摘要:
注塑制品在試模和量產(chǎn)時遭遇的問題,80%源于設(shè)計不良。
產(chǎn)品設(shè)計時應注意壁厚均一、轉(zhuǎn)角避免銳角、寬裕的脫模角和正確的收縮率。 模具設(shè)計時應注意澆口與排氣口不應偏小、流動平衡和冷卻均衡。 工藝設(shè)計時應注意注塑機的規(guī)格要依據(jù)模具的規(guī)格來定和工藝條件的優(yōu)化。
設(shè)計時遵行上述正確的原則和方法,合格率就可以顯著的提高。
一. 前言
原料的上漲,使得多少注塑業(yè)者無利可圖而退出市場,真的到了走投無路的地步了嗎? 審視整個注塑流程,往往發(fā)現(xiàn)合格率不高引起的材料、能源、人工、時間等的浪費非??捎^,如果在設(shè)計階段就正本清源和防微杜漸,合格率的提高就成為順理成章之事,脫胎換骨的企業(yè)不僅營利而且環(huán)保,何樂而不為?
二. 提高合格率的關(guān)鍵在于設(shè)計
提高合格率的關(guān)鍵在于設(shè)計,可從產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計與工藝設(shè)計三方面進行檢討和改進,擇要說明如下:
1. 產(chǎn)品設(shè)計
a. 壁厚均一 壁厚差異大,會帶來所有可以想見的大部分缺陷,例如積風(air trap)、噴流痕(jetting mark)、波紋(ripple)、翹曲(warpage)、短射(short shot)、縮痕(sink mark)、縮孔(void)、熔接痕(weld line)、應力痕等。 結(jié)晶性塑料產(chǎn)品的壁厚變化,以不超過公稱壁厚(nominal thickness)±10%為原則;非結(jié)晶性塑料產(chǎn)品的壁厚變化,以不超過公稱壁厚±25%為原則。
b. 轉(zhuǎn)角避免銳角 銳角是應力集中(stress concentration)所在,是產(chǎn)品開裂毀損的源頭。 當一90° 轉(zhuǎn)角的內(nèi)圓角半徑小于公稱厚度的25%時,角落就會有高的應力集中。 內(nèi)圓角的半徑增加到公稱厚度的75%時, 二壁相交處就能進而強化。 可接受的平均內(nèi)圓角半徑是公稱厚度的50% 。
c. 寬裕的脫模角(draft angle) 脫模角太小,會導致頂白、拖白或周期時間長等缺陷。 脫模角以不小于0.5°為原則,而以大于1°為宜。 當然,在客戶可以接受的范圍以內(nèi),脫模角是愈大愈好。
d. 正確的收縮率(shrinkage rate) 大部份發(fā)表的收縮率, 是以3.175mm (1/8吋)的壁厚為準。 但是當前產(chǎn)品采用的塑件厚度超過3mm者越來越少, 根據(jù)3.175mm壁厚的收縮率決定的型腔尺寸往往偏大,成型的薄壁塑件也隨之偏大,合格率自然偏低。
2. 模具設(shè)計
a. 澆口(gate)與排氣口(vent)不應偏小 澆口與排氣口是注塑產(chǎn)品的任、督二脈, 二脈不通,百病叢生,常見的問題包括澆口暈(corona)、噴流痕、波紋、銀線、褐線、翹曲、短射、縮痕、縮孔、熔接痕、氣痕、焦痕(burn mark)等。 澆口厚度因材料與加澆口處的產(chǎn)品厚度而異,但以不小于加澆口處的產(chǎn)品厚度的60%為原則。 排氣口深度因材料等而異,在不產(chǎn)生溢料(flash)的前提下,排氣口是越深越好、越多越好。
b. 流動平衡(flow balance) 就單型腔而言,流動平衡意味著熔膠波前于同一時間抵達型腔各末端;就多型腔而言,流動平衡意味著熔膠波前于同一時間抵達各型腔末端。 流動不平衡的注塑成型,最常見的缺陷包括了飛邊、短射、翹曲等。 同一型腔的澆口數(shù)目相同時,流動平衡的澆口設(shè)計所須的射壓與鎖模力最低。 流動平衡的設(shè)計,熔膠的壓力、溫度以及體積收縮率分布均勻,質(zhì)量均一。 流動平衡是塑料射出成型產(chǎn)品和模具設(shè)計最重要的原則之一。
c. 冷卻均衡(even cooling) 動、定(core and cavity)模溫差太大,往往使得產(chǎn)品變形,而且延長了周期時間。 可借CAE之助,調(diào)整冷卻液的溫度和流量,使得動、定模側(cè)的散熱與產(chǎn)品厚度的中心面對稱,將扳轉(zhuǎn)產(chǎn)品彎曲的不對稱殘余應力減到最少,產(chǎn)品尺寸自然穩(wěn)定。
3. 工藝設(shè)計
a. 注塑機的規(guī)格要依據(jù)模具的規(guī)格來定 注塑的許多問題,如降解(degradation)、飛邊、翹曲、脆裂、短射、波紋等,都是因為模具與注塑機的搭配不當所致。 正確的做法是做好產(chǎn)品設(shè)計后,根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計做好模具設(shè)計,然后根據(jù)模具設(shè)計選擇或訂定注塑機和周邊設(shè)備。
b. .工藝條件的優(yōu)化 工藝條件的設(shè)定只憑經(jīng)驗是不夠的,應該以CAE等科學方法找出適用于選定的成型圈(molding cell,包括塑料/模具/注塑機/周邊設(shè)備的組合)的優(yōu)化(optimized)注射時間(injection time)、螺桿速度對行程曲線(ram speed profile)、保壓時間(holding time)、保壓壓力對時間曲線(holding pressure vs time curve)等。
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