模具制造及原理
2018/10/14,1,模具制造及原理,February, 2003,2018/10/14,2,大綱,模具分類 模具選材 注塑模具原理 注塑模制作流程 模具設計與制圖 模具效率與寿命 模具成本分析 模具新技術之發展,2018/10/14,3,模具分類(一),金屬制作方面: 鋳造模: 生鉄制機座, 銅水龍頭 鍛造模: 螺絲板手, 胚頭鏍絲, 摩托脚架 冲壓模: 汽車車身, 板金机殼, 汽水鋁罐 壓鋳模: 電腦硬盤, 汽車發動機, 合金玩具車, 鎂合 金機殼 擠壓模: 成型鋁材,2018/10/14,4,模具分類(二),塑料制作方面: 射出成型模: 機売, 汽車保險杆, 膠枱椅 吹氣模: 飲品塑料瓶, 壓縮成型模: 電木電器插頭及插座, 科學瓷器餐具, 包裝用發泡膠模 擠壓成型模: 膠水管, 塑膠膜式膠袋 吸塑成型模: 透明包裝盒面, 一使使用膠杯碟 旋轉成型模: 玩具娃娃頭, 大型塑膠玩具 轉移成型模: 集成電路(IC), 鏍絲起子膠柄, 電源插頭,2018/10/14,5,模具分類(三),其他材料方面: 瓷磚模, 玻璃瓶模, 成型紙制品模 玻離纖維模: 做船 碳纖維模: 高級綱球拍, 賽車外殼,2018/10/14,6,模具選材(一),選材主要考慮的因素有: 模具特性, 要求寿命, 外觀及精度等. 模具鋼主要分為: 熱作模具鋼, 統稱H13,常用編號:8407(ASSAB),LKM2344(2344Super), ADC3 (A&D H11) 注塑模具鋼, 統稱P20,常用編號有:718,718H(ASSAB), PX88(大同),P20HH(芬可樂)LKM2311,LKM738,舞阳718, 大同NAK80(P21級), MEK4 (A&D) 不銹模具鋼, 統稱420,常用編號有:S136H(ASSAB), PAK90(大同), LKM2083, LKM2316ESR.,2018/10/14,7,模具選材(二),其他常用材料有: 透氣鋼: 鑲於散氣困難的地方, 減谷氣現象 鈹銅: 散熱快, 鑲於難散熱的地方, 提升注塑速度 純紅銅: 用於火花电蝕銅公. 石墨: 高導電性, 重量輕, 難加工 焊枝: 用於模具修補, 分不同鋼種,2018/10/14,8,注塑模具原理(一),大批量生產熱塑材料(thermoplastic)所制成的產品時, 會使用注塑方法. 熱塑材料有:PP, PE, PVC, PS 熱塑材料本為白色或無色, 需預先混和色種或色粉以取得成品的顏色. 從注塑機的料斗, 注入砲桶內加熱溶解, 經砲桶中絲桿加壓後注入模具內框之中, 冷卻後成型取出成品.,2018/10/14,9,注塑模具原理(二),按照不同塑料, 不同模具, 操作者需調整注塑機內的加熱溫度, 注射壓力及時間, 注射量, 鎖模力, 冷卻水流量, 週期時間等, 以達至最佳效果. 當溶解塑料被注入模具空間時, 塑料溫度跟隨距離及時間而下降, 溫度越低, 流動能力越低. 塑料在注塑完成後冷卻變硬, 成品在開模取出後因未完全冷卻而仍會變形及縮水.,2018/10/14,10,注塑模制作流程(一),在未有電腦及數控機前, 塑膠成品在設計完成後, 制模者會用電木或石肓做”首辦”. ”首辦”完成後, 制模者需核對外形尺寸, 無誤才開始設計模具結構. 這時代, 較複雜形狀也主要靠將首辦”倣形”, 所以整個生產週期長, 而且精度不高. 當產品設計電腦化後, 模具制造者主要以CAD 制圖, 再使用CNC電腦銑床及塔式萬向銑床加工, 再用電火花加工,去掉切削刀具未能加工的位置, 然後拋光及Fit 模而成.,2018/10/14,11,注塑模制作流程(二),現時較先進的制模工廠, 電腦已可與產品設計者聯網, 取第一時間資料. 成品外形, 塑料及生產量資料齊全後, 制模者就可以開始報價. 價格基礎當然也要參照零件,模架及鋼材標準價. 與此同時, 設計者開始粗設計模具結構, 模架尺寸, 選用鋼料,預算零件,制作週期及安排生產. 成功獲取訂單後, 制模者的初步設計圖及模架圖已基本完成,第一時間會下單採購鋼料, 模架及零件. 鋼料通常較先交貨, 所以制模者先進行加工. 待模架完成交貨後就可進一步加工及Fit模.,2018/10/14,12,注塑模制作流程(三),現時模具制作週期非常短, 一般中小型模, 且開模線是平的, 都習慣使用”鑲入式”設計, 製模者慣可委托龍記提供鑼磨料(鑲件)及精框, 否則他們只好買料自行生產. 產品若由很多套模具組成,制模者也會分給不同的模廠生產, 所以在工差尺寸的要求也越來越高. 而模具廠也願意多花一點買一此質量較穩定的鋼材,模架以至零件,以免擔誤交貨期.,2018/10/14,13,模具設計與制圖,常用於模具繪圖的CAD軟件有: AutoCad, ( 龍記常用的Cadkey則較小用於模具設計, 但兩套軟件的檔案也可通過*.IGS形式互通.) 三維軟件方面最多客戶使用的是: ProE 及UG. 其他也有專門軟件協助模具設計以至流膠 分析(Moldflow Analysis).,2018/10/14,14,模具效率與寿命,模具效率取决於每次開模所能生產的產品數量, 注塑週期所花的時間及模具的穩定性. 模具寿命取决於模具所選用的鋼材, 模架及零件, 模具的設計及制作精度等. 若是大批量長期生產的模具,如電腦插頭, 效能必需要穩定, 不需常停機修理, 模內零件需標準化,易買易存倉並容易更換, 模框不易磨損及注塑週期要短. 縮短注塑週期最有效是使用熱流道系統.,2018/10/14,15,模具成本分析,除特別要求高的模具外, (如醫瘵器材類模具),一般模具成本分佈如下: 鋼材+模架+零件=20-25% (模架含中量加工) 設計+報價+管理=5-10% 機械加工+電火花=20-25% 打磨拋光+Fit 模=10-15% 利潤=25-45% (選用好的材料其實不會對成本有很大影响),2018/10/14,16,模具新技術之發展(一),除塑料品種的增加, 對鋼材的要求也不斷提高, 如防酸,防腐蝕,防銹, 耐磨, 高導熱性能等. 很多塑料, 特別是工程塑料, 可容忍注塑溫度變價的彈性不高, 所以必定要使用熱流道. 一些對表面外觀要求很高的產品, 如空調機的面板, 若要不產生”縮水”現象, 必需將冷卻週加長, 若要又快又不”縮水”, 只能用”氣輔注塑”(Gas assisted injection)技術.,2018/10/14,17,模具新技術之發展(二),高速切削加工可在鋼材熱處理後切削, 省卻電火花的時間. 利用SLA快速首辦成型技術, 可用電腦控制激光束, 射在鐵粉上使其溶解結合成實體, 一層一層的重叠成模具. 鋼材粉未冶金技術成熟, 鋼材組織非常均一細密, 拋光性能及擴蝕性大大提高.,2018/10/14,18,模廠常用設施(一),電火花-一般的機加工可以靠龍記. 中小型加工中心-用作加工銅公或鑲件 企頭鑼-又叫萬向銑床, 可靈活調整傾斜角度 彫刻機-一般做玩具模模廠必備 鑽床-手動鑽, 主要用作鑽運水及頂針 線切割-做五金模的模廠必備 磨床-修正平面,平行度, 頂針長度,2018/10/14,19,模廠常用設施(二),一些規模大廠會有: 深孔鉆 Fit 模機 試模注塑機 三坐標測量仪,2018/10/14,20,模具制造工藝,模廠常用設施 塑料注入系統 鎖模系統 脫模(頂出)系統 冷卻系統 模框及內模切削 電火花, 線切割 打磨拋光 Fit 模及試模,2018/10/14,21,塑膠注入,2018/10/14,22,塑膠注入,2018/10/14,23,塑膠注入 (大水口),2018/10/14,24,注入口 (細水口),2018/10/14,25,塑膠注入 (無水口),2018/10/14,26,熱流道系統,2018/10/14,27,熱流道系統,2018/10/14,28,熱流道系統 (開関系統),2018/10/14,29,冷卻系統,2018/10/14,30,冷卻系統,2018/10/14,31,冷卻系統,2018/10/14,32,頂出系統 (气壓),2018/10/14,33,頂出系統 (推板),2018/10/14,34,頂出系統 (推板),2018/10/14,35,頂出系統 (頂針),2018/10/14,36,三明冶模,2018/10/14,37,三明冶模 (推板脫模),2018/10/14,38,原身止口 (interlock),2018/10/14,39,鑲入止口 (interlock),2018/10/14,40,Interlock 標準件,2018/10/14,41,Interlock 標準件,2018/10/14,42,導柱導套,2018/10/14,43,散氣位,2018/10/14,44,鎖模系統,CumsaBs.exe,2018/10/14,45,行程限制 (山打螺絲),CumsaGs.exe,2018/10/14,46,滑塊,CumsaRc.exe,2018/10/14,47,脫模(頂出)系統,CumsaAe.exe,2018/10/14,48,倒扣頂出系統,CumsaSlides.exe,2018/10/14,49,倒扣頂出系統,CumsaSd.exe,2018/10/14,50,制模常見的技術問題,成品外形尺寸不準確, 如縮水,變形. 成品外觀不好, 如夾水紋, 披鋒. 注塑不完全, 如谷氣, 走水不均. 磨損. 燒邊釘.,
