型腔三针点浇口。注射成型机:在日本试模、试
56、量产时用日本机;在台湾量产时用台湾机简述:在日本以日本注射成型机试模、试量产都没有什么问题。但是把相同的模具移到台湾,以台湾的注射成型机生产,产出的风扇外框(见后图)经常断裂,良率只有30%。问题:支架于熔接痕处断裂风扇外框支架于熔接痕处断裂风扇外框支架于熔接痕处断裂113从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化风扇外框,PBT+ABS+20%GF,熔接痕处断裂,2000.2.10浇口1Gate#1浇口3Gate#3浇口2Gate#2熔接痕裂纹注射成型机或/和辅机不稳时,射压/保压或料温时而偏低,形成熔接痕的前沿(meltfront)难以熔合,这样的熔接痕产生在断面积小的细框而又承受外
57、力时,容易断裂。风扇外框支架于熔接痕处断裂风扇外框支架于熔接痕处断裂114从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:原来三个针点浇口的直径都一样大,为了将熔接痕移出细框,1号浇口调得比2和3号浇口大。藉CAE模拟之助,找出三个浇口的最适化直径,使得熔接痕从原来的薄弱处移到较强的断面。工艺设计:浇口1浇口3浇口2熔接痕裂纹风扇外框支架于熔接痕处断裂风扇外框支架于熔接痕处断裂115从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化调整浇口,使得熔接痕调整浇口,使得熔接痕与气穴与气穴移至对强度与外观不敏感处。移至对强度与外观不敏感处。116从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工
58、艺设计的优化产品:电器框板,公称壁厚1.4mm材料:PC模具:三板模,四针点浇口(距1.05t的卡扣板近)简述:注射成型后,产品取出时,是完整的。装配时,四只卡扣板之一或之二断裂。问题:断裂电器框板上的卡扣板断裂电器框板上的卡扣板断裂 117从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化40.5针点浇口电器框板,PC,迟滞,cantileversnapbeam装配时易断,2009.11.30.1.4t电器框板上的卡扣板断裂电器框板上的卡扣板断裂 118从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化0.5针点浇口在箭指处背面电器框板,PC,迟滞,cantileversnapbeam装配时易断
59、,2009.11.30.1.4t1.05tcantileversnapbeam装配时易断电器框板上的卡扣板断裂电器框板上的卡扣板断裂 119从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:四针点浇口应置二卡扣板之间工艺设计:电器框板上的卡扣板断裂电器框板上的卡扣板断裂 120从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化浇口应置于距离可能发生迟浇口应置于距离可能发生迟滞滞(hesitation)处最远处处最远处。121从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化餐夹餐夹断裂断裂 产品:餐夹材料:PS模具:在易断裂熔接痕收口处加了冷料井简述:要求在施18Kg力于餐夹时不
60、可断裂,但是施力到12Kg时就断裂,无法交货。问题:断裂122从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化餐夹,PS,开裂,2007.8.31.餐夹餐夹断裂断裂123从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化此处空气难以排出熔接痕熔接痕熔接痕Weld Line124从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化W.L.浇口化妆盒底座,PS,浙江义乌,W.L.,缩痕,2006.4.19.125从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化要求在施18Kg力时不可断裂,但是施力到12Kg时就断裂,无法交货在熔接痕收口处加了冷料井,但冷料未顶出。餐夹,PS,开裂,2007.8.31.开
61、裂是从此一熔接痕收口处餐夹餐夹断裂断裂 126从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:模具设计:冷料井动模侧加顶针,开模时将冷料顶出。工艺设计:餐夹餐夹断裂断裂 127从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化最后充填处最后充填处(the last filled area)、形成熔接痕的汇合熔、形成熔接痕的汇合熔胶前沿收口胶前沿收口处处以及困气以及困气(air trap)处,须要加排气处,须要加排气(vent)。128从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品:电气线缆卷线盘材料:PC模具:简述:叉杆承受旋转扭力时,自圆筒状叉杆缝槽底部裂断。问题:断裂电气线缆
62、卷线盘的叉杆断裂电气线缆卷线盘的叉杆断裂 129从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化电气线缆卷线盘,PC,自圆筒状叉杆缝槽底部裂断C.Hsu:在缝槽底部加内圆角半径大的内圆角,2009.9.28.电气线缆卷线盘的叉杆断裂电气线缆卷线盘的叉杆断裂 130从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化产品设计:叉杆缝槽底部加内圆角半径大的内圆角模具设计:工艺设计:电气线缆卷线盘的叉杆断裂电气线缆卷线盘的叉杆断裂 131从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化当一当一90 转角的内圆角半径小于公转角的内圆角半径小于公称厚度的称厚度的25%时,角落就会有高的时,角落就会有高的应力集中。应力集中。 内圆角的半径增加到公内圆角的半径增加到公称厚度的称厚度的75%时,时, 二壁相交处就能二壁相交处就能进而强化。进而强化。 可接受的平均内圆角半可接受的平均内圆角半径是公称厚度的径是公称厚度的50%。132从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化在爱护环境、珍惜资源、持续发展的前提下,促进精实高效成型科技的发展与创新。-先进成型技术学会-问答?谢谢!133从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化此课件下载可自行编辑修改,供参考!感谢您的支持,我们努力做得更好!134从注塑成型问题诊断探讨产品、模具与工艺设计的优化