塑料零件模流分析教程1

塑料零件模流分析教程1 ，美丽; 第八章 问题排除 塑料射出成形制程相当复杂，牵涉因素众多，当发现问题时，应该先确定制程的稳定性，确定瑕疵并非由于过度制程所引起的。排除射出成形问题并没有固定的步骤，但是，至少针对有些因为操作特性所导致的瑕疵，可以建议有效的改善方法。 8-1 包风----困气 包风(air traps)是指熔胶波前将模穴内的空气包覆，它发生在熔胶波前从不同方向的汇流，或是空气无法从排气孔或镶埋件之缝隙逃逸的情况。包风通常发生在最后充填的区域，假如这些区域的排气孔太小或者没有排气孔，就会造成包风，使塑件内部产生空洞或气泡、塑件短射或是表面瑕疪。另外，塑件肉厚差异大时，熔胶倾向于往厚区流动而造成竞流效应(race-tracking effect)，这也是造成包风的主要原因，如图8-1所示。 图8-1 熔胶波前从不同方向汇流，而造成包风。 要消除包风可以降低射出速度，以改变充填模式;或者改变排气孔位置、加大 排气孔尺寸。由于竞流效应所造的包风可以藉由改变塑件肉厚此例或改变排气孔位置加以改善排气问题。包风的改善方法说明如下: (1) 变更塑件 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 :缩减肉厚比例，可以减低熔胶的竞流效。 (2) 应变更模具设计:将排气孔设置在适当的位置就可以改善排气。排气孔通常设在 最后充饱的区域，例如模具与模具交接处、分模面、镶埋件与模壁之间、顶针及 模具滑块的位置。重新设计浇口和熔胶传送系统可以改变充填模式，使最后充填 区域落在适当的排气孔位置。此外，应确定有足够大的排气孔，足以让充填时的 空气逃逸;但是也要小心排气孔不能太大而造成毛边。建议的排气孔尺寸，结晶 性塑料为0.025厘米(0.001英吋)，不定形塑料为0.038厘米(0.0015英吋)。 (3) 调整成形条件:高射出速度会导致喷射流，造成包风。使用较低的射出速度可以 让空气有充足的时间逃逸。 8-2 黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色 黑斑(black specks)和黑纹(black streaks)是在塑件表面呈现的暗色点或暗色条纹，如图8-2所示。褐斑或褐纹是指相同类型的瑕疵，只是燃烧或掉色的程度没那么严重而已。发生黑斑或黑纹的原因是塑料有杂质污染、干燥不当，或是塑料在料筒内待料太久而过热裂解。 图8-2 (左)黑斑和(右)黑纹 脆化(brittleness)的原因是 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 裂解，使分子链变短，分子重量变低，结果使得塑件的物理性质降低。塑件脆化可能导致断裂或破坏，如图8-3所示。 图8-3 塑件脆化导致断裂 烧痕(burn marks)是塑件接近流动路径末端或包风区域的暗色或黑色小点，如图8-4所示，其形成主因是模穴内的空气无法逃逸，受压缩造成高热而烧焦。 图8-4 烧痕 掉色(discoloration)是指塑件从原始的塑料颜色发生变化的瑕疵，这可能是因为塑料裂解或污染所造成的，例如:塑料在料筒内待太长的时间;料筒温度太高，造成塑料变色;回收再研磨塑料、不同颜色塑料、来路不明塑料造成的污染。 假如射出速度太快或射出压力太高，可能导致流道系统和模穴内的气体无法在很短的充填时间内从排气孔排出，会造成包风;竞流现象加上不当的排气系统也会造成包风。结果，模绪内的空气受压缩，压力与温度升高，使得流道路径末端或包风区域的塑件表面的塑料裂解而造成烧痕。 造成塑料裂解的因素包括: (1) 料筒温度:太高的料筒温度可能使塑料裂解，造成烧焦。塑料熔点太高可能造成 不当的料筒温度，烧坏热对偶，或者使温度控制器失效。应该降低设定的料筒温 度或缩短加热时间。 (2) 高螺杆转速:塑化阶段的螺杆转速太快，造成过量的磨擦热，使材料裂解。 (3) 狭小的流动路径:熔胶流经狭小的流动路径，会造成大量的剪切热，使塑料裂解。 (4) 塑料污染:使用两种塑料射出成形时，第一种塑料在料筒内的余料可能因为第二 种塑料需要较高成形温度而烧焦。此外，受污染塑料、回收再研磨塑料都可能污 染下一批次射出成形的塑料。 (5) 射出体积:假如射出量低于射出机最高射出量的20,，塑料可能因为在料筒内 待料太久而发生裂解。对于温度敏感的塑料更是如此。 塑料过热可能裂解或燃烧而造成黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色等表面瑕疵，塑料在具有刮痕的粗糙料筒内加热，等待了过长的时间就会裂解造成塑件表面瑕疵。塑料或空气中可能会有污染，其它如受污染的回收再研磨塑料、不同成分的塑料、不同颜色的塑料或是低熔点材料等等杂质都可能造成黑斑和黑纹，空气中的脏东西 也会造成塑件表面的暗点。 改善这些表面瑕疵的方法说明如下: (1) 调整材料准备过程:塑料贮藏筒和料斗都应加盖，以免原料污染。设定适当的干 燥条件，过量的干燥时间或干燥温度，塑料内挥发物会被驱离，可能造成塑料脆 化或裂解。塑料供货商可以提供塑料的最佳干燥条件。如果低强度材料的制程条 件不恰当，可能造成脆化，可以考虑改用高强度和热安定性良好的塑料。脆化也 可能是因为添加太多回收再研磨的塑料所致，尝试降低添加之回收再研磨的塑料 量。更换塑料时应彻底清理射出系统，彻底清理料斗，避免塑料与料斗内不同颜 色或来路不明的塑料混合。 (2) 变更模具设计:在流动路径末端发现黑斑，可能是不良的排气系统所造成的。受 压缩的包风可能燃烧，造成表面瑕疵，应该改善排气系统。在模具设置适当的排 气系统，以排除包风。流动路径的末端和盲孔的排气系统特别重要。建议结晶性 塑料的排气孔大小为0.025 mm (0.001英吋)，不定型塑料的排气孔为0.038 mm (0.0015英吋)。太过狭窄的竖浇道、流道、浇口、甚至塑件肉厚都可能产生过量 的剪切热，使得已经过热的材料更劣化，造成塑料裂解。可以尝试加大竖浇道、 流道及,或浇口。对于导热性太低的模具材料，可以降低冷却速率来改善塑件表 面条件。 (3) 定期清理模具:射出成形前应先清理模具。可能是射出机的因素造成树脂堆积和 裂解，应该检查树脂流动的顺畅性，定期清理堆积废料。黑纹有可能是滑块和顶 钉的润滑油脂所造成的，应定期清洁顶针和滑块。应定期清洁或抛光流道系统表 面，以免这些区域累积污垢。黑纹可能是受到料筒壁面或螺杆表面污染，特别是 进行两种塑料的射出成形时，前一种塑料可能还维持在料筒内，必须完全清理。 (4) 选择适合模具的射出成形机规格:选择比较适合所使用塑料的螺杆，使塑料达成 一个比较好的混合熔胶状态。可以向塑料供货商要求提供适当的螺杆设计信息， 以避免塑料过热而裂解。射出量一般应该维持在机器规格的20~80%。对于温度 敏感的材料则使用更窄的温度范围。检查料筒,螺杆表面的刮痕或齿痕，以免累 积塑料，而造成塑料过热或燃烧。检查固加热片或控制器是否失效，以免造成塑 料过热。塑料射出成形之模流分析软件可以协助模具选择适当规格的射出机，如 此，可以避免塑料停留在料筒内太长的时间。 (5) 调整成形条件:假如料筒和喷嘴温度太高，料筒内的塑料可能过热而导致裂解， 可以降低料筒温度和喷嘴温度。另外，可以降低背压、螺杆转速、射出速度或射 出压力，以避免太高的剪切热造成裂解。另外，应检查料筒和喷嘴的加热片，校 准热对偶，以确定料筒和喷嘴的温度。 8-3 表面剥离 表面剥离(delamination)是指塑件表面的层状剥离塑料，如图8-5，其造成的原因为: , 混合材料之间的兼容性不佳。 , 成形制程使用了过量的脱模剂。 , 模穴内的熔胶温度太低。 , 湿气太重。 , 浇口和流道具有尖锐转角。 图8-5 表面剥离 表面剥离的改善方法说明如下: (1) 改变塑料准备程序:避免采用性质不明的塑料或回收塑料。遵守塑料干燥的指示， 在射出成形前确实将塑料干燥。过多的湿气加热会造成蒸气，导致塑件表面剥离。 (2) 变更模具设计:将浇口与流道的转角平滑化，可以避免造成塑料剥离。 (3) 调整成型条件:假如熔胶温度太低，塑件层之间可能无法键结，受到顶出的作用 力，可能使塑件剥离，应尝试提高料筒温度和模具温度。尝试提高背压。避免使 用过量的脱模剂解决脱模问题，应该改良顶出系统或排除其它的脱模困难。(调 高射出速度和调高降背压或许可以改善塑件表面剥离。) 8-4 尺寸变化 尺寸变化(dimensional variation)指在相同的射出机之成形条件下，每一批成形品之间或每模射出的各模穴成形品之间，所得到的塑件尺寸都会变化，如图8-6所示。其造成的原因为: , 射出机控制系统不稳定。 , 成形窗口太狭窄。 , 成形条件不恰当。 , 射出单元的Check ring损坏。 , 塑件性质不稳定。 , 流道不平衡。 图8-6 塑件尺寸变化 改善塑件尺寸变化之方法说明如下: (1) 改良塑料准备程序:假如每批射出塑件都会改变尺寸，应与塑料供货商洽谈改变 塑料批号。假如塑料太潮湿，必须预先干燥。不规则的塑料颗粒尺寸可能使熔胶 产生不同程度的混合，导致不稳定塑件的尺寸变化，尝试降低添加回收塑料比例。 (2) 变更模具设计,组件:针对模具与塑料设计适当的流道与浇口和系统。可以使用 塑料射出成形的模流分析软件进行流道系统尺寸最佳化，以确保熔胶平顺地充填 模穴。假如塑件于顶出时造成弯曲或扭曲，则应调整顶出系统。 (3) 检查射出机组件:假如加热片或热对偶损坏而造成不稳定的熔胶流动，应予更换。 假如check ring 损坏或磨耗，应予更换。 (4) 调整成形条件:提高射出压力与保压压力，以确定充填与保压足量的塑料进入模 穴。检查冷却系统以确定均匀的模穴温度。设定适当的螺杆计量行程与射出行程， 螺杆旋转速度和背压，使成形条件落入成形窗口。 8-5 鱼眼 鱼眼(fish eyes)是一种塑件表面的瑕疵，导致于未熔化的塑料被压挤到模穴内，而呈现在塑件表面的瑕疵，如图8-7所示。其形成的原因包括: ?料筒温度太低。 ?添加太多的再研磨塑料。 ?塑料受污染。 ?螺杆转速太低和背压太低。 图8-7 鱼眼 改善塑件发生鱼眼的方法说明如下: (1) 改良材料准备程序:将不同的塑料分开储存于不同的容器或袋子内，以避免塑料 相互掺杂。根据塑件品质的要求，降低所添加再研磨塑料的比例。假如允许使用 再研磨塑料时，首先应该尝试添加10%看看，再逐渐调整比例。 (2) 调整成形条件:提高料筒温度。在塑化阶段提高螺杆转速，以造成更大量的磨擦 热，将塑料熔化。提高背压，使塑料均匀混合成熔胶状态。塑料供货商通常可以 提供塑料的料筒温度、背压、螺杆转速等信息，但还要根据现场状况进行调整。 (3) 检查射出机组件:检查加热片、热对偶和控制器的功能是否正常。料筒是否太短 而无法塑化树脂。 8-6 毛边 毛边(flash)指在模具的不连续处(通常是分模面、排气孔、排气顶针、滑动机构等)过量充填造成塑料外溢的瑕疵。如图8-8所示。造成毛边的原因包括: (1) 锁模力太低:射出机锁模力太低，不足以维持成形制程的 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 紧闭，会发生毛边。 (2) 模具有缝隙:假如模具结构变形、分模面不够密合、机器规格不当、成形条件不 当、分模面卡料等因素都可能造成分模面接触不完全，造成毛边。 (3) 成形条件:熔胶温度太高或射出压力太高等造成荣焦流动性过高的不当成形条件 都会造成毛边。 (4) 不当的排气:设计不当和不良的排气系统、或是太深的排气系统都会造成毛边。 图8-8 毛边 改善塑件发生毛边方法说明如下: (1) 调整模具设定:检查模具的对准和模板的翘曲变形。确定模具有适当的排气孔。 模具的公、母模不能对齐或密合性不佳都会造成毛边，必须正确密闭地安装设定 模具。铣削模面，使得模穴周围能够维持足够的密合压力。假如成形时造成模板 变形，应增加支撑柱块或加厚模板，以防止模板变形。清理模面，分模面有未清 理干净的塑料会造成模具无法密合，产生毛边。检查适当的排气孔尺寸。 (2) 调整机器设定:检查射出机的锁模力规格与设定。当机器有足够的锁模力容量， 就应调高锁模力。当机器的锁模力不足时，就应提高射出机规格。 (3) 调整成形条件:假如熔胶温度太高，可能因为太低的黏滞性而在模板之间溢料， 可以观察喷嘴的滴料(droop)情况来判断。减低充填行程的长度，可以降低射出量。 加长射出时间或者降低射出速度。应该降低充填速度，特别是降低接近充填完成 时的充填速度，可能改善毛边。降低射出压力和降低保压压力，可以减低需求之 锁模力。降低料筒温度和喷嘴温度，因为太高的熔胶温度会降低塑料的黏度，造 成较稀薄的熔胶层，可能发生毛边。也应注意:避免使用太低的熔胶温度，以至 于需要更高的射出压力而产生毛边。 8-7 流痕 流痕(flow marks)是塑件在浇口附近之涟波状的表面瑕疵，如图8-9所示，其产生原因是塑件温度分布不均匀或塑料太快凝固，熔胶在浇口附近产生乱流、在浇口附近产生冷塑料或是保压阶段没有补偿足够的塑料。造成这些问题的因素包括:低熔胶温度、低模具温度、低射出速度、低射出压力或者流道和浇口太狭小。最近根据使用镶埋玻璃模具进行观察分析得知，流痕的缺陷也可能因为熔胶流动波前部份在模穴壁面冷却，并且与后到的熔胶持续翻滚和冷却之效应。 图8-9 流痕 改善塑件流痕的方法说明如下: (1) 变更模具设计:改变流道系统的冷料井尺寸，使得在充填阶段，熔胶波前的较低 温塑料不会进到模穴。通常，冷料井的长度等于流道直径。流痕的产生有可能是 因为流道系统和浇口尺寸太小而提前封口，使得保压阶段的补偿塑料无法进入模 穴。对于特定之模具与塑料，加大流道与浇口尺寸。缩短竖浇道的长度，或者改 用热流道设计取代冷流道设计。应改善模具的排气能力。 (2) 调整成形条件:应该提高塑料的流动性，所以可以提高模具温度、提高喷嘴温度、 提高料筒温度、提高射出压力、提高射出速度、提高保压压力和加长保压时间。 (3) 改善塑件设计:塑件不宜有太急剧的肉厚变化。 8-8 迟滞效应 迟滞效应(hesitation)或迟滞痕迹是一种塑件表面的瑕疪，它导因于熔胶流经薄肉区或肉厚突然变化区域，造成流动停滞，如图8-10所示。当熔胶射入厚度变化的模穴，会往厚区与阻力较小的区域充填，结果使薄区流动停滞，一直到薄区以外部份都完成充填，停滞的熔胶才继续流动。但是，停滞太久的熔胶可能会在停滞处就先行凝固，当凝固的熔胶被推到塑件表面，就会产生迟滞痕迹。 迟滞效应可能经由变更塑件肉厚或改变浇口位置而改善。要排除塑件的迟滞痕迹，必须考虑重新设计塑件与模具，微调成形条件也是可以思考的方向。说明如下: (1) 变更塑件设计:缩减塑件肉厚变化。 (2) 变更模具设计:浇口位置应该远离薄肉区或肉厚突然变化区域，如此，使迟滞效 应延后发生，或在较短时间内结束。图8-11显示不当的浇口位置所造成熔胶迟 滞流动。将浇品移离薄肉区可以减低迟滞效应。 (3) 调整成形条件:提高熔胶温度及,或增加射出压力。 图8-10 停滞流动的熔浇造成迟滞效应 图8-11 不当的浇口位置所造成的熔胶迟滞流动。 8-9 喷射流 当熔胶以高速流过喷嘴、流道、或浇口等狭窄的区域后，进入开放或较宽厚的区域，并且没有和模壁接触，就会产生喷射流(jetting)。蛇状发展的喷射流使熔胶折合而互相接触，造成小规模的缝合线，如图8-12所示。喷射流会降低塑件强度，造 成表面缺陷及内部多重瑕疪。 相较之下，正常的充填模式之熔胶波前则不会产生这些问题。改善塑件之喷射流瑕疵的方法说明如下: 图8-12 喷射流与正常充填的比较 (1) 更改模具设计:通常喷射流问题出现在浇口设计，你可以重新安置或变更浇口设 计，以引导熔胶与侧壁金属模面接触。使用重迭浇口或潜式浇口，如图8-13。 以逐渐扩张的熔胶流动面积来减低流动速度;使用凸片或扇形浇口，如图8-14， 可以提供熔胶从浇口到模穴较平顺的转移，降低熔胶的剪应力和剪应变。加大浇 口与流道尺寸，或缩短浇口长度。检讨冷料井是否设计不当。 图8-13 使用重迭浇口或潜式浇口以避免喷射流 图8-14 使用凸片或扇形浇口以避免喷射流 (2) 调整成形条件:调整为最佳的螺杆速度曲线，使熔胶波前以低速通过浇口，等到 熔胶探出浇口外再提高射速，以消除喷射流，如图8-15。亦可能调整料筒温度 以逐量提高或降低各段熔胶的温度，以消除喷射流，此改善方法的原因仍未确定， 但是可能与模嘴膨胀效应和熔胶性质(例如黏度和表面张力等)之改变有关系。 对于大多数的塑料，降低温度使得模口膨胀效应增大;但是，也有塑料(例如 PVC)则因为升高温度而增大模嘴膨胀效应。 图8-15 调整为最佳的螺杆速度曲线，以消除喷射流。 8-10 波纹 波纹(ripples)是指接近流动长度末諯的指纹般的小涟波，如图8-16所示。 图8-16 波纹 根据最近对于镶埋玻璃模具所进行之观察分析，波纹缺陷的产生是由于熔胶流动波前部份在模穴壁面冷却，并且与后到熔胶的持续翻滚冷却之效应，如图8-17所示。与浇口形状、熔胶温度相比较，熔胶流动波前速度和模具温度对于波纹的产生有很大的影响。提高熔胶波前速度或模具,熔胶温度可以帮助来消除波纹。 图8-17 (1)正常充填不发生波纹;(2)冷模温和低熔胶波前速度造成波纹。 改善塑件之波纹的方法说明如下: (1) 改良塑件设计:增加塑件厚度。 (2) 变更模具设计:确定塑件有合适的流道系统，包括竖浇道、流道和浇口。在整个 模具安排适当的排气系统，特别是流动路径的末端。 (3) 调整成形条件:提高模具温度，提高熔胶温度。但仍要避免待料在过高的温度太 久，以免塑料裂解。提高射出速度，以提高黏滞热，降低熔胶黏度。提高射出压 力，但仍不宜超出机器的负载。正常操作的射出压力应限制在射出机最大压力负 载的70~85%，以免损伤射出机的液压系统。 8-11 短射 短射(short shot)是熔胶无法充满整个模穴的现象，特别是薄肉区或流动路径的末端区域。任何会增加熔加熔胶流动阻力，或是妨碍足量塑料流入模穴的因素，都可能造成短射，包括: , 射出塑料剂量不足，料斗无塑料、进料遭异物阻塞、止回阀磨耗等造成 射压不足或漏料。 , 流动阻力太大，可能是塑件肉厚太薄、浇口位置不当、或是流道与浇口 长度太长。 , 熔胶流动性不足，可能是熔胶温度及,或模壁温度太低。 , 排气不良，排气孔不当，造成模穴压力高涨，无法充填完全。 , 射出机射压不足、射出体积不足、射速太低、料筒温度太低、塑化能力 不足。原因在于熔胶流动阻力太大或流动路径阻塞。太低的射速可能使 塑料在充饱模穴之前就凝固。 , 迟滞效应使塑料提早凝固、不良的充填模式、或是过长的射出时间。 短射有时候也可以应用来进行试模，以观察或决定熔胶充填模式。改善塑件短射的方法说明如下: (1) 变更塑件设计:应设法使射出的熔胶容易流动，以减低短射问题。策略性增加塑 件的部份肉厚，例如使用导流器，以促进熔胶流动。 (2) 变更模具设计:增加浇口尺寸与,或数目，以缩短流动长度。增大流道系统尺 寸，以减少流动阻力。增加排气孔尺寸与数目。设计优良的熔胶传送系统可以得 到比较平衡的充填模式。充填模穴应先充填厚肉区，再充填薄肉区，如此可以避 免迟滞效应，避免熔胶提早凝固。模穴内的包风也会导致短射。将排气孔设置在 适当的位置，通常要接近最后充填区域，以利排气。假如同一模穴内持续地短射， 可能是模具冷却不均匀所引起的，或者因冷却管路不通畅所造成的浇口和流道也 可能不平衡。 (3) 调整成形条件:首先检查料斗是否有足够的塑料，或是进口处塑料结块，假如没 有问题，可以尝试增加射出体积。其次，检查止回阀与料筒是否过度磨耗，这可 能导致射出压力损失及漏料。尝试增加射出速度以产生更多的黏滞热，降低熔胶 黏度。提高料筒温度及,或提高模壁温度，较高的温度可以促进熔胶的流动。但 必须避免熔胶待料于过高温度太长而造成裂解。高模温也会延长冷却时间。尝试 增加射出压力，但是不得超出射出机的规格，以免损害机器的油压系统，一般都 限制操作压力为最大射出压力的70~85%。亦不得因为太高的射出压力而造成毛 边。 (4) 检查射出机规格:射出机规格可能不足，无法完成射出行程。假如使用多模穴模 具，可以先堵塞部分的模穴。 (5) 小心准备塑料:假如不同模穴之间随机地发生短射，可以检查是否有未融化的塑 粒或杂质。 8-12 银线痕 银线痕(silver streaks, or splays)是空气或湿气挥发、异种塑料混入分解而烧焦，在塑件表面溅开的痕迹，它会从浇口处以扇形方式向外辐射发展，如图8-18所示。塑料于储存时会吸收相当程度的湿气，假如成形前未经过适当的干燥，湿气会在射出成形时转变成水蒸气，在塑件表面造成喷溅的痕迹。塑料在塑化阶段，会包覆适量的空气在熔胶内，假如空气无法在射出阶段逃逸，也会在塑件表面留下银线痕。此外，有些裂解的塑料或烧焦的塑料粒子会在塑件表面留下银线痕。 图8-18 银线痕 改善塑件银线痕的方法说明如下: (1) 小心准备塑料:根据塑料供货商的建议，在射出成形前仔细地进行塑料干燥。注 意塑料是否含有挥发物。更换塑料时，彻底清除料筒内的旧塑料。旧塑料容易造 成颗粒烧焦。 (2) 变更模具设计:加大竖浇道、流道及,或浇口。太狭窄的竖浇道、流道、浇口、 甚至塑件设计，可能造成过量的剪切热，使得塑料过热而裂解。检查排气孔尺寸 是否恰当。推荐的排气孔尺寸，结晶性塑料为0.025 mm(0.001英吋)，不定形 塑料为0.038 mm(0.0015英吋)。加大冷料井。 (3) 调整成形条件:选择适合模具的射出机规格，细心挑选成形条件可以使射出成形 的塑料延后裂解。提高背压，以降低混入熔胶内的空气。降低熔胶温度，降低射 出压力或降低射出速度。改善排气系统，务必使空气和蒸汽很容易逃逸。 (4) 检查射出机规格:检查螺杆的压缩比是否太小。 8-13 凹陷与气孔 凹陷(sink marks)是指塑料的射出量低于模穴容积，造成塑件表面局部下陷，一般发生在塑件的厚肉区，或者是肋、凸毂、内圆角之相接平面上。气孔(voids)是成品内部的真空气泡。发生凹陷和气孔是因为塑件冷却时，在厚肉区局部收缩，而且没有补偿足够的塑料。另外，因为散热不平均等因素，在与肋或外突特征相接平面之另一侧常常发生凹陷。造成凹陷与气孔的制程因素包括:射出压力和保压压力太低、保压时间太短或冷却时间太短、熔胶温度太高或模具温度太高、和局部的几何特征。 当外侧的材料冷却与凝固之后，塑料内层开始冷却，塑料收缩导致表层塑料向内拉，因而造成凹陷。假如表层的刚性够强，譬如使用工程塑料，则表层凹陷可能被内层的气泡取代，如图8-19所示。 图8-19 塑料射出量不足而没有足够补偿时，塑件因为收缩导致凹陷或气孔。 改善塑件银线痕的方法说明如下: (1) 变更塑件设计:一般而言，粗厚件易产生凹痕。修改设计的塑件厚度，将厚度变 化最小化。添加表面特征以隐藏凹痕，例如在发生凹痕的表面设计一系列的齿 状(serrations)，如图8-20。重新设计肋、凸毂、角板厚度为连接基板肉厚的50~80%。图8-21是建议的设计。 (2) 变更模具设计:将浇口重设置在厚肉区或接近厚肉区，以便在薄肉区凝固之前进行保压。增加更多的排气孔或加大排气孔，方便空气逃逸。流道或浇口太小时，可能造成保压不完全。加大浇口和流道尺寸以延后浇口凝固时间，让更多量的塑料于保压阶段挤入模穴。尝试改善模具的冷却系统。当要射出大面积和薄组件时，可能必须使用大浇口或多浇口系统。 图8-20 肋的设计以消除凹陷和气孔。 图8-21 肋、凸毂、角板的设计建议以消除凹陷和气孔。 (3) 调整成形条件:增加射出成形终点的缓冲量。缓冲量应维持约3 mm(0.12英吋)。 浇口无法在压力降低之前凝固，于是造成收缩凹陷，这情形可能以增长射出时间、 增加射出压力或加长冷却时间，以增加保压阶段的进胶量来改善。增长螺杆前进 时间及降低射出速率。降低熔胶温度和降低模具温度。顶出时熔胶温度太高，可 能造成脱模的凹痕。假如模温太低，组件表面先于内部成形，可能造成内部空洞。 此时可以提高模面温度或加长成形周期来改善情况。检查止回阀是否造成漏料。 (4) 小心准备塑料:含湿气的塑料可能会造成气孔。塑料的收缩率太大也容易产生气 孔。 8-14 缝合线与熔合线 缝合线(weld lines)的形成是因为不同方向移动的熔胶之汇流。熔合线(meld lines)是两股平行流动的熔胶波前之间的接合线。塑件有靠破孔、镶埋件、多重浇口或因肉厚变化而产生竞流效应时，都会造成缝合线,熔合线。假如无法避免在塑件造成缝合线,熔合线，应该调整浇口的位置和尺寸，使缝合线或熔合线发生在低应力或不明显的区域。 传统上以两股熔胶的汇流角度来区分缝合线和熔合线，如图8-22所示，汇流角度小于135?时产生的是缝合线，大于135?时产生熔合线。可以注意到的是汇角度在120?~150?时，缝合线的表面痕迹将会消失。 图8-22 缝合线与熔合线 一般认为缝合线的品质比熔合线差，因为在缝合线形成后，较少分子跨越缝合线相互融合。提高缝合线和熔合线区域的温度和压力可以改善其强度。考量塑料强度与外观时，一般都不容许产生缝合线，添加纤维的强化塑料更是如此，因为纤维通常平行于缝合线配合;而无法跨越缝合线，如图8-23所示。 缝合线的强度决定于两股熔胶波前相互交织的能力，缝合线区域的强度可能是无缝合线区域的10~90%，因为范围宽广，能够促成较佳缝合线品质的成形条件应值得检验，包括: , 高射出压力和高射出速度。 , 高熔胶温度与高模壁温度。 , 在接近浇口处产生缝合线。 , 两股汇流的熔胶波前的温度差必须小于10?。 图8-23 添加纤维的强化塑料之熔胶波前 假如缝合线在充填完全以前形成，而且立即进行保压，结果的缝合线较不明显，而且强度较强。对于复杂几何形状的塑件，流动分析模拟可以针对模具的设计变更加以预测缝合线,熔合线的位置，并且监控各股熔浇波前之温度差。 改善塑件缝合线,熔合线的方法说明如下: (1) 变更塑件设计:增加壁厚，以帮助压力的传送，并且保持较高的熔胶压力。调整 浇口位置与尺寸，或减小塑件的厚度比。参阅图8-24。 (2) 变更模具设计:加大浇口与流道的尺寸。将排气孔设在缝合线,熔合线，以消 除包风，避免塑件的强度减弱。改变浇口设计以去除缝合线,熔合线，或者在 接近浇口处形成承高压与高保压压力的缝合线,熔合线。 图8-24 改良流道系统以获得较佳强度的缝合线 (3) 调整成形条件:假如塑件在缝合线处有破裂的倾向，可以在塑料过热的范围以内， 适度提高熔胶温度、模具温度、射出速度、或射出压力。熔胶温度太低造成熔胶 波前无法交互编织在一起。然而熔胶温度太高也可能造成树脂裂解，仍无法产生 好的编织面。射出压力太低而无法逼迫熔胶在熔合线结合。 (4) 小心准备塑料:提高熔胶流动性有助于减小缝合线，所以在塑件功能许可范围内， 可以考虑改用流动指数(MI)值较高的塑料。 第九章 C-MOLD软件与模型网格 C-MOLD起源于1974年康乃尔大学Prof. K. K. Wang(王国钦)之Cornell Injection Molding Program (CIMP)计划，最初之软件是由Prof. K. K. Wang和他的学生Dr. V. W. Wang(王文伟)开发，并于1986年成立Advanced CAE Technology Inc.销售C-MOLD 软件，于1988年成立C-MOLD Polymer Laboratory建立塑料材料性质的测试。Advanced CAE Technology Inc.于2000年被澳洲的Moldflow Corp.并购，并于2001年底发布将C-MOLD整合到Moldflow Plastics Insight 3.0 (MPI 3.0)，号称为Synergy。 C-MOLD的主要产品包括: (1) 7个process solution packages， (2) 2个productivity solution packages， (3) 2个performance solution packages。 C-MOLD Process Solution Packages 制程解决方案 Molding Process C-MOLD Modules Injection Molding Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling Injection/Compression Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling, Molding Injection/Compression Molding Gas-Assisted Injection Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling, Molding Gas-Assisted Injection Molding Co-Injection Molding Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling, Co-Injection Molding Reactive Injection Process Estimator, Modeler, Visualizer, Reactive Molding Molding Blowmolding Process Estimator, Modeler, Visualizer, Blow Molding Thermoforming Process Estimator, Modeler, Visualizer, Thermoforming C-MOLD Productivity Solution Packages 产品解决方案 Molding Process C-MOLD Modules Injection Molding Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling, Cooling Injection/Compression Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling, Molding Injection/Compression Molding, Cooling C-MOLD Performance Solution Packages 性能解决方案 Molding Process C-MOLD Modules Injection Molding Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling, Cooling, Fiber Orientation, Residual Stress, Shrinkage & Warpage Injection/Compression Process Estimator, Modeler, Visualizer, Filling, Post-Filling, Molding Injection/Compression Molding, Cooling, Fiber Orientation, Residual Stress, Shrinkage & Warpage C-MOLD之Process Solution整合模块以提供组件和模具设计的基础，提供功能包括: , 防止短射 , 平衡流动 , 评估缝合线位置 , 评估设置浇口位置 , 流道尺寸最佳化 , 设定排气孔位置 , 设计导流器与限流器 , 射出压力最小化 , 评估需求之锁模力 , 螺杆速度曲线最佳化 C-MOLD之Productivity Solution整合Process Solution之功能和冷却仿真，提供: , 冷却系统对于组件和模具的影响之视觉效果。 , 改变参数以获得最佳的冷却条件。 C-MOLD之Performance Solution扩充Productivity Solution的功能，进一步提供: , 纤维配向性(fiber orientation)。 , 凝固应力(Frozen-in stresses)。 , 预测射出成形品的最后形状。 , 进行材料选择、缘建设计、模具设计和制程条件的最佳化。 , 评估成形品尺寸的适当性和结构的完备性。 C-MOLD的各模块的功能简要说明如下述: Process Estimator应用于最初选用材料和执行模尼之前的条件确认。 ? 可以从数千种热塑性材料、述种热固性材料、广泛采用的冷却液和模具材 料和数百种射出成形机中进行选择。 ? 预估一特定树脂材料在选定的输入变量下的流动长度。 ? 根据前项结果以迅速决定所选定输入变量可能的最佳组合 ? 根据前项结果以准确预测开始C-MOLD模拟的最佳制程条件。 ? 所需输入数据包括组件之流动长度、壁厚和投影面积。 ? 软件可以帮助决定应该使用什么树脂材料，应该使用什么制程条件，组件成形需 要多少个浇口，需要多大的成形机，成形的压力、锁模力、大约的周期时间和大 约的制造成本。 C-MOLD Modeler ?提供编修几何模型的工具。 ?自动产生几何模型的有限元素往格(finite element meshes)檔。 ?也可以汇入CAD软件的几何模型(Ex. Pro/E, UG)。 ?也可以汇入FEA软件的几何模型(Ex. ANSYS Perp 7, PATRAN Neutral)。 C-MOLD Visualizer ?应用OpenGL硬件提供观察C-MOLD仿真分析结果的接口。 ?支持color contours、color shades plots、highlight等六种显示格式。 C-MOLD Filling模拟塑料流经流道、浇口到模穴的流动行为。 ?方便决定组件壁厚、浇口位置、熔合线、射压、锁模力。 ?事先检验出昂贵的生产问题，例如短射、毛边、包风等。 ?可以检视充填模拟过程的任一时间的温度分布，以发现局部的热集中点，具 以判断是否需要使用冷却系统。 C-MOLD Cooling可以帮助评估对于制造成本和原件品质有最大冲击的变量。 ?模拟模具冷却的整个循环的现象。 ?提供需求的关键信息以最佳化冷却液的制程条件、模具设计和原件设计。 ?显示部队秤冷却条件效的模心侧和模穴侧的温度，以便消除不均衡冷却造成 的翘曲问题。 C-MOLD Shrinkage & Warpage配合其它模块以获得稳定的成品尺寸和公差。 ?帮助找出影响成品变形的最主要因素，例如不一致的收缩、不均匀冷却。 STL Expert ?量测、refine、修正STL格式之实体表面模型的工具。 ?可以将IGES文件之表面模型及边界网格文件转换成STL檔。 Mesh Express ?是建构midplane mesh及最佳化midplane mesh的工具。 Design Optimization ?optimizing the location of gates ?sizing runners ?determining appropriate process conditions ?calculate the part volume and runner volume ? ->Injection entrance -> Design Optimization tab C-mold Hotkeys ?Hotkeys: Right button Ctrl + Left button Rotate-XY Ctrl + Middle button Center Ctrl + Right button Pan Alt + Left button Zoom Alt + Middle button Rotate-Z Alt + Right button Expand/Shrink ?Toolbar ? While modeling geometry with grills of which size is much smaller than mesh size, the total grill area should be modeled as triangular elements with equivalent thickness and shape factor. The shape factor for a triangular element is defined as the ratio of actual contact surface to the equivalent flat surface. For the same equivalent thickness, larger shape factor means a given volume has more contact surface and more cooling effect from the wall as well as flow resistance from the geometric irregularity. A boundary condition is an entity that is applied to a node or an element in order to “bind” process conditions, physical constraints, etc., to the node or the element. It serves as a link between a set of properties ands a mesh entity. A list of possible boundary conditions are: (Mesh->Create Boundary Conditions) ?Injection entrance ?Coolant entrance ?Coolant exit ?Parting plane ?Inner feature (such as holes, regions of different thickness, etc.,) ?potential gate node ?prohibited gate node ?nodal force ?nodal moment ?nodal displacement ?nodal rotation 塑料射出成形的制程 充填阶段,,,影响熔合线、分子配向性 ?浇口和熔胶波前的压力差是推动熔胶流动的主要力量，塑料会在模穴内朝 向阻力最小的不为流动。 ?塑料的黏度会影响流动性。塑料黏度受温度级剪切率的影响很大，局部温 度高低、热传速率和塑件厚度都会影响局部的塑料黏度，导致不同的流动 阻力。 ?具体而言，熔胶的流动行为取决于流动性和热传能力的竞争，流动行为可 以区分成为流动主控模式(flow control)和热传主控模式(heat transfer control)。 高速充填:流动主控模式,,流动行为取决于充填体积的大小。 低速充填:热传主控模式,,流动行为取决于肉厚，肉厚处易充填。 ,目前对于熔胶流动的预测具有相当高的准确性，可以获的的信息包括熔胶 流动波前、包风、熔合线、压力和温度变化曲线等。 保压阶段: ?此阶段的模穴压力到达最高。 ?压力是影响保压过程的主因。 ?充满模穴的塑料扮演传递压力的介质，使压力传递到模壁表面，有称开模 具的倾向，假如保压压力过高，而锁模力太小，可能造成成品的毛边或溢 料，使成品的残留应力过高，甚至撑爆模具。 ?保压压力不足，成品容易产生收缩凹陷和级空洞现象。 ?收缩率受到保压压力和保压时间的影响。保压压力越大，保压时间越长， 则成品的收缩率越小。 ?此阶段的熔胶流动率低，塑料受模壁冷却而固化，流速不再主导制程。 ,目前对于保压结果的预测也具有相当高的准确性。 冷却阶段:从浇口凝固开始，直到脱模为止。 ?熔胶无法持续补充，塑件的重量保持不变;而冷却效应使得体积收缩，密 度提高。收缩行为决定在塑料的pvT方程式(状态方程式)，模温越高，成 品的收缩率越大。 ,目前对于冷却效应的预测具有相当的可靠性，但是实验数据比较缺乏。 脱模阶段: ?此阶段为自由收缩。收缩应力源自于流动所造成的残留应力(residual stress) 以及脱模温度和环境温度差异所造成的热应力(thermal stress)。 ?假如收缩应力超过塑件的机械强度，将会造成变形(distortion)。假如塑件强 度足以抵抗收缩应力，则塑见外观无明显的变形，而内部则产生收缩空洞 (voids)，塑件易受外力而断裂或破坏。 ,目前对流动残留应力和热应力的理论模型比较不成熟，再加上充填和冷却 分析结果的误差，使得翘曲分析的预测结果脂可靠性较低。 仍待研究之微观现象: ?熔合线的结构 ?针孔(pin hole)现象 ?充填玻纤支配向性(fiber orientation) ?分子配向性(molecular chain orientation) ?塑料微观结构的变化(如再结晶等) 附录A 射出机成形条件之设定 塑件品质受成形条件的影响甚巨。从图A-1的成形窗口可知，当降低工作温度，就必须提高压力来将熔胶输送到模穴;假如工作温度太高，可能造成塑料热裂解。另一方面，假如射压太低可能造成短射;射压太高则会产生毛边。 图A-1 成形窗口显示压力与温度的影响 在设定成形条件之前，你应该先确定射出机的性能正常，模具是否设计给特定的射出机使用。以下提供设定射出机的详细步骤: 1. 设定熔胶温度。 2. 设定模具温度。 3. 设定充填转保压位置。 4. 设定螺杆转速。 5. 设定背压。 6. 设定射出压力为机器的最大射出压力。 7. 射定保压为0 MPa。 8. 设定射出速度为机器的最大射出速度。 9. 设定保压时间。 10. 设定足够的冷却时间。 11. 设定开模时间。 12. 逐渐增加射出量以进行一系列的短射实验。 13. 切换成自动操作。 14. 设定开模行程。 15. 设定顶出行程、起始位置及速度。 16. 设定射出量为99%的充填。 17. 逐渐增加保压压力。 18. 最小化保压时间。 19. 最小化冷却时间。 步骤1. 设定熔胶温度 熔胶温度是成形条件最重要的参数之一。熔胶温度太低，使塑料无法完全熔化，或太黏而无法流动;熔胶温度太高，可能使塑料裂解，特别是POM或PVC树脂更是如此。熔胶与模具的建议温度可以请树脂供货商提供，或是使用表A-1的建议值。 大部份的树脂因为螺杆在料筒内旋转产生摩擦热而熔化。料筒上通常会3~5组加热区域或加热片，主要功用是维持树脂在适当的温度。设定加热片温度的规则为: , 应该让温度从喷嘴到料斗附近逐渐降低。 , 最接近料斗的加热片设定温度应该比计算之熔胶温度低40~50? (72~80 ?F)，使塑料颗粒于塑化过程仍可以顺利地输送。 在喷嘴区的加热片应设定为计算之熔胶温度，并且保持均匀的温度。设定不当 的加热片温度会导致喷嘴处垂涎、塑料裂解或变色，特别是PA材料。例如，C-mold 软件建议使用235 ? (455 ?F)为PA材料的熔胶温度，则可以设定加热片的温度如 下: , 喷嘴区235 ?(455 ?F) , 前段235 ?(455 ?F) , 第一中段210 ?(410 ?F) , 第二中段195 ?(383 ?F) , 后段180 ?(356 ?F) 因为旋转螺杆的摩擦热及背压对于熔胶的影响，真实的熔胶温度(或空射温度) 通常比加热片的设定温度高。当喷嘴刚退离模具的瞬间，迅速将温度探针插入熔胶 射到空气中的位置，就可以量测到真实的熔胶温度。 表 A-1 常用树脂的建议熔胶温度与模具温度 流动性质 熔胶温度 模具温度 顶出温度 (?C,?F) (?C,?F) (?C,?F) (?C,?F) 材料 MFR 名称 测试测试 g/10负荷 温度 最小值 建议值 最大值 最小值 建议值 最大值 建议值 min kg C 35 10 220 200/392 230/446 280/536 25/77 50/122 80/176 88/190 ABS 95 5 275 230/446 255/491 300/572 30/86 80/176 110/230 135/275 PA 12 110 5 275 230/446 255/491 300/572 70/158 85/185 110/230 133/271 PA 6 275 260/500 280/536 320/608 70/158 80/176 110/230 158/316 PA 66 100 5 2.16 250 220/428 250/482 280/536 15/60 60/140 80/176 125/257 PBT 35 20 1.2 300 260/500 305/581 340/644 70/158 95/203 120/248 127/261 PC 240 230/446 265/509 300/572 50/122 75/167 100/212 117/243 PC/ABS 12 5 46 5 275 250/482 265/509 280/536 40/104 60/140 85/185 125/257 PC/PBT 15 2.16 190 180/356 220/428 280/536 20/68 40/104 95/203 100/212 PE-HD 10 2.16 190 180/356 220/428 280/536 20/68 40/104 70/158 80/176 PE-LD 15 5.00 340 340/644 400/752 440/824 70/158 140/284 175/347 191/376 PEI 27 5 290 265/509 270/518 290/554 80/176 100/212 120/248 150/302 PET 260 220/428 255/491 290/554 10/50 15/60 30/86 59/137 PETG 23 5 10 3.8 230 240/464 250/482 280/536 35/90 60/140 80/176 85/185 PMMA 20 2.16 190 180/356 225/437 235/455 50/122 70/158 105/221 118/244 POM 20 2.16 230 200/392 230/446 280/536 20/68 50/122 80/176 93/199 PP 40 10 265 240/464 280/536 320/608 60/140 80/176 110/230 128/262 PPE/PPO 15 5 200 180/356 230/446 280/536 20/68 50/122 70/158 80/176 PS 50 10 200 160/320 190/374 220/428 20/68 40/104 70/158 75/167 PVC 30 10 220 200/392 230/446 270/518 40/104 60/140 80/176 85/185 SAN 步骤2. 设定模具温度 使用塑料之熔胶温度和模具温度可以参考树脂供货商提供的建议资料，或是参考表A-1。模温可以用温度计量测。如图A-2所示，射出成形时，模穴表面平均温度高于冷却剂温度，因此，应该将冷却剂温度设定在模温以下10~20 ? (18~36 ?F)。假如射出成形时的模温是40~50 ? (72~80 ?F)或更高，应考虑在模具与锁模板之间添加绝热板以节省能源，维持制程的稳定性。 图A-2 模具之不同位置的温度―时间图，(a)为模穴表面，(b)冷却管路壁面， (c)为冷却管路出口，(d)为冷却管路入口。 射出成形应尽可能使用最低的设定温度，使得成形周期时间最小化。然而，因为较高的模温可以产生较佳光泽度和较高结晶度的塑件，有时候也可能应用较高温度来改善塑件外观。 塑件具有深长的公模心时，应该在公模心侧使用较低的冷却剂温度，以降低公模面与母模面的温差。缩减两侧模板冷却剂之温差可能缩短成形周期时间，有助于 使用较低成本生产高品质的塑件。根据经验，固定侧与移动侧的冷却剂温差应该小于20 ? (36 ?F)，细节与模板的热膨胀性有关。高温差造成公、母模板热膨胀的差异，可能使导销之对齐产生问题，大型模具的情况将更严重，有时还会死锁模具。 步骤3. 设定转换位置 转换位置(switch-over position)是充填阶段转保压阶段时的螺杆位置，缓冲量(cushion)是螺杆可抵达的最远位置和转换位置的距离，如图A-3所示，所以转换位置决定了缓冲量。应该在缓冲量行程提供适量的塑料以进行保压，太短的缓冲量可能造成塑件凹陷。典型的缓冲量约5~10 mm。 此步骤将转换位置设定为充填2/3模穴的位置，以避免模板和模具的伤害。稍后将于步骤12再增加射出塑料体积，以充饱模穴。 图A-3 螺杆在各阶段的位置 步骤4. 设定螺杆转速 设定所需之螺杆转速以塑化树脂。应注意到不要因为塑化过程而加长周期时间，否则就该增加螺杆转速。理想的螺杆转速是在射出成形周期的最终点发生塑化，不会拖长周期时间。树脂供货商可以提供特定树脂的螺杆转速。 步骤5. 设定背压 建议背压值大约5~10 MPa。太低的背压导致不均匀的塑件，增加背压会增加摩擦力对于熔胶温度的影响，因而缩短塑化时间。假如塑件重量是在射出机射出量的高百分比，就应该使用较高的背压以缩短塑化时间;假如在低百分比，就可以使用较低的背压，让塑料在料筒内待较长时间或较多个循环，才抵达喷嘴。 步骤6. 设定射出压力为机器之最大值 射出压力是螺杆前端的熔胶压力，理想的射出成形应该尽量使用可接受的最低的射出压力，以降低塑件的内应力。但是将机器设定在最高射出压力，则可以完全地利用机器的射出速度，而不会受到压力设定阀限制速度。由于在模具完全充饱之前就已经转换到保压阶段，最高射出压力的设定并部会对模具造成损害。 步骤7. 设定保压压力为0 MPa 此阶段将保压设定在0 MPa，使螺杆到达转换位置就停止运动，如此可以避免损坏模具或锁模机构。稍后将在步骤17再设定保压力力为最终设定值。 步骤8. 设定射出速度为机器之最大值 尽可能采用的最高射出速度，以获得较低的流动阻力，方便将熔胶推进较长的流动长度，改善缝合线强度。然而，要改善缝合线强度可能还需要增加排气孔。 适当的排气孔可以最小化塑件瑕疵。排气不良会导致模穴内的气体被压缩，使模穴温度和压力都偏高，造成烧痕、塑料裂解和短射的问题，所以，应该好好设计排气系统以避免或最小化包风所造成的问题。 模流分析软件可以显示缝合线、熔合线和包风的位置，以便改良设计。射出成形时必须经常清洁模面及排气系统，特别是PVC或ABS/PVC材料更是如此。 C-mold可以根据选用机器规格、塑件体积和射出压力所求得的最高射出速度估算充填时间。假如需要使用较高的射出压力时，会减低射出速度，导致更长的充填时间。 假如射出现场有增压器或贮压器，可能缩短实际的充填时间。假如射出速度没 有调节到最大值，可能需要加长射出时间。另外，射出现场也可能将螺杆移动的时间视为充填时间，但它的定义却是充填时间加上保压时间，实际的充填时间应该在转换位置就结束了。 步骤9. 设定保压时间 理想的保压时间设定在浇口凝固时间或塑件凝固时间。第一次的执行模拟时，可以将保压时间设定为C-mold预估之充填时间的10倍。C-mold也可以估算你的设计之浇口凝固时间，他选择浇口凝固时间与塑件凝固时间之较短者为保压时间，作为最初设计的参考值。可以等到步骤18再修改保压时间。 步骤10. 设定充足的冷却时间 冷却时间可以计算或概估而得到。冷却时间(cooling time)包括图A-4之保压时间(holding time)和剩余冷却时间(remaining cooling time)。最初期的保压时间和剩余冷却时间可以各估算为充填时间的10倍。例如预测充填时间为0.85秒，则最初预估的保压时间为8.5秒，再增加8.5秒的剩余冷却时间，如此可以确保塑件与流道系统充分凝固后，再进行塑件顶出。 图A-4 周期时间与各阶段的时间 步骤11. 设定开模时间 开模时间(mold open time)通常设定为2~5秒。这段时间打开模具、顶出塑件和关闭模具的时间。周期时间是充填时间、冷却时间和开模时间的相加。 步骤12. 逐次增加射出体积以进行短射实验 模流分析软件可以计算塑件重量和熔胶输送系统的重量。使用这些资料，再配合螺杆直径和料筒内径，可以预估射出熔胶总体积和射出位置。 将保压压力设定为0 MPa，先充填2/3模穴。当螺杆位置到达转换位置，模具之充填动作会停止，如此，可以保护模具和锁模机构。接着以5~10%体积增量，逐次进行短射充填，直到充填95%的模穴为止。 为了避免熔胶从打开的喷嘴溢出，可以在螺杆停止旋转瞬间，将螺杆后退数厘米以解除背压。 步骤13. 切换到自动操作 自动操作的目的是要获得制程的稳定性。 步骤14. 设定开模行程 开模行程(mold opening stroke)包括公模心高度、塑件高度和与母模之安全距离(capsize space)，如图A-5所示。此行程应最小化以缩短成形周期时间。在开模行程的起点，应该降低速度，再逐渐加速运动;接近行程终点时亦应减低速度。关闭模具的速度也是以慢速、加速、慢速的顺序进行。 图A-5 需要的开模行程 步骤15. 设定顶出行程、起始位置和速度 首先退出所有的滑块。顶出行程不要移动超过公模心的高度。假如射出机有油压顶出机构，将顶出的起始位置设定塑件脱离固定模之后的位置。当顶出速度等于开模速度，塑件相对于固定模会维持在原位。 步骤16. 设定射出体积到充填模具 假如每次射出都生产相同品质的塑件，表示制程己经稳定。将转换位置调整到99%的充填体积，如此，可确保使用最大的射出速度进行射出。 步骤17. 逐步增加保压压力 逐步地，每次增加大约10 MPa保压压力以进行射出成形。而假如第一次仍未能充饱模穴，可以再增加射出体积。 开模取出塑件，并且在塑件上注记保压压力。这一系列的保压塑件是完整检验射出成品的基础，可以用来与客户讨论设计变更的弹性与限制。 Dr. C-mold考虑最小化收缩量、没有毛边、没有脱模问题情况下的保压压力，它所估算的保压压力通常是上限值，所以不应该使用比Dr. C-mold提供之保压压力更高的值。 选用可接受的最低保压压力，可以使塑件的内应力最小化，并且节省材料与操作成本。高保压压力则会造成过量的残留应力，使塑件翘曲。将塑件在热变形温度(heat deflection temperature)下10 ? (18 ?F)左右进行回火，可以释放一些成形之残留应力。 假如完全地利用螺杆行程的缓冲量，则最后一段的保压时间将失效，于是需要改变射出行程的位置，以增加射出塑料之体积。 射出机的油压表可以读取射出缸的油压压力，然而螺杆前端的射出压力更重要。要计算射出压力，你必须将油压压力乘以(树脂,油压压力)比值。此比值通常可以在射出机的射出单元附近或操作手册内找到，一般在7~15范围内，如图A-6所示。 步骤18. 最小化保压时间 决定最短之保压时间的迅速方法是先设定一个较长的保压时间，再逐渐缩短保压时间，直到塑件表面产生凹陷为止。 图A-6 螺杆直径30 mm之(树脂,油压压力)比值为11.1。 假如塑件尺寸的稳定性很重要，可以应用以下更精确的方法来决定保压时间。从塑件重量相对于保压时间的曲线，可以决定浇口凝固或塑件凝固的时间。例如，图A-7显示保压 9秒以后，保压压力就不再影响塑件的重量了，这就是最短的保压时间。 步骤19. 最小化剩余冷却时间 缩短剩余冷却时间，直到塑件表面的最高温度到达材料的热变形温度(heat deflection temperature)为止。此温度可以向材料供货商索取。 图A-7 藉由成品在不同保压时间下的重量，决定浇口/塑件的凝固时间。 附录B 常用塑料之性质 B-1 丙烯晴一丁二烯一苯乙烯共聚合物 典型应用 , 汽车(仪表板、内部装潢、车门把手、方面盘外套、镜框等) , 冰箱、家电架构与动力工具(吹风机、搅拌器、食物调理器、割草机等) , 电话外壳、打字机外壳、打字机键盘。 , 休闲车辆如高尔夫球车与滑雪车。 射出成形之制程条件 (1) 干燥:ABS塑料具有吸湿性，射出前应该先予以干燥。建议至少在80~90 ? (176~195?)干燥的两个小时，塑料的湿气含量应维持低于0.1%。 (2) 熔胶温度:210~280 ?(410~536 ?);目标:245? (473?)。 (3) 模具温度:25~70 ? (77~158?)(模温控制着光泽性质，低模温造成低光泽度。) (4) 射出压力:500~1,000 bar (7,250~14,500 psi) (5) 射出速度:中—高速 化学与物理性质 ABS属于不定形塑料。ABS是由两烯晴、丁二烯、苯乙烯三种单体组合而成，各单体亦提供了不同的性质:丙烯晴提供了硬度、抗化学性、耐热性;丁二烯提供了硬度与耐冲击性;苯乙烯提供了成形性，光泽与强度。ABS提供优秀成形性、外观、低潜变、优良的尺寸稳定性、和高冲击强度。 三种单体的聚化产生了一种共聚合物，它具有两种相态:SAN的连续相及聚丁二烯橡胶的离散相。ABS的性质受各单体比例以及的两种相态的分子结构而定，所以市场上ABS有上百种等级，提供塑件设计许多塑件设计的弹性。不同等级的ABS提供中到高耐冲击性，低到高表面光泽、以及高热两曲变形值。 主要供货商 , Dow Chemical (Magnum grades) , GE Plastics (Cycolac) , Bayer (Lustran) , BASF (Terluran) , Chi Mei (Polylac) , LG Chemical (Lupos) , Cheil Synthesis 附录 C 档案格式 C-1 STL档案 STL是Stereolithography的简写，是应用于快速原型技术(Rapid prototyping, RP) 的一种CAD档案格式，它将实体模型网格化，再分割成层，以层层堆栈出实体的形状。STL档案格式除了应用于RP之外，1990年起，许多CAD/CAM软件亦将它用作标准的转文件格式接口，例如Pro/E、I-DEAS、Catia、Solidworks、UG、Autocad等均能读取和产生STL档案，只是各家所产生的STL档案在精度与完整性上各有优劣。 STL以三角形元素(element of facet)为基础，利用三角形元素铺出近似的平面和曲面，它并不包含实体模型的内部信息，仅仅是实体模型外观面的表现，属于一种封闭的表面网格(closed boundary mesh)或是表层网格(skin mesh)。 STL档案有ASCII和Binary两种格式，ASCII格式可以读取，却占用较多内存;Binary格式则使用较少内存。STL档案由一系列三角形元素的法线向量(facet normal vectors)及三个顶点(vertex)坐标所组成。由于STL档案的原始用途在于RP，故首重外观的逼近性，对于精度和元素的连接性并没有严格要求，以致于各家CAD软件所产生的STL档案及转档过程可能发生一些疏失。STL档案常见的问题如下列: ?节点与节点的连接不良，或漏掉三角形元素，导致间隙(gap)或破洞(hole)。 ?三角形元素法线向量错误地指向实体内部。 ?三角形元素重迭、相切或三角形元素的边连接着两个以上的节点。 ?三角形元素的长径比(aspect ratio，亦称外观比)不恰当。 C-2 IGES档案 IGES(或IGS)是Initial Graphics Exchange Specification的缩写，代表一种绘图交换标准规格，起源于不同CAD/CAM/CAE软件之间的定义数据的沟通需求。从1970年代至今，此标准经历多次修改。IGES档案包含Flag section (option)、Start section、Global section、Directory Entry (DE)、Parameter Data (PD)和Terminate六个部分，是一种ASCII档案。 C-3 MESH档案 C-4 STEP档案