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關注創建者：UG模具設計編程學習分享 創建時間：2020-12-23
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塑件產品設計規范-尺寸精度和表面質量2/7
分享第二章節：塑件產品設計規范-尺寸精度和表面質量2/7 塑件產品設計規范_形狀和結構設計3/7 塑件產品設計規范_壁厚和脫模斜度4/7 塑件產品設計規范_壁厚和脫模斜度5/7 塑件產品設計規范_圓角和孔的設計6/7 塑件產品設計規范_螺紋、齒輪和嵌件設計7/7 點擊提前看其他章節
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塑件的實例教程
一﹑塑件的基本內容
1.立體空間內容﹐幾何結構﹐尺寸及精度。
2.塑件表面的內容﹑標記﹑符號﹑文字﹑表面圖案﹑圖形﹑粗糙度。
3.靜態﹑動態性能﹐機械﹑物理﹑化學等性能。
4.環境﹑人機工程。
5.塑料的選擇。
6.成本﹑價格。
7.成型模具及成型方法實現的可行性﹐經濟性等。
二﹑幾何結構及尺寸精度
1.結構包括內部結構和外部結構的設計。
1-1.形狀﹕塑件的形狀應盡可能保證有利于成型原則。
1-2.脫模斜度﹕由于塑件冷卻后產生收縮﹐會使塑件緊緊包住模具型芯和型腔中的凸起部分（主要包模仁）﹐為了便于取出塑件﹐防止脫模時撞傷或擦傷塑件﹐設計塑件時﹐其內外表面沿脫模方向均應具有足夠的脫模斜度。
在設計時﹐應注意以下幾個方面﹕
a.壓縮成型較大的塑件時﹐要求內表面的脫模斜度大于外表面的脫模斜度。
b.常用脫模斜度值為1°~1.5°﹐也可小到0.5°。
c.對于高度不大的塑件﹐可不取脫模斜度。
1-3.壁厚﹕塑件的壁厚與使用要求及工藝要求有關。
a.在塑模成型上﹐壁厚過小﹐熔融塑料在模具型腔中的流動陰力較大。
b.壁厚過大﹐會造成用料過多﹐增加成本﹐且會給成型工藝帶來困難。在塑件上還會產生氣泡﹐縮孔﹑凹痕﹑翹曲等﹐影響產品外觀。
c.在成型工藝上還要求塑件各部位的壁厚盡可能均勻。
展開 若塑件表面有一層薄薄的乳白色，可適當降低注射速度。如果由于填料的分散性能太差導致表面光澤不良，應換用流動性能較好的樹脂或換用混煉能力較強的螺桿。
三、成型原料不符合使用要求
原料不符合使用要求也會導致塑件表面光澤不良。其產生原因及處理方法如下：成型原料中水分或其他易揮發物含量太高，成型時揮發成分在模具的型腔壁與熔料間凝縮，導致塑件表面光澤不良。應對原料進行預干燥處理。原料或著色劑分解變色導致光澤不良。應選用耐溫較高的原料和著色劑。
原料的流動性能太差，使塑件表面不密導致光澤不良。應換用流動性能較好的樹脂或增用適量潤滑劑以及提高加工溫度。原料中混有異料或不相溶的原料。應換用新料。原料粒度不均勻。應篩除粒徑差異太大的原料。
結晶型樹脂由于冷卻不均導致光澤不良。應合理控制模溫和加工溫度，對于厚壁塑件，如果冷卻不足，也會使塑件表面發毛，光澤偏暗，解決的方法是將塑件從模具中取出后，立即放入浸在冷水中的冷壓模中冷卻定型。原料中再生料回用比例太高，影響熔料的均勻塑化。應減少其用量。
展開 制件表面殘余應力過大
殘余應力過大是導致塑件表面龜裂的主要原因，在工藝操作中，應按照減少塑件殘余應力的要求來設定工藝參數，特別是在熔料及模具溫度較高，熔體流動性能較好的情況下，應盡量降低注射壓力，在排除龜裂故障時可參照排除裂紋及破裂故障的方法。
如果塑件表面已經產生了龜裂，可以考慮采取退火的辦法予以消除，退火處理是以低于塑件熱變形溫度5度左右的溫度充分加熱塑件1小時左右，然后將其緩慢冷卻，最好是將產生龜裂的塑件成型后立即進行退火處理，這有利于完全消除龜裂。然而，在大批量生產中采取退火的方法消除龜裂，實現起來難度較大，一般不宜采用。
此外，由于龜裂的裂痕中留有殘余應力，若將產生龜裂缺陷的塑件進行噴涂加工時，涂料中的熔劑很容易使裂痕處溶裂并發展成為裂紋，在這種情況下，應特別注意選用不會發生熔裂的涂料和稀釋劑。
塑件表面受到集中外力的作用
外力作用是導致塑件表面產生白化的主要原因。多數情況下，產生白化的部位總是位于塑件的頂出部位。例如，塑件在脫模過程中，由于脫模不良，塑件表面承受的脫模力接近于樹脂的彈性極限時，就會出現白化。
出現白化后，應降低注射壓力，適當增大脫模斜度，特別是在加強筋和凸臺附近應防止倒角。脫模機構的頂出裝置要設置在塑件壁厚處或適當增加塑件頂出部位的厚度。
展開 圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
塑件冷卻時間理論計算
在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
圖三 MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?中，可以直接導入材料庫數據
圖四 MHC估算器能繪制：(1)不同厚度塑件的冷卻時間評估與(2)達冷卻時間時的溫度分布
澆口剪切率理論計算
塑料在充填過程中會發生剪切生熱，過大的剪切率會導致塑料異常高溫，進一步發生裂解或黃化現象。澆口的橫截面通常是整個零件最小的區域，使該處常伴隨著最大剪切率。因此在澆口尺寸優化上，其中一項重要的考慮因素就是澆口最大剪切率。在選定澆口尺寸時，若澆口過大將導致冷卻時間的增加，進而影響產能；而如果澆口過小，則會使保壓效果降低，也容易使塑料流過澆口時剪切率過大。因此設計澆口尺寸時，評估最大剪切率至關重要。
展開 圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
塑件冷卻時間理論計算
在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
圖三 MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?中，可以直接導入材料庫數據
圖四 MHC估算器能繪制：(1)不同厚度塑件的冷卻時間評估與(2)達冷卻時間時的溫度分布
澆口剪切率理論計算
塑料在充填過程中會發生剪切生熱，過大的剪切率會導致塑料異常高溫，進一步發生裂解或黃化現象。澆口的橫截面通常是整個零件最小的區域，使該處常伴隨著最大剪切率。因此在澆口尺寸優化上，其中一項重要的考慮因素就是澆口最大剪切率。在選定澆口尺寸時，若澆口過大將導致冷卻時間的增加，進而影響產能；而如果澆口過小，則會使保壓效果降低，也容易使塑料流過澆口時剪切率過大。因此設計澆口尺寸時，評估最大剪切率至關重要。
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2、超聲波清洗技術
利用20-40kHz高頻聲波產生的空化效應，形成微射流沖擊塑件表面，深入縫隙剝離油污和灰塵。該技術操作簡單，對塑件表面無損傷，適合復雜結構件（如帶凹槽的塑膠外殼、精密齒輪）的批量清洗，常配合水基或溶劑基清洗液使用，清洗時間5-30分鐘即可見效。
幾何定義以及幾何分割
步驟1：準備模型
在模型頁簽中的模型簽中點選匯入幾何，并選取模型所需匯入的幾何檔案，選擇檔案后按下確認，塑件（多重曲面）以及流道（曲線）的幾何模型便會匯入，并于顯示窗口中顯示。
步驟2：模型設定
雙擊多重曲面開啟設定屬性的功能，將最外圍多重曲面設定為塑件；選取其他多重曲面，點擊模型頁簽中的屬性，并指定其為嵌件，點選關閉即完成設定。
塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產生變形，并可保持尺寸穩定性。此外，冷卻時間占整個成型周期70%-80%的時間，因此良好的冷卻系統可以大幅縮減成型周期、提升產能。
然而對許多大型產品的模具而言，水路數量多且復雜，這導致在分析之前，須耗費大量時間整理模具中各群水路的進出途徑。
匯入幾何模型
于Studio中準備含有塑件與嵌件的幾何模型，兩者的接觸情形如圖一。
圖一 塑件與嵌件接觸面
Step2. 撒點-接觸面撒點一致化
在網格頁按下撒點，設置好網格尺寸后進入局部撒點的程序時，選取接觸面的邊界（如圖二中黃色的邊緣）在塑件與嵌件間給定網格尺寸與一致化撒點。此動作是希望可以減少自動復制/貼上功能進行后網格處理的難度。
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</figure>
</figure><p><br></p><p><strong>核心價值：</strong>系統解讀快速熱循環（高光無熔接痕）注塑成型技術，填補行業技術實操與理論結合的空白，涵蓋技術原理、模具設計、工藝優化等核心模塊，可有效解決塑件常見缺陷
塑件脫模階段則是因為頂出受力不均產生內應力，需要通過優化結構強度、逃料設計、拔模角、模具結構及拋光工藝和成型條件來改善。組配過程中的翹曲源于組配受力不均產生的內應力，主要控制手段包括優化干涉方式、提升結構強度和合理選擇原材料。而過IR過程中發生的翹曲則是由于內應力釋放，需要通過原材料優化、結構強度提升和干涉方式改進來控制。
為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
為了檢視塑件內部的熱行為，單擊工具頁簽中的鑿切并圈選模型的一半將其隱藏將斷面露出(按ESC鍵即可完成)。點選結果頁簽中的探針并指定塑件斷面的不同位置(內表面、內殼、核心、外殼與外表面)。接著點選歷程再一次開啟精靈，將數據調整為全部探針，結果項為溫度，并將所有節點的探針加入至右側繪圖內容中。
挑戰
? 如何減少塑件射出成型中常見的問題，包含凹痕、翹曲、周期時間過長等
? 優化冷卻水路系統的設計以達到模溫差與翹曲變形量最小化的需求
? 改善冷卻效率 (幫助用戶達成產品的質量要求)
Moldex3D 解決方案
? 預測要達到期望的成型周期時間所需要的冷卻液流率為何
? 預測冷卻水路設計中可能發生的壓力損耗問題
? 避免冷卻水路設計中有渦流/死水的區域
? 透過真實三維的網格技術來模擬隔板與噴泉水路的設計
