热浇道模具估价与设计流程

■林建志/映通股份有限公司

近年来,随着塑料成本增加,生产效率提升及节能减 碳议题的渐受重视,热浇道的使用数量愈来愈多,其 中,以针阀式热嘴的应用最为重要。在热浇道模具估 价及设计流程,有以下几点需要考量:
产品原始资料与设计初步构想 客户提供的产品原始资料是模具设计的基本资料,也 是模具设计的根据。一般包含产品的塑胶材料、产品 是否透明及外观要求、塑胶制件技术要求、使用要求、生产产量、完整的2D和3D图面及其它相关相要求。根据客户提供图面了解制件用途,并进行产品图的结构分析,针对产品要求对模具设计进行初步构想。其中包括分析塑胶制件的工艺性、尺寸精度等技术要求,细部需考量塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况 是否合理。另外表面要求如熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度;后加工如涂装、电镀、熔接等步骤。

以精度要求最高的尺寸进行分析,评估计成型公差是否低于塑胶制件的公差,作为能否成型出合乎产品要求的依据。

模具估价与结算

根据模具设计构想出方案图,按要求选择模仁材料及 相应的热处理方式,确定模架大小与模仁材料重量, 计算总体材料费用。而加工费用则依模仁与模胚加工的复杂程度另外计算;风险费用是以上总价的10%; 最后还需加上税费及总价约10%的设计费用,即为模具的估价金额,接着便是进行报价。而模具的总共 费用,是经过模具制造交付使用后的结模具设计要点算,形成最终模具的结算价。当报价成功后开始进入 正式的模具设计阶段,模具设计主要考量的因素有以下几点:

最佳方案之制定与验证

另外在模具与热浇道的协同设计上,为了降低可能发生的失误,在设计阶段双方必须基于互信原则,尽可能多方咨询并分享交流以往的产品经验,对模具设计提出正确建议,才能做出一套质量优良的模具。关于 热浇道设计,主要根据是产品的原始资料以及客户的 需求两部分。为了在设计阶段就能够发现产品可能出 现的缺陷,并且找出合理的进点及水路设计,导入 CAE工具协助验证变得相当重要。

 

图 1 : 利用 Moldex3D 充填 / 保压分析,决定流道设计; 图 2 : 热流道 (Hot Runner)


CAE分析根据塑胶加工的流变学和传热学的基本理论,利用Moldex3D模流分析软件,可定量预估成型过程的压力、温度、速度等参数,直观地模拟出实际成型中熔体的填充、保压、冷却、翘曲和纤维取向等塑料动态性质,以预测产品结构应力和收缩等成型结果,这对于产品设计与模具设计是非常重要的。

有了 CAE工具的辅助,模具设计师能在设计阶段即可预估 产品可能出现的缺陷并进行设计边更,提高一次试模 的成功率,减少模具修改次数。

总之,客户端的资料(产品、塑料、外观及机能要求等)提供愈详细,所设计出的模具(含热浇道)成本及功能性掌握度就愈强,同时应用CAE工具进行设计验证,最终能符合客户大量生产的需求。

热浇道介绍

塑胶在射出成型过程中,因有塑料、模具、成型机及成 型条件等等问题的交错影响,常常遇见产品外观缺陷 问题,模具入料浇口扮演着重要的角色。热浇道浇口 型式如果选用不当,或者使用不当,
易造成产品成型 后浇口区外观缺陷。透过案例实物外观缺陷展示与分 析,更能清楚了解热浇道种类的选用及使用的原则, 作出正确的浇口设计。

图 3: 利用 Moldex3D 分析,决定流道尺寸

热 流 道 (Hot Runner) 又 称 无 流 道(Runnerless  mold),是指在每次注射完毕后流道中的塑料不凝固,塑胶产品脱模时就不必将流道中的冷却废料脱出。由于流道中的塑胶没有凝固,所以在下一次注射 的时候流道仍然畅通。一般模具使用冷浇道系统时, 因热的塑料碰到较冷之模具时使塑料温度降低与摩擦之损耗造成压力下降,以致进到模穴时塑料流动性已经变差造成充填及保压效果变差,而影响成品之形状、外观、尺寸精度及物理性。若在模具采用热浇道 技术,因热浇道温度与射出机射嘴温度相等,可避免了塑料在浇道内的表面冷凝现象,使注射压力损耗 小。而流道废料重复使用会使塑胶性能降解,使用热流道 系统时没有流道废料,可减少原材料的损耗,从而降 低产品成本。

在型腔中温度及压力均匀,塑件应力小, 密度均匀,在较小的注射压力下,较短的成型时间内, 注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、 薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势,
而且能用较小机型生产出较大

模具设计要点

根据产品结构、产量大小、模具制造难易、模具成本 等制定型腔数量及其排列方式。制定分型面及塑胶制件的表面质量。制定浇注系统,包括主浇道、分浇道、浇口等设计, 根据产品及设计需求评估是否采用热浇道系统。制定顶出方式,侧凹处理方法、抽芯方式。制定模具温度控制系统,决定冷却、加热方式。制定主要成型零件、结构件的结构形式。依据以上制定规格绘制模具组立图。

热流道设计的一般流程 确定客户原始资料 确定产品进点位置 确认各模板的尺寸与厚度 模具与热流道的设计

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