《射出成形模具设计技术》

第一篇塑胶成形模具的最新技术1

1利用电脑配合模具设计与加工技术之进步——引进CAD/CAM系统的处理方法3

1.1 前言3

1.2模具制造系统之特异性及CAD/CAM系统引进的条件3

1.2-1模具制造之特异性3

1.2-2模具之制造工程4

1.2-3模具之构造与构成要素5

1.3模具制造方面CAD之引进6

1.3-1自动设计制图系统6

1.3-2模具制造与模具构成零件的标准化8

1.3-3模具设计处理8

1.3-4 模具自由曲面的形状设计9

1.3-5模具内的流动设计与温度设计9

1.4模具制造方面CAM之引进9

1.4-1 DNC模具自由曲面加工系统10

1.4-2对话式模具自由曲面加工系统11

1.5结论12

参考文献12

2CAD/CAM在模具设计上之应用及效果13

2.1前言13

2.2流动过程之模拟13

2.3利用电脑的模具设计14

2.3-1Mold Flow14

2.3-2 simuflow-16

2.3-3 FAN法16

2.4 结论19

参考文献19

3放电加工机及加工技术的进步20

3.1前言20

3.2加工精度20

3.3 NC化、自动化、最适加工控制化22

3.4 加工品质25

3.5利用范围之扩大27

参考文献28

4模具加工技术及加工机械最近之状况29

4.1模具加工技术最近之状况29

4.2加工之自动化技术及加工刀具30

4.3加工机械与系统化31

4.4模具加工用综合切削中心机之开发32

4.5模具加工之系统化33

4.6利用软性磁碟的NC加工35

参考文献35

5模具用钢材之进步与其选择之重点36

5.1由80年代塑胶模具材料回想60年代之情形36

5.2极高纯度钢37

5.3塑胶模专用之时效硬化标准钢之出现38

5.480年代之塑胶模具材料选择基准40

参考文献43

6模座效果之活用44

6.1前言44

6.2标准模座45

6.2-1使用者规格的标准模座46

6.2-2标准模座之追加加工47

6.2-3标准模座之部分变更47

6.3订制模座与加工服务48

6.4模具材料中心49

6.5结论50

参考文献50

7QDC系统51

7.1前言51

7.2夹持机构之种类51

7.2-1手动的机构51

7.2-2自动夹持机构53

7.3使用夹持机构时之注意事项58

7.4模具搬运系统58

7.4-1滚轮搬入系统59

7.4-2使用搬入系统时之Die Lock之形态60

7.5整体系统60

8测定模具内压之技术及其效果63

8.1前言63

8.2模具形状与模具内压之关系63

8.3测定模具内压之效果66

8.4 测定内压之位置67

8.5测定内压用感测器68

8.6利用模具内压之测定调整成形条件之方法69

8.7结论71

参考文献71

9利用热管控制模具温度72

9.1 前言72

9.2热管73

9.3塑胶射出成形模具之冷却76

9.4杼管（spool）、扩散器、关断销等方面的应用85

9.5在压铸方面的应用86

9.6结论87

参考文献88

10试作、少量生产用模具之制造89

10.1模具材料及制造法与其选定条件89

10.2可熔合金89

10.3可熔合金之熔射模具91

10.3-1空压熔射枪91

10.3-2利用空压熔射模具之利用范围91

10.3-3空压熔射之优点92

10.3-4空压熔射的缺点92

10.3-5熔射金属92

10.3-6原模92

10.3-7模具框92

10.3-8冷却用管92

10.3-9竖浇道、浇道、浇口等93

10.3-10模具之准备93

10.4 热压模具94

10.5精密铸造法95

10.5-1铸模用石膏95

10.5-2铸造用弹性模型96

10.5-3石膏之混水及搅拌98

10.5-4 石膏黏合液之流注98

10.5-5拔模98

10.5-6乾燥99

10.5-7铸造99

10.6结论99

第二篇射出成形用模具之设计103

11在射出成形过程中达到模具设计最佳化的处理方法103

11.1前言103

11.2成形材料之流动情形及相之变化103

11.3成形品轮廓复制于模具之模穴105

11.4 模具机能零件之设计106

11.5 结论107

参考文献108

12制品设计与模具设计的重点109

12.1 前言109

12.2制品设计与模具设计的顺序109

12.2-1制品设计的顺序109

12.2-2模具设计之顺序110

12.3模具制造与成形开始之顺序111

12.3-1模具制造之顺序111

12.3-2成形开始之顺序112

12.4由模具设计看制品设计之关键113

12.4-1塑胶材料之选择113

12.4-2不可能或非常困难制造模具之设计113

12.4-3所设计之模具即使可以制造，但心子之痕迹线有损外观113

12.4-4所设计之模具即使可以制造，但易故障113

12.4-5所设计之模具即使可以制造，但却不能成形或非常难以成形者114

12.4-6在成形上易引起问题之设计114

12.4-7降低成本的工夫115

12.5最近的论点115

12.5-1以提高尺寸精度做为模具设计目标115

12.5-2以高速化、自动化成形做为模具设计目标115

12.5-3热浇道系统之效果的设计115

12.5-4 模具之温度控制机构之设计115

12.5-5成形不良对策的模具设计115

12.5-6模具用钢材之进步115

12.5-7利用NC后，模具加工技术之进步116

12.5-8简易模具116

12.5-9模具模座之标准化116

12.6其他的特别重点116

12.6-1制品之生产计划与模具之数量116

12.6-2制品之设计变更与模具之改造116

12.6-3需要手加工的难加工形状及放电加工116

12.6-4健全的模具为成形之基本116

参考文献116

13精密成形用模具之理想状态117

13.1前言117

13.2精密模具必备的要件117

13.3模具之制造精度与其问题点118

13.3-1成形收缩率之设定118

13.3-2成形品之尺寸精度与模具之基本构造的关系118

13.3-3加工精度与模具构造119

13.3-4组立精度120

13.4 模具之刚性121

13.5浇道之配置与浇口平衡122

13.6成形品之顶出123

13.7模具之冷却124

13.8结论124

参考文献124

14射出成形过程模具的任务及针对成形不良对策之模具设计126

14.1 前言126

14.2成形品之设计与模具127

14.2-1成形品之形状127

14.2-2成形品之厚度（壁厚）128

14.2-3拔模斜度128

14.2-4浇口及应变128

14.2-5熔渣井130

14.2-6气孔130

14.2-7 冷却水回路2）3）130

14.2-8模具之材质与强度131

14.3模具与成形过程的实例131

14.3-1长方形板成形品与急注浇品（flash gate ） 3）131

14.3-2圆板成形品与竖浇道浇口（sprue gate） 4～7）133

14.3-3 3枚叶片成形品与针口浇口（pin point gate）8）9）136

14.3-4 浇口之种类与成形品厚度的抗张强度10）138

14.3-5利用成形模具的2层成形139

14.4 结论141

参考文献141

15复合材料射出成形用模具的最佳设计142

15.1前言142

15.2复合材料的性质142

15.3设计、制造模具时应注意事项143

15.3-1对于磨耗的对策143

15.3-2对于成形的对策144

15.3-3表面处理145

15.3-4 特殊规格的因应之道145

15.4复合材料用模具之制造例147

15.4-1 做为接头时的设计147

15.4-2照相机零件、视讯零件之设计147

15.4-3其他精密零件的设计148

参考文献148

16高循环成形用模具之最佳设计149

16.1前言149

16.2冷却149

16.2-1概要149

16.2-2模具材料150

16.2-3冷却回路的分布150

16.2-4 冷却回路的长度、回路数、数量151

16.2-5利用CAD系统分析151

16.2-6冷煤温度151

16.2-7具体的方法152

16.2-8逻辑密封之利用153

16.3排气156

16.3-1排气的必要性156

16.3-2排气不完全时156

16.3-3排气的设计156

16.3-4 真空成形158

16.3-5冷却回路的排气158

参考文献159

17热浇道系统之实用化与效果161

17.1前言161

17.2加热喷嘴161

17.2-1三本精工的热喷嘴（？？？？ozzle）162

17.2-2 S EVAM system162

17.3日本之热浇道用喷嘴与加热器163

17.3-1TGK系统（东洋瓦斯机工）5）6）163

17.3-2N GK侧浇口式热竖浇道（日本碍子）165

17.3-3 Plagate系统（齐藤工机）8）166

17.3-4 杜邦公司（Du pont，美国），Du pont Far East日本的热浇道方式167

17.3-5旭化成的热浇道方式168

17.3-6 INCOE公司（美国）的热浇道系统11）169

17.3-7 MOLD-MASTERS公司（加拿大）13 ）171

17.3-8 Fast Heat Element Mfg Co公司（美国），日本Fast H eat的竖浇道衬套（sprue bushing）15）175

17.3-9 RAMA Corp（美国）的加热器176

17.3-10矛系统（spear system ）（世纪技研）15）177

17.3-11 DME公司（美国），日本DME的系统18）180

17.4国外之热浇道技术183

17.4-1STRACH NORMA公司（西德）19）183

17.4-2EW I KON公司（西德）20）184

17.4-3 JET FORM公司的热隧道浇口185

17.4-4Kona Corp（美国）的热管方式22）185

17.4-5 Hutter Plastics（澳洲）185

17.4-6 Newark Die Co（美国）186

17.4-7 Husky公司（加拿大）187

17.4-8 BASF公司（西德）188

17.4-9 Hoechst公司（西德）188

17.4-10 Berhard kosa K unststoff-Technologie公司（西德）189

17.4-11 Milton Ross Mfg. Co.（美国）189

17.4-12 W. J.Furse公司（英国）190

17.4-13 Akmis Mfg. Co.（美国）190

17.5 PET瓶用预塑模具190

17.6结论192

参考文献193

18利用MOLDFLOW的模具设计194

18.1何谓Moldf low194

18.2系统的概念194

18.3Moldf low的实际应用194

18.4分析的四要件196

18.4-1 模具流路（流路：树脂熔液的流动形状）之模型化196

18.4-2树脂材料特性的取法197

18.4-3输入成形条件198

18.4-4 利用程式输出项目把握填充样式与成形条件之适当化198

18.5模具设计分析199

参考文献201

第三篇工程塑胶射出成形用模具之设计205

19工程塑胶射出成形模具之任务与设计重点205

19.1前言205

19.2工程塑胶成形用模具设计的基本原则205

19.2-1流动安定的模具构造205

19.2-2不变形的模具构造206

19.2-3均一冷却的模具构造206

19.2-4 不发生故障的模具构造206

19.3工程塑胶成形用模具设计之注意事项207

19.3-1提高尺寸精度207

19.3-2快速周期化208

19.3-3热浇道的利用209

19.3-4 模具材料及处理209

参考文献209

2提高工程塑胶成形品尺寸精度的模具设计210

20.1前言210

20.2工程塑胶用模具设计上的注意事项210

20.3成形品精度211

20.3-1成形品的容许误差211

20.3-2收缩率对成形精度的影响212

20.3-3收缩率的调整213

20.4模组的设计215

20.4-1 模框的挠曲215

20.4-2可动侧模板之挠曲216

20.4-3上、下模的引导217

20.5模具钢材的选定218

20.6浇道的配置及浇口平衡219

20.7顶出方法220

20.7-1离模阻抗的平衡220

20.7-2与滑动心子之缓冲220

20.7-3浇道的取出221

20.7-4顶出板之引导221

20.8模具冷却221

20.9充填性223

20.10排气设计223

20.10-1排气口223

20.10-2自浇道排气224

20.10-3利用真空泵浦排气225

20.11结论225

参考文献225

21PC成形用模具设计226

21.1 PC的现状226

21.2尺寸精度与模具设计226

21.3模具材质227

21.4 模具构造228

22复合PBT成形用模具设计229

22.1前言229

22.2提高尺寸精度的对策229

22.2-1尺寸精度问题应考虑者为何229

22.2-2收缩特性230

22.2-3变形对策231

22.3模具材料233

23复合尼龙成形用模具设计235

23.1前言235

23.2模具设计的基本原则235

23.2-1基本设计235

23.2-2流动性235

23.3尺寸设计237

23.3-1构成强化尼龙成分的基本特性238

23.3-2 成形收缩率238

23.3-3线膨胀、加热收缩率239

23.3-4 吸水特性239

23.3-5翘曲240

23.4结论241

24工程塑胶成形用模具材料之热处理特性与表面处理技术242

24.1 前言242

24.2工程塑胶用模具材料之选定242

24.2-1塑胶成形模具用钢的充分活用242

24.2-2氮化以至被覆超硬物质的表面处理243

24.3Taugh Coat P与Taugh Coat C处理244

24.3-1 使用软质母材的镀敷处理，F-TiNx245

24.4相当于淬火的模具材料热处理特性246

24.4-1SKD 11（SLD）之热处理特性247

24.4-2SKD 11之改良钢——PD 613、HPM 31之热处理特性248

24.4-3 SKD 12之热处理特性248

24.4-4 不锈钢系模具材料之热处理特性249

24.5精密模具热处理时之重点250

24.5-1精密模具使用空冷钢料者250

24.5-2预知模具材料的热处理特性250

24.5-3取材时以一定的材料方向切断之250

24.5-4热处理变形是受模具之形状及大小所影响251

24.5-5调质可以减少热处理时之尺寸变化、变形251

24.5-6模具温度高则会引起经年变化252

24.5-7尽可能将放电加工面去掉，必须回火253

24.5-8把握热处理炉的加热、冷却特性253

24.5-9升温慢，冷却快254

24.5-10稍微降低淬火温度254

24.6结论254

25工程塑胶用简易模具的设计、制造法256

25.1前言256

25.2工程塑胶用模具256

25.3简易模具之目的258

25.4简易模具制造法258

25.4-1切削加工法259

25.4-2铸造法259

25.4-3锻造法（hobbing）260

25.4-4 金属熔射法261

25.4-5树脂模262

25.5结论262

参考文献263

26热浇道系统——旭化成系统264

26.1前言264

26.2本系统的目的264

26.3构造与作动原理265

26.4 特长265

26.5应用266

26.6今后的课题267

26.7结论267

参考文献268

27热浇道系统——BASF系统269

27.1前言269

27.2直接加热热火嘴「THERMOPLAY 」269

27.2-1构造269

27.2-2温度控制器271

27.3结论272

28绝热浇道系统——杜邦系统273

28.1无浇道系统之课题与背景273

28.2无浇道模具之种类273

28.3绝热浇道与热浇道275

28.4 杜邦（Du pont）式绝热浇道方式276

29热浇道系统——Plagate系统278

29.1前言278

29.2利用P lagate的效果278

29.2-1节省材料方面278

29.2-2无竖浇道之效果278

29.2-3副浇道之有效利用280

29.3 Plagate之特长与工程塑胶之适用性281

29.4工程塑胶成形之要点282

29.5强化工程塑胶成形之要点283

29.5-1成形温度与模具温度283

29.5-2射出压力与速度283

29.5-3填充材之配向及分散性283

29.5-4耐磨耗性283

29.6模具设计之要点284

29.6-1浇口之选定284

29.6-2歧管之设计284

29.6-3冷却水路及排气口285

29.6-4 一次成形数个的注意事项285

29.6-5加热器容量285

29.7结论285

30热浇道系统——Spear System286

30.1前言286

30.2 Spear系统之原理与机能286

30.3无浇道系统之基本要件287

30.4工程塑胶用的Spear系统288

30.4-1 歧管（图30.3A区）288

30.4-2 Spear本体（图30.3 B区）288

30.4-3浇口通道（图30.3C区）289

30.5工程塑胶利用无浇道成形的效果289

30.6工程塑胶采用Spear系统的状况290

30.7目前对于工程塑胶的课题与对策290

31热浇道系统——TGK系统292

31.1前言292

31.2T GK系统概要292

31.2-1喷嘴型式292

31.2-2温度控制294

31.3应用于各种工程塑胶成形的情形294

31.3-1壬酸（no ny 1）树脂成形例294

31.3-2聚碳盐酸成形例295

31.3-3聚二乙醇缩乙醛成形例295

31.3-4聚醯胺成形例296

31.3-5 AB S+加入307.48407E-318F的成形例（超耐热等级）298

31.3-6聚碳盐酸十加入15 7.48407E-318F之成形例298

31.3-7 其他成形实例299

31.4 结论299

32热浇道系统——日本 D-M-E系统301

32.1前言301

32.2应用于工程塑胶的实际情形（使用者之反应）301

32.3原理与一般的特征302

32.4在工程塑胶应用上的适应性303

32.5在复合材料成形方面的应用306

32.6每次成形数量多时306

32.7规格306

32.8结论307

33热浇道系统——I ncoe系统308

33.1前言308

33.2各机型之性能与效果309

33.2-1HTB系列309

33.2-2 ESB SF系列309

33.2-3阀浇口VG系列311

33.3结论311

34热浇道系统——Mold Masters312

34.1前言312

34.2概谈Mold-Masters系统312

34.2-1概要312

34.2-2基本构造313

34.2-3浇口与其特征314

34.3安装时的注意事项316

34.4 成形317

34.5今后的课题317

参考文献317

35道系统——Sevam系统318

35.1前言318

35.2动作原理318

35.2-1机器用热喷嘴318

35.2-2模具用热衬套319