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请问射出成型模具有哪些种类?有何优缺点?

射出模具可分为「热浇道模具」及「冷浇道模具」两大类,前者又称为「无浇道式模具」,其将加热器插入竖浇道或浇道部分,不使此部分的熔融树脂凝固,保持流动状态,在每次射出时,使浇道部分残留模具,只取出成品,亦即浇道内的熔胶在模穴内冷却过程中维持熔融状态,不随模穴内的熔胶一并冷却,开模后只有成品取出。而后者之浇道内的熔胶随模穴内的熔胶一并冷却,开模后一起取出,其又分为「冷浇道二板式模具」及「冷浇道三板式模具」两种。「冷浇道二板式模具」,开模后成品与浇道一取取出,除了使用潜伏式浇口之外,其成品与浇道是相连的;「冷浇道三板式模具」,开模后成品也是与浇道一起取出,但大都使用点状浇口,故其成品与浇道会自动分离。两者的差异在於「冷浇道三板式模具」分模面在另一平面配置浇道,每次开模时,打开此面取出浇道,亦即除了公模(Core)及母模(Cavity)的两模板(Plate)外,插入一块浇道剥脱板,模具主要部分由此三块模板构成,而固定部的模板与浇道剥脱板就在固定部安装板的长导销上滑动。以下介绍其优缺点:
射出模具种类 优点 缺点
热浇道模具(无浇道式模具) 1. 原料成本较低,没有废料回收问题。
2. 成形材料浪费少。
3. 可缩短充填时间、冷却时间、开关模行程及成型周期。
4. 不必取出浇道,可自动分离浇口部(针点浇口),省去浇道取出时间。
5. 成型温度及压力较低,成品应力较小。
6. 可全自动成型。
7. 流道内的压力温度变化较小,成品品质较佳,凹痕及流痕较少。  1. 不适用於加纤材料。
2. 价格较贵。
3. 浇口设计自由度较冷浇道模具为低。
4. 保养维护困难。
5. 阻塞清理麻烦。
6. 模具加工不易。
7. 模具结构较复杂。
8. 不适用成型温度范围较小的塑料。
冷浇道二板式模具 1. 模具加工容易。
2. 换色成型方便。
3. 阻塞清理简单。
4. 保养维护容易。
5. 价格便宜。  1. 有废料。
2. 充填时间较长。
3. 射出压力较大。
4. 成型不易。
冷浇道三板式模具 1. 模具加工容易。
2. 换色成型方便。
3. 阻塞清理简单。
4. 保养维护容易。
5. 价格便宜。  1. 有废料。
2. 充填时间较长。
3. 射出压力较大。
4. 成型不易。

 

 


何谓「热浇道射出成型」?有何优缺点?
在塑胶射出成型时,利用特殊方法保持竖浇道(Sprue)、横浇道(Runner)之塑胶於熔融状态,成品脱模时,浇道仍保持在塑模中,此即所谓热浇道射出成型。其优缺点如下所示:
项目 优点 缺点
成本/效益 1. 节省成本:无浇道及浇口废料损失,成型完毕不须研磨回收料,可节省浇道废料及研磨回收费用,尤其是浇道系统重量比成型品大时。
2. 不需浇道系统的成型,节省成型能量。  价格较高。
时间 1. 可缩短充填时间
2. 冷却时间不受浇道冷却时间的影响。
3. 成型温度较低,可缩短冷却时间,增加生产效率。
4. 无须考虑浇道系统脱模时间,可缩短成型周期,尤其以肉厚薄、浇道粗的大型成型品最为明显。  1. 热浇道更换颜色或塑料时,须考虑所费时间是否太长。
2. 成型完成时间较冷浇道成型方式来得长。
原物料 1. 不会有原料不均或混合异物的状况发生。
2. 可精确控制浇口温度,使多模穴充填平衡,适用於工程塑胶之射出成型,例如:PC、尼龙(Nylon)等。  歧管中会滞留熔融树脂,有分解、劣化、变质等情况。
机械 1. 不会有喷头中断的情形。
2. 可适用於小型成型机,浇道系统不会产生反作用力,由浇道体积的缩减,可使射出件尺寸变小,较三片模的开模行程短。
3. 可完全自动化。  1. 保养维护困难。
2. 阻塞清理麻烦。
模具 1. 有效增加射料能力,可容纳更多模穴。
2. 可自由选择进浇位置,浇道中流动区域比传统者(外围是冷却固化的绝缘层)为宽,所以压降较小,保压效果较佳。  1. 浇口设计及成型条件不若冷浇道成型方式那般自由。
2. 在开放式浇口下,为防止浇口有残留物及产生拉丝现象,对於成型条件有所限制。
3. 模具加工不易,在制作模具前须考虑其成本效益。
4. 不适合在时常更换模具下使用。
成型品 1. 在操作上,其温度及压力较一般冷模具为低,可降低射出压力,成型品残余应力较小,尺寸安定性较佳。
2. 可全自动成型,成型容易。
3. 浇道系统之温度及压力变化较小,成型品品质较佳,较少凹痕及流痕。  换色成型不便。

 

 


何谓模具的「P.L.」?
从密闭的母模取出成型品时,须将模具分割为二,此打开处称为「分模面」(Parting Line, P.L.),又称为「分割面」或「分模线」。以此面为界,固定的部分称为固定模或母模,可动的部分称为可动模或公模。一旦决定产品分模面位置,即可初步决定母模穴及公模心的外形,以及是否须要侧向心型,可藉以了解模具设计的难易度。在选定分模面时,须注意下列事项:
1. 选择不显眼的位置或形状,以免影响成型品外观。
2. 打开模具处应避免死角,以免增加模具成本。
3. 应位於可贯通加工、容易加工或成品易於整修之位置。
4. 须考虑浇口位置或形状。

 

 

何谓「竖浇道」、「浇道」、「浇口」?
浇道系统的功用是导引熔融的塑料,从射出机的射嘴射入模穴中。此系统包括竖浇道(sprue)、主浇道(main runner)、次浇道(branch runner)、浇口(gate)等。浇道系统的设计及制作是否适当,对於成品的品质、精度、外观及成型周期皆有很大的影响。「竖浇道」即塑料浇注之入口,为了便於脱模,一般都会设计2°~4°的斜角。「主浇道」及「次浇道」为塑料进入模穴之前所流经的路径,因此流动性及温度损失必须特别加以考量。「浇口」为塑料由浇道进入模穴的关口,浇口的设计对於成品的成型及内应力有极大的影响。详细的浇道系统请参阅下图。
 

 

 


何谓「冷料井」?有何作用?
「冷料井」(Cold Slug Well),又称滞料部,其目的在防止残留熔料造成下一个成形品有流痕(Flow Mark)产生所设计。一般而言,射出成型机的喷嘴前端在射出后,仍有少量熔融材料残留,此残留材料在下次射出前凝固,若直接进入成形品中,会造成流痕。为防止这种状况发生,便将射出材料前端的凝块积滞於冷料井,以防止成形品外观不良。冷料井的位置通常位於竖浇道与主浇道交叉处(如上图),因此,冷料井的作用在於使前一模留存於射嘴前端较冷的原料先进入此区,而使温度较均匀的熔融原料进入模穴内,如此就可以使成品成型密度及品质较为均匀。

 

 

浇口的形式有哪些?各有何优缺点?
「浇口」(Gate)对於成形性及内部应力有较大的影响,通常依据成形品的形状来决定适当形式,可分为「限制浇口」与「非限制浇口」两大类。前者是在浇道与模穴的进入口做成狭小部分,加工容易,易从浇道切断成形品,可减少残留应力,多个成形品一次成形之多数型穴之浇口容易均衡,模穴内塑料不易逆流,一般都采用此种形式。其又可分为「侧状浇口」(Side Gate)、「重叠浇口」(Overlap Gate)、「凸片浇口」(Tab Gate)、「扇形浇口」(Fan Gate)、「膜状浇口」(Film Gate)、「环形浇口」(Ring Gate)、「盘状浇口」(Disk Gate)、「点状浇口」(Point Gate)及「潜状浇口」(Submarine Gate)等。后者系由竖浇道直接将塑料注入模穴的浇口,为非限制浇口的代表。浇口的种类、位置、大小、数目等,直接影响成形品的外观、变形、成形收缩率及强度,所以在设计上应考虑下列事项:
1. 浇口形状:浇口形状影响模穴内熔树脂流动性、成形品外观、材料流动配向,所以选择浇口种类时,要依材料种类或成形品形状,并考虑流动配向的影响。
2. 浇口位置与数目:
(1) 须选择熔融材料可充分绕行母模各部分位置,尽量选在成形品中央或厚肉部分。
(2) 成形品的孔部在模子会插植销类,勿使流入的材料冲弯销或使之偏移。
(3) 有两处以上时,所选位置勿使熔接线或气泡损及制品外观或减低强度。
(4) 成形时残留应力容易集中浇口部周边,有时会变脆而破裂,故宜选择不受力位置。
(5) 选择制品外观不醒目位置,容易加工浇口部的位置。
3. 浇口种类(形状):浇口依其机能可分为「限制浇口」与「非限制浇口」,前者是在横浇口与母模的接合处作成狭小部分,阻碍材料流动;后者浇道(竖浇口)直接为材料往母模的流入口,一般多用限制浇口。各种浇口之特色、优缺点及用途列表如下:
非限制浇口
直接浇口/竖浇口式浇口(Direct Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 直接浇口为非限制浇口的代表。
2. 竖浇口为材料往母模的流入口。
3. 成型机喷嘴孔径有限制。
4. 材料充填性良好,连充填玻璃纤维质的材料也容易成形,成形品表面的收缩下陷少。  1. 流动性良好。
2. 构造简单。
3. 适用树脂广。
4. 材料充填性佳。
5. 成形品表面收缩下陷少。
6. 省略流道之加工。
7. 压力损失少。
8. 可成形大型或深度较深之成形品。  1. 一次只能成型一个成形品,无法取数个多点浇口,除非使用多喷嘴成型机。
2. 有浇口残留痕迹影响外观及增加后加工。
3. 平而浅的成形品易翘曲、扭曲。
4. 须决定浇口循环。
5. 浇口附近残留应力大,容易导致破裂或变形。  1. 适用於大物、深物之容器类。
2. 适用塑料:
硬质聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)
聚乙烯(Polyethy lene, PE)
聚丙烯(Polypropylene, PP)
聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)
聚苯乙烯(Polystyrene, PS)
聚醯胺(尼龙,Polyamide, PA)
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile- Butadene, AS)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile- Butadene- Styrene, ABS)
压克力(Acrylic Resin, PMMA)。
限制浇口
侧状浇口/侧面浇口/标准浇口/侧浇口/边缘浇口(Side Gate / Edge Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 为最具代表性的浇口。
2. 取多数个多点浇口。
3. 须避开成形品的重要位置。
4. 设於母模端面及成形品侧面(端面)的浇口。
5. 方便成形后材料的急速固化,减少浇口部的残留应力。  1. 残留应力低。
2. 浇口尺寸正确(矩形断面)。
3. 浇口与成形品分离容易。
4. 可防止材料逆流。
5. 浇口部分产生磨擦热,可再次提升材料温度,促进充填。  1. 流动抵抗大。
2. 压力损失大。
3. 流动性不佳之材料易造成充填不足或半途固化。
4. 平板状或面积大之成形品,由於浇口狭小易造成气泡或流痕之不良现象。  1. 适用塑料:
硬质聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)
聚乙烯(Polyethy lene, PE)
聚丙烯(Polypropylene,PP)
聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)
聚醯胺(尼龙,Polyamide, PA)
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile-Butadene, AS)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)
压克力(Acrylic Resin, PMMA)
短纤塑料。
2. 常用於多模穴模具。
限制浇口
重叠式浇口(Overlap Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 为侧浇口的一种。
2. 浇口一部分重叠於成形品的肉厚上。  1. 浇口外观不易看出,可防止成形品产生流痕。
2. 浇口与成形品分离容易。
3. 可防止材料逆流。
4. 浇口部分产生磨擦热,可再次提升材料温度,促进充填。
5. 可防止喷射纹之流动纹路。
6. 可防止浇口附近因残留应力所引起之扭曲与龟裂。  1. 浇口加工要注意。
2. 压力损失大。
3. 浇口切离稍有困难。  1. 适用塑料:
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile-Butadene, AS)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)
压克力(Acrylic Resin, PMMA)。
限制浇口
凸片浇口/片浇口/耳式浇口(Tab Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 熔融树脂不直接进入母模,在成形品一部分做成流入浇口的小凸片。
2. 防止浇口附近集中性应力残留造成变形及Jetting。
3. 小凸片在成形后切除。
4. 突出的tab容许收缩,减缓喷痕,缓冲浇口部局部的集中应力。  1. 有再塑化能力:进入成形空间前节流,将树脂再加热,弥补浇道流路冷却,改善流动。
2. 残留应力小:缓和浇口局部的集中应力,排除过剩充填所致的应变。
3. 浇口附近的收缩下陷可消除。
4. 可排除过剩充填所致的应变及流痕的产生。
5. 可缓和浇口附近之应力集中。
6. 浇口部分产生磨擦热可再次提高材料温度。
7. 进入成形空间前节流,将树脂再加热,弥补浇道流路的冷却,改善流动。  1. 流动抵抗稍大。
2. 压力损失大。
3. 浇口切离稍有困难。
4. 有后加工之顾虑。  1. 适用塑料:
硬质聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile-Butadene, AS)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)
压克力(Acrylic Resin, PMMA)
等硬质且流动性较差的成形材料。
2. 欲在成形品端面或中心空间部等设浇口时,欲防止气体烧焦或应变时,流动不良的树脂设大浇口,而以后加工切除浇口部周边的气体烧焦部时,常利用此浇口。
3. 应用於易形成喷痕(Jetting)及烧焦现象之成品改善。
限制浇口
扇形浇口(Fan Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 为凸片浇口的一种。
2. 浇口向母模展成扇形,其应用范围与膜状浇口完全相同。
3. 树脂易分散在大面积,充填均匀。
4. 可避免气泡、残留流痕现象。
5. 有后加工之必要。  1. 流动性良好。
2. 可均匀充填防止成形品变形。
3. 浇口配向低。
4. 有良好外观的成形品,几乎无不良现象发生。  1. 浇口加工费时。
2. 浇口部分切离稍有困难。  1. 适用於薄而大之平板、圆盘状或面积较大之成形品。
2. 适用塑料:
聚丙烯(Polypropylene,PP)
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)
尤其用於具有强烈配向性之复合材料。
限制浇口
隔膜形浇口/膜状浇口/膜式浇口(Film Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 此浇口的塑料在母模内约以平行方向而流,均匀充填母模,防止变形。
2. 适合於流动配向性强的结晶性塑胶,以玻璃纤维为之强化的充填材料,以及热硬化性材料等易因充填材流动配向而变形的场合。
3. 对板状成品易得均匀之收缩。
4. 浇口去除时需要额外成本。  1. 流动性佳。
2. 圆形成形品精度佳。
3. 可均匀充填防止成形品变形。
4. 有良好外观的成形品,几乎无不良现象发生。  1. 浇口后加工费时。
2. 浇口部分切离稍有困难。  1. 圆盘、圆筒品(齿轮等)或大型薄板成品。
2. 适用塑料:
聚丙烯(Polypropylene, PP)
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)
尤其用於具有强烈配向性之复合材料。
限制浇口
环形浇口/环式浇口/环状浇口(Ring Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 为防止产生熔合痕迹,圆环形浇口须设置溢流井。
2. 从圆筒形制品外侧设浇口时,设环状补助横浇道,从其横浇道以薄环形浇口连接制品,此二型浇口都可防止成形品变形或熔接线。
3. 能均匀充填圆筒形成品,避免熔接线及局部充填过饱产生变形、偏心。  1. 可防止流痕发生。  1. 浇口切离稍有困难。  1. 适用塑料:
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene-Styrene, ABS)
2. 外环式浇口可用於圆筒形之成品及多模穴模具。
3. 内环式浇口可用於大内径环状成品,单一成型。
限制浇口
盘状浇口/盘形浇口/碟形浇口/圆盘浇口/圆板状浇口(Disk Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 浇口设於管或环状成形品内侧的薄圆板浇口,此圆板部分在事后连浇口切除。
2. 具直接浇口特性。
3. 利用小圆筒深入之成品中央顶出销可直接形成圆盘浇口之底盘。  1. 流动性佳。
2. 圆形成形品精度佳。
3. 可防止流痕之发生。
4. 省去流道之加工。
5. 具直接浇口之功用,压力损失少。  1. 浇口后加工费时。
2. 浇口切离稍有困难。
3. 一次只能成形一个成型品。
4. 成型品之孔中心须与注道对应。  1. 可用於圆盘、圆筒品(齿轮或深入之小圆筒)
2. 适用塑料:
聚苯乙烯(Polystyrene, PS)
聚醯胺(尼龙,Polyamide, PA)
丙烯睛-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile- Butadene, AS)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile- Butadene- Styrene, ABS)
短纤塑料。
限制浇口
点状浇口/针点浇口/销状式浇口/销点形浇口(Point Gate / Pin Point Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 以小点连接母模,浇口痕迹小,易从成形品除去横浇道。
2. 若用於三板式模具,浇口在投影面积大的物品设数处浇口时,可调整各浇口的充填状况,也可在杯底或箱形物品底面设不醒目浇口。
3. 取多数个、多点浇口。
4. 针点浇口孔径越小,材料流动所致的摩擦热也增大,可降低其粘度,但射出压力的损失也加大,一般以0.8~1.0为标准。
5. 后加工容易,浇口位置可自由选择,为三板模构造。  1. 有可塑化能力。
2. 浇口自行切断。
3. 浇口痕迹小,可免除后加工。
4. 浇口位置可自由选择。
5. 浇口可从数点注入,应力及应变较小。
6. 适合多数成形品之成型。
7. 具有限制浇口之优点。  1. 流动抵抗大。
2. 容易过热。
3. 模具构造复杂。
4. 树脂成品率低。
5. 有不适用树脂。
6. 压力损失大。  1. 适用塑料:
聚乙烯(Polyethy lene, PE)
聚丙烯(Polypropylene, PP)
聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)
聚苯乙烯(Polystyrene, PS)
聚醯胺(尼龙,Polyamide, PA)
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-苯乙烯共聚合物(Acrylonitrile-Butadene, AS)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene- Styrene, ABS)。
2. 为大成品多浇口之应用,单一成形、一次多个成形。
限制浇口
潜状浇口/潜式浇口/埋入形浇口/底流式浇口/隧道浇口(Submarine Gate / Tunnel Gate)
特色 优点 缺点 用途
1. 侧浇口自动化。
2. 注意二次浇口之掉落。
3. 浇口潜入固定侧或可动侧的模板内,到达制品的壁面或达到设於顶出销的二次横浇道。
4. 顶出成形品时,自动切断,适合全自动成形。
5. 可在环状物品内侧设浇口,亦有不在顶出销设二次横浇道,利用成形品的毂部,或另设毂部,在此设浇口,事后切除此部分。
6. 成形后自动去除浇口部分,节省后加工。
7. 模具加工较其他困难。  1. 有可塑化能力。
2. 浇口自行切断,免除后加工。
3. 浇口痕迹小。
4. 成形品之外侧或内侧可自由设定浇口位置。  1. 流动抵抗大。
2. 加工面不易加工。
3. 压力损失大。  1. 适用塑料:
聚苯乙烯(Polystyrene, PS)
聚醯胺(尼龙,Polyamide, PA)
聚缩醛(Polyacetal, Polyoxy Methylene, POM)
丙烯睛-丁二烯-苯乙烯聚合物(Acrylonitrile-Butadene- Styrene, ABS)。
2. 不用后加工,加料系统自动分离者可使用。

 

 


浇道的形式有哪些?有何优劣点?
「浇道」(Runner),又称为横浇道,其为成形塑料由竖浇道(Sprue)到母模的主要通道,浇道通常须固化后才能取出,故以通过中心的直径线将个别加工成半圆而对合。依材料的流动性,粗细浇道的断面形状有圆形、半圆形(U字形)、梯形、矩形及方型等,以圆形、半圆形及梯形三种较为理想,但就流动性及放热度而言,以圆形流路最佳,其次是矩形、梯形或方形。除了特别场合以外,一般较少使用半圆形,其优缺点分述如下。
浇道断面 优点 缺点
圆形 1. 流动效率(注)最高。
2. 冷却速率最慢。
3. 低热量损耗。
4. 低磨擦损失。
5. 浇道中心最后凝固。
6. 可有效保压。  由两个半圆模合成,须同时在两个合模板加工半圆弧状,难以密接吻合。
半圆形(U字形) 1. 离模性佳。
2. 适用於分模面较复杂之模具。  1. 流动阻力大。
2. 效率低。
3. 较少采用。
梯形 1. 当成形品重量 = 浇道直径时,容积高出圆形浇道25%,较易加工、脱模。
2. 适用於多板模具。  1. 热损失较大。
2. 产生废料较抛物线形浇道多。
矩形 1. 优点近於半圆形浇道。
2. 离模性佳。
3. 适用於分模面较复杂之模具。  1. 缺点近於半圆形浇道。
2. 流动阻力大。
3. 效率低。
方形 流动效率最高。 退模不易。

注:流动效率=面积 ÷圆周边,比值越高,效率越佳。

 

 

 

 

 


 

 

 

 
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