塑胶模具设计之制作与分析.doc

PAGE PAGE 148塑膠模具設計之製作與分析摘 要 手機塑膠外殼是以射出成型來生產製造，而射出成型模具的加工及其相關技術更是關鍵。近年來不管是學術或業界為了提升競爭力，紛紛投入精密射出成型的研究。射出成型模具之製程參數眾多，因此須以模流分析軟體，事先對待研發產品做製程模擬，以節省研發時間與成本。目前模流分析皆以成品為考慮對象，只考慮不同的冷卻管路排列方式和不同的製程參數，對成品品質的影響，以作為模具設計的參考。然而並未考慮到實際製程參數所衍生的壓力、射出溫度、時間的不同，對成品之影響性。因此利用手機外殼為主題來進行探討塑膠模具製作及設計分析之過程，並利用射出成型機實際操作，以流量、壓力、溫度為參數做變化，實際射出成品，進行分析，作為日後研究發展之依據。致 謝 感謝老師在這一年專題課程中為我們做詳細的指導、並提供相關資訊給我們；也感謝廠商在專業技術上給予我們協助，讓我們對於機台的操作原理有更深刻的了解、也得到相當豐富的經驗。壹、前言自手機的創始，因其造型與功能的多變 度、時間的不同，對成品之影響性。因此本研化，造成產品壽命期十分短促，產品的更新 究乃探討於射出成型方式下，其模穴壓力、射，需要新的模具，需要交期短且能快速生產 出溫度及時間等變數對手機外殼之射出成品技的模具。手機塑膠外殼是以射出成型來生產 術加以分析研究，以Moldex3D模擬充填過程製造，而射出成型的加工模式，及其技術更 中，產品之壓力分佈與溫度分佈之狀態。並以有其重要性。近年來不管是學術或業界為了 應力偏光儀量測應力之變化。本文亦以五軸加提升競爭力，紛紛投入精密射出成型的研究 工機與放電加工機所製作之手機模具實際設出。射出成型模具之製程參數眾多，因此須以 成型做實驗，分別對射出成型技術上以壓力、模流分析軟體，事先對待研發產品做製程模 溫度、時間做參數在應力偏光儀下來探討其產擬，以節省研發時間與成本。目前模流分析 品之缺失加以修正。利用手機外殼為主題來進皆以成品為考慮對象，只考慮不同的冷卻管 行探討塑膠模具製作及設計分析之過程，並利路排列方式和不同的製程參數，對成品品質 用射出成型機實際操作，以流量、壓力、溫度的影響，以作為模具設計的參考。然而並未 為參數做變化，實際射出成品，進行分析，作考慮到實際製程參數所衍生的壓力、射出溫 為日後研究發展之依據。貳、實驗材料與模具設計一、實驗材料 A、塑膠材料塑膠材料種類很多，各有其獨特與其應用。一般依成型加工性質的不同，可分為熱塑性(thermoplastic)與熱固性(thermosetting)兩大類，熱塑性塑膠又可分為結晶與非結晶兩類。結晶是指分子排列規則，冷卻後成為結晶構造。冷卻速度越慢，結晶度越高。結晶性塑膠在熔點溫度時會急趨的比容下降，非結晶性塑膠則無此之現象。 熱塑性塑膠可重複的進行加熱液化、冷卻固化之過程具有可逆性。然而結晶性之熱塑性塑膠結構堅實，密度、剛度、硬度較非結晶者大，但透明度較低，且結晶化在成型品中的位置不同與程度不同時，易產生扭曲和彎翹。 熱固性塑膠在加熱初期，黏度降低，但隨著溫度增高，其分子不斷的聚合成龐大的立體網狀結構，而固化為不溶於溶劑且堅硬的物質，在加熱也不再軟化。網狀結構越緻密，塑膠越硬，耐熱性與耐溶劑性越好。常見的熱固性塑膠有酚一甲醛(電木)、尿素、環氧樹脂；本實驗乃利用ABS塑膠顆粒原料來射出成型。B、模具材料 模具素材的適合對模具的壽命及加工性大有影響。取決於模具要的條件，加工設備。材料要求的內容因模具要求的構造、機能而異，一般如下：容易取得切削加工性良好加工面美觀耐磨耗性大熱處理容易，熱變形少特別要求尺寸精度者使用已熱處理的材料或應變少的空冷模具鋼。近年因生產批量大，塑膠用模具也要求淬火，因此本實驗以S45C鋼材為主要部位零件用P20材料。二、實驗設備 實驗設備應用軟體，配合實驗機械及儀器 來操作應用。( 如表一 )表一 實驗機械及儀器名 稱用 途CAD/CAM 系統 Unigraphics NX建構3D曲面圖切削模擬系統 Vericut切削模擬模流分析系統 Moldex3D模擬射出成型切削中心機 ( 喬福VMC-60 )模座加工 電極頭加工CNC車床 (台中精機 VT Plus -20)製作模具頂出梢CNC五軸加工機 ( 台中精機 C-70)公母模仁加工、曲面加工CNC放電加工機 ( 美溪公司 )公母模仁加工CNC線切割機 ( 美溪公司 )公母模仁加公射出成型機 (台中精機 Vc 80 型)塑料成品射出CNC立