浇注系统设计.pptx

模具設計合理化模具設計合理化試模和量產的成敗以及成本的高低，80%決定於設計階段。我們的目標應當是讓設計部門擔負起試模和量產成敗的責任，設計人員要清楚的知道自己設計的產品和模具是如何歷經酸甜苦辣之途，才完成任務的，這樣設計水平才能不斷精進。設計人員也應在最短的時間內將最新的更正設計反應在設計圖面和文檔上，這樣知識和經驗才能累積、分享和傳承。加工、鉗工和品管的責任是按圖施工和品管，並且反馈設計合理化的意見。這樣經年累月下來，一競爭力不斷增強的模具/注塑廠將脫穎而出，並且繼續領袖群倫。模具設計圖模具設計圖徐昌煜：製圖標準要及早訂定，並且不斷的合理化，這一標準是相關專業人員的官方語言(officiallanguage)，工程語言以簡明為要，這要靠大家不斷的探討更新，才能夠不斷精進，當精益求精成為模具廠的文化時，此一模具廠的脫穎而出，進而登峰造極，必然是指日可待的了！建立圖面檢查點建立圖面檢查點蔡毓斌：每一個設計流程的結束，必須有一些基本的檢查項目，以確定該流程的設計合理。每一個設計流程，檢查重點最好能夠濃縮到四到五項最重要的關鍵點；如此不但能夠縮短檢查圖面的時間，還能夠讓非模具製作專業人員，也能夠很快的參與圖面的檢查。模具設計的流程模具設計的流程分模面設計(PartingPlaneDesign)模座設計(MoldBaseDesign)澆注系統設計(FillingSystemDesign)冷卻系統設計(CoolingSystemDesign)排氣系統設計(Venting System Design)(Venting System Design)脫模系統設計(EjectingSystemDesign)澆注系統設計澆注系統設計Filling System Design徐徐 昌昌 煜煜Charles Hsu2003.8.13.澆注系統澆注系統注道(主流道)Sprue主流道(分流道)MainRunner成品(制件)Part澆口Gate冷料井ColdSlugWell支流道(次分流道)BranchRunner產品(制件)設計(PartDesign)模穴(型腔)設計(CavityDesign)澆口設計(GateDesign)流道設計(RunnerDesign)噴嘴設計(NozzleDesign)澆注系統設計流程澆注系統設計流程(徐昌煜徐昌煜)1.定位環尺寸大小是否合理2.注口襯套選取是否合理3.進澆位置是否合理4.流道直徑設計是否合理5.澆口尺寸大小及形式是否合理澆注系統檢查點澆注系統檢查點(邱明正提供邱明正提供)澆注系統設計檢查點澆注系統設計檢查點（蔡毓斌）（蔡毓斌）充填是否平衡（可以CAE模擬檢視模穴(型腔)充填狀況）熔接線(熔接紋)位置是否恰當，有無可能利用改變澆口位置，或者是增加局部壁厚，以避免熔接線(熔接紋)出現在重要外觀面或強度薄弱面上（可以CAE模擬預測熔接線(熔接紋)位置）澆口尺寸、形式和位置是否恰當（避免Jetting的發生）澆口設計澆口設計Gate Design徐徐 昌昌 煜煜Charles Hsu2003.8.11.澆口數目澆口數目在不超過塑流力所能及的流長/壁厚比的前題下，澆口的數目是越少越好 。每增加一個澆口，至少要增加一條熔接線(熔接痕)，同時還要增加一個澆口痕跡、較多的積風(氣穴)以及流道的體積。Onceagateisadded,oneweldline,atleast,onegatemark,moreairtrapsandmorerunnervolumewillbeadded.在模穴(型腔)能夠如期充填的前提下，澆口的數目是愈少愈好。Aslongasthecavityisabletobefilled,asexpected,gatesarethelessthebetter.為了減少澆口的數目，每一澆口應就塑流力所能及的流長/壁厚比之內，找出可以涵蓋最大產品面積的進澆位置。Inordertoreducethenumberofgates,eachgateshallbelocatedatwherethemeltisabletocovermaximumpartareabasedonthelargestmeltflowlength/thicknessratio.澆口數目澆口數目The Number of Gates 澆口位置澆口位置要避免充填不平衡的設計。充填充填平衡平衡就單模穴(型腔)而言，充填平衡意味著熔膠波前(前沿)於同一時間抵達模穴(型腔)各末端。就多模穴(型腔)而言，充填平衡意味著熔膠波前(前沿)於同一時間抵達各模穴(型腔)末端。充填平衡的設計，壓力、熔膠溫度以及體積收縮率分布均勻，品質均一。充填平衡是塑膠射出成型產品和模具設計最重要的原則之一。洗衣機圈板洗衣機圈板洗衣機圈板洗衣機圈板澆口位置澆口位置要避免熔接線(熔接痕)發生在外觀和強度的敏感區域。DVD機前面板機前面板 DVD Player Front PanelABS修正設計RevisedDesign原始設計OriginalDesign熔接線熔接線,DVD 機前面板機前面板 Weld Lines,DVD Player Front Panel原始設計OriginalDesign修正設計RevisedDesign2.5ID50Long5.0ID30LongDVD機前面板機前面板 DVD Player Front Panel利用架橋的方式改變利用架橋的方式改變 熔接線熔接線(熔接紋熔接紋)位置位置產品的進澆位置往往受限。而熔接線(熔接紋)位置則受限於澆口位置。利用架橋的方式，可以在澆口位置固定下，改變熔接線(熔接紋)的位置。熔接線(熔接痕)-蔡毓斌材料：ABS產品名稱：17”TFTLCD前框額外增加的流道，成型後切除熔接線(熔接痕)-蔡毓斌利用架橋的方式改變利用架橋的方式改變 熔接線熔接線(熔接紋熔接紋)位置位置增加壁厚架橋，成型後去除熔接線(熔接痕)-蔡毓斌局部增厚，改變熔接線局部增厚，改變熔接線(熔接紋熔接紋)位置位置澆口尺寸澆口尺寸採用以下公式計算並檢查澆口尺寸。矩形邊緣澆口矩形邊緣澆口Rectangular Edge GateL=0.50.75mmW=澆口寬度(mm)gatewidthinmmA=模穴表面積(mm)surfaceareaofcavityinmmn=材料常數materialconstant0.6forPE,PS0.7forPOM,PP0.75forABS0.8forCA,PMMA,PA,PC0.9forPVC22h=n th=澆口厚度(gatethick.inmm)t=產品壁厚(wallthick.inmm)WtLh扇形澆口扇形澆口 Fan GateL=1.3mmW=w=澆口寬度mmgatewidthinmmA=模穴表面積mmsurfaceareaofcavityinmmn=材料常數materialconstant0.6forPE,PS0.7forPOM,PP0.75forABS0.8forCA,PMMA,PA,PC0.9forPVC澆口厚度gatethick.inmmt=產品壁厚wallthick.inmm22h1=nt h2=wh1/D重疊式澆口重疊式澆口 Overlap GateW=w=澆口寬度mmgatewidthinmmA=模穴表面積mmsurfaceareaofcavityinmmn=材料常數materialconstant0.6forPE,PS0.7forPOM,PP0.75forABS0.8forCA,PMMA,PA,PC0.9forPVC澆口厚度gatethick.inmm=nt澆口長度landlengthinmmt=產品壁厚wallthick.inmm22 L1=0.50.75L2=h+(w/2)凸片澆口凸片澆口 Tab GateL=0.50.75mmW=w=澆口寬度mmgatewidthinmmA=模穴表面積mmsurfaceareaofcavityinmmn=材料常數materialconstant0.6forPE,PS0.7forPOM,PP0.75forABS0.8forCA,PMMA,PA,PC0.9forPVC澆口厚度gatethick.inmmt=產品壁厚wallthick.inmm22h1=nth2=0.9t針點澆口針點澆口Pin GateL=0.50.75mmd=澆口直徑(mm)gatediameterinmmt=產品壁厚(mm)wallthick.inmmA=模穴表面積()surfaceareaofcavityinn=材料常數materialconstant0.6forPE,PS0.7forPOM,PP0.75forABS0.8forCA,PMMA,PA,PC0.9forPVCdLtd:410h:0.75(t1.5)澆口井澆口井Dimple潛伏式澆口潛伏式澆口SubgateW=w=澆口寬度mmgatewidthinmmA=模穴表面積mmsurfaceareaofcavityinmmn=材料常數materialconstant0.6forPE,PS0.7forPOM,PP0.75forABS0.8forCA,PMMA,PA,PC0.9forPVC澆口厚度gatethick.inmm=ntt=產品壁厚wallthick.inmm230 15 252下述防止噴流的對策至少擇一行之。採用多種對策並行，效果更為顯著。澆口設計應防噴流澆口設計應防噴流噴流(Jetting)的定義:自一受限區域(例如噴嘴或是澆口)，到一較厚和開闊的區域，形成的彎曲摺疊似蛇的流痕。噴流噴流 Jetting噴流噴流 Jetting 模模 具具1.澆口位置要恰當澆口位置不當時，塑流在模穴(型腔)有自薄流向厚的情形，若薄厚斷差大，流速又快，則流動不穩，可能產生噴流。2.採用沖擊型澆口沖擊型澆口將進澆的熔膠導向一金屬面，以釋除應力，可穩定塑流，避免噴流。重疊式澆口(overlapgate)和潛伏式澆口(submarinegate)可設計成沖擊型澆口。噴流噴流 Jetting使用沖擊型澆口以避免噴流使用沖擊型澆口以避免噴流差的Poor好的Good差的Poor好的Good使用沖擊型澆口以避免噴流使用沖擊型澆口以避免噴流3.澆口至模穴(型腔)，斷面積不可突然變大澆口至模穴(型腔)，斷面積突然變大時，塑流不穩，容易產生噴流。澆口至模穴(型腔)，斷面積應逐漸變化，如突片(tab)澆口或是扇形(fan)澆口，塑流得以平穩過渡，噴流得以避免。薄厚比是澆口厚度對進澆處模穴(型腔)厚之比，應大於材料常數n。模模 具具噴流噴流 Jetting使用凸片澆口以避免噴流使用凸片澆口以避免噴流Avoid Jetting by Using Tab Gate電話透明上蓋電話透明上蓋澆口-蔡毓斌模仁模仁(型腔嵌件型腔嵌件)配置配置與凸片澆口與凸片澆口澆口-蔡毓斌背光板背光板10.4”背光板一模兩穴(腔)byToshiba扇型澆口FanGate扇形澆口FanGate澆口-蔡毓斌14”背光板一模兩穴(腔)byJSW澆口尺寸確認澆口尺寸確認以CAE確認澆口尺寸是否得當。如果剪切速率或剪切應力超過許容值，應當採取相應對策。剪切速率剪切速率Shear Rate剪剪 切切 應應 力力shearstress黏黏 度度viscosity剪剪 切切 速速 率率shearrate剪切應力剪切應力Shear Stress流道設計流道設計Runner Design徐徐 昌昌 煜煜Charles Hsu2003.8.12.1.定位環尺寸大小是否合理2.注口襯套選取是否合理3.進澆位置是否合理4.流道直徑設計是否合理5.澆口尺寸大小及形式是否合理澆注系統檢查點澆注系統檢查點(邱明正提供邱明正提供)澆注系統設計檢查點澆注系統設計檢查點（蔡毓斌）（蔡毓斌）充填是否平衡（可以CAE模擬檢視模穴(型腔)充填狀況）熔接線(熔接紋)位置是否恰當，有無可能利用改變澆口位置，或者是增加局部壁厚，以避免熔接線(熔接紋)出現在重要外觀面或強度薄弱面上（可以CAE模擬預測熔接線(熔接紋)位置）澆口尺寸、形式和位置是否恰當（避免Jetting的發生）流道配置流道配置 Runner Layout Runner Layout 流道配置要考慮壓力的平衡，以防模板因承受偏載而產生溢料現象。流道配置流道配置 Runner Layout Runner Layout 流道配置和尺寸流道配置和尺寸Runner Layout and DimensionsRunner Layout and Dimensions要避免充填不平衡的設計。充填充填平衡平衡就單模穴(型腔)而言，充填平衡意味著熔膠波前(前沿)於同一時間抵達模穴(型腔)各末端。就多模穴(型腔)而言，充填平衡意味著熔膠波前(前沿)於同一時間抵達各模穴(型腔)末端。充填平衡的設計，壓力、熔膠溫度以及體積收縮率分布均勻，品質均一。充填平衡是塑膠射出成型產品和模具設計最重要的原則之一。充填平衡充填平衡Flow Balance 自然平衡流道 Natural Balanced Runner充填平衡-蔡毓斌人工平衡流道 Artificial Balanced Runner隨身碟飾板充填平衡充填平衡Flow Balance 模穴模穴(型腔型腔)配置配置充填平衡-蔡毓斌模穴模穴(型腔型腔)充填平衡充填平衡塑料：ABS注塑機噸數：80Ton分析軟體：MoldflowC-MOLD2000.1充填平衡-蔡毓斌問題充填不平衡的設計使得制件收縮不一致，造成裝配上的困擾解決方式借助CAE，調整流道直徑，直到充填平衡為止。制件收縮一致，變形減少50%。不需開二付模具不需開二付模具,一付模具即可生產合格的產品。一付模具即可生產合格的產品。平衡家族模之塑流平衡家族模之塑流 Balance Flows In Family Mold水力直徑水力直徑 Hydraulic DiameterWhereisthehydraulicdiameter水力直徑Aisthecross-sectionalareaoftheflow流路斷面積Pisthewettedperimeter濕周長0.8862D0.9116D0.9523DDDH=斷面形狀DP LSP LH10oR=H/2P LSSP L在不同剖面形狀，相同斷面積下之變化Variousrunnerprofiles,basedonthesamecross-sectionalarea水力直徑水力直徑 Hydraulic Diameter0.7090D0.8356D0.8642D0.8771DDH=斷面形狀10oHHP LDR=D/2P LS2SP LS4SP L在不同剖面形狀，相同斷面積下之變化Variousrunnerprofiles,basedonthesamecross-sectionalarea水力直徑水力直徑 Hydraulic Diameter流道直徑流道直徑採用以下公式計算並檢查流道直徑。流道尺寸設計流道尺寸設計(1)Runner Sizing(1)D:流道直徑(mm)runnerdiameterinmmW:下游塑膠重量(g)downstreamplasticweightL:流道長度(mm)runnerlengthinmm流道尺寸設計流道尺寸設計(2)Runner Sizing(2)流道尺寸設計流道尺寸設計(3)Runner Sizing(3)鎢鋼球刀鎢鋼球刀(mm)(2(mm)(2刃刃)(楊尚霖提供楊尚霖提供)半徑柄徑刃長全長R0.54250R0.754350R14450R1.254550R1.54650R24850R2.561050R361250R481660R5102075R6122475球刀選擇球刀選擇算出的 是2.38mm，可供選擇的鎢鋼球刀(2刃)半徑有1mm 和 1.25mm，其直徑分別為2mm 和 2.5mm。可選半徑是1.25mm的鎢鋼球刀。流道尺寸設計流道尺寸設計(4)Runner Sizing(4)2.5 2.5 /球刀選擇球刀選擇算出的 是4.32mm，可供選擇的鎢鋼球刀(2刃)半徑有2mm 和 2.5mm，其直徑分別為4mm 和5mm。可選半徑是2.5mm的鎢鋼球刀。改良型梯形流道改良型梯形流道H/2(L)改良型梯形流道改良型梯形流道改良型梯形流道改良型梯形流道改良型梯形流道改良型梯形流道比較圓形流道截面積(AR)與改良型梯形流道截面積(AT)。假設圓形流道的直徑與改良型梯形流道的高度相等。Comparingthecross-sectionalareaoffull-roundrunner(AR)andtheoneofmodifiedtrapezoidal(AT),whenthediameteroftheroundrunnerandtheheightofthetrapezoidalrunnerarethesame.改良型梯形流道改良型梯形流道換言之，改良型梯形流道所使用的材料比圓形流道的材料多了20.38%。Inotherwords，modifiedtrapezoidalrunneruses20.38%morematerialthanfull-roundrunnerdoes.改良型梯形流道改良型梯形流道冷料井冷料井Cold Slug WellCold Slug Well流道末端應如後圖設置冷料井，防止冷料進入模穴(型腔)或堵塞澆口。冷料井設計冷料井設計Cold Slug Well Design2d支流道(次分流道)Secondaryrunnerd主流道(分流道)Primaryrunner澆口 Gate模穴(型腔)Cavity冷料井冷料井冷料井Cold Slug WellCold Slug Well冷料井冷料井Cold Slug WellCold Slug Well拉料桿不可阻檔冷料衝進冷料井。冷料井設計冷料井設計Cold Slug Well Design倒椎度冷料井注道(主流道)拉料桿Reversetapercoldslug-wellspruepullerZ型冷料井注道(主流道)拉料桿Z-tapercoldslug-wellspruepuller溝型冷料井注道(主流道)拉料桿Groovedcoldslug-wellspruepuller冷料井設計冷料井設計Cold Slug Well Design注道注道(主流道主流道)SprueSprue注道(主流道)應如後圖設計。注道注道(主流道主流道)襯套尺寸襯套尺寸Sprue Bushing SizingDave:注道(主流道)平均直徑(mm)AveragediameterofsprueinmmW:下游塑膠重量(g)DownstreamplasticweightingL:注道(主流道)長度(mm)Spruelengthinmm,愈短愈好theshorterthebetter噴嘴球頭和噴嘴球頭和 注道注道(主流道主流道)襯套承窩半徑襯套承窩半徑 Radius of Nozzle Head and of Sprue Bush Socket澆口澆口在不超過塑流力所能及的流長在不超過塑流力所能及的流長/壁厚比的前題下，澆口壁厚比的前題下，澆口的數目是越少越好。的數目是越少越好。要避免充填不平衡的設計。要避免充填不平衡的設計。要避免熔接線要避免熔接線(熔接痕熔接痕)發生在外觀和強度的敏感區域。發生在外觀和強度的敏感區域。採用採用aa bbaa bb公式計算並檢查澆口尺寸。公式計算並檢查澆口尺寸。防止噴流的對策防止噴流的對策cc ddcc dd至少擇一行之。採用多種對至少擇一行之。採用多種對策並行，效果更為顯著。策並行，效果更為顯著。以以CAECAE確認澆口尺寸是否得當。確認澆口尺寸是否得當。如果剪切速率或剪如果剪切速率或剪切應力超過許容值，應當採取相應對策。切應力超過許容值，應當採取相應對策。澆注系統設計檢查表澆注系統設計檢查表2003.8.14.2003.8.14.澆注系統設計檢查表澆注系統設計檢查表2003.8.14.2003.8.14.流道流道流道配置要考慮壓力的平衡，以防模板因承受偏載流道配置要考慮壓力的平衡，以防模板因承受偏載而產生溢料現象。而產生溢料現象。要避免充填不平衡的設計。要避免充填不平衡的設計。採用採用ee ffee ff公式計算並檢查流道直徑。公式計算並檢查流道直徑。流道末端應如流道末端應如gggg圖設置冷料井，防止冷料進入模穴圖設置冷料井，防止冷料進入模穴(型腔型腔)或堵塞澆口。或堵塞澆口。拉料桿不可阻檔冷料衝進冷料井。拉料桿不可阻檔冷料衝進冷料井。注道應照注道應照hhhh圖設計。圖設計。