【原】注塑成型生产中提到的5M法理解与应用（二）Mold模具

二、Mold模具

  模具在注塑成型中的作用和影响很大，学习评估和检查一套模具时，应该考虑哪些方面，

  当开发一个工作项目的时候，模具是一个关键因素。一个设计糟糕或功能不匹配的模具可能会成为项目失败的根本原因。即使在项目的持续改进，针对产品缺陷也会重点评估模具改进的可能性。下面概述评价和检查模具时应该主要考虑哪些方面。

1、模具设计

（1）模具设计要求思考的正确顺序

1)塑料的流动能力(FMI)和热稳定性。

2)注塑工艺的成型性(模具配合工艺)。

3)注塑件的质量要求。

4)模具与注塑机的匹配性。

5)注塑机技术规格与功能。

6)注塑生产自动化的要求。

7)模具的加工要求。

8)模具的安装要求。

9)模具的订单量和使用寿命。

10)模具的注塑效率(产能)。

11)模具的制造成本。

12)塑料原料的损耗。

13)浇口的加工方法。

14)机位所需的加工人员。

（2）模具的模拟软件的应用

  模具设计是模具制造的第一步，模具设计是否满足特定的应用需求,模具的模拟软件（CAE或Moldflow)是一个模具开发非常好的工具,它可以分析模具温度，压力波动和模流可能的表现形式，大大提高了设计者为消除模具潜在问题而提前做出优化调整的能力。

  上面是Moldex3D模拟出熔胶充填模腔体积15%、32%、50%、65%、75%和100%时的情况。

  从上图可以看出：一旦熔胶前沿抵达(如上图左上小图标示的)筋板根部，因该处的等效厚度5mm >> 周围板厚2.5mm，筋板根部如同导流道(flow leader)般，导引熔料主流循粗厚筋板根部向左右快速流动，向前(图中是向下)的料流因板壁(2.5mm厚)较薄和流阻较大而流动迟缓，并在壳板表面形成了较厚的固化层而使得迟滞现象愈形严重(如上图右上小图所示)，此时从浇口2和浇口3进浇的熔胶已经快要填满粗厚的筋板和壳板的(如同导流道的)交会处，熔胶前沿进入图中筋板下方的壳板，并绕往前面提到的迟滞(此时或已停滞)前沿的下方，在居中的浇口1前方形成了熔接线(在上图右下小图的红色虚线圆圈标示区域内)。

  Moldex3D将不好预测的熔接线的来龙去脉描绘得一清二楚，使用模塑CAE可以消除模具潜在问题的应用

2、模具验收

  模具的验收涉及许多方面。验收的首要目标，就是模具生产出质量好的零件，并能稳定的控制在一个理想的生产周期（CT)。以下是模具验收所需要考虑的非常重要的几个方面。

（1）平衡的模具流道系统

  审核流道的平衡十分重要，流道系统设计应遵循的原则。

1)模具型腔的布局应对称分布(尺寸紧凑、胀模力平衡)。

2)熔料在流道内的流动时不宜过早冷却。

3)熔料在主、分流道内的压力降小。

4)确保熔料均匀进胶,同时到达型腔内的深处及角落。

5)分流道尽量地采用平衡式分布。

6)主、分流道的末端需开冷料井和排气通道。

7)流道的分布有利于模具内的空气能够顺利排出。

8)防止出现注塑不良(如:缺料、缩水、流纹、射纹等）现象。

9)主、分流道之间的过渡处应倒R角。

10)在满足注塑成型的条件下，流道的料耗尽量少，冷却时间尽量短。

（2）模具温度（冷却或加热主）

  均匀加热或冷却模具的能力是建立稳定的注塑成型加工过程的关键因素。模温调节系统是注塑成型的核心，模具温度可以调节进入模腔内熔料粘度的变化，降低流动阻力，确保熔料顺利充满型腔各个角落，使其在均一的状态冷却收缩，并将熔料贴紧模面，提高注塑件的外观质量、提高产品尺寸的稳定性、减少注塑件的变形，提高产品的强度的韧性。模具冷却系统的需要遵循以下原则：

1)模具水道的数量尽可能开多一些（模温均匀）。

2)模具水道应与模穴表面各处的距离尽量相同。

3)模具内的水（油）应顺着注塑件的形状流动。

4)模具水道的排列应与模穴的形状尽量吻合。

5)模具水道直径应尽可能大一点（水道孔径一般10-14mm)。

6)水道离穴的距离不要小于10mm（一般为15-20mm)。

7)水道之间的距离（中心距）一般为水道直径的3-5倍。

8)流道和浇口附近应加强冷却（从流道附近进水）。

9)进水温度和出水温度的温差尽量小（在3度以内）。

10)注塑件壁厚一致时，水道离模穴的距离应相同。

11)注塑件壁厚不同时，应在壁厚处加强冷却。

12)冷却水道应尽量避免设在注塑件的熔接线处。

13)滑块内侧也应开设冷却水道。

14)方形注塑件的四个角位应加强冷却。

15)较大模具的导柱/导套也应开设冷却水道。

16)冷却水道离顶针孔、螺丝孔的距离不宜太近（需大于5mm）。

17)水道通过镶块时，应加“O”型密封圈（防止镶套管漏水）。

18)增加冷却水道进出口的数量，以缩短水流的长度，缩小进出水的温差。

19)对于流动性较差（粘度高）的塑料，或薄壁处应设置加热装置。

20)细长型芯的冷却应采用冷却环绕芯或使用热传导率较高的材料（如：铍青铜）制作细长型芯。

21)在型芯内部较粗（直径大于8mm）的部分加入细铜棒，再将细铜棒的一端并联形式连接到模板内的冷却水路内。

22)进出水孔接口应设在不影响开模作业的位置，并且尽量设在同一侧（注塑机后面）。

23)小模水路的进出孔的位置不能靠的太近，以免安装水嘴和固定水管时困难。

24)冷却水道的进出水嘴不能正对着注塑机格林柱的位置，以免安装水管困难。

25)入水口不要开在注塑件熔接线的位置。

26)多模腔精密注塑件，每个模腔分别单独使用模温机进行温度控制。

27)高温模具外侧（四面）及底部需加装隔热板（防止热量散失）。

（3）模具排气

  核实模具是否有足够的排气，能否满足生产过程的工艺要求。排气系统的设计与优化原则如下：

1)排气槽的位置一定要置于熔料流动的末端封胶位。

2)排气槽的数量一定要足够。

3)排气槽的宽度需尽量宽一些。

4)排气槽封胶位的长度尽量短（一般为0.8-1.2mm）。

5)主/分流道末端也要开排气槽。

6)排气槽的结构应正确（前面封胶位，后面需避空）。

7)排气针位置应设在塑料件内部的封胶位。

8)排气针的数量需足够。

9)排气针的形式需正确。

10)塑料件的筋位/骨位需使用扁顶针顶出（利用其间隙排气）。

11)螺丝柱需用排气式司筒顶出（利用其间隙排气）。

12)模具“死角”位需加镶件（利用镶件间隙排气）。

13)排气时间要小于注射时间。

14)薄壁产品（高速注射）的模具排气要求更高。

15)热稳定性差的塑料，排气槽的间隙应要加大一些。

（4）模具工艺验证

  工艺验证以确保设置的参数是可重复并稳定的。下面是主要需要验证的工艺控制参数：

熔料温度：应确认熔料温度是否控制在材料制造商推荐的温度范围内。

料筒温度：在成型时要比较熔料温度和设定值。当熔料温度同设定温度相差超出允许范围值时，需要对塑化参数等参数做出一定的调整。

注射速率VS注射时间：根据黏度曲线测试确定适宜的注射速度。

缓冲垫：缓冲垫有助于保持工艺稳定性。

注射压力峰值确认：应确保设定的注射压力满足要求。通常注射压力的上限设定值约高于可以达到的峰值压力200PSI。

锁模力：锁模力的数值是经过验证的，并且在实际生产得到保持，防止锁模力吨位设定值的变化导致模具排气不良和产品飞边。

未完待续...